영지식 증명 기반 공개 블록체인용 프라이버시 보호 디지털 콘텐츠 거래 시스템 = Privacy-Preserving Digital Content Trading Transaction System via Zero-Knowledge Proofs on a Public Blockchain

국문 초록 (Abstract)

디지털 콘텐츠의 거래에서 구매자와 판매자는 종종 중개 역할을 하는 제 3자를 통해 거래를 수행한다. 이러한 방식은 제 3자에 대한 신뢰와 권한 위임이 필요하며, 이에 따라 플랫폼에 대한 신뢰도 문제, 표현의 자유 침해, 그리고 구매자의 프라이버시 침해 문제가 연관될 수 있다. 본 연구는 블록체인 및 영지식 증명 기술의 조합을 활용하여 중개자 없이 디지털 콘텐츠 거래를 가능하게 하는 새로운 시스템을 제시한다. 블록체인 기술을 통해 콘텐츠의 등록 및 거래를 실현하며, 영지식 증명 기술을 추가적으로 도입하여 구매자와 판매자의 익명성을 보장한다. 이 시스템은 거래량 무결성, 거래 익명성, 그리고 원자적 거래의 특성을 갖추고 있다. 구현된 디지털 콘텐츠 거래 시스템은 콘텐츠 등록, 거래 요청, 그리고 거래 승낙의 세 단계로 구성되어 있다. 실험 결과, 64Kb 데이터 기준으로 콘텐츠 등록 시 영지식 증명 생성에 약 30초가 소요되었으며, 거래 요청 및 승낙은 각각 약 0.3초 내외의 시간이 소요되었다. 블록체인의 가스비 측면에서, 데이터 등록은 285,131 가스, 거래 요청은 509,717 가스, 거래 승낙은 1,384,937가스가 소요되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In digital content transactions, buyers and sellers often conduct transactions through a third party acting as an intermediary. This method requires trust and delegation of authority to the third party, which can be associated with issues of trust in the platform, infringement of freedom of expression, and infringement of the buyer’s privacy. This study proposes a new system that enables digital content transactions without an intermediary by utilizing a combination of blockchain and zero-knowledge proof technologies. Blockchain technology realizes the registration and transaction of content, and the introduction of zero-knowledge proof technology additionally ensures the anonymity of buyers and sellers. This system has the characteristics of transaction volume integrity, transaction anonymity, and atomic transactions. The implemented digital content transaction system consists of three stages: content registration, transaction request, and transaction acceptance. In the experiment, it took about 30 seconds to generate a zero-knowledge proof during content registration based on 64Kb data, and the transaction request and acceptance took about 0.3 seconds each. In terms of gas fees on the blockchain, 285,131 gas was used for data registration, 509,717 gas for transaction request, and 1,384,937 gas for transaction acceptance.

목차 (Table of Contents)

• 1 서론 1
• 1.1 관련연구 4
• 2 배경지식 5
• 2.1 암호화기법 5
• 2.1.1 대칭키암호화기법 5
• 2.1.2 공개키암호화기법 6
• 2.2 간결한비대화형영지식연산증명시스템 6
• 2.3 블록체인스마트계약 7
• 2.4 익명자산전송기법 8
• 2.5 약정 11
• 2.6 유사난수함수 11
• 3 프라이버시를보호하는디지털컨텐츠거래시스템모델 12
• 3.1 시스템참여자 12
• 3.2 디지털컨텐츠거래시스템 12
• 3.3 보안속성 13
• 4 제안하는시스템 16
• 4.1 개요 16
• 4.2 알고리즘 17
• 4.2.1 사용자알고리즘 17
• 4.2.2 스마트계약알고리즘 24
• 4.2.3 영지식증명관계 26
• 5 실험 29
• 5.1 알고리즘구현 29
• 5.2 zk-SNARKs 실험결과 31
• 5.3 트렌젝션전송실험결과 32
• 5.4 React− Native 앱구현 34
• 5.5 React 웹구현 34
• 6 추가논의 36
• 7 결론 38
• 참고문헌 40
• 영문요약 44