기술 요약: 오래된 프라이버시를 위한 나라는 없다 (No Country for Old Privacy)

문제 정의

비트코인은 어느 정도의 가명성을 제공하지만, 내재적인 익명성을 갖추지는 못했다. 초기 수용자들은 높은 수준의 프라이버시를 추구했으나, 표준 블록체인 분석 기술(예: 트랜잭션 클러스터링, 네트워크 분석, 주소 휴리스틱 연결 등)을 통해 높은 신뢰도로 사용자를 익명 해제(de-anonymize)할 수 있다. 이에 대응하여, 중앙 집중식 믹서(1세대)에서 탈중앙화된 신뢰가 필요 없는 솔루션(2세대, CoinJoin, CoinSwap, CoinShuffle, Stealth Address 포함)으로 진화하는 다양한 프라이버시 보존 프로토콜 생태계가 등장했다.

이러한 프로토콜의 존재에도 불구하고, 이들의 실제 채택에 관한 종단적 데이터(longitudinal data)는 상당한 공백이 존재해 왔다. Möser와 Böhme의 연구와 같은 이전의 포괄적인 연구들은 대체로 2016년경에 종료되었다. 그 이후 비트코인 생태계는 기술적 업그레이드(예: SegWit, Taproot)와 사용자 행동의 변화, 그리고 증가하는 규제 압력으로 인해 상당한 변화를 겪었다. 본 논문이 다루는 문제는 이러한 외부 요인들이 2016년부터 2025년 사이 2세대 프라이버시 프로토콜의 확산과 진화에 어떻게 영향을 미쳤는지에 대한 이해가 부족하다는 점이다.

방법론 및 구현

저자들은 블록 높이 400,000(2016년 6월)부터 900,000(2025년 6월)까지 비트코인 블록체인을 분석하는 종단적 측정 연구를 수행했다. 방법론은 다음과 같은 구조화된 파이프라인을 포함한다:

1. 데이터 수집 및 처리: Bitcoin Core 클라이언트(780 GiB)를 사용하여 로컬 복사본을 다운로드했다. 원시 데이터는 rusty-blockparser를 사용하여 네 가지 CSV 파일(블록, 트랜잭션, 입력, 출력)로 파싱되었으며, DuckDB 관계형 데이터베이스에 로드되었다. 효율성을 보장하기 위해 데이터베이스 생성 과정에서 불필요한 열을 제거했다.
2. 휴리스틱 필터링: 본 연구의 핵심은 네 가지 대상 프로토콜의 특징적인 형질을 가진 트랜잭션을 식별하기 위해 휴리스틱 필터를 구현하고 정교화하는 것이었다. 필터는 재현 가능하도록 설계되었으며, 독점적인 오프체인 데이터에 의존하지 않고 엄격하게 온체인 상에서만 작동하도록 했다.
   • CoinJoin: 최소 두 명의 참여자, 최소 4개의 출력값, 그리고 입력값이 출력값의 절반 이상인 비율을 가진 트랜잭션으로 식별된다.
   • CoinSwap: 두 개의 2-of-2 멀티시그 트랜잭션을 통해 탐지되며, 당사자들이 트랜잭션 그래프에서 이전에 연결되지 않았음을 보장하고, 출력값이 트랜스액션 수수료(0.0002 BTC 허용 오차)에 의해서만 차이가 나며, 환불 잠금 시간(refund locktimes) 전에 완료되는 것을 확인한다.
   • CoinShuffle: 최소 세 명의 서로 다른 참여자, 입력과 출력 개수의 정확한 일치, 그리고 거의 동일한 값의 출력을 특징으로 식별된다.
   • Stealth Addresses: 저자들은 세 가지 휴리스틱을 반복 실험했다. 최종적으로 가장 정밀한 휴리스틱은 특정 opcodes, 바이트 접두사, 고정 길이를 갖는 BIP47 재사용 결제 코드(Reusable Payment Code) 표준의 특정 온체인 흔적을 타겟팅했으며, 이는 높은 위양성(false positives)을 발생시켰던 일반적인 패턴 매칭 방식에서 벗어난 것이다.
3. 맥락화: 생성된 시계열 데이터는 전체 트랜잭션 수에 대해 정규화되었으며, 실세계의 주요 사건들(예: 규제 경고, 프로토콜 업그레이드, 시장 폭락)과 중첩되어 상관관계를 분석했다.

주요 기여

• 종단적 분석: 본 연구는 2016년부터 2025년까지 9년의 기간을 다루는 2세대 프로토콜 채택에 관한 최초의 종단적 연구이다.
• 탐지 규모: 연구를 통해 594만 건 이상의 CoinJoin 트랜잭션과 2,330만 건의 CoinSwap 트랜잭션을 식별했다.
• 정교화된 휴리스틱: 저자들은 특히 Stealth Address에 대한 탐지 방법을 정교화하여, 이전의 광범위한 휴리스틱이 실제 프라이버시 사용이 아닌 (예: Ordinals 인스크립션과 같은) 위양성을 포착했음을 입증했다.
• 외부 사건과의 상관관계: 본 연구는 프로토콜 채택 트렌드를 규제 및 시장 이벤트(예: 미 연방수사국(FBI)의 미등록 송금 서비스에 대한 2024년 경고, Wasabi Wallet의 운영 타임라인)와 명시적으로 연결했다.

