이 논문은 **"이메일 주소나 전화번호로 암호화폐를 보내는 것"**을 가능하게 하면서도, 누가 얼마를 보냈는지, 누가 얼마를 받았는지를 외부에서 알 수 없게 만드는 새로운 기술인 HFIPay를 소개합니다.
기존 암호화폐는 "0x123...abc" 같은 복잡한 주소를 기억해야 하고, 보내는 사람도 받는 사람도 그 주소를 통해 모든 거래 내역과 잔고를 훑어볼 수 있었습니다. 이는 마치 우편함에 집 주소와 이름이 적힌 편지를 보내는 것과 같아서, 누구나 편지 내용을 훑어볼 수 있는 셈이죠.
HFIPay 는 이를 해결하기 위해 세 가지 핵심 아이디어를 사용합니다. 이를 일상적인 비유로 설명해 드리겠습니다.
1. 핵심 비유: "비밀 번호가 달린 자동 우체국"
HFIPay 의 작동 원리는 마치 비밀 번호가 달린 자동 우체국을 운영하는 것과 같습니다.
① 편지 보내기 (송금 요청)
기존 방식: 편지함에 "김철수 (이메일)"라고 적고 바로 우편물을 넣으면, 우체국 직원이 김철수의 주소를 찾아서 편지를 넣습니다. 하지만 이 과정에서 "김철수에게 편지가 왔구나"라는 기록이 모두에게 공개됩니다.
HFIPay 방식:
송금자 (A) 는 "김철수 (이메일)"에게 돈을 보낸다고 Relay(중계 서비스) 에 요청합니다.
Relay 는 김철수의 실제 주소를 알고 있지만, 그 주소를 공개하지 않습니다.
대신 Relay 는 **매번 다른 일회용 우편함 번호 (Intent ID)**를 만들어냅니다.
그리고 김철수에게만 알 수 있는 **비밀 번호 (Blinded Binding)**를 생성하여 우편함에 부착합니다.
송금자는 이 "일회용 우편함 번호"와 "비밀 번호"가 맞는지를 확인한 후, 우편물을 넣습니다.
김철수는 자신의 **비밀 키 (개인 정보)**를 이용해 우편함을 엽니다. 이때 **제로지식 증명 (ZK-ACE)**이라는 기술을 사용합니다.
제로지식 증명이란? "내가 이 우편함을 열 자격이 있는 사람이다"라고 증명하면서, 정작 내 신원 (이름, 주소) 은 전혀 밝히지 않는 마법 같은 기술입니다.
우체국 (블록체인) 은 "자격 증명"만 확인하고, 편지를 김철수가 지정한 곳으로 배달합니다.
2. HFIPay 가 해결하는 3 가지 문제
① "누가 누구에게 보냈는지"를 모르게 합니다 (열거 방지)
비유: 우체국 창구에 "김철수"라는 이름이 적힌 편지가 왔는지, "이영희"에게 왔는지 아무도 알 수 없습니다. 오직 일회용 번호만 보입니다.
효과: 해커나 감시자가 "김철수"라는 이메일 주소를 알더라도, 그가 블록체인에서 어떤 거래를 했는지, 얼마를 받았는지 추적할 수 없습니다.
② "같은 사람에게 여러 번 보낸 것"을 연결하지 못합니다 (연결성 차단)
비유: 김철수에게 1 번 편지를 보냈고, 1 주일 후 2 번 편지를 보냈습니다. 두 편지 모두 서로 다른 일회용 번호와 서로 다른 비밀 번호를 사용합니다.
효과: 외부 감시자는 "이 두 편지가 같은 사람에게 온 것"인지 전혀 알 수 없습니다. 마치 두 개의 완전히 다른 우편함에서 온 것처럼 보입니다.
③ 중계인 (Relay) 이 돈을 가로챌 수 없습니다 (신뢰 최소화)
비유: 우체국 직원이 편지를 가로챌 수 있을까요? HFIPay 는 직원이 편지를 열기 전에 송금자가 "이 우편함 번호가 진짜 김철수에게 가는 거 맞지?"라고 확인하게 합니다.
효과: 직원이 편지 내용을 바꿔치기 하려 해도, 송금자가 미리 확인했기 때문에 실패합니다. 직원은 단지 편지를 전달할 뿐, 내용을 열거나 돈을 가로챌 권한이 없습니다.
3. 두 가지 운영 모드: "기본형"과 "안전형"
이 기술은 두 가지 버전으로 운영될 수 있습니다.
기본형 (Baseline): 우체국 직원을 믿는 방식입니다. 직원이 "이 우편함 번호가 김철수에게 맞는 거야"라고 하면 송금자는 믿고 보냅니다. (편리하지만 직원을 완전히 신뢰해야 함)
안전형 (Verified-Quote): 직원이 "이게 김철수에게 맞는 번호야"라고 말하기 전에, 수학적 증명서를 보여줍니다. 송금자는 이 증명서를 확인한 후 돈을 보냅니다. 직원이 거짓말을 하거나 사기를 치려 해도 송금자가 알아차릴 수 있습니다.
