23개 zkVM 프로젝트 분석/평가 by vac

zkVM은 이더리움의 EVM과 같은 가상 머신에 ZKP 생성 및 프라이버시 보장 기능이 탑재된 개념을 의미합니다. zkEVM과는 달리 프라이버시와 확장성을 동시에 설계하기 위해 설계되었습니다. 대표적인 프로젝트라면 최근 메인넷을 런칭한 Aleo, 패러다임 등으로부터 55M을 투자받은 Succinct의 SP1  등이 있습니다. 리서치 그룹인 vac에서 현재 시장에 나와있는 총 23개 zkVM 프로젝트를 프라이버시/성능 면에서 분석한 아티클이 있어 정리해보았습니다.

 

원문 링크: https://vac.dev/rlog/zkVM-explorations/

Exploring zkVMs: Which Projects Truly Qualify as Zero-Knowledge Virtual Machines? | Vac Research

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개요

이 아티클은 zkVM(Zero-Knowledge Virtual Machines)의 개념과 이를 구현한 다양한 프로젝트들을 심도 있게 분석하는 것을 목표로 합니다. zkVM은 블록체인 기술에서 프라이버시, 확장성, 신뢰성을 동시에 해결하는 중요한 도구로, 데이터의 민감한 부분을 공개하지 않고도 연산의 정확성을 증명하는 암호화 기법을 활용합니다. 아티클은 zkVM이 무엇인지, 왜 중요한지, 그리고 각 프로젝트가 zkVM의 요건을 어떻게 충족하고 있는지를 평가합니다.

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주요 내용

📌 zkVM의 주요 특징과 작동 원리

zkVM은 암호화 증명(ZKP: Zero-Knowledge Proof)을 생성하여 데이터를 공개하지 않으면서도 연산의 정확성을 입증합니다. 이를 통해 민감한 정보의 유출 없이 신뢰할 수 있는 계산이 가능합니다. zkVM의 주요 특징으로는 암호화 증명 생성, 프라이버시 보장, 확장성 및 성능, 그리고 연산의 검증 가능성이 있습니다.

📌 zkVM의 중요성

블록체인 기반의 애플리케이션이 점점 더 복잡해지고 민감한 데이터를 처리해야 할 필요가 증가함에 따라, zkVM의 역할은 더욱 중요해지고 있습니다. zkVM은 프라이버시와 확장성을 동시에 해결할 수 있는 도구로, 향후 금융, 데이터 보안, 탈중앙화 애플리케이션 등 다양한 분야에서 활용될 가능성이 큽니다.

📌 주요 프로젝트 평가

1. SP1: 개발자 친화적 zkVM으로, 확장성과 성능에 중점을 두지만 프라이버시 기능이 상대적으로 약합니다.
2. Nexus: 매우 모듈화된 zkVM으로, 높은 성능과 확장성을 자랑하지만 아직 완전한 ZKP 기능을 갖추지 못했습니다.
3. Risc0: 강력한 프라이버시 기능과 확장성을 모두 갖춘 zkVM으로, Rust 기반 프로그램을 지원하며 검증 가능한 연산을 제공합니다.
4. Aleo: 완전한 프라이버시와 확장성을 제공하는 zkVM으로, 비공개 탈중앙화 애플리케이션 구축에 최적화된 플랫폼입니다.
5. Miden: zk-STARK 기반의 zkVM으로, 프라이버시와 확장성을 동시에 보장하는 데 중점을 둡니다.

📌  투자 유치 정보 (아티클 외 내용):

1. SP1 (Succinct): 패러다임 등 55M
2. Nexus: 판테라, 드래곤플라이 등 25M
3. Risc0: 블록체인 캐피탈, 델파이, 펜부시 등 52M
4. zkMIPS (ZKM): OKX 등 5M
5. ZKWASM (Delphinus): OKX, 바이낸스 등 투자금은 비공개
6. SnarkOS (Aleo): 소프트뱅크, a16z, 코인베이스 등 228M
7. Ola: Foresight Ventures 등 3M

아래는 총 23개 프로젝트에 대한 세부 평가를 정리한 표:

