ব্লকচেইনে একটি বিকেন্দ্রীভূত মেসেঞ্জার কীভাবে কাজ করে?

2017 এর শুরুতে, আমরা ক্লাসিক P2P মেসেঞ্জারগুলির সুবিধাগুলি নিয়ে আলোচনা করে ব্লকচেইনে একটি মেসেঞ্জার তৈরি করা শুরু করেছি [নাম এবং লিঙ্ক প্রোফাইলে রয়েছে]।

সর্বস্বান্ত 2.5 বছর, এবং আমরা আমাদের ধারণা নিশ্চিত করতে সক্ষম হয়েছি: মেসেঞ্জার অ্যাপ্লিকেশনগুলি এখন iOS, Web PWA, Windows, GNU/Linux, Mac OS এবং Android এর জন্য উপলব্ধ।

আজ আমরা আপনাকে বলব কিভাবে ব্লকচেইন মেসেঞ্জার কাজ করে এবং কিভাবে ক্লায়েন্ট অ্যাপ্লিকেশন এর API এর সাথে কাজ করতে পারে।


আমরা ক্লাসিক P2P মেসেঞ্জারদের নিরাপত্তা এবং গোপনীয়তার সমস্যা সমাধান করতে ব্লকচেন চেয়েছিলাম:

• একটি অ্যাকাউন্ট তৈরি করতে এক ক্লিকে - কোনও ফোন বা ইমেল নেই, ঠিকানা বই বা জিওলোকেশনগুলিতে অ্যাক্সেস নেই৷
• কথোপকথনকারীরা কখনই সরাসরি সংযোগ স্থাপন করে না; সমস্ত যোগাযোগ নোডগুলির একটি বিতরণ সিস্টেমের মাধ্যমে সঞ্চালিত হয়। ব্যবহারকারীদের আইপি ঠিকানা একে অপরের কাছে অ্যাক্সেসযোগ্য নয়।
• সমস্ত বার্তা এন্ড-টু-এন্ড কার্ভ25519xsalsa20poly1305 এনক্রিপ্ট করা হয়েছে। মনে হচ্ছে এটি কাউকে অবাক করবে না, তবে আমাদের সোর্স কোড খোলা আছে।
• MITM আক্রমণ বাদ দেওয়া হয়েছে - প্রতিটি বার্তা একটি লেনদেন এবং Ed25519 EdDSA দ্বারা স্বাক্ষরিত।
• বার্তাটি তার নিজস্ব ব্লকে শেষ হয়। ধারাবাহিকতা এবং timestamp আপনি ব্লক ঠিক করতে পারবেন না, এবং সেইজন্য বার্তার ক্রম।
• "আমি বলিনি যে" ব্লকচেইনের বার্তাগুলির সাথে কাজ করবে না।
• কোনও কেন্দ্রীয় কাঠামো নেই যা একটি বার্তার "সত্যতা" পরীক্ষা করে। এটি ঐক্যমত্যের ভিত্তিতে নোডগুলির একটি বিতরণ করা সিস্টেম দ্বারা করা হয় এবং এটি ব্যবহারকারীদের মালিকানাধীন।
• সেন্সরশিপের অসম্ভবতা - অ্যাকাউন্টগুলি ব্লক করা যাবে না এবং বার্তাগুলি মুছে ফেলা যাবে না।
• ব্লকচেইন 2FA হল SMS এর মাধ্যমে নারকীয় 2FA এর বিকল্প, অনেক স্বাস্থ্য নষ্ট করেছে।
• যেকোনো সময় যেকোনো ডিভাইস থেকে আপনার সমস্ত কথোপকথন পাওয়ার ক্ষমতার অর্থ হল আপনাকে স্থানীয়ভাবে কথোপকথন সংরক্ষণ করতে হবে না।
• বার্তা বিতরণ নিশ্চিতকরণ. ব্যবহারকারীর ডিভাইসে নয়, নেটওয়ার্কে। মূলত, এটি আপনার বার্তা পড়ার প্রাপকের ক্ষমতার নিশ্চিতকরণ। এটি সমালোচনামূলক বিজ্ঞপ্তি পাঠানোর জন্য একটি দরকারী বৈশিষ্ট্য।

ব্লকচেইন সুবিধার মধ্যে রয়েছে ক্রিপ্টোকারেন্সি Ethereum, Dogecoin, Lisk, Dash, Bitcoin (এটি এখনও চলছে) এবং চ্যাটে টোকেন পাঠানোর ক্ষমতার সাথে ঘনিষ্ঠ একীকরণ। এমনকি আমরা একটি অন্তর্নির্মিত ক্রিপ্টো এক্সচেঞ্জার তৈরি করেছি।

