완전한 투표 시스템
완전한 투표 시스템을 위한 조건
첫째, 투표 시스템에서는 '신뢰성', '투명성', 그리고 '검열 저항성'이 핵심적인 요소입니다. '신뢰성'은 유권자들이 자신의 투표가 정확하게 집계되었다는 확신을 가질 수 있게 해줍니다. 유권자는 자신의 투표가 올바르게 처리되었으며, 중복 없이 투표함에 포함되었음을 확인할 수 있어야 합니다. 그 다음으로 '투명성'은 투표 과정이 완전하고 일관성 있게 이루어져야 함을 의미합니다. 마지막으로, '검열 저항성'은 중앙의 개입 없이 모든 유권자의 투표가 정확하게 집계되도록 보장하는 특성입니다. 이를 보장하기 위해, 투표의 모든 과정은 영지식증명 블록체인(zkBlockchain)(1) 위에 구현된 스마트 컨트랙트로 투명하게 처리되어야 합니다. 이 세 가지 요소가 투표 시스템의 무결성을 확보하고, 유권자들의 신뢰를 얻기 위한 핵심 기준이 됩니다.
둘째, '유권자의 개인 정보 보호'와 '강압 저항성'입니다. 어떠한 경우에도 유권자의 개인정보는 안전하게 보호되어야 합니다. 이를 위해, 투표 시스템은 "Own My Data" 원칙을 가지고 있어야 합니다. 이것은 유권자의 정보를 오직 본인만이 소유하고 접근할 수 있도록 보장해야 함을 의미합니다. '강압 저항성'은 특정 당사자나 조직의 압력이나 강요로부터 시스템이 보호받는 특성을 의미합니다. 즉, 외부의 부당한 간섭이나 압력에도 투표 시스템은 그 기능과 목적을 온전히 수행할 수 있어야 합니다.이렇게 구현하면, 유권자의 투표 의사가 정확하게 반영되는 데 도움이 됩니다. 개인 정보의 보호를 통해, 유권자들은 자신의 의견을 공개적으로 드러내지 않고도 투표에 참여할 수 있게 되며, 이로 인해 익명성이 보장되어 투표에 대한 유권자들의 불안감을 줄일 수 있습니다. 또한 개인 정보 보호는 투표 시스템에 대한 신뢰성을 높이고, 투표 참여율을 증가시키는 데에도 기여합니다.
셋째, '쉬운 접근성'입니다. 투표 시스템은 언제 어디서나 누구나 쉽게 참여할 수 있도록 설계되어야 합니다. 이를 위해, 투표 방식은 사용자 친화적이고 접근이 용이해야 하며, 인터넷을 이용한 온라인 투표 혹은 메신저(2)를 이용한 방식을 고려할 수 있습니다. 또한, 장애가 있는 유권자들을 포함한 모든 사람들이 참여할 수 있도록 보조 기술 및 도구를 제공하는 것도 고려해야 합니다.
접근이 어려운 투표 시스템은 평등한 선거를 보장하지 못하게 됩니다. 이는 일부 유권자들이 투표에 참여하지 못하거나 참여에 어려움을 겪게 되어 대표성이 왜곡될 수 있기 때문입니다. 쉬운 접근성을 보장함으로써, 모든 유권자들이 투표 과정에 참여할 수 있게 되어 더욱 공정하고 평등한 선거가 가능해집니다. 이를 통해 투표 결과가 전체 유권자들의 의견을 더 정확하게 반영하게 되며, 투표의 대표성이 향상됩니다.
넷째, '유권자와 투표 주최자가 언제든지 투표의 전 과정과 결과를 검증'할 수 있어야 합니다. 이를 통해 투표 과정의 투명성이 보장되며, 투표 결과에 대한 신뢰성이 강화됩니다. 투표 시스템은 유권자가 자신의 투표 내용을 검증할 수 있는 기능을 제공해야 합니다. 이를 통해 유권자는 자신의 투표가 정확하게 기록되었는지 확인할 수 있습니다. 또한, 전체 투표 결과를 쉽게 확인할 수 있는 방식으로 구현되어야 하며, 이를 위해 영지식증명, 블록체인 기술 및 IPFS(3) 등을 활용할 수 있습니다. 이러한 검증 기능은 투표 시스템의 투명성을 높이고, 유권자와 투표 주최자 모두에게 투표 과정에 대한 신뢰를 제공합니다. 이를 통해 투표 결과가 정확하게 반영되어 선거의 공정성과 대표성이 보장됩니다.
다섯째, '적절한 인센티브'를 제공하므로서 참여율을 높일 수 있어야 합니다. 인센티브를 제공하면 사람들이 투표에 참여할 동기를 부여받게 됩니다. 이로 인해 전체 투표 참여율이 증가하며, 대표성이 향상되고, 데이터 질 개선 효과가 있습니다. 즉. 인센티브를 제공하면 참여자들이 조금 더 시간을 들여서 투표나 설문조사에 응답할 가능성이 높아집니다. 또한 인센티브를 통해 소외된 또는 경제적으로 어려운 상황에 있는 사람들이 투표에 참여할 기회를 얻을 수 있습니다.
(1)영지식증명 기반 블록체인(zkBlockchain)의 특징은,
- 개인정보 보호: 익명성을 유지하면서 필요한 정보만 제공합니다.