4. 왜 이것이 중요한가요?
사용자 경험 (UX) 개선: 복잡한 주소 복사, 가스비 관리, 지갑 설정 없이 이메일이나 전화번호로 암호화폐를 보낼 수 있습니다. 마치 카카오톡으로 송금하듯이 쉽습니다.
프라이버시 보호: 암호화폐의 가장 큰 약점인 '거래 내역 공개' 문제를 해결합니다. 유명인이나 일반인 모두 자신의 재정 상태를 숨긴 채 암호화폐를 사용할 수 있습니다.
크로스체인 (Cross-Chain): 비트코인에서 이더리움으로, 혹은 솔라나로 넘어갈 때도 같은 원리로 작동합니다. 서로 다른 블록체인을 연결할 때도 프라이버시가 유지됩니다.
요약
HFIPay는 **"이메일 주소로 암호화폐를 보내는 편리함"**과 **"블록체인에서의 완전한 익명성"**을 동시에 잡은 기술입니다.
마치 우편물을 보낼 때, 우체국 직원이 편지 내용과 수신자 이름을 모두 알지만, 그 정보가 세상에 공개되지 않고 오직 '일회용 번호'와 '비밀 키'로만 처리되는 시스템이라고 생각하시면 됩니다. 송금자는 편지를 보내기 전에 직원의 거짓말을 검증할 수 있고, 수신자는 자신의 신원을 드러내지 않고도 안전하게 돈을 받을 수 있습니다.
1. 문제 정의 (Problem)
기존 암호화폐 결제 시스템은 사용자 경험 (UX) 과 프라이버시 측면에서 두 가지 근본적인 장애물을 안고 있습니다.
UX 장벽: 사용자는 복잡한 16 진수 주소, 올바른 네트워크 선택, 그리고 가스비 (수수료) 를 위한 네이티브 토큰 보유 등 기술적 지식이 없으면 P2P 결제를 수행하기 어렵습니다. 반면, 이메일 주소나 전화번호와 같은 '인간 친화적 식별자 (Human-Friendly Identifiers)'는 온라인 신원의 표준으로 자리 잡았습니다.
프라이버시 취약점: 식별자 (이메일, 전화번호 등) 를 블록체인 주소로 직접 매핑하는 단순한 방식 (예: keccak256(identifier) → address) 은 치명적인 프라이버시 문제를 야기합니다. 식별자를 아는 제 3 자라면 누구나 해당 사용자의 온체인 주소, 잔액, 거래 내역, 그리고 거래 상대방 관계를 완전히 추적할 수 있게 됩니다. 이는 공개 인물이나 일반 사용자 모두에게 심각한 금융 정보 유출 위험을 초래합니다.
2. 방법론 및 아키텍처 (Methodology & Architecture)
HFIPay 는 식별자 라우팅, 수신자 바인딩, 송신자 견적 검증, 그리고 클레임 (Claim) 권한 부여를 분리하여 위 문제를 해결합니다. 핵심 아키텍처는 다음과 같습니다.
핵심 구성 요소
릴레이 (Relay Service, R):
사설 디렉토리를 유지하며, 인간 친화적 식별자 (이메일 등) 를 수신자의 등록 레코드로 비공개적으로 해결 (Resolve) 합니다.
온체인에 식별자나 재사용 가능한 수신자 태그를 노출하지 않고, 일회성 블라인딩 바인딩 (Blinded Binding, ρi) 과 견적된 결제 메타데이터만 온체인에 커밋합니다.
사용자를 대신하여 트랜잭션 수수료 (가스) 를 지불합니다 (Relayer-pays 모델).
블라인딩 바인딩 (Blinded Binding, ρi):
수신자의 결정론적 신원 (Deterministic Identity) 에서 파생된 숨겨진 핸들 (uB,e) 과 무작위 intentId 를 해시하여 생성됩니다.
식별자나 수신자 신원을 직접 드러내지 않으면서도, 해당 의도 (Intent) 가 특정 수신자에게 속함을 증명할 수 있는 암호학적 연결고리 역할을 합니다.
ZK-ACE (Zero-Knowledge Authorization):
수신자가 자금을 청구할 때, 자신의 결정론적 신원 루트가 해당 블라인딩 바인딩 (ρi) 과 일치함을 영지식 증명 (Zero-Knowledge Proof) 으로 증명합니다.
이를 통해 릴레이의 재량에 의존하지 않고 온체인에서 자동으로 자금 방출 권한을 검증합니다.
Va-Dar 및 n-Vm:
Va-Dar: 공개 디렉터리 없이 여러 기기에서 동일한 결정론적 신원을 복원 (Recovery) 할 수 있게 합니다.
n-Vm: 단일 컨센서스 경계 내에서 여러 가상 머신 (EVM, SVM 등) 을 호스팅하여 크로스체인 결제를 가능하게 합니다.