এবং তারপর - কিভাবে এটি সব কাজ করে।

একটি বার্তা একটি লেনদেন

ব্লকচেইন ট্রান্সফার টোকেন (কয়েন) এক ব্যবহারকারীর কাছ থেকে অন্য ব্যবহারকারীর কাছে লেনদেন করতে সবাই ইতিমধ্যেই অভ্যস্ত। বিটকয়েনের মতো। আমরা বার্তা প্রেরণের জন্য একটি বিশেষ ধরনের লেনদেন তৈরি করেছি।

ব্লকচেইনে একটি মেসেঞ্জারে একটি বার্তা পাঠাতে, আপনাকে কয়েকটি ধাপ অতিক্রম করতে হবে:

1. বার্তা পাঠ্য এনক্রিপ্ট করুন
2. একটি লেনদেনে সাইফারটেক্সট রাখুন
3. লেনদেন স্বাক্ষর করুন
4. যেকোনো নেটওয়ার্ক নোডে একটি লেনদেন পাঠান
5. নোডগুলির একটি বিতরণ করা সিস্টেম একটি বার্তার "সত্যতা" নির্ধারণ করে
6. সবকিছু ঠিক থাকলে, বার্তার সাথে লেনদেন পরবর্তী ব্লকে অন্তর্ভুক্ত করা হয়
7. প্রাপক বার্তা লেনদেন পুনরুদ্ধার করে এবং ডিক্রিপ্ট করে

ধাপ 1-3 এবং 7 স্থানীয়ভাবে ক্লায়েন্টের উপর সঞ্চালিত হয়, এবং পদক্ষেপ 5-6 হোস্টে সঞ্চালিত হয়।

বার্তা এনক্রিপশন

বার্তাটি প্রেরকের ব্যক্তিগত কী এবং প্রাপকের সর্বজনীন কী দিয়ে এনক্রিপ্ট করা হয়। আমরা নেটওয়ার্ক থেকে সর্বজনীন কী নেব, তবে এর জন্য, প্রাপকের অ্যাকাউন্টটি অবশ্যই শুরু করতে হবে, অর্থাৎ কমপক্ষে একটি লেনদেন করতে হবে। আপনি একটি REST অনুরোধ ব্যবহার করতে পারেন GET /api/accounts/getPublicKey?address={ADAMANT address}, এবং চ্যাট লোড করার সময়, কথোপকথনকারীদের সর্বজনীন কীগুলি ইতিমধ্যেই উপলব্ধ থাকবে৷

মেসেঞ্জার curve25519xsalsa20poly1305 অ্যালগরিদম ব্যবহার করে বার্তা এনক্রিপ্ট করে (NaCl বক্স) যেহেতু অ্যাকাউন্টে Ed25519 কী রয়েছে, একটি বাক্স তৈরি করতে, কীগুলিকে প্রথমে Curve25519 Diffie-Hellman-এ রূপান্তর করতে হবে।

এখানে জাভাস্ক্রিপ্টের একটি উদাহরণ:

/**
 * Encodes a text message for sending to ADM
 * @param {string} msg message to encode
 * @param {*} recipientPublicKey recipient's public key
 * @param {*} privateKey our private key
 * @returns {{message: string, nonce: string}}
 */
adamant.encodeMessage = function (msg, recipientPublicKey, privateKey) {
  const nonce = Buffer.allocUnsafe(24)
  sodium.randombytes(nonce)

  if (typeof recipientPublicKey === 'string') {
    recipientPublicKey = hexToBytes(recipientPublicKey)
  }

  const plainText = Buffer.from(msg)
  const DHPublicKey = ed2curve.convertPublicKey(recipientPublicKey)
  const DHSecretKey = ed2curve.convertSecretKey(privateKey)

  const encrypted = nacl.box(plainText, nonce, DHPublicKey, DHSecretKey)

  return {
    message: bytesToHex(encrypted),
    nonce: bytesToHex(nonce)
  }
}

একটি বার্তা দিয়ে একটি লেনদেন গঠন

লেনদেনের নিম্নলিখিত সাধারণ কাঠামো রয়েছে:

