એકાઉન્ટ-આધારિત બ્લોકચેનમાં અનામી વિશે

અમે લાંબા સમયથી ક્રિપ્ટોકરન્સીમાં અનામીના વિષયમાં રસ ધરાવીએ છીએ અને આ ક્ષેત્રમાં ટેક્નોલોજીના વિકાસને અનુસરવાનો પ્રયાસ કરીએ છીએ. અમારા લેખોમાં અમે પહેલાથી જ ઓપરેશનના સિદ્ધાંતોની વિગતવાર ચર્ચા કરી છે ગોપનીય વ્યવહારો Monero માં, અને તે પણ હાથ ધરવામાં તુલનાત્મક સમીક્ષા આ ક્ષેત્રમાં અસ્તિત્વમાં રહેલી તકનીકો. જો કે, આજે તમામ અનામી ક્રિપ્ટોકરન્સી બીટકોઈન દ્વારા પ્રસ્તાવિત ડેટા મોડલ પર બનાવવામાં આવી છે - અનસ્પેન્ડ ટ્રાન્ઝેક્શન આઉટપુટ (ત્યારબાદ UTXO). Ethereum જેવા એકાઉન્ટ-આધારિત બ્લોકચેન માટે, અનામી અને ગોપનીયતા લાગુ કરવા માટે હાલના ઉકેલો (ઉદાહરણ તરીકે, મોબીયસ અથવા એઝટેક) સ્માર્ટ કોન્ટ્રાક્ટમાં UTXO મોડેલની નકલ કરવાનો પ્રયાસ કર્યો.

ફેબ્રુઆરી 2019 માં, સ્ટેનફોર્ડ યુનિવર્સિટી અને વિઝા રિસર્ચના સંશોધકોનું જૂથ પ્રકાશિત પ્રીપ્રિન્ટ "ઝેથર: સ્માર્ટ કોન્ટ્રાક્ટ્સની દુનિયામાં ગોપનીયતા તરફ." લેખકોએ એકાઉન્ટ-આધારિત બ્લોકચેનમાં અનામીની ખાતરી કરવા માટેના અભિગમનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો હતો અને સ્માર્ટ કરારના બે સંસ્કરણો રજૂ કર્યા હતા: ગોપનીય (બેલેન્સ અને ટ્રાન્સફર રકમ છુપાવવા) અને અનામી (પ્રાપ્તકર્તા અને મોકલનારને છુપાવવા) વ્યવહારો માટે. અમને સૂચિત ટેક્નોલોજી રસપ્રદ લાગે છે અને અમે તેની ડિઝાઇન શેર કરવા માંગીએ છીએ, સાથે સાથે એકાઉન્ટ-આધારિત બ્લોકચેનમાં અનામીની સમસ્યા શા માટે ખૂબ જ મુશ્કેલ માનવામાં આવે છે અને લેખકો તેને સંપૂર્ણ રીતે હલ કરવામાં સફળ થયા છે કે કેમ તે વિશે વાત કરવા માંગીએ છીએ.

આ ડેટા મોડલ્સની રચના વિશે

UTXO મોડેલમાં, વ્યવહારમાં "ઇનપુટ" અને "આઉટપુટ"નો સમાવેશ થાય છે. "આઉટપુટ" નું સીધું એનાલોગ એ તમારા વૉલેટમાંના બિલ છે: દરેક "આઉટપુટ" ને અમુક સંપ્રદાય હોય છે. જ્યારે તમે કોઈને ચૂકવણી કરો છો (વ્યવહાર કરો છો) ત્યારે તમે એક અથવા વધુ "આઉટપુટ" ખર્ચો છો, જે કિસ્સામાં તે વ્યવહારના "ઇનપુટ" બની જાય છે, અને બ્લોકચેન તેમને ખર્ચ્યા તરીકે ચિહ્નિત કરે છે. આ કિસ્સામાં, તમારી ચૂકવણીના પ્રાપ્તકર્તા (અથવા તમે પોતે, જો તમને ફેરફારની જરૂર હોય તો) નવા જનરેટ થયેલ "આઉટપુટ" પ્રાપ્ત કરે છે. આને આ રીતે યોજનાકીય રીતે રજૂ કરી શકાય છે:

