미나 블록체인

미나 프로토콜(Mina Protocol)은 가볍고 빠르며 안전한 🔐 영지식 증명(zkp) 방식인 zk-SNARKs를 활용한 블록체인 기술입니다. 미나 프로토콜의 핵심 목표는 블록체인의 크기를 최소화하여 누구나 쉽게 검증할 수 있도록 하는 것입니다. 다음은 미나 프로토콜의 시스템 아키텍처의 주요 구성 요소입니다.^2022.11

zk-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge): 미나 프로토콜의 핵심 기술로, 블록체인의 전체 상태를 압축된 증명으로 변환합니다. 이를 통해 블록체인의 크기가 일정하게 유지되어 스케일링 문제를 해결합니다. (22kb)
Ouroboros 증명 알고리즘: 미나는 Cardano에서 사용되는 Ouroboros 증명(미나는 Ouroboros Samisika) 알고리즘을 기반으로 하는 Proof of Stake(PoS) 기반의 합의 알고리즘을 사용합니다. 이를 통해 중앙 집중화 문제와 에너지 소비를 줄일 수 있습니다.
재귀식 영지식증명: 미나는 재귀식 zk-SNARKs를 사용하여 최근 블록의 상태에 대한 증명을 생성합니다. 이를 통해 블록체인의 상태를 압축하고, 검증자들이 블록체인의 전체 이력을 확인할 필요 없이 현재 상태를 검증할 수 있습니다.
블록 생성자 (Block Producers): 미나 프로토콜에서 블록 생성자는 새로운 트랜잭션을 블록에 포함시키고 zk-SNARK 증명을 생성합니다. 블록 생성자는 PoS 기반의 합의 알고리즘에 따라 선출되며, 이 과정에서 보유한 스테이크에 비례한 확률로 블록 생성 권한이 부여됩니다.
SNARK 작업자 (SNARK Workers): SNARK 작업자는 블록 생성자가 생성한 새로운 트랜잭션에 대한 zk-SNARK 증명을 생성하는 역할을 담당합니다. 이를 통해 블록 생성자는 증명 작업을 외부로 분산시킬 수 있습니다. SNARK 작업자는 증명을 생성하고 블록 생성자에게 판매함으로써 보상을 받습니다.
검증자 (Verifiers): 검증자는 미나 프로콜에서 새로 생성된 블록의 유효성을 검증하는 역할을 담당합니다. 검증자는 블록의 zk-SNARK 증명을 확인하여 블록의 상태 변화와 트랜잭션의 유효성을 검증합니다. 이 과정에서 검증자는 전체 블록체인의 이력을 다운로드할 필요 없이 최신 상태만 확인하면 됩니다. 이러한 특성 덕분에 미나 프로토콜의 검증 과정이 매우 가볍고 빠릅니다.
트랜잭션 풀 (Transaction Pool): 미나 프로토콜에서는 아직 블록에 포함되지 않은 트랜잭션들이 트랜잭션 풀에 저장됩니다. 블록 생성자는 트랜잭션 풀에서 트랜잭션을 선택하여 블록에 포함시킵니다. 이 과정에서 블록 생성자는 트랜잭션의 수수료를 고려하여 최적의 트랜잭션을 선택할 수 있습니다.
네트워크 프로토콜: 미나 프로토콜은 참여자들 간의 통신을 위한 네트워크 프로토콜을 사용합니다. 이 프로토콜을 통해 블록 생성자, SNARK 작업자, 검증자 등 참여자들은 서로 정보를 교환하고 협력할 수 있습니다. 미나 프로토콜의 네트워크 프로토콜은 Peer-to-Peer(P2P) 기반의 통신 방식을 사용합니다.
스마트 컨트랙트: 미나 프로토콜은 스마트 컨트랙트 기능을 제공합니다. 이를 통해 개발자들은 블록체인 상에서 실행되는 자동화된 프로그램을 작성할 수 있습니다. 미나 프로토콜의 스마트 컨트랙트는 zk-SNARK 기술을 활용하여 프라이버시 보호 기능을 강화할 수 있습니다.

이상으로 미나 프로토콜의 주요 시스템 아키텍처 구성 요소를 설명하였습니다. 미나 프로토콜은 zk-SNARK 기술을 활용하여 블록체인의 스케일링 문제를 해결하고, 누구나 쉽게 참여할 수 있는 블록체인 네트워크를 구현하려고 노력하고 있습니다. 또한, 미나 프로토콜은 다음과 같은 추가 기능 및 특성을 지원합니다.

라이트 클라이언트 지원: 미나 프로토콜의 가벼운 블록체인 크기 덕분에, 스마트폰과 같은 제한된 리소스를 가진 기기에서도 라이트 클라이언트를 실행할 수 있습니다. 이를 통해 블록체인의 접근성이 높아지며, 다양한 기기에서 블록체인 서비스를 이용할 수 있게 됩니다.
프라이버시 보호: 미나 프로토콜은 zk-SNARK 기술을 활용하여 개인 정보를 보호하는 데 초점을 맞춥니다. zk-SNARK를 사용하면 트랜잭션의 세부 정보를 공개하지 않고도 유효성을 증명할 수 있습니다. 이러한 특성 덕분에 미나 프로토콜은 프라이버시를 중요시하는 응용 프로그램에 적합한 기반 기술이 될 수 있습니다.
거버넌스 및 커뮤니티 참여: 미나 프로토콜은 프로토콜의 발전을 위한 거버넌스 및 커뮤니티 참여를 적극 지원합니다. 참여자들은 프로토콜의 개선 제안 및 의사 결정 과정에 참여할 수 있으며, 이를 통해 미나 프로토콜의 미래 방향을 함께 결정할 수 있습니다.
인터오퍼러빌리티: 미나 프로토콜은 다른 블록체인과의 상호 운용성(interoperability)을 지원하기 위해 노력합니다. 이를 통해 미나 프로토콜 기반의 애플리케이션은 다양한 블록체인의 자산 및 기능을 활용할 수 있게 되며, 블록체인 생태계의 성장을 촉진할 수 있습니다.

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.