비트코인 Layer2 opZKP에 대해 알아보고, ZKP를 활용하여 비트코인을 어떻게 확장할 수 있는지?

저자: flowie, ChainCatcher

편집: Marco, ChainCatcher

명문의 지속적인 열기는 비트코인 Layer2 분야의 빠른 발전을 자극하고 있으며, 다양한 솔루션이 우후죽순처럼 등장하고 있습니다. 이들은 비트코인의 기능을 확장하고 생태계를 강화하는 것을 목표로 하고 있습니다. bitVM 중국 커뮤니티의 최신 통계에 따르면, 비트코인 네트워크는 최소 34종의 Layer2 솔루션을 배출했습니다.

비트코인 Layer2의 폭발적인 인기는 많은 참여자들이 그 거대한 서사 공간에 대한 기대를 가지고 있기 때문입니다. 현재 비트코인의 시가총액은 이더리움의 약 3배이며, 비트코인 Layer2의 시장 공간도 이더리움 Layer2의 3배 또는 그 이상에 이를 수 있을까요?

비록 서사 공간이 거대하지만, 비트코인 Layer2는 여전히 초기 탐색 단계에 있으며, 이더리움 Layer2와 비교할 때 후자는 Rollup 솔루션에 대한 공감대가 거의 형성되어 있습니다. 비트코인 Layer2는 라이트닝 네트워크, RGB 등 원주율 솔루션과 이더리움의 Rollup을 참고하는 등 다양한 기술 경로를 탐색하고 있습니다. 최근에는 제로 지식 증명(ZKP) 기술을 기반으로 한 opZKP와 ZKByte와 같은 솔루션이 주목받고 있으며, 이는 비트코인의 Layer2 능력을 더욱 확장하는 것을 목표로 하고 있습니다.

왜 비트코인 생태계는 ZKP가 더 필요할까요? ZKP는 비트코인을 어떻게 확장할 수 있을까요? 본문에서는 opZKP를 예로 들어 그 구현 논리를 분석하겠습니다.

opZKP: 왜 비트코인이 이더리움보다 ZKP가 더 필요할까요?

명문이 폭발한 이후, 비트코인 생태계는 이더리움 생태계와 같은 다양한 금융 플레이를 실현할 것이라는 기대를 받고 있습니다.

하지만 비트코인과 이더리움의 설계에서 본질적인 차이로 인해 이 목표는 쉽게 이루어지지 않습니다. 비트코인은 보안 고려로 인해 스크립트 언어가 튜링 불완전하게 설계되어 있어, 일부 핵심 프로그래밍 기능이 부족하여 이더리움처럼 대부분의 스마트 계약 배포를 지원할 수 없습니다.

비트코인 생태계에서 눈에 띄는 도전 과제는 프로그래밍 능력의 제한, 특히 계산 및 검증 측면입니다. 현재 비트코인 ScriptPubkey 스크립트의 UTXO 잠금 해제 조건은 핵심 계산 능력으로, 그 모델 설계가 간소화되어 있어 주로 간단한 거래 검증에 사용되므로 복잡한 비즈니스 논리를 표현하는 능력이 제한됩니다. 이더리움과 비교할 때, 비트코인 네트워크의 전체 노드는 기본적인 UTXO 잔액과 스크립트 서명만 검증할 수 있으며, 더 복잡한 비즈니스 논리 검증을 처리할 수 없습니다. 비트코인 네트워크를 튜링 완전하게 강제로 변경하는 것이 큰 위험을 초래할 수 있다면, 비트코인의 프로그래밍 기능 부족을 보완할 수 있는 가능한 솔루션은 없을까요?

이러한 한계에 직면하여, Lightec 팀은 비트코인을 업그레이드하기 위한 혁신적인 솔루션을 제안했습니다: ZKP 기술을 사용하는 것입니다. 이 솔루션은 튜링 완전해야만 수행할 수 있는 복잡한 계산을 체인 외부로 이동시키고, ZKP를 통해 간결한 증명을 생성합니다. 이후 비트코인 스크립트 언어에 새로운 작업 코드를 도입하여 체인 상에서 임의의 체인 외부에서 수행된 계산의 증명을 검증할 수 있습니다. 이 전략은 비트코인의 튜링 불완전성의 한계를 보완할 뿐만 아니라, 비트코인에서 다양한 응용 프로그램을 배포하는 것을 가능하게 합니다. 2023년 4월, Lightec 팀은 비트코인의 소프트 포크로 opZKP 작업 코드 업그레이드를 제안하여 이 새로운 작업 코드를 도입하고 비트코인의 능력을 확장하는 것을 목표로 하고 있습니다.

opZKP 작업 코드가 활성화되면, 비트코인 네트워크는 더 넓은 응용 프로그램 배포를 지원할 수 있을 것으로 기대되며, 이는 비트코인의 기능과 생태계를 크게 확장하고 비트코인 생태계 발전을 위한 새로운 가능성을 열어줄 것입니다.

zkBTC: 비트코인이 어떻게 탈중앙화 방식으로 이더리움 생태계에 "접목"될 수 있을까요?