એકાઉન્ટ-આધારિત બ્લોકચેન તમારા બેંક ખાતાની જેમ જ રચાયેલ છે. તેઓ ફક્ત તમારા ખાતામાંની રકમ અને ટ્રાન્સફરની રકમ સાથે વ્યવહાર કરે છે. જ્યારે તમે તમારા ખાતામાંથી અમુક રકમ ટ્રાન્સફર કરો છો, ત્યારે તમે કોઈપણ "આઉટપુટ" બર્ન કરતા નથી, નેટવર્કને યાદ રાખવાની જરૂર નથી કે કયા સિક્કા ખર્ચવામાં આવ્યા છે અને કયા નથી. સૌથી સરળ કિસ્સામાં, ટ્રાન્ઝેક્શન વેરિફિકેશન પ્રેષકના હસ્તાક્ષર અને તેના બેલેન્સ પરની રકમ તપાસવા માટે નીચે આવે છે:

તકનીકીનું વિશ્લેષણ

આગળ, અમે Zether વ્યવહારની રકમ, પ્રાપ્તકર્તા અને મોકલનારને કેવી રીતે છુપાવે છે તે વિશે વાત કરીશું. જેમ જેમ આપણે તેના ઓપરેશનના સિદ્ધાંતોનું વર્ણન કરીએ છીએ તેમ, અમે ગોપનીય અને અનામી સંસ્કરણોમાં તફાવતોને નોંધીશું. એકાઉન્ટ-આધારિત બ્લોકચેનમાં ગોપનીયતા સુનિશ્ચિત કરવી ખૂબ જ સરળ હોવાથી, અનામીકરણ દ્વારા લાદવામાં આવેલા કેટલાક નિયંત્રણો ટેક્નોલોજીના ગોપનીય સંસ્કરણ માટે સુસંગત રહેશે નહીં.

બેલેન્સ અને ટ્રાન્સફરની રકમ છુપાવવી

એક એન્ક્રિપ્શન સ્કીમનો ઉપયોગ બેલેન્સને એન્ક્રિપ્ટ કરવા અને Zether માં રકમ ટ્રાન્સફર કરવા માટે થાય છે એલ ગેમલ. તે નીચે પ્રમાણે કામ કરે છે. જ્યારે એલિસ બોબને મોકલવા માંગે છે b સરનામા દ્વારા સિક્કા (તેની જાહેર કી) Y, તેણી રેન્ડમ નંબર પસંદ કરે છે r અને રકમ એન્ક્રિપ્ટ કરે છે:

જ્યાં C - એન્ક્રિપ્ટેડ રકમ, D - આ રકમને સમજવા માટે જરૂરી સહાયક મૂલ્ય, G - લંબગોળ વળાંક પર એક નિશ્ચિત બિંદુ, જ્યારે ગુપ્ત કી દ્વારા ગુણાકાર કરવામાં આવે છે, ત્યારે સાર્વજનિક કી પ્રાપ્ત થાય છે.

જ્યારે બોબને આ મૂલ્યો પ્રાપ્ત થાય છે, ત્યારે તે તેને તેના એન્ક્રિપ્ટેડ બેલેન્સમાં તે જ રીતે ઉમેરે છે, તેથી જ આ યોજના અનુકૂળ છે.

એ જ રીતે, એલિસ તેના સંતુલનમાંથી સમાન મૂલ્યોને બાદ કરે છે, ફક્ત Y તમારી સાર્વજનિક કીનો ઉપયોગ કરે છે.

પ્રાપ્તકર્તા અને મોકલનારને છુપાવી રહ્યાં છીએ

UTXO માં "આઉટપુટ" શફલિંગ ક્રિપ્ટોકરન્સીના શરૂઆતના દિવસોની છે અને મોકલનારને છુપાવવામાં મદદ કરે છે. આ કરવા માટે, પ્રેષક પોતે, ટ્રાન્સફર કરતી વખતે, બ્લોકચેનમાં રેન્ડમ "આઉટપુટ" એકત્રિત કરે છે અને તેને પોતાની સાથે મિશ્રિત કરે છે. આગળ, તે રિંગ સિગ્નેચર વડે "આઉટપુટ" પર સહી કરે છે - એક ક્રિપ્ટોગ્રાફિક મિકેનિઝમ જે તેને વેરિફાયરને ખાતરી આપવા દે છે કે પ્રેષકના સિક્કા સામેલ "આઉટપુટ" વચ્ચે હાજર છે. મિશ્ર સિક્કા પોતે, અલબત્ત, ખર્ચવામાં આવતા નથી.

