SHRINCS BIP를 통한 양자 보안 비트코인: 장점과 단점

블록스트림의 CEO인 아담 백은 양자 컴퓨팅의 위협을 오랫동안 경시해 왔지만, 그가 이끄는 회사는 충분히 강력한 양자 컴퓨터가 실용화될 경우 비트코인이 어떻게 업그레이드될 수 있을지에 대한 구체적인 연구를 진행하고 있습니다. 이러한 노력은 최근 새로운 이정표를 세웠습니다. 블록스트림의 실험적인 양자 후 서명 방식인 SHRINCS에 대한 비트코인 ​​개선 제안(BIP)이 프로젝트의 깃허브 저장소에 게시된 것입니다.

이러한 개발은 중요한 의미를 지닙니다. 비트코인의 현재 타원 곡선 서명 시스템(지출 승인에 사용됨)이 미래 양자 컴퓨팅 시스템의 키 복구 능력에 취약하다는 것이 널리 알려져 있기 때문입니다. 정확한 시기는 아직 논쟁 중이지만, 암호학자들은 최악의 시나리오에서 공격자가 공개 키로부터 개인 키를 유추하여 자금을 탈취할 수 있다는 데 동의합니다. 따라서 양자 컴퓨팅으로의 전환 계획은 사후 대응이 아닌 업계의 최우선 과제입니다.

핵심 요약

• Blockstream은 SHRINCS에 대한 BIP를 발표하며, 이를 비트코인의 양자 컴퓨팅 이후 서명 업그레이드 경로를 위한 실행 가능한 후보로 제시했습니다.
• SHRINCS는 “비트코인 네이티브” 방식으로 설계되었으며, NIST 기준에 부합하는 많은 양자 후 보안 서명 방식보다 크기가 작아 비트코인의 블록 및 증인 제약 조건을 충족합니다.
• 이 제안의 접근 방식은 “상태 유지”에 더 중점을 두어 온체인 크기를 줄일 수 있지만, 지갑/기기 복구 및 상호 운용성 위험을 초래할 수 있습니다.
• Blockstream의 지속적인 연구는 서명 크기 축소 및 잠재적인 ZK 증명 집계와 같은 상호 보완적인 아이디어를 탐구하는 동시에 거버넌스와 배포 결정을 분리합니다.

양자역학 회의론에서 BIP 수준 구현까지

애덤 백은 양자 컴퓨팅의 미래에 대해 신중한 입장을 보여왔으며, 이전에는 양자 컴퓨팅 위협이 현실화되기까지 수십 년이 걸릴 수 있다고 주장했습니다. 그러나 블록스트림의 연구는 “더 먼 미래의” 위협이라 할지라도 지금 당장 엔지니어링 작업을 진행해야 할 필요성을 보여줍니다. 즉, 정치적, 기술적 기회가 사라지기 전에 암호화 기술을 개발, 테스트, 문서화해야 한다는 것입니다.

Blockstream Research는 이전에 비트코인 ​​사이드체인인 Liquid에서 작동하는 실험적인 양자 후 보안 서명 체계인 SHRINCS를 시연한 바 있습니다. 오늘 SHRINCS 저장소에 게시된 새로운 BIP는 이러한 실험적 연구를 바탕으로 비트코인 ​​개선 논의를 위한 구체적인 방향을 제시합니다.

블록스트림 리서치의 연구원인 조나스 닉은 BIP를 비트코인의 요구 사항에 맞춰 특별히 설계된 양자 컴퓨팅 이후 서명 체계에 대한 “최초의 구체적인 제안”이라고 평가했습니다. 그는 또한 SHRINCS가 비트코인의 “최종” 서명 설계가 아니며 모든 면에서 최적은 아니라는 점을 강조했습니다. 이는 제안이 합의 수준에 얼마나 근접했는지 평가하려는 투자자와 개발자에게 중요한 차이점입니다.

비트코인 서명 크기가 핵심 제약 조건인 이유는 무엇일까요?

대부분의 양자 후 서명 설계에서 공개 매개변수와 서명 페이로드는 비트코인의 현재 타원 곡선 서명보다 훨씬 큽니다. 해당 기사에서 인용한 비교 자료에 따르면, NIST가 승인한 양자 후 해시 및 격자 기반 서명 방식은 비트코인의 ECDSA 및 Schnorr 서명보다 38배에서 123배 더 큽니다. 실질적인 결과는 명확합니다. 서명 크기가 커질수록 거래당 더 많은 데이터가 필요하게 되어 처리량이 감소할 수 있습니다.해당 보고서에 따르면, NIST 스타일의 대규모 서명을 비트코인에 직접 도입하면 성능이 초당 트랜잭션 처리량의 극히 일부 수준으로 떨어질 수 있다고 합니다. 