프로젝트명	주요 초점	프라이버시	성능	결론
SP1	LLVM 기반 언어 지원, 확장성과 성능에 중점	프라이버시 부족	경쟁 대비 최대 5.4배 성능	확장성 및 성능 중점 zkVM, 프라이버시 미흡
Nexus	고성능 및 확장성에 중점, RISC-V 명령어 기반	프라이버시 부족	높은 이론적 처리량, ZKP 기능 부족	확장성 중점 zkVM, 프라이버시 부족
Risc0	Rust 및 C 코드 실행, zk-SNARK 및 zk-STARK 증명 생성	완전한 프라이버시 보장	다양한 환경에서 뛰어난 성능과 확장성	프라이버시와 확장성 모두 만족하는 zkVM
Aleo	프라이버시 중심의 비공개 dapp 구축	완전한 프라이버시 제공	강력한 확장성 제공, 구체적 성능 벤치마크 제한적	비공개 dapp 구축에 최적화된 zkVM
Miden	zk-STARK 기반, ZK 롤업 및 확장성 중점	zk-STARK을 통한 프라이버시 보장	초당 1,000 트랜잭션 처리 가능, 높은 확장성	프라이버시와 확장성 모두 보장하는 zkVM
Powdr	맞춤형 zkVM 제작을 위한 모듈형 툴킷	자체 프라이버시 제공 없음	성능은 사용자 선택에 따라 달라짐	zkVM 자체는 아니며, 맞춤형 zkVM 구축을 위한 툴킷
ZkMIPS	MIPS 아키텍처 기반, zk-STARK을 통한 프라이버시 및 확장성 제공	완전한 프라이버시 제공	명확한 벤치마크 없음	MIPS 아키텍처 기반 zkVM, 프라이버시와 확장성 제공
Valida	성능 및 증명 생성 최적화	프라이버시 중점 아님	높은 성능, 병렬 처리 기반 증명 생성	성능 중점 zkVM, 프라이버시 미흡
Jolt	프로버 성능 최적화에 중점, Hyrax 폴리노미얼 커밋먼트 시스템 사용	완전한 프라이버시 보장 부족	성능 최적화, 빠른 증명 생성	성능 중점 zkVM, 프라이버시 부족
ZkWASM	WebAssembly 코드 실행 최적화, zk-SNARK을 통한 프라이버시 제공	완전한 프라이버시 제공	WASM 프로그램 최적화, 높은 확장성 제공	WebAssembly 기반 zkVM, 프라이버시와 확장성 모두 만족
Ola	Layer-2 롤업 플랫폼, 성능과 확장성 중점	프라이버시 부족	높은 처리량 제공, 트랜잭션 성능 우수하지만 프라이버시 기능 미흡	ZK 롤업 플랫폼, zkVM은 아님
ZkLLVM	C++ 및 Rust 코드를 ZK 회로로 변환하는 컴파일러	프라이버시 제공	성능은 회로 복잡성에 따라 다름	zkVM은 아니며, ZK 회로 생성 지원 컴파일러
Cairo	Rust 기반 언어, zk-STARK 기반의 확장성과 성능 제공	프라이버시 제공	성능 최적화, 확장성이 뛰어남	성능 및 확장성 중점 zkVM, 프라이버시 제공
Piecrust	WASM 기반 zkVM, 스마트 계약 실행 최적화	프라이버시 및 확장성 제공	동시 실행 지원, 스마트 계약 실행 최적화	스마트 계약 실행 및 프라이버시 제공 zkVM
Ceno	프로버 성능 최적화 및 증명 시간 단축	완전한 프라이버시 제공	효율적인 증명 생성, 대규모 계산 증명 최적화	프라이버시 및 확장성 중점 zkVM
SnarkOS	Aleo 네트워크의 탈중앙화 운영체제, 합의 및 트랜잭션 처리에 중점	zkVM처럼 프로그램 실행 증명은 없음	Aleo 네트워크 내 dapps 관리 최적화	zkVM이 아닌 탈중앙화 OS, Aleo 네트워크에서 합의 관리 중점
O1VM	MIPS 프로그램 증명 생성 최적화	zk-SNARK을 통한 완전한 프라이버시 제공	긴 실행 추적과 복잡한 계산 처리에 최적화	MIPS 프로그램 기반 zkVM, 프라이버시 및 성능 모두 우수
ZkMove	Move 언어로 작성된 스마트 계약 실행 및 증명	완전한 프라이버시 제공	효율적인 증명 생성, 높은 성능	프라이버시 및 성능 모두 제공하는 Move 기반 zkVM
ZkOS	RISC-V 기반, zkApp 실행을 지원하는 탈중앙화 운영체제	프라이버시 부족	zkApp 효율적 실행, ZKP 성능 관련 벤치마크 없음	zkVM이 아닌 zkApp 지원 운영체제
Triton	GPU 커널의 고성능 처리에 중점, 주로 딥러닝 응용 프로그램에 최적화	프라이버시 제공 안 됨	GPU 작업에 대해 성능 최적화	zkVM이 아닌 GPU 기반 고성능 컴퓨팅 도구
Lurk	재귀 zk-SNARKs용 프로그래밍 언어, 복잡한 재귀 증명 생성에 중점	프라이버시 제공	재귀 zk-SNARK 생성에 최적화	zkVM이 아닌 zk-SNARK 프로그래밍 언어
NovaNet	피어 투 피어 네트워크, 분산 컴퓨팅 중점	프라이버시 기능 없음	효율적인 분산 컴퓨팅 제공	zkVM이 아닌 분산 네트워크 기반 시스템
Stellar	디지털 및 법정 통화 간의 거래를 위한 분산 프로토콜	프라이버시 기능 없음	저비용 분산 거래 처리에 최적화	zkVM이 아닌 분산 금융 프로토콜

결론

분석 결과, zkVM으로 분류된 많은 프로젝트가 검증 가능한 연산과 증명 생성을 기본 기능으로 제공하는 등 zkVM의 핵심 기준을 충족하는 것으로 나타났습니다. 그러나 이러한 프로젝트 중 상당수는 완전한 영지식 프라이버시를 제공하지 못합니다. Risc0, Aleo, Miden과 같은 프로젝트는 증명 생성, 프라이버시, 확장성의 균형을 맞추는 선도적인 zkVM 프레임워크로서 개인정보 보호 애플리케이션을 구축하려는 개발자에게 강력한 플랫폼을 제공합니다. 반대로 SP1, Nexus와 같은 프로젝트는 검증 가능한 증명 생성에는 탁월하지만 현재 포괄적인 영지식 프라이버시 메커니즘이 부족합니다. 이러한 플랫폼은 증명 생성 및 확장성이 가장 중요하지만 개인정보 보호가 주요 관심사가 아닌 시나리오에 탁월합니다.