영지식증명이란 직접적인 정보를 제공하지 않고, 진위여부를 입증하는 증명법입니다.

1. 영지식증명의 조건

(1) 완전성 (completeness)
진술이 참이라면 증명자는 검증자에게 충분히 높은 확률로 이 지식을 증명할 수 있어야 한다
(2) 건전성 (soundness)
진술이 거짓이라면 증명자는 검증자에게 아주 적은 확률로 이 지식을 증명할 수 있어야 한다
(3) 영지식성 (zero-knowledgeness)
진술이 참이면, 검증자는 이 진술이 참이란 사실 이외에는 아무것도 알 수 없어야 한다

2. 영지식증명의 구분

(1) Interactive
상호작용형은 입증자 A와 상대방 B 사이에 영지식 정보 교환을 통해 이루어집니다.

(2) Non-Interactive
비상호작용형은 A가 B에게 일방적으로 전달하여 증명할 수 있으며 작업량이 적습니다.(이더리움에서는 트랜잭션, 데이터 수가 줄어들어서 수수료가 줄어든다는 뜻)
블록체인에서 사용하는 영지식증명은 비상호작용형입니다.

(ex) 지캐시
Succintct Non-interactive Arguments of Knowledge: 간결하고 상호작용이 없는 인자값들의 지식이라는 뜻입니다.
비트코인은 거래 내역이 모두 공개되어 있지만, 지캐시는 영지식증명을 활용합니다.
(ex) ING 회사
Zero Knowledge Range Proof를 통해서 본인의 월급을 직접 말하지 않더라도 월급의 범위를 알 수 있게 했습니다.
(ex) 핵 무기 보유국
핵 무기 보유하고 있는 지의 여부를 확인하는 방법에 쓰기도 합니다. 국가에서는 핵 무기에 대한 정보의 노출하기 꺼려하기 때문에 이렇게 영지식증명을 사용한다.

3. 영지식증명의 장단점

(1) 단점

• 위변조 방지가 100%가 아니라는 것입니다.
  맹인에게 빨간공과 초록공을 보여주면서 시행마다 1/2확률이 적용되는 영지식증명법도 아무리 시행 횟수를 늘려도 100%에 도달할 수 없습니다. 또한 이런 경우에는 상호작용이 많이 필요해서 계산량이 많습니다.
• 비밀에 대한 증거만 남아서 비밀 자체가 유실될 가능성이 존재합니다.
  코카콜라 레시피를 3명 밖에 모르지만, 이 레시피의 보존에 대한 것은 보장되지 않습니다.

(2) 장점

• 데이터에 대한 기밀성을 유지할 수 있습니다.
  또한 블록체인의 거래내역 크기를 효과적으로 감소시키고, 이에 따른 수수료 절감 효과를 제공합니다. 영지식 증명은 어떤 데이터의 유효성을 검증하기 위해 참여자에게 모든 정보를 공개하지 않아도 되며, 참여자는 데이터를 직접 확인하지 않고 검증된 증거만으로 전송들의 유효성을 납득할 수 있습니다.
• 블록체인의 효과적인 확장 솔루션 구축을 도와주는 도구입니다.
  zkRollup은 대량의 전송(transfer)을 하나의 거래내역으로 묶어서 처리하며, 이를 롤업이라고 합니다. zkRollup은 롤업할 때 zk-SNARKs를 사용하여 하나의 거래내역으로 전체 전송의 유효성을 검증합니다. 이 증거는 온체인의 스마트 컨트랙트에서 투명하게 검증한 후, 검증 내용을 블록체인에 기록합니다.

결론적으로 영지식증명은 개인정보보호와 확장성 문제 2개를 모두 잡는 솔루션입니다.