이더리움 의 양자 컴퓨팅 팀은 기사에서 언급된 바와 같이, 블록당 작은 영지식 증명을 사용하여 서명을 집계하는 방식으로 블록 공간 문제를 해결하는 방안을 논의해 왔습니다. 이 접근 방식이 실현 가능하다면 온체인 용량을 줄일 수 있습니다. 그러나 비트코인은 다른 사회적, 기술적 난관에 직면하게 됩니다. 영지식 증명 집계를 추가하는 것은 시스템의 검증 및 활성화 정책에 중대한 변화를 가져올 것이기 때문입니다.Blockstream의 대안은 서명 페이로드 자체를 축소하는 것입니다. 여기서 논의된 접근 방식은 기준이 되는 NIST 표준에 부합하는 해시 기반 양자 후 서명과 비교하여 비트코인 ​​관련 서명 크기를 약 13.23배 줄이는 것을 목표로 하며 , 동시에 비트코인의 운영 제약 조건과의 충분한 호환성을 유지하여 업그레이드 논의가 현실적으로 가능하도록 합니다.

SHRINCS가 목표로 하는 것과 감수해야 하는 절충점은 무엇인가

SHRINCS 설계는 블록스트림 연구원들이 2025년 12월에 공개했으며, 오퍼코드 제안은 5월에 발표되었습니다. 이는 비트코인의 서명 크기 제한 내에서 작동하도록 설계된 해시 기반 양자 후 보안 서명 방식입니다. 이 방식은 최소 548바이트 의 서명 크기 와 48바이트의 공개 키를 포함하며, 최대 4,619바이트 까지 크기를 가질 수 있다고 알려져 있습니다.

핵심적인 장점은 “비트코인 네이티브” 구조라는 점입니다. 한 설명 자료에 따르면 이 방식은 Liquid 메인넷에서 실제 거래에 서명하는 실제 코드이며, 비트코인의 블록 경제를 훼손하지 않고 양자 컴퓨팅 이후의 마이그레이션을 해결하려는 시도입니다. 하지만 아직 초기 단계의 연구입니다. 해당 기사는 BIP 문서에 포함된 경고 문구를 인용하며, 공식적인 보안 증명이 “TODO” 상태라고 명시되어 있다고 지적합니다. 이는 암호화 기술이 유망하지만 비트코인 ​​방식의 업그레이드에 일반적으로 요구되는 수준으로 완전히 검증되지 않았음을 의미합니다.SHRINCS의 개선 사항에도 불구하고, 이 방식은 여전히 ​​현재 비트코인 ​​서명보다 훨씬 큰 규모(Schnorr 서명(64바이트)보다 약 9배 큼)를 갖는 것으로 알려져 있습니다 . 보고서는 또한 비트코인의 Segregated Witness가 블록 가중치 계산 시 서명 바이트를 계산하는 방식을 변경하기 때문에 그 영향이 단순히 “블록 크기 9배 증가”로만 설명될 수 없다는 점을 강조합니다.SHRINCS가 논란의 여지가 있는 엔지니어링 선택을 한 부분은 바로 상태 관리 방식입니다. 기존의 상태 비저장 방식은 서명 검증 및 업데이트에 필요한 모든 정보를 공개 구조체에 저장할 수 있지만, 서명 관련 파일 크기가 큰 경우가 많습니다. 이 글에서는 SHRINCS가 일회용 키를 사용하고 기기에서 “사용된 키”를 추적함으로써 이러한 파일 크기를 의도적으로 줄였다고 설명합니다. 즉, SHRINCS는 상태를 저장하는 방식으로 동작한다는 것입니다.이는 사용자에게 구체적인 영향을 미칠 수 있습니다. 서명이 사용될 때마다 서명 크기에 약 16바이트가 추가됩니다. 더 중요한 것은, 기기를 분실했을 경우 복구 메커니즘을 사용하려면 매우 큰 규모의 트랜잭션(기사에서는 약  5,777바이트 로 언급 )이 필요할 수 있다는 점입니다. 또한, 기사에 인용된 BIP 경고는 서로 다른 SHRINCS 구현체가 호환되지 않는 상태 비저장 구성 요소 설정을 사용하는 경우 안전하게 상호 운용되지 않을 수 있으며, 이로 인해 키 가져오기 과정에서 자금 손실 위험이 높아질 수 있다고 지적합니다.

