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분산형 기밀 컴퓨팅(DeCC)은 기밀 컴퓨팅의 장점을 블록체인에 접목하며, 웹3 분야의 획기적인 발전으로 부상하고 있습니다.
이 분야의 선두주자는 바로 ‘아르시움(Arcium)’으로 , 초고도 암호화 인터넷을 위한 글로벌 슈퍼컴퓨터입니다.
Arcium은 첨단 다자간 연산(MPC) 기술을 활용하여, 모든 유형의 탈중앙화 프로젝트 및 네트워크는 물론 기존의 Web2 기업을 위한 안전하고 확장성 있으며 다용도로 활용 가능한 암호화 솔루션을 제공합니다. 이 플랫폼은 다양한 MPC 프로토콜을 지원하기 위해 강력한 컴파일러와 결합된 Rust 기반 프로그래밍 언어인 Arcis를 기반으로 합니다.
이 글에서는 다음 내용을 다룰 예정입니다:
- 기밀 컴퓨팅: 기밀 컴퓨팅의 개념과 데이터 보안에서의 중요성에 대한 설명 .
- Arcium 아키텍처 개요: Arcium 네트워크 및 그 기반 구조에 대한 소개 .
- DeCC Technologies: Arcium 프레임워크 내 MPC, FHE, TEE 및 ZKP 비교.
- 신뢰 없는 MPC 암호화: Arcium의 아키텍처와 안전하고 확장 가능한 컴퓨팅 기술 분석
- 실제 적용 사례: AI, DeFi 및 기타 민감한 데이터 프로젝트에서 Arcium이 활용된 사례.
기밀 컴퓨팅
기존 컴퓨팅 시스템은 저장 중이거나 전송 중인 데이터를 암호화를 통해 보호하는 경우가 많지만, 사용 중인 데이터를 처리할 때는 여전히 심각한 취약점에 직면해 있습니다. 이러한 보안 사각지대는 막대한 피해를 입히는 사이버 공격으로 이어져 왔으며, Arcium은 사용 중인 데이터에 대한 암호화 연산을 가능하게 함으로써 모든 단계에서 보안을 보장함으로써 이러한 문제를 해결합니다.
기밀 컴퓨팅은 민감한 데이터가 노출되지 않은 상태에서 안전하게 저장 및 처리될 수 있도록 함으로써 이러한 취약점을 해결합니다.
웹3의 맥락에서 투명성(핵심 강점)은 동시에 산업 확장에 필수적인 민감한 데이터를 처리하는 업계의 능력을 제한하기도 한다.
DeCC는 다자간 연산(MPC), 신뢰 실행 환경(TEE), 제로 지식 증명(ZKP) 등 첨단 암호화 기술과 블록체인 기술을 통합함으로써 이러한 문제를 해결합니다. 이러한 기술들은 블록체인 네트워크상에서 안전하고 비공개적인 연산을 가능하게 하여, 데이터의 개인정보 보호와 보안이 필수적인 금융, 의료 및 기타 분야에서 새로운 가능성을 열어줍니다.
암호화를 온체인에 적용하면 다음과 같은 여러 가지 이점이 있습니다:
- 포괄적인 개인정보 보호: 사용자 신원, 거래 금액 및 기타 민감한 데이터에 대한 기밀성을 보장합니다 . 이를 통해 네트워크 멤풀에 포함된 데이터 필드나 전송 중 네트워크 상태를 업데이트하는 데 사용되는 데이터 필드와 같은 민감한 데이터 필드를 안전하게 보호합니다.
- 조작 방지: 거래 내역을 완전히 비공개로 유지함으로써 프런트러닝(front-running)이나 샌드위치 공격(sandwich attacks )과 같은 조작 행위를 방지합니다.
- 규정 준수: 다양한 관할권의 데이터 보호 및 개인정보 보호 규정과의 부합.
이것이 바로 Arcium이 하는 일입니다.
아르시움 네트워크는 암호화되고 검증 가능하며 고성능의 컴퓨팅 파워에 신뢰에 의존하지 않는 방식으로 접근할 수 있게 해주는 글로벌 슈퍼컴퓨터입니다.