- 투명성과 신뢰성: 탈중앙화로 조작이 어렵고 영지식증명이 무결성 보장
- 증명의 효율성: 영지식증명은 복잡한 계산 과정을 간소화하여, 증명의 효율성을 높입니다. 이를 통해 빠른 검증과 증명 작업이 가능해집니다.
- 확장성: 거래 처리량 향상과 블록체인 성능 개선합니다.
- 보안성: 영지식증명 기술은 강력한 암호학 기반으로 구축되어 있어, 공격자가 데이터를 조작하거나 정보를 추출하는 것을 어렵게 만듭니다.
(2)카카오톡이나 WhatsApp과 같은 충분히 사용자가 많은 메신저로 쉽게 투표에 접근할 수 있어야 합니다. 그런데 여기에서 우려되는 부분은 메신저의 메시지 전달 과정에서 발생할 수 있는 보안의 취약성입니다. 물론 메신저들의 엔드 투 엔드 암호화(End-to-End Encryption, E2EE) 방법으로 메시지의 보안에는 큰 문제가 없지만 중앙화된 서버를 경유해야 하는 부분에서 문제가 생길 수 있어서 메신저에서도 영지식증명으로 되어 있는 유권자의 브라우즈에서 처리하는 방법을 채택하는 것이 좋습니다.
(3)투표 데이터를 저장하고 공유하는 방식으로 IPFS(InterPlanetary File System)와 같은 분산 파일 시스템을 사용할 수 있습니다.
IPFS를 사용함으로써, 투표 결과 데이터는 불변성과 투명성이 보장되어 조작이 어렵게 되며, 유권자와 투표 주최자는 투표 내용을 검증하고 전체 투표 결과를 쉽게 확인할 수 있게 됩니다. 이렇게 하여 투표 과정의 신뢰성과 투명성이 향상되며, 투표에 참여한 모든 이들에게 공정한 선거 결과가 보장됩니다.
영지식증명 기반 블록체인 투표 시스템의 핵심 요소
- 신뢰성과 투명성: 영지식증명과 블록체인의 탈중앙화 특성을 활용하여, 투표 과정과 결과 모두에 대해 완벽한 신뢰성과 투명성을 보장합니다.
- 개인정보보호 및 익명성: 영지식증명을 통해 투표자의 신원과 선택 사항이 보호되며, 이를 통해 투표자는 자신의 선택이 안전하게 보호되는 동시에 결과 확인도 가능합니다.
- 검증 및 검열 저항성: 영지식증명 기반의 블록체인을 사용하여 투표 과정 및 결과의 정당성과 정확성을 검증할 수 있어 투표의 무결성이 확보됩니다.
🔐 영지식증명
영지식증명(Zero-Knowledge Proof, ZKP)는 암호학 분야에서 개발된 기술로, 1985년에 처음으로 제안되었고 2013년 zkp를 활용한 Zcash가 출시되면서 본격적으로 블록체인 분야에서 다양한 방식으로 활용되고 있습니다.
어떤 문제의 정답을 알고 있다는 사실을 정답을 보여주지 않고 증명할 수 있는 방법으로, 특히 블록체인에서 주로 사용하는 zk-SNARK의 특징은,
- 개인 정보 보호: 데이터의 진위를 증명하면서도, 해당 데이터를 노출하지 않고 개인 정보를 안전하게 보호할 수 있고,
- 검증 과정 간소화: 데이터의 진위를 검증하는 과정을 간소화할 수 있으며,
- 용량 축소: 블록체인에 기록되는 데이터의 크기를 작게 만들 수 있으며,
- 검증 속도 향상: 블록체인의 검증 속도를 대폭 향상시킬 수 있고,
- 확장성과 보안성: 대규모 데이터에 대해서도 쉽게 검증할 수 있어서 확장성이 높고, 블록체인의 보안성을 높일 수 있습니다.
펑크폴 투표에서 사용하고 있는 zkBlockchain(MINA PROTOCOL)의 특징
- 암호화된 프로토콜: 미나 프로토콜에서 사용되는 zk-SNARK는 고도의 암호학적 기술을 사용하여, 블록체인 상태 정보를 최소화함으로써, 블록체인 용량을 대폭 축소하고, 개별 트랜잭션에 대한 검증이 가능하게 합니다.
- 압축된 상태 정보: 미나 프로토콜에서는 zk-SNARK를 사용하여, 블록체인 상태를 상대적으로 작은 크기의 스냅샷으로 대체합니다. 이 스냅샷은 블록체인의 전체 상태 정보를 담고 있지 않지만, 해당 블록체인의 모든 트랜잭션에 대한 유효성을 검증할 수 있습니다.
- 단일 검증: 미나 프로토콜에서는 블록체인 상태 정보를 검증하는 데 단일 검증만 수행합니다. 이는 블록체인의 전체 상태를 검증하는 것보다 상대적으로 빠르며, 블록체인의 용량을 대폭 축소할 수 있습니다. (Mina Blockchain Size : 22KB)
- zkApps: 미나 프로토콜에서는 zkApps라는 스마트 컨트랙트를 사용하여, 블록체인에서 실행되는 분산 애플리케이션(투표 시스템)을 구현할 수 있습니다.
- 민감한 정보 보호: 미나 프로토콜에서는 zk-SNARK를 사용하여, 민감한 정보를 보호합니다. 이를 통해 블록체인 상태 정보를 검증할 때, 민감한 정보가 노출되지 않습니다.
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