프로토콜 흐름
준비: 수신자가 식별자를 통해 신원을 등록하고 릴레이가 디렉토리에 저장합니다.
견적 생성 및 검증 (Quote Generation): 송신자가 이메일로 결제 요청을 하면 릴레이는 intentId, 일회성 입금 주소, 블라인딩 바인딩을 생성합니다.
Verified-Quote 모드: 릴레이는 송신자에게 오프체인 증명 (Quote Proof) 을 제공하여, 제안된 블라인딩 바인딩이 실제 수신자의 숨겨진 핸들에서 유래했음을 검증 가능하게 합니다.
자금 이입 (Funding): 송신자가 검증 후 자금을 일회성 입금 주소로 이체합니다. 온체인에는 식별자가 아닌 무작위 intentId 와 블라인딩 값만 기록됩니다.
청구 (Claim): 수신자가 ZK-ACE 증명을 통해 자신의 신원이 해당 블라인딩 바인딩을 소유하고 있음을 증명하고 자금을 수령합니다.
3. 주요 기여 (Key Contributions)
프로토콜 설계: 식별자 기반 결제에서 프라이버시를 유지하면서도 송신자가 자금 이입 전에 수신자 치환 (Substitution) 공격을 탐지할 수 있는 검증 가능한 견적 (Verifiable Quote) 메커니즘을 도입했습니다.
권한 부여 구성: ZK-ACE 와 Va-Dar 를 활용하여, 공개 식별자 디렉터리 없이도 기기 간 신원 복원과 온체인 청구 권한 부여를 가능하게 했습니다.
프라이버시 분석:
열거 저항성 (Enumeration Resistance): 식별자를 아는 관찰자가 온체인 데이터로부터 해당 식별자에 속한 거래를 식별할 수 없음을 증명했습니다.
청구 전 비연결성 (Pre-Claim Unlinkability): 청구 전에는 동일한 수신자에 대한 여러 거래가 서로 연결될 수 없음을 보장합니다.
크로스체인 확장: n-Vm 아키텍처와 결합하여 동일한 청구 메커니즘이 서로 다른 블록체인 (예: BTC → ETH) 간 결제에도 적용됨을 보였습니다.
신뢰 모델의 명확화: 릴레이가 프라이버시와 가용성을 담당하지만, 자금 이동을 재단할 수 없는 비보관 (Non-custodial) 구조를 제시했습니다.
4. 결과 및 성능 (Results & Significance)
프라이버시 보호: 온체인 데이터에는 무작위 intentId, 일회성 주소, 블라인딩 바인딩만 노출되며, 실제 이메일이나 전화번호는 절대 공개되지 않습니다. 이는 공개 관찰자나 블록체인 분석 서비스로부터 사용자의 금융 프로파일을 보호합니다.
사용자 경험 (UX) 개선: 사용자는 주소 복사, 가스 토큰 구매, 네트워크 설정 없이도 이메일 주소로 암호화폐를 보낼 수 있어 기존 은행 송금과 유사한 경험을 제공합니다.
보안성:
Verified-Quote 모드에서는 릴레이가 송신자의 검증 없이 수신자를 임의로 변경할 수 없습니다.
ZK-ACE를 통해 자금 청구 권한이 릴레이가 아닌 수신자의 암호학적 증명에 의해 결정되므로, 릴레이가 자금을 가로챌 수 없습니다.
법적 책임성 (Accountability): 프라이버시를 유지하면서도, 법적 절차 (법원 영장 등) 를 통해 릴레이와 식별자 제공자 (이메일/OIDC) 를 통해 조사 경로를 확보할 수 있어 합법적인 감시와 프라이버시 보호 사이의 균형을 잡았습니다.
5. 결론 및 의의
HFIPay 는 암호화폐의 대중화를 가로막는 UX 장벽과 프라이버시 딜레마를 동시에 해결하는 획기적인 솔루션입니다.
기술적 의의: 단순한 식별자 - 주소 매핑을 넘어, 오프체인 릴레이와 온체인 영지식 증명을 결합한 하이브리드 아키텍처를 제시했습니다.
실용적 의의: "이메일로 보내기"라는 직관적인 인터페이스를 제공하면서도, 기존 DeFi 의 익명성 문제와 중앙화 거래소의 사생활 침해 문제를 모두 완화합니다.
미래 지향성: 크로스체인 결제와 n-Vm 아키텍처와의 호환성을 통해 다중 체인 환경에서의 표준 결제 레이어로 발전할 잠재력을 가지고 있습니다.
요약하자면, HFIPay 는 프라이버시를 희생하지 않으면서도 인간 친화적인 암호화폐 결제를 실현하기 위해 설계된, 검증 가능한 신뢰 모델과 암호학적 기법을 결합한 차세대 결제 프로토콜입니다.