서명 크기를 줄이는 대신 운영상의 취약성을 감수해야 한다는 긴장감은 단순한 암호화 기술의 혁신성보다 거버넌스 논쟁에 더 큰 영향을 미칠 가능성이 높습니다. 비트코인의 합의 규칙은 지속적인 유지 관리 의무를 수반하며, 지갑 측의 가정은 사용자 오류의 원인이 될 수 있습니다.

배포를 위한 반복 작업: 하드웨어 지갑, SHRIMPS 및 집계 옵션

블록스트림은 2026년까지 SHRINCS를 지속적으로 개선해 왔으며, 최근 SHRINCS를 비롯한 양자 후 암호화 서명 방식이 일반 하드웨어 지갑에서 실행될 수 있음을 입증했다고 밝혔습니다. 이는 결코 사소한 부분이 아닙니다. 아무리 잘 설계된 암호화 기술이라도 실제 지갑 환경의 성능 및 메모리 제약을 충족하지 못하면 도입이 지연될 수 있기 때문입니다.이 기사에서는 관련 백업/파생 개념에 대한 작업도 언급합니다. 3월 초, Blockstream은 SHRINCS 서명 동작과 일치하는 방식으로 동일한 시드에서 초기화된 백업 장치의 서명을 지원하는 “SHRIMPS”를 도입했습니다. 여기에 설명된 BIP 업데이트에서는 SHRIMPS라는 명칭이 삭제되고, 동일한 48바이트 공개 키를 사용하는 내장형 상태 비저장 경로로 통합되었으며, 비표준 매개변수 세트를 사용하여 약 26% 더 작게 최적화되었습니다.

블록스트림의 연구는 해시 기반 서명 외에도 격자 기반 서명 방식을 실험하고 있는데, 이는 일반적으로 크기는 작지만 기존 문헌에서는 해시 기반 방식보다 검증이 덜 되어 있고 신뢰성이 떨어진다고 설명됩니다. 또한 이 기사는 블록스트림이 영지식 증명 집계(ZK aggregation)를 고려하고 있다는 점을 언급합니다. 블록스트림의 추정에 따르면, ZK 집계를 SHRINCS와 결합하면 모델링된 시나리오에서 비트코인의 속도를 두 배로 높일 수 있습니다.

특히, 블록스트림은 서명 선택 작업을 블록 크기 증가 및 영지배구조(ZK) 집계와 같은 더욱 논쟁적인 별개의 문제들과 분리한 것으로 알려져 있습니다. 이러한 결정은 여러 가지 파괴적인 변화를 한꺼번에 추진하면 합의를 구축하기가 더 어려워질 수 있다는 실용적인 인식을 반영합니다. 비트코인이 양자 컴퓨팅 이후의 보안으로 나아가려면, 한 번에 모든 것을 개편하는 것보다는 모듈식으로 구성된 거버넌스 단계를 거치는 것이 더 효과적일 가능성이 높습니다.

여기서 인용한 한 관점의 설명처럼, “구속력 있는 제약 조건”은 암호화 기술뿐만 아니라 거버넌스, 즉 비트코인이 업그레이드 기한이 만료되기 전에 점점 늘어나는 엔지니어링 옵션(BIP-360, BIP-361, STARKs와 같은 다른 제안에 대한 언급 포함) 중에서 어떻게 선택할 것인지에 달려 있을 수 있습니다.

독자 여러분께서 주목해야 할 다음 신호는 SHRINCS BIP가 더 넓은 비트코인 ​​개발 및 검토 생태계에서, 특히 상태 저장 설계의 위험성, 키 복구/대체 동작, 그리고 지갑 구현 간의 상호 운용성 보장과 관련하여 얼마나 많은 관심을 받을지 여부입니다. 이 제안서의 공개는 실험 단계에서 배포 계획 단계로 나아가는 의미 있는 발걸음이지만, 관건은 네트워크 구성원들이 이러한 절충안을 수용할 만하다고 생각하고 합의를 이끌어낼 만큼 보안 경로가 완벽하다고 확신하도록 설득하는 것입니다.