이는 Arcium 네트워크가 암호화된 연산을 수행하기 위해 함께 작동하는 수많은 개별 컴퓨터(“Arx 노드”라고 함)로 구성되어 있기 때문입니다. 이러한 설계는 신뢰가 필요 없는 접근 방식을 보장하며, 이는 검증에 중앙 관리 기관이 필요하지 않음을 의미합니다. 또한 연산 결과는 검증 가능할 뿐만 아니라 높은 성능을 발휘합니다(많은 Arx 노드가 하나의 연산을 구성하는 개별 조각들을 동시에 처리하기 때문입니다).
이 이름은 라틴어에서 유래했으며, 여기서 “Arcium”은 “요새들”을 의미하는 “arx”의 복수형입니다. 이는 각각 “Arx”라고 불리는 안전하고 견고하게 구축된 노드들로 이루어진 우리 네트워크를 상징합니다. 이러한 명명은 마치 요새화된 도시 안의 요새들처럼, 분산되고 협력적인 Arcium 네트워크의 일원인 각 노드의 강인함과 회복력을 강조합니다.
DeCC Technologies: MPC, FHE, TEE 및 ZKP
현재 기밀 유지 분야에는 많은 업체들이 진출해 있습니다.
아르시움의 차별화된 점은 무엇인가요?
우리는 최고의 암호화 기술(MPC)을 적용하여 초고도의 확장성과 유연성을 확보했습니다. MPC의 장점을 제대로 이해하려면 먼저 다음 세 가지 대안을 살펴보십시오:
- 완전 동형 암호화(FHE): FHE는 암호화된 데이터를 복호화하지 않고도 수학적 연산을 수행할 수 있게 하여, 데이터가 전송되는 전 과정에서 암호화를 유지함으로써 보안을 강화합니다. 그러나 높은 연산 복잡성으로 인해 현재의 FHE 구현 방식은 비용과 성능 면에서 한계가 있어 초당 약 5건의 트랜잭션 (TPS)만 처리할 수 있습니다. 상당한 수준의 개선이 이루어지기까지는 아직 수년이 더 걸릴 것으로 보입니다.
- 신뢰 실행 환경(TEE): TEE는 안전하고 격리된 환경 내에서 트랜잭션을 복호화하고 처리함으로써, 고성능의 실용적인 솔루션을 제공합니다. 이론적으로는 훌륭하지만, 실제로는 TEE가 사이드 채널 공격에 취약하다는 사실이 반복적으로 입증되어 왔으며, 공격자는 정교한 방법을 통해 비밀 키를 추론해 낼 가능성이 있습니다.
- 제로 지식 증명(ZKP): ZKP를 사용하면 한 당사자가 구체적인 정보를 전혀 공개하지 않고도 다른 당사자에게 진술의 진실성을 증명할 수 있어 기밀성을 유지할 수 있습니다. 오프체인 계산을 검증하는 데는 효과적이지만, 여러 당사자가 동일한 암호화된 상태를 동시에 처리해야 하는 블록체인 같은 공유 상태 시스템에는 적합하지 않습니다.
Arcium은 다자간 연산(MPC) 기술을 활용합니다. 이 기술은 여러 당사자가 각자의 입력값을 비공개로 유지한 채 공동으로 함수를 계산할 수 있게 해줍니다. 이는 기밀 연산 분야의 표준으로, 확장성, 속도, 비용 효율성 및 유연성을 제공합니다.
주요 단점은 다음과 같습니다:
- 대규모 계산:입출력(I/O) 작업과 관련된 제약으로 인해, 다수의 네트워크 참여자 간에 발생할 수 있는 방대한 양의 트랜잭션을 동시에 처리하기가 어렵습니다.
- 공모의 위험: 이 위험은 MPC 보안 설계에 따라 다르지만 , 익명의 MPC 노드가 존재한다는 것은 공모의 가능성이 있음을 의미합니다.
그러나 이 두 가지 문제점은 아키움(Arcium)의 혁신적인 아키텍처를 통해 해결되며, 이에 대해서는 다음에서 자세히 다루겠습니다. 아키움의 비전과 잠재적 활용 사례에 대한 더 자세한 내용은“1000단어로 보는 아키움(Arcium)”이라는 제목의 기사를 참고해 주시기 바랍니다.