비트코인 Layer2 기술은 비교적 성숙해지고 있으며 다양한 복잡한 응용 프로그램을 배출하기 위해서는 상당한 시간 주기가 필요합니다. opZKP에서 사용되는 ZKP 기술은 다소 복잡하여 기술 개발 주기가 길어질 수 있습니다. 비트코인 생태계가 완전히 성숙하기 전에 그 가치의 유동성을 어떻게 실현할 수 있을까요?

Lightec 팀이 구축한 zkBTC 응용 프로그램은 해결책을 제공합니다. zkBTC는 ZKP 기반의 크로스 체인 브리지로, 비트코인 생태계가 이더리움 생태계에 빠르게 "접목"될 수 있도록 돕는 것을 목표로 하고 있습니다. WBTC와 같은 비트코인 크로스 체인 이더리움의 중앙화된 솔루션과 비교할 때, zkBTC는 더 탈중앙화된 것으로 보입니다. zkBTC는 비트코인에서 이더리움으로 자산을 이전하는 보다 안전하고 투명한 방법을 제공합니다.

전해진 바에 따르면, zkBTC 응용 프로그램은 $zkBTC를 출시할 예정이며, 이는 $BTC와 1:1로 연동되는 ERC-20 토큰입니다. 사용자는 특정 수량의 $BTC를 지정된 비트코인 주소에 예치하여 $zkBTC를 발행할 수 있으며, 이 과정은 체인 외부에서 예치된 ZKP 증명을 생성하는 방식으로 진행됩니다. 이후 해당 증명이 이더리움 스마트 계약에서 검증되어 거래가 실제로 발생한 후, 계약은 사용자에게 해당 수량의 $zkBTC 토큰을 발행하여 이더리움 생태계에서 사용할 수 있도록 합니다. 또한, 이 과정에서 Lightec 팀은 지정된 비트코인 주소의 개인 키를 보유하지 않습니다. 실제로 opZKP 작업 코드가 활성화되면, 지정된 주소는 하나 이상의 개인 키로 제어되지 않을 수 있어 전체 과정의 안전성과 탈중앙화를 보장합니다.

사용자가 이더리움에서 비트코인으로 자산을 상환할 때, 사용자는 특정 수량의 $zkBTC 토큰을 소각하기 위해 이더리움 스마트 계약을 호출해야 하며, 체인 외부에서 증명을 생성해야 합니다. 해당 증명이 검증되면 사용자는 해당 수량의 비트코인을 받게 됩니다. 앞서 언급한 바와 같이 비트코인의 튜링 불완전성으로 인해 복잡한 검증 능력이 제한되지만, opZKP의 새로운 작업 코드가 활성화되면 이더리움과 같은 간편한 검증 과정을 구현하여 거래의 진실성을 보장하고 크로스 체인 폐쇄 루프를 형성할 수 있습니다. opZKP 작업 코드가 활성화되기 전, 일종의 전환 기술 솔루션으로서 거래의 ZKP 증명은 변조 방지 검증 컨테이너(tamper-proof container)에 배포된 스마트 계약을 통해 검증되며, 이 과정은 검증이 통과된 후에만 특정 UTXO(미사용 거래 출력)에 대한 최종 지불을 승인합니다. 또한, 이 변조 방지 검증 컨테이너는 서명 개인 키의 안전성을 보장하여 누구도(여기에는 Lightec 팀이나 컨테이너 운영자 포함) 이러한 중요한 정보에 접근할 수 없도록 합니다.

현재 Lightec 팀은 zkBTC 프로젝트를 적극 개발하고 있으며, 몇 달 후 테스트넷을 출시할 예정입니다. 동시에, 팀은 투자자와 초기 사용자에게 풍부한 보상을 창출하기 위한 토큰 경제 모델을 초기 구축하고 있으며, 사용자와 커뮤니티에 보답하는 동시에 opZKP 제안의 추가 개발을 지원하여 비트코인 Layer2 생태계 구축을 공동으로 추진하고 있습니다.