라이트닝 네트워크 개인정보 보호 문제: 미래를 위한 도전 과제

출처: Bing Ventures

비트코인의 부상은 전 세계적인 규모의 금융 변화를 촉발시켰고, 개인 정보 보호 및 보안에 대한 중요한 우려를 불러일으켰습니다. 이번 빙 벤처스 연구는 비트코인 프라이버시 보호 및 과제에 대한 독립적인 관점에서 인사이트를 제공합니다. 현재의 프라이버시 문제와 관련 솔루션을 살펴보고 향후 비트코인 프라이버시 보호가 나아갈 방향에 대해 살펴볼 것입니다.

비트코인 블록체인 위에 구축된 두 번째 레이어 솔루션인 비트코인 라이트닝 네트워크는 오프체인 결제 채널을 통해 더 빠르고 저렴한 거래를 가능하게 하도록 설계되었습니다. 라이트닝 네트워크는 확장성과 효율성 측면에서 장점이 있는 반면, 개인정보 보호에 대한 우려도 제기되고 있습니다. 앞으로 라이트닝 네트워크의 프라이버시 보호 메커니즘 개발은 사용자 경험, 보안, 프라이버시 보호 사이의 균형에 계속 초점을 맞출 것으로 예상됩니다. 개인정보 보호를 강화하기 위해 다른 레이어2 네트워크와 통합하고 영지식 증명과 같은 보안을 강화하여 사용자 익명성과 개인정보 보호를 더욱 향상시키는 방안도 고려할 수 있습니다.

라우팅 프라이버시

우선, 라이트닝 네트워크에서 라우팅 프라이버시는 핵심적인 문제입니다. 라이트닝 네트워크를 사용할 때 참여자들이 거래를 진행하기 위해서는 결제 채널을 구축해야 합니다. 이러한 채널을 찾고 설정하는 과정에서 참여자와 그 관계자에 대한 정보가 노출되어 프라이버시가 침해될 수 있습니다. 라우팅 프라이버시 문제는 주로 라우터 노드가 라이트닝 네트워크에서 트랜잭션 경로를 관찰하는 기능과 관련이 있습니다. 참여자가 결제 요청을 시작하면 네트워크의 라우터 노드는 채널 가용성 및 비용과 같은 요소를 고려하여 최적의 라우팅 경로를 선택해야 합니다. 그러나 이러한 노드는 트랜잭션의 발신자, 수신자, 중간 노드의 신원 정보를 관찰할 수 있으며, 이를 통해 참여자 간의 트랜잭션 관계를 파악할 수 있습니다.

예를 들어 앨리스가 밥에게 비트코인 결제를 보내고 싶은데 두 사람 사이에 직접 결제 채널이 없다고 가정해 보겠습니다. 이 트랜잭션을 완료하기 위해 앨리스의 결제 요청은 밥에게 도달할 때까지 일련의 중간 노드를 경유할 수 있습니다. 이 과정에서 중간 노드는 결제 요청의 경로를 관찰할 수 있으며, 앨리스와 밥의 연결을 알게 되어 두 사람의 트랜잭션 관계가 드러날 수 있습니다.

이 문제를 해결하기 위해 라이트닝 네트워크에서 라우팅 프라이버시를 보호하기 위한 몇 가지 방안이 제안되었습니다. 그 중 하나는 영지식 증명(ZKP) 기술을 사용하여 트랜잭션의 라우팅과 참여자의 신원을 숨기는 것입니다. 영지식 증명은 참여자가 진술에 대한 구체적인 정보를 공개하지 않고도 진술이 사실임을 증명할 수 있도록 합니다. 영지식 증명을 적용하면 참여자는 결제 경로의 세부 정보를 공개하지 않고도 유효한 결제 경로를 가지고 있음을 증명할 수 있으므로 라우팅 프라이버시를 보호할 수 있습니다.

또한 라이트닝 네트워크는 다중 경로 결제 방식을 사용하여 라우팅 프라이버시를 강화할 수 있습니다. 다중 경로 결제는 하나의 결제를 여러 개의 다른 채널을 통해 분할하여 전송함으로써 참여자 간의 관계를 더욱 모호하게 만들고 추적하기 어렵게 만듭니다. 여러 채널을 사용하면 라우터 노드가 특정 결제가 어떤 경로를 통해 전송되었는지 정확하게 파악할 수 없으므로 개인 정보 보호가 강화됩니다.