{
  "id": "15161295239237781653",
  "height": 7585271,
  "blockId": "16391508373936326027",
  "type": 8,
  "block_timestamp": 45182260,
  "timestamp": 45182254,
  "senderPublicKey": "bd39cc708499ae91b937083463fce5e0668c2b37e78df28f69d132fce51d49ed",
  "senderId": "U16023712506749300952",
  "recipientId": "U17653312780572073341",
  "recipientPublicKey": "23d27f616e304ef2046a60b762683b8dabebe0d8fc26e5ecdb1d5f3d291dbe21",
  "amount": 204921300000000,
  "fee": 50000000,
  "signature": "3c8e551f60fedb81e52835c69e8b158eb1b8b3c89a04d3df5adc0d99017ffbcb06a7b16ad76d519f80df019c930960317a67e8d18ab1e85e575c9470000cf607",
  "signatures": [],
  "confirmations": 3660548,
  "asset": {}
}

একটি বার্তা লেনদেনের জন্য, সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ জিনিস asset - আপনাকে অবজেক্টে একটি বার্তা রাখতে হবে chat গঠন সহ:

• message - এনক্রিপ্ট করা বার্তা সংরক্ষণ করুন
• own_message - না
• type - বার্তার ধরন

বার্তাগুলিও প্রকারভেদে বিভক্ত। মূলত, পরামিতি type কিভাবে বুঝতে হয় আপনাকে বলে message. আপনি কেবল একটি পাঠ্য পাঠাতে পারেন, অথবা আপনি ভিতরে আকর্ষণীয় জিনিস সহ একটি বস্তু পাঠাতে পারেন - উদাহরণস্বরূপ, এইভাবে মেসেঞ্জার চ্যাটে ক্রিপ্টোকারেন্সি স্থানান্তর করে।

ফলস্বরূপ, আমরা একটি লেনদেন তৈরি করি:

{
  "transaction": {
    "type": 8,
    "amount": 0,
    "senderId": "U12499126640447739963",
    "senderPublicKey": "e9cafb1e7b403c4cf247c94f73ee4cada367fcc130cb3888219a0ba0633230b6",
    "asset": {
      "chat": {
        "message": "cb682accceef92d7cddaaddb787d1184ab5428",
        "own_message": "e7d8f90ddf7d70efe359c3e4ecfb5ed3802297b248eacbd6",
        "type": 1
      }
    },
    "recipientId": "U15677078342684640219",
    "timestamp": 63228087,
    "signature": "тут будет подпись"
  }
}

লেনদেনের স্বাক্ষর

প্রেরক এবং প্রাপকের সত্যতা, প্রেরণের সময় এবং বার্তার বিষয়বস্তু সম্পর্কে প্রত্যেকে আত্মবিশ্বাসী তা নিশ্চিত করতে, লেনদেন স্বাক্ষরিত হয়। একটি ডিজিটাল স্বাক্ষর আপনাকে একটি পাবলিক কী ব্যবহার করে একটি লেনদেনের সত্যতা যাচাই করতে দেয় - এর জন্য একটি ব্যক্তিগত কী প্রয়োজন হয় না।

কিন্তু স্বাক্ষর নিজেই ব্যক্তিগত কী ব্যবহার করে সঞ্চালিত হয়:

চিত্রটি দেখায় যে আমরা প্রথমে SHA-256 দিয়ে লেনদেনটি হ্যাশ করি এবং তারপরে স্বাক্ষর করি Ed25519 EdDSA এবং একটি স্বাক্ষর পান signature, এবং লেনদেন আইডি SHA-256 হ্যাশের অংশ।

উদাহরণ বাস্তবায়ন:

1 - একটি বার্তা সহ একটি ডেটা ব্লক তৈরি করুন

/**
 * Calls `getBytes` based on transaction type
 * @see privateTypes
 * @implements {ByteBuffer}
 * @param {transaction} trs
 * @param {boolean} skipSignature
 * @param {boolean} skipSecondSignature
 * @return {!Array} Contents as an ArrayBuffer.
 * @throws {error} If buffer fails.
 */

adamant.getBytes = function (transaction) {

  ...

  switch (transaction.type) {
    case constants.Transactions.SEND:
      break
    case constants.Transactions.CHAT_MESSAGE:
      assetBytes = this.chatGetBytes(transaction)
      assetSize = assetBytes.length
      break

…

    default:
      alert('Not supported yet')
  }

  var bb = new ByteBuffer(1 + 4 + 32 + 8 + 8 + 64 + 64 + assetSize, true)

  bb.writeByte(transaction.type)
  bb.writeInt(transaction.timestamp)

  ...

  bb.flip()
  var arrayBuffer = new Uint8Array(bb.toArrayBuffer())
  var buffer = []

  for (var i = 0; i < arrayBuffer.length; i++) {
    buffer[i] = arrayBuffer[i]
  }

  return Buffer.from(buffer)
}

2 - ডেটা ব্লক থেকে SHA-256 গণনা করুন

/**
 * Creates hash based on transaction bytes.
 * @implements {getBytes}
 * @implements {crypto.createHash}
 * @param {transaction} trs
 * @return {hash} sha256 crypto hash
 */
adamant.getHash = function (trs) {
  return crypto.createHash('sha256').update(this.getBytes(trs)).digest()
}

