비트코인 27ms 검증, GPU 17년치 연산력 소요 예상

비트코인 블록을 27밀리초(ms) 안에 검증하는 혁신적인 기술이 등장했지만, 이를 현실화하기 위해서는 막대한 컴퓨팅 자원이 필요할 것으로 예상됩니다. 암호화폐 분석 플랫폼인 Hazync는 최근 성명을 통해 자체 개발한 시스템으로 비트코인 초기 1,789개 블록을 담은 226,434바이트(byte) 분량의 암호학적 영수증(receipt)을 27ms 만에 검증했다고 밝혔습니다. 이는 기존의 비트코인 노드가 블록을 검증하는 방식에 비해 획기적으로 빠른 속도입니다.

**새로운 검증 방식과 기술적 배경**

Hazync는 RISC Zero의 영지식 증명 가상 머신(zkVM)을 활용하여 비트코인 검증을 효율화하는 연구 프로토타입입니다. zkVM은 검증 프로그램을 실행하고, 그 결과로 생성되는 영수증을 통해 다른 사용자들은 소형 파일만으로도 복잡한 검증 과정을 간편하게 확인할 수 있게 됩니다. Hazync 개발자의 설계에 따르면, 이 시스템은 '프루버(prover)'가 복잡한 증명 생성을 담당하고, '리시버(receiver)'는 훨씬 더 많은 사용자가 저렴한 비용으로 영수증을 검증하는 방식으로 작동합니다.

이 두 가지 작업은 비용 측면에서 극명한 차이를 보입니다. 개발자는 비트코인 탄생 시점부터 현재까지의 모든 블록 기록을 검증하는 '백필(backfill)' 작업에 약 17 GPU-년(GPU-year)의 컴퓨팅 파워가 소요될 것으로 추정했습니다. 더불어, 새로운 블록이 생성될 때마다 이를 실시간으로 따라잡기 위해 약 6개의 NVIDIA L40S GPU가 추가로 필요할 것으로 예상됩니다. 즉, 영수증 검증은 저렴하지만, 이를 생성하는 프루버, 감사자, 아카이브 운영자 등이 수행하는 사전 작업은 상당한 비용이 발생한다는 의미입니다.

**기존 검증 방식과의 차이점 및 컴퓨팅 요구량**

일반적으로 새로운 비트코인 노드를 운영하기 위해서는 전체 블록체인 기록을 처음부터 다시 다운로드하고 검증하는 과정을 거쳐야 합니다. 이는 상당한 시간과 저장 공간을 요구합니다. Hazync는 이러한 방식을 벗어나, zkVM 내에서 비트코인의 규칙을 실행하고, 각 블록이 이러한 규칙을 준수했음을 증명한 후, 이 블록 증명들을 재귀적으로 접어 하나의 간결한 영수증으로 만듭니다.

공개된 Hazync 저장소에 따르면, 이 시스템은 비트코인 코어(Bitcoin Core) v28 버전의 합의 코드(consensus code)와 libsecp256k1 라이브러리의 상당 부분을 활용하여 32비트 RISC-V 아키텍처용으로 컴파일되었습니다. 비트코인 코어의 코드를 재사용함으로써, 별도의 회로(circuit)를 설계해야 하는 합의 동작의 범위를 줄일 수 있었습니다.

개발자는 블록 741,000번을 기준으로 증명 생성 비용을 측정했습니다. 해당 블록은 670개의 입력(input)과 394개의 UTXO(Unspent Transaction Output) 리프(leaf)를 포함하고 있었습니다. 이 블록을 2개의 L40S GPU에서 16개의 청크(chunk)로 나누어 증명하는 데 약 55분이 소요되었으며, 이 중 27분은 집계(aggregation) 과정에 사용되었습니다.

이 측정 결과를 바탕으로 개발자는 전체 블록체인 백필 작업에 약 17 GPU-년의 연산력이 필요할 것으로 추정했습니다. 현재 공개된 자료는 전체 비트코인 역사의 모든 시대를 망라하는 감사된 측정치가 아닌, 대표적인 프로젝트 벤치마크를 제공합니다. 따라서 Hazync의 전체 블록체인 성능은 캠페인이 완료될 때까지는 추정치로 간주됩니다.

**향후 과제 및 잠재적 위험**

소프트웨어 변경은 완료된 작업을 무효화할 수도 있습니다. Hazync의 각 영수증은 컴파일된 게스트 프로그램의 지문이라 할 수 있는 'METHOD_ID'를 포함합니다. 새로운 게스트 빌드가 출시되면 새로운 식별자가 부여되며, 이전 영수증은 이전 버전과 연결됩니다. 이는 지속적인 업데이트와 호환성 유지가 중요함을 시사합니다.

프로젝트는 내부 감사로 인해 새로운 기준선이 설정되면서 지난 8월 4일 제네시스 보드(genesis board)를 재시작했습니다. 또한, 향후 발생할 수 있는 사운드니스 수정(soundness fix)은 훨씬 더 많은 GPU 시간을 축적한 후에 동일한 재설정을 유발할 수 있습니다. 따라서 증명 예산은 안정적인 코드, 역사적 백필, 그리고 향후 발생할 수 있는 수정 사항을 모두 고려해야 하는 상황입니다.

이 기술이 성공적으로 완성된다면, 비트코인 검증 방식에 혁신을 가져올 수 있습니다. 이는 라이트닝 네트워크와 같은 레이어 2 솔루션의 효율성을 극대화하고, 비트코인 네트워크의 확장성을 크게 향상시킬 잠재력을 가지고 있습니다. 또한, 비트코인 검증에 필요한 하드웨어 요구 사항을 낮추어 더 많은 참여자가 네트워크에 기여할 수 있는 환경을 조성할 수 있습니다. 하지만 아직은 연구 개발 단계에 있으며, 막대한 컴퓨팅 자원 요구량, 소프트웨어 변경에 따른 위험, 그리고 최종적인 감사 및 검증 과정 등 해결해야 할 과제가 남아 있습니다. 이러한 과제들을 극복한다면, Hazync의 기술은 비트코인 생태계 발전에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.