출처: LN Capital

거래 프라이버시

라이트닝 네트워크에서의 거래 프라이버시도 우려되는 부분입니다. 라이트닝 네트워크 거래는 비트코인 블록체인에 명시적으로 나타나지 않지만, 결제 채널의 개설과 폐쇄는 여전히 블록체인에 흔적을 남깁니다. 이러한 블록체인상의 거래는 참여자와 그들의 활동에 대한 일정 수준의 정보를 제공할 수 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 코인조인 기술이 만들어졌습니다.

코인조인 기술은 비트코인 거래의 프라이버시를 개선하기 위해 고안된 혁신적인 솔루션입니다. 여러 트랜잭션을 단일 트랜잭션으로 결합하여 트랜잭션의 입력과 출력을 난독화하고 트랜잭션의 복잡성을 증가시켜 외부 관찰자가 트랜잭션의 발신자와 수신자를 파악하기 어렵게 만드는 방식으로 작동합니다. 특히 코인조인 기술은 여러 비트코인 사용자의 트랜잭션을 하나의 일괄 트랜잭션으로 병합합니다. 따라서 어떤 입력이 어떤 출력에 해당하는지 정확하게 추적할 수 없으므로 사용자 거래의 프라이버시를 보호할 수 있습니다.

코인조인 기술은 시간이 지남에 따라 발전해 왔습니다. 현재 와사비 월렛, 조인마켓 등 코인조인을 구현한 비트코인 지갑과 거래소가 다수 존재하며, 이러한 플랫폼은 사용자가 코인조인 거래에 참여하여 거래의 프라이버시를 강화할 수 있도록 합니다. 그러나 코인조인 기술은 몇 가지 도전에 직면해 있습니다. 그중 하나는 트랜잭션 병합으로 인해 지연이 발생할 수 있다는 것입니다. 충분한 참여자가 병합될 때까지 기다려야 하기 때문에 거래 확인에 상대적으로 오랜 시간이 걸릴 수 있습니다. 또한, 코인조인 거래는 규모가 클수록 관찰자의 관심을 끌 가능성이 높기 때문에 거래 규모도 제한될 수 있습니다. 코인조인 기술이 트랜잭션의 복잡성을 증가시킬 수 있지만, 다른 방법으로 트랜잭션 분석을 수행하여 트랜잭션의 실제 발신자와 수신자를 파악할 수 있습니다. 따라서 코인조인 기술을 다른 개인정보 보호 강화 기술과 결합하여 더 높은 수준의 거래 개인정보 보호를 제공해야 합니다.

네트워크 분석

라이트닝 네트워크의 네트워크 분석 또한 잠재적인 프라이버시 문제입니다. 라이트닝 네트워크 트랜잭션은 오프체인에서 발생하고 비트코인 블록체인에 직접 기록되지 않기 때문에 네트워크 분석을 수행하기가 더 어려워집니다. 그러나 적절한 모니터링과 분석 기술을 사용하면 거래에 대한 정보를 수집하고 라이트닝 네트워크 활동을 특정 사용자와 연관시킬 수 있다는 점은 주목할 필요가 있습니다.

이를 이해하려면 라이트닝 네트워크의 기본을 이해해야 합니다. 라이트닝 네트워크는 결제 채널과 호핑 결제를 사용하여 빠르고 저렴한 거래를 가능하게 합니다. 참여자는 라이트닝 네트워크에서 여러 결제 채널을 생성하고 이 채널을 통해 거래를 진행할 수 있습니다. 거래가 비트코인 블록체인에 직접 기록되지 않기 때문에 네트워크 분석가는 전체 거래 데이터에 직접 접근할 수 없지만, 네트워크 트래픽과 노드 동작을 모니터링하는 등의 방법으로 부분적인 정보를 수집할 수 있습니다.

예를 들어 이브가 앨리스의 라이트닝 네트워크 활동을 추적하고자 하는 네트워크 분석가라고 가정해 보겠습니다. 이브는 라이트닝 네트워크의 특정 트랜잭션 기록에 직접 액세스할 수는 없지만, 네트워크 내 노드의 동작을 모니터링할 수 있습니다. 서로 다른 노드 간의 통신 패턴과 빈도를 관찰함으로써 이브는 트랜잭션 활동에 대한 몇 가지 정보를 유추할 수 있습니다. 예를 들어, 특정 노드가 앨리스의 결제 채널과 연결된 다른 노드와 자주 통신하는 것을 발견하면 이브는 이 노드가 앨리스를 위한 중개 노드일 수 있다고 합리적으로 추측하여 라이트닝 네트워크의 활동에 대한 일부 정보를 파악할 수 있습니다.