3 - লেনদেন স্বাক্ষর করুন

adamant.transactionSign = function (trs, keypair) {
  var hash = this.getHash(trs)
  return this.sign(hash, keypair).toString('hex')
}

/**
 * Creates a signature based on a hash and a keypair.
 * @implements {sodium}
 * @param {hash} hash
 * @param {keypair} keypair
 * @return {signature} signature
 */
adamant.sign = function (hash, keypair) {
  return sodium.crypto_sign_detached(hash, Buffer.from(keypair.privateKey, 'hex'))
}

একটি নেটওয়ার্ক নোডে একটি বার্তা সহ একটি লেনদেন পাঠানো

যেহেতু নেটওয়ার্কটি বিকেন্দ্রীকৃত, একটি খোলা API সহ নোডগুলির যেকোনও কাজ করবে। শেষ পয়েন্টে একটি POST অনুরোধ করা হচ্ছে api/transactions:

curl 'api/transactions' -X POST 
  -d 'TX_DATA'

উত্তরে আমরা টাইপের একটি লেনদেন আইডি পাব

{
    "success": true,
    "nodeTimestamp": 63228852,
    "transactionId": "6146865104403680934"
}

লেনদেনের বৈধতা

নোডগুলির একটি বিতরণ করা সিস্টেম, ঐকমত্যের উপর ভিত্তি করে, লেনদেনের বার্তাটির "সত্যতা" নির্ধারণ করে। কার কাছ থেকে এবং কার কাছে, কখন, বার্তাটি অন্যের সাথে প্রতিস্থাপিত হয়েছিল কিনা এবং পাঠানোর সময় সঠিকভাবে নির্দেশিত হয়েছিল কিনা। এটি ব্লকচেইনের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ সুবিধা - যাচাইকরণের জন্য দায়ী কোন কেন্দ্রীয় কাঠামো নেই এবং বার্তার ক্রম এবং তাদের বিষয়বস্তু জাল করা যাবে না।

প্রথমে, একটি নোড নির্ভুলতা পরীক্ষা করে, এবং তারপর এটি অন্যদের কাছে পাঠায় - যদি সংখ্যাগরিষ্ঠ বলে যে সবকিছু ঠিক আছে, লেনদেনটি চেইনের পরবর্তী ব্লকে অন্তর্ভুক্ত করা হবে - এটি সর্বসম্মতি।

চেকের জন্য দায়ী নোড কোডের অংশটি গিটহাবে দেখা যেতে পারে - validator.js и verify.js. হ্যাঁ, নোড Node.js এ চলে।

একটি ব্লকে একটি বার্তা সহ একটি লেনদেন সহ

যদি ঐকমত্য পৌঁছে যায়, আমাদের বার্তার সাথে লেনদেনটি অন্যান্য বৈধ লেনদেনের সাথে পরবর্তী ব্লকে অন্তর্ভুক্ত করা হবে।

ব্লকগুলির একটি কঠোর ক্রম রয়েছে এবং প্রতিটি পরবর্তী ব্লকগুলি পূর্ববর্তী ব্লকগুলির হ্যাশগুলির উপর ভিত্তি করে গঠিত হয়।

বিন্দু হল যে আমাদের বার্তাটিও এই ক্রমটিতে অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছে এবং "পুনর্বিন্যাস" করা যাবে না। যদি বেশ কয়েকটি বার্তা একটি ব্লকের মধ্যে পড়ে তবে তাদের অর্ডার দ্বারা নির্ধারিত হবে timestamp বার্তা

বার্তা পড়া

মেসেঞ্জার অ্যাপ্লিকেশন ব্লকচেইন থেকে লেনদেন পুনরুদ্ধার করে যা প্রাপকের কাছে পাঠানো হয়। এই জন্য আমরা একটি শেষ পয়েন্ট তৈরি api/chatrooms.