Arcium: 신뢰 없는 MPC 암호화
이 네트워크의 아키텍처는 하나의 글로벌 슈퍼컴퓨터처럼 작동하도록 설계되었으며, 각 Arx 노드는 계산 코어 역할을 합니다. 이러한 노드들은 서로 연결되어 클러스터를 형성하며, 이를 통해 다자간 연산(MPC) 작업을 안전하고 효율적으로 수행합니다.
이 설계는 유연성이 매우 뛰어나, 다음과 같은 다양한 Web2 및 Web3 사용 사례에 신속하게 통합되어 암호화된 데이터에 대한 연산 기능을 제공할 수 있습니다:
- 인공지능: AI 애플리케이션에서 민감한 데이터를 보호하는 것, 특히 모델 훈련에 민감한 데이터가 사용되거나 원시 데이터를 공유하지 않고 여러 데이터 세트를 활용하는 경우를 말합니다.
- DeFi: 완전히 투명한 DeFi 생태계에 완벽한 개인정보 보호 및 보안을 제공함으로써 , 금융 기관들이 온체인 환경으로 진출할 수 있도록 지원합니다.
- DePin: 민감한 데이터가 수집 및 처리되는 IoT 기기와 같은 분산형 물리적 네트워크를 보호합니다.
그 밖에도 신원 관리, 공급망 관리, 비밀 투표 시스템, 민감한 데이터(예: 의료 정보) 및 비공개 마켓플레이스 등 다양한 잠재적 분야가 존재합니다.
이 건축물은 다음과 같은 몇 가지 주요 요소로 구성되어 있습니다:
- 계산 서비스 고객: 개발자나 기업 등 기밀 계산 서비스에 대한 비용을 지불하는 당사자 .
- 다자간 실행 환경(MXE): 각 계산 고객을 위해 구축된 전용 MPC 환경입니다. 이는 고객의 특정 요구 사항에 따라 유연하게 구성할 수 있습니다.
- Arcis는 다양한 MPC 프로토콜을 지원하는 강력한 내장 컴파일러를 갖춘, Rust 기반의 프로그래밍 언어로, 이를 통해 위에서 언급한 기능을 구현할 수 있습니다.
- ArxOS: Arcium의 실행 엔진으로, 백엔드에서 Arx 노드로 구성된 분산 운영 체제를 나타냅니다 . 각 노드는 MXE 내에 정의된 계산을 실행하기 위한 컴퓨팅 리소스를 제공합니다.
- 클러스터: MPC 기술을 활용해 협업적으로 연산을 수행하는 Arx 노드들의 집합 .
Arcis는 다양한 MPC 프로토콜의 컴파일을 지원하는 강력한 컴파일러와 함께, 통일되고 친숙한 프로그래밍 인터페이스를 제공합니다.
요약하자면, MXE는 다양한 사용자(“계산 고객”)를 위해 계산을 수행하는 MPC 환경이며, 각 계산은 노드 그룹(“Arx 노드”)으로 구성된 클러스터에서 처리됩니다.
이 디자인은 다음과 같습니다:
각 항목을 좀 더 자세히 살펴보겠습니다.
A) 계산 고객
계산 고객은 원하는 보안 수준과 같은 설정을 구성하고, 계산을 실행할 하나 이상의 클러스터를 선택하여 맞춤형 계산 환경(MXE)을 생성합니다. 여러 클러스터를 선택함으로써, 고객은 특정 클러스터를 사용할 수 없게 될 경우 작업을 다른 클러스터로 재지정하여 원활한 실행을 유지할 수 있으므로, 더 높은 신뢰성을 확보할 수 있습니다.
예를 들어, 더 높은 수준의 보안을 필요로 하는 컴퓨테이션 고객은 Arx 노드 수가 더 많은 클러스터를 선택함으로써 보안성과 내결함성을 높일 수 있습니다.
Arcium의 기본값은 부정직한 다수 프로토콜입니다. 즉, 시스템이 정상적으로 작동하기 위해서는 단 하나의 노드만 정직하면 됩니다.
B) 다자간 실행 환경(MXE)
일반적인 MPC 솔루션은 확장성과 조합성에 한계가 있다.
Arcium은 이 두 가지 문제를 모두 해결하지만, 확장성 측면에서는 MXE라고 불리는 전용 MPC 환경을 통해 계산을 구획화함으로써 해결합니다 . 계산을 분리함으로써 각 작업이 독립적으로 처리되므로, 병렬 처리가 가능할 뿐만 아니라 공격 발생 시에도 높은 수준의 네트워크 보안을 보장할 수 있습니다. 이 환경은 구성 유연성이 뛰어나 보안 허용 수준, 암호화 방식, 데이터 프로비저닝 및 처리 방식 등을 자유롭게 선택할 수 있습니다. 예를 들어, 계산 요구 사항이 단순한 프로젝트의 경우 경량 암호화 방식을 적용하는 것이 유리할 수 있습니다.
c) Arx 노드
Arx 노드는 Arcium 네트워크를 구성하며, 계산 작업을 수행하는 역할을 담당합니다.
비허가형 네트워크이긴 하지만, 참여 자격을 갖춘 Arx 노드는 참여하기 위해 특정 하드웨어 사양과 스테이킹 요건을 충족해야 합니다. 스테이킹은 네트워크 보안을 보장하기 위한 여러 수단 중 하나일 뿐이며, 하드웨어 사양은 높은 네트워크 성능을 보장합니다.
사용자는 자신의 토큰을 Arx 노드에 위임할 수 있습니다. 스테이킹된 토큰의 양은 노드가 작업을 수행하는 능력과 비례하므로, “더 많은 토큰을 스테이킹한” 참여자가 네트워크에 더 많은 기여를 할 수 있습니다.
d) 클러스터
여러 Arx 노드가 모여 클러스터를 형성하며, 이 클러스터는 MPC 작업을 공동으로 수행합니다.
Arx 노드를 그룹화하면 악의적인 참여자나 고장 난 노드가 존재하더라도 계산을 계속할 수 있으므로, 보안 및 내결함성 측면에서 이점이 있습니다.
또한 다양한 신뢰 가정을 지원할 수 있어 사용자 정의가 가능합니다. 예를 들어, 저신뢰 모델(예: 부정직한 다수)은 보안성은 높지만, 고신뢰 모델(예: 정직한 다수)보다 성능이 다소 떨어집니다.
아르시움의 실제 작동 모습
다음과 같은 기능을 원하는 AI 또는 DeFi 애플리케이션을 생각해 보자:
- 안심할 수 있는 규제 준수 및 기관 도입
- 민감할 수 있는 데이터에 대한 사용자 개인정보 보호
- 추가 감사 없이 보안 강화
- MEV 보호를 통한 가치 확보 강화
이 모든 문제는 Arcium과의 간단한 연동을 통해 해결할 수 있습니다.
다음과 같이 표시됩니다:
- MXE 선택: 고객은 각자의 구체적인 요구 사항에 따라 MXE를 선택합니다. 보안 수준을 높이기 위해 분산성을 강화할 수 있는 Arx 노드가 더 많은 MXE를 선택하거나, 강력한 암호화 방식을 채택할 수 있습니다.
- 트랜잭션 시작: 설정이 완료되면 트랜잭션이 시작되며, 지정된 클러스터 내의 Arx 노드들은 다자간 연산(MPC)을 사용하여 계산을 수행합니다. 이러한 구성 덕분에 여러 사용자가 동시에 프로토콜에 접속하더라도 데이터는 암호화된 상태로 유지되며 비공개가 보장됩니다.
MPC: 최고의 암호화 기술
Arcium의 글로벌 암호화 슈퍼컴퓨터는 탈중앙화 기밀 컴퓨팅(DeCC)을 현실로 만드는 신뢰 불필요 MPC 솔루션을 제공합니다.
Arcium은 모든 Web2 및 Web3 프로젝트(AI, DeFi, DePIN 분야 포함)가 워크플로우에 기밀성 기능을 손쉽게 통합할 수 있도록 빠르고, 유연성이 뛰어나며, 비용 효율적이고, 안전한 솔루션을 제공합니다.
Arcium의 아키텍처를 통해 프로젝트는 높은 성능을 유지하면서도 포괄적인 개인정보 보호, 규제 준수 및 조작 방지를 실현할 수 있습니다. Arcium의 MPC 구현은 온체인 암호화의 새로운 기준을 제시하며, 안전한 분산 컴퓨팅의 미래를 이끌어갈 핵심 주자로 자리매김하고 있습니다.
Arcium에 대해 더 자세히 알아보시려면 https://arcium.com/을 방문해 주세요.
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