이 문제에 대처하기 위해 라이트닝 네트워크는 무작위 라우팅 및 결제 경로 선택 전략을 사용하여 네트워크 분석을 더욱 어렵게 만들 수도 있습니다. 결제 경로와 라우팅 노드를 무작위로 선택하면 네트워크 분석가가 특정 사용자의 거래 활동을 추적하기 어렵게 만들어 프라이버시 보호를 강화할 수 있습니다.

출처: GWEI Research

라이트닝 네트워크의 프라이버시 잠재력과 과제

라이트닝 네트워크의 프라이버시 잠재력과 과제는 오랫동안 관심의 초점이 되어왔습니다. 라이트닝 네트워크는 비트코인 거래의 프라이버시를 개선할 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있지만, 극복해야 할 여러 가지 기술적 과제와 실현 가능성 문제가 있습니다. 저희는 다음과 같은 방향의 프로젝트가 라이트닝 네트워크의 프라이버시 보호 수준을 더욱 향상시키고 사용자에게 더욱 안전하고 프라이빗한 결제 경험을 제공할 수 있을 것으로 기대합니다.

• 라이트닝 네트워크의 라우팅 알고리즘을 개선하는 것은 개인정보 보호 개선의 중요한 부분입니다. 현재 라우팅 알고리즘은 결제 채널을 찾고 설정하는 과정에서 노드 간의 연관 관계를 노출해야 하기 때문에 참여자에 대한 정보가 유출될 수 있습니다. 이러한 정보 유출 위험을 줄이기 위해 난독화 기법을 사용하거나 무작위 라우팅을 사용하는 등 프라이버시를 보호하는 라우팅 전략을 더 많이 사용할 수 있습니다.

• 트랜잭션 난독화 기법은 라이트닝 네트워크의 프라이버시를 개선하는 효과적인 수단입니다. 코인조인과 같은 트랜잭션 난독화 기술을 도입하면 라이트닝 네트워크에서 트랜잭션의 추적과 상관관계를 파악하기가 더 어려워질 수 있습니다. 여러 트랜잭션을 함께 혼합하면 트랜잭션의 상관관계가 제거되어 사용자 프라이버시가 강화됩니다.

• 프라이버시를 강화하는 결제 채널을 설계하는 것도 중요한 조치입니다. 영지식 증명 기술을 사용하면 거래 금액과 참여자 신원을 숨길 수 있어 더 높은 수준의 개인정보 보호를 제공할 수 있습니다. 이러한 결제 채널 설계를 통해 사용자는 라이트닝 네트워크에서 거래를 진행할 때 더 나은 프라이버시 보호 옵션을 누릴 수 있습니다.

• 향상된 네트워크 분석 보호는 필수적입니다. 익명화 기술이나 암호화 보호 기능을 도입하여 웹 분석의 위협으로부터 라이트닝 네트워크를 보호할 수 있는 보다 효과적인 방법을 연구하고 개발할 수 있습니다. 이러한 보호는 악의적인 사용자나 공격자가 네트워크 분석을 통해 라이트닝 네트워크 트랜잭션에 대한 개인 정보에 접근하는 것을 방지할 수 있습니다.

• 저렴하고 익명의 오프체인 비트코인 거래를 가능하게 하는 몇 가지 대안적인 L2 확장 솔루션에 주목할 수 있습니다. 이러한 솔루션은 이상적으로 라이트닝 네트워크와 호환되고 온체인 풋프린트가 더 작으며, 각 거래에 코인조인 같은 난독화 기술을 도입하여 사용자 개인정보 보호를 강화할 수 있습니다. 라이트닝 네트워크를 보완하여 사용자에게 더 높은 수준의 개인 정보 보호를 제공할 수 있습니다.

출처: Jeffrey Hu

라이트닝 네트워크의 개인정보 보호 잠재력과 과제는 복잡한 문제입니다. 저희는 라우팅 프라이버시 개선, 트랜잭션 난독화 기술 도입, 프라이버시 강화 결제 채널 설계, 네트워크 분석 보호 개선 등을 통해 라이트닝 네트워크의 프라이버시 문제를 해결할 수 있다고 믿습니다. 기술 개발과 혁신을 통해 라이트닝 네트워크는 개인정보 보호를 더욱 강화하고 사용자에게 더욱 안전한 비공개 결제 경험을 제공할 수 있을 것으로 기대됩니다. 이러한 노력은 비트코인 결제를 위한 개인정보 보호 메커니즘의 지속적인 발전을 이끌고 사용자의 개인정보 보호에 대한 요구를 충족시킬 것입니다.