주요 결과

1. 지속적으로 낮은 채택률

전체 연구 기간 동안 프라이버시 보존 프로토콜은 전체 네트워크 트랜잭션의 1% 미만을 차지했다.

• CoinJoin: 사용량은 0%에서 0.8% 사이를 변동했다. 가장 널리 사용되는 기술이긴 했으나, 대중적인 채택에는 도달하지 못했다.
• CoinSwap: 탐지된 원시 트랜잭션 수는 CoinJoin(590만 건)보다 많았으나(2,330만 건), 저자들은 CoinJoin이 한 트랜잭션에 많은 사용자를 집계하는 반면, CoinSwap은 정확히 세 당사자가 관여한다는 점에 주목했다. 참여자 수로 조정했을 때, CoinJoin은 CoinSwap보다 약 6.5배 더 많은 사용자를 지원한다.
• CoinShuffle: 사용량은 Wasabi Wallet의 운영 이력과 밀접하게 결합되어 있음이 발견되었다. 탐지된 활동은 Wasabi의 부상과 궤를 같이하며 2022년 초에 정점을 찍었고, Wasabi의 코디네이션 서비스 종료 및 FBI 경고에 따라 2024년 5월에 급격히 중단되었다.
• Stealth Addresses: 연구 결과 표준화된 Stealth Address 채택의 증거를 찾지 못했다. 가장 정밀한 휴리스틱(BIP47 타겟팅)은 전체 블록 범위에서 탐지 결과가 0건이었다. 이는 공통된 프라이버시 표준으로의 수렴 실패 또는 더 탐지 불가능한 방법으로의 진화를 시사한다.

2. 규제 및 시장 이벤트의 영향

• 규제 압력: 주요 규제 이벤트 이후 탐지 가능한 사용량이 급격히 감소했다. 특히, FBI가 미등록 암호화폐 서비스에 대해 공개 경고(이벤트 G, 2024년 4월)를 발표한 후, 탐지 가능한 CoinJoin 활동은 0으로 떨어졌고 CoinShuffle 활동은 완전히 중단되었다.
• "라스트 콜(Last Call)" 효과: FBI 경고 직전에는 활동의 급증이 관찰되었는데, 이는 기존 사용자들이 잠재적인 단속 전 프라이버시 도구를 사용하려는 마지막 시도를 했음을 시사한다.
• Ordinals와 경제적 밀려남(Economic Crowding Out): Ordinals(이벤트 E)의 도입은 트랜잭션 양과 수수료의 거대한 급증을 야기했다. 이는 여러 트랜잭션과 높은 수수료를 요구하는 CoinJoin과 같은 프라이버시 기술을 경제적으로 불가능하게 만들어 이들을 "밀어내는(crowded out)" 결과를 초래했을 가능성이 크다.
• SegWit의 영향: SegWit(이벤트 A) 활성화는 탐지 가능한 CoinSwap 트랜잭션의 급격한 감소를 일으켰다. 저자들은 이 휴리스틱이 레거시 필드에서 특정 스크립트 패턴(op_checkmultisig)을 탐지하는 데 의존했는데, SegWit 트랜잭션에서는 이 패턴이 witness 필드로 이동하면서 특정 필터에 의해 보이지 않게 되었기 때문이라고 설명한다.

3. 프로토콜 대체 현상의 부재

연구는 한 프로토콜이 덜 유효해질 때 사용자들이 다른 프라이버시 프로토콜로 전환한다는 증거를 발견하지 못했다. 대신 각 프로토콜은 안정적인 틈새 시장을 점유했다. 저자들은 프라이버시 도구가 덜 탐지되거나 실행 불가능해질 때, 사용자들이 다른 온체인 프로토콜로 이동하는 것이 아니라 아예 덜 투명한 방법으로 이동할 수 있다고 제안한다.

의의 및 주장

본 논문은 온체인 가시성이 크게 억제된 "틈새 생태계"에 대한 종합적인 그림을 제공한다고 주장한다. 연구 결과의 주요 의의는 프라이버시를 추구하는 사용자들이 덜 투명하고 덜 탐지 가능한 방법으로 이동하고 있다는 강력한 암시에 있다.

저자들은 프라이버시 프로토콜의 표준화 실패(Stealth Address 채택 부재로 입증됨)와 증가하는 규제 압력이 탐지 가능한 온체인 프라이버시 솔루션으로부터의 이탈을 유도했다고 결론짓는다. 이 연구는 프라이버시에 대한 수요는 지속되지만, 비트코인 블록체인 상에서 프라이버시 도구의 가시성은 경제적 장벽(Ordinals로 인한 높은 수수료), 기술적 한계(SegWit와의 불일치), 규제적 억압 등으로 인해 감소하고 있음을 강조한다. 저자들은 탐지 가능한 사용량의 감소가 실제 수요의 감소를 반영하는 것인지, 아니면 고급스럽고 탐지 불가능한 기술(예: Taproot 기반 프로토콜)이나 Monero와 같은 프라이버시 특화 알트코인으로의 성공적인 이주를 반영하는 것인지 여전히 불분명하다고 조심스럽게 언급했다.