সমস্ত লেনদেন প্রত্যেকের জন্য উপলব্ধ - আপনি এনক্রিপ্ট করা বার্তা পেতে পারেন। কিন্তু শুধুমাত্র প্রাপক তার ব্যক্তিগত কী এবং প্রেরকের সর্বজনীন কী ব্যবহার করে ডিক্রিপ্ট করতে পারেন:

**
 * Decodes the incoming message
 * @param {any} msg encoded message
 * @param {string} senderPublicKey sender public key
 * @param {string} privateKey our private key
 * @param {any} nonce nonce
 * @returns {string}
 */
adamant.decodeMessage = function (msg, senderPublicKey, privateKey, nonce) {
  if (typeof msg === 'string') {
    msg = hexToBytes(msg)
  }

  if (typeof nonce === 'string') {
    nonce = hexToBytes(nonce)
  }

  if (typeof senderPublicKey === 'string') {
    senderPublicKey = hexToBytes(senderPublicKey)
  }

  if (typeof privateKey === 'string') {
    privateKey = hexToBytes(privateKey)
  }

  const DHPublicKey = ed2curve.convertPublicKey(senderPublicKey)
  const DHSecretKey = ed2curve.convertSecretKey(privateKey)
  const decrypted = nacl.box.open(msg, nonce, DHPublicKey, DHSecretKey)

  return decrypted ? decode(decrypted) : ''
}

আর কি?

যেহেতু বার্তাগুলি প্রায় 5 সেকেন্ডের মধ্যে এইভাবে বিতরণ করা হয় - এই সময় একটি নতুন নেটওয়ার্ক ব্লক উপস্থিত হয় - আমরা একটি ক্লায়েন্ট-টু-নোড এবং নোড-টু-নোড সকেট সংযোগ নিয়ে এসেছি। যখন একটি নোড একটি নতুন লেনদেন পায়, তখন এটি তার বৈধতা পরীক্ষা করে এবং এটিকে অন্য নোডগুলিতে ফরোয়ার্ড করে। লেনদেনটি মেসেঞ্জার ক্লায়েন্টদের কাছে উপলভ্য হয় এমনকি ঐক্যমত হওয়া এবং ব্লকে অন্তর্ভুক্তির আগে। এইভাবে আমরা নিয়মিত ইনস্ট্যান্ট মেসেঞ্জারদের মতোই তাৎক্ষণিকভাবে বার্তা পৌঁছে দেব।

ঠিকানা বই সংরক্ষণ করার জন্য, আমরা কেভিএস তৈরি করেছি - কী-ভ্যালু স্টোরেজ - এটি অন্য ধরনের লেনদেন যাতে asset এটি এনক্রিপ্ট করা NaCl-বক্স নয়, কিন্তু NaCl-সিক্রেটবক্স. এইভাবে মেসেঞ্জার অন্যান্য ডেটা সংরক্ষণ করে।

ফাইল/ছবি স্থানান্তর এবং গ্রুপ চ্যাট এখনও অনেক কাজ প্রয়োজন. অবশ্যই, ব্লন্ডার-এন্ড-ব্লন্ডার ফর্ম্যাটে এটি দ্রুত "স্ক্রু আপ" হতে পারে, তবে আমরা একই স্তরের গোপনীয়তা বজায় রাখতে চাই।

হ্যাঁ, এখনও কাজ করা বাকি আছে - আদর্শভাবে, বাস্তব গোপনীয়তা অনুমান করে যে ব্যবহারকারীরা পাবলিক নেটওয়ার্ক নোডের সাথে সংযুক্ত হবেন না, কিন্তু তাদের নিজস্ব বাড়াবেন। ব্যবহারকারীদের কত শতাংশ আপনি মনে করেন এটি করে? এটা ঠিক, 0. আমরা মেসেঞ্জারের টর সংস্করণের সাথে এই সমস্যাটি আংশিকভাবে সমাধান করতে সক্ষম হয়েছি।

আমরা প্রমাণ করেছি যে ব্লকচেইনে একজন মেসেঞ্জার থাকতে পারে। পূর্বে, 2012 সালে শুধুমাত্র একটি প্রচেষ্টা ছিল - বিটমেসেজ, যা দীর্ঘ বার্তা বিতরণের সময়, CPU লোড এবং মোবাইল অ্যাপ্লিকেশনের অভাবের কারণে ব্যর্থ হয়েছে৷

এবং সংশয় এই কারণে যে ব্লকচেইনে মেসেঞ্জাররা তাদের সময়ের চেয়ে এগিয়ে - লোকেরা তাদের অ্যাকাউন্টের দায়িত্ব নিতে প্রস্তুত নয়, ব্যক্তিগত তথ্যের মালিকানা এখনও একটি প্রবণতা নয়, এবং প্রযুক্তি ব্লকচেইনে উচ্চ গতির অনুমতি দেয় না। আমাদের প্রকল্পের আরও প্রযুক্তিগত অ্যানালগ পরবর্তীতে উপস্থিত হবে। আপনি দেখতে পাবেন.

উত্স: www.habr.com