જો કે, અમે પ્રાપ્તકર્તાને છુપાવવા માટે નકલી આઉટપુટ જનરેટ કરી શકીશું નહીં. તેથી, UTXO માં, દરેક "આઉટપુટ" નું પોતાનું વિશિષ્ટ સરનામું હોય છે, અને તે આ સિક્કાઓના પ્રાપ્તકર્તાના સરનામા સાથે ક્રિપ્ટોગ્રાફિકલી જોડાયેલું હોય છે. આ ક્ષણે, અનન્ય આઉટપુટ સરનામાં અને પ્રાપ્તકર્તા સરનામાં વચ્ચેના સંબંધને તેની ગુપ્ત કી જાણ્યા વિના ઓળખવાનો કોઈ રસ્તો નથી.

એકાઉન્ટ-આધારિત મોડેલમાં, અમે વન-ટાઇમ સરનામાંનો ઉપયોગ કરી શકતા નથી (અન્યથા તે પહેલેથી જ "એક્ઝિટ" મોડેલ હશે). તેથી, પ્રાપ્તકર્તા અને પ્રેષકને બ્લોકચેનમાં અન્ય એકાઉન્ટ્સ વચ્ચે મિશ્રિત કરવા પડશે. આ કિસ્સામાં, એક એનક્રિપ્ટેડ 0 સિક્કા મિશ્રિત ખાતાઓમાંથી ડેબિટ કરવામાં આવે છે (અથવા જો પ્રાપ્તકર્તા મિશ્રિત હોય તો 0 ઉમેરવામાં આવે છે), વાસ્તવમાં તેમના વાસ્તવિક સંતુલનને બદલ્યા વિના.

પ્રેષક અને પ્રાપ્તકર્તા બંને પાસે હંમેશા કાયમી સરનામું હોવાથી, સમાન સરનામાં પર સ્થાનાંતરિત કરતી વખતે મિશ્રણ માટે સમાન જૂથોનો ઉપયોગ કરવો જરૂરી બને છે. ઉદાહરણ સાથે આને જોવું વધુ સરળ છે.

ચાલો કહીએ કે એલિસ બોબની ચેરિટીમાં યોગદાન આપવાનું નક્કી કરે છે, પરંતુ તે સ્થાનાંતરણ બહારના નિરીક્ષક માટે અનામી રહે તે પસંદ કરે છે. પછી, પ્રેષક ક્ષેત્રમાં પોતાને વેશપલટો કરવા માટે, તેણી એડમ અને એડેલેના ખાતામાં પણ પ્રવેશ કરે છે. અને બોબને છુપાવવા માટે, પ્રાપ્તકર્તા ફીલ્ડમાં બેન અને બિલના એકાઉન્ટ ઉમેરો. આગળનું યોગદાન આપતા, એલિસે તેની બાજુમાં એલેક્સ અને અમાન્ડા અને બોબની બાજુમાં બ્રુસ અને બેન્જેન લખવાનું નક્કી કર્યું. આ કિસ્સામાં, બ્લોકચેનનું વિશ્લેષણ કરતી વખતે, આ બે વ્યવહારોમાં સહભાગીઓની માત્ર એક છેદતી જોડી છે - એલિસ અને બોબ, જે આ વ્યવહારોને અનામી બનાવે છે.

વ્યવહાર રેસ

અમે પહેલેથી જ ઉલ્લેખ કર્યો છે તેમ, એકાઉન્ટ-આધારિત સિસ્ટમમાં તમારું બેલેન્સ છુપાવવા માટે, વપરાશકર્તા તેના બેલેન્સ અને ટ્રાન્સફરની રકમને એન્ક્રિપ્ટ કરે છે. તે જ સમયે, તેણે સાબિત કરવું પડશે કે તેના ખાતામાં બેલેન્સ નોન-નેગેટિવ રહે છે. સમસ્યા એ છે કે ટ્રાન્ઝેક્શન બનાવતી વખતે, વપરાશકર્તા તેના વર્તમાન ખાતાની સ્થિતિ અંગેનો પુરાવો બનાવે છે. જો બોબ એલિસને ટ્રાન્ઝેક્શન મોકલે, અને એલિસ દ્વારા મોકલવામાં આવેલ તે પહેલાં તે સ્વીકારવામાં આવે તો શું થશે? પછી એલિસના વ્યવહારને અમાન્ય ગણવામાં આવશે, કારણ કે બોબના વ્યવહારને સ્વીકારવામાં આવે તે પહેલાં સંતુલનનો પુરાવો બનાવવામાં આવ્યો હતો.

આવી સ્થિતિમાં પહેલો નિર્ણય આવે છે કે જ્યાં સુધી ટ્રાન્ઝેક્શન ન થાય ત્યાં સુધી એકાઉન્ટ ફ્રીઝ કરવું. પરંતુ આ અભિગમ યોગ્ય નથી, કારણ કે વિતરિત પ્રણાલીમાં આવી સમસ્યાને ઉકેલવાની જટિલતા ઉપરાંત, એક અનામી યોજનામાં તે સ્પષ્ટ થશે નહીં કે કોનું એકાઉન્ટ બ્લોક કરવું.

આ સમસ્યાને ઉકેલવા માટે, ટેક્નોલોજી ઇનકમિંગ અને આઉટગોઇંગ વ્યવહારોને અલગ પાડે છે: ખર્ચની બેલેન્સ શીટ પર તાત્કાલિક અસર પડે છે, જ્યારે રસીદોમાં વિલંબિત અસર હોય છે. આ કરવા માટે, "યુગ" ની વિભાવના રજૂ કરવામાં આવી છે - નિશ્ચિત કદના બ્લોક્સનું જૂથ. વર્તમાન "યુગ" જૂથના કદ દ્વારા બ્લોકની ઊંચાઈને વિભાજીત કરીને નક્કી કરવામાં આવે છે. ટ્રાન્ઝેક્શન પર પ્રક્રિયા કરતી વખતે, નેટવર્ક તરત જ પ્રેષકના બેલેન્સને અપડેટ કરે છે અને પ્રાપ્તકર્તાના ભંડોળને સ્ટોરેજ ટાંકીમાં સંગ્રહિત કરે છે. જ્યારે નવો "યુગ" શરૂ થાય છે ત્યારે જ સંચિત ભંડોળ મેળવનારને ઉપલબ્ધ કરવામાં આવે છે.

પરિણામે, યુઝર કેટલી વાર ફંડ્સ પ્રાપ્ત થાય છે તેને ધ્યાનમાં લીધા વિના વ્યવહારો મોકલી શકે છે (જ્યાં સુધી તેની બેલેન્સ પરવાનગી આપે છે, અલબત્ત). નેટવર્ક દ્વારા બ્લોક્સ કેટલી ઝડપથી પ્રસારિત થાય છે અને ટ્રાન્ઝેક્શન કેટલી ઝડપથી બ્લોકમાં પ્રવેશ કરે છે તેના આધારે યુગનું કદ નક્કી કરવામાં આવે છે.

આ સોલ્યુશન ગોપનીય ટ્રાન્સફર માટે સારી રીતે કામ કરે છે, પરંતુ અનામી વ્યવહારો સાથે, જેમ આપણે પછી જોઈશું, તે ગંભીર સમસ્યાઓ ઊભી કરે છે.

રિપ્લે હુમલા સામે રક્ષણ

એકાઉન્ટ-આધારિત બ્લોકચેન્સમાં, દરેક ટ્રાન્ઝેક્શન પર પ્રેષકની ખાનગી કી દ્વારા હસ્તાક્ષર કરવામાં આવે છે, જે ચકાસણીકર્તાને ખાતરી આપે છે કે વ્યવહારમાં કોઈ ફેરફાર કરવામાં આવ્યો નથી અને તે આ કીના માલિક દ્વારા બનાવવામાં આવ્યો હતો. પરંતુ જો કોઈ હુમલાખોર કે જે ટ્રાન્સમિશન ચેનલ સાંભળી રહ્યો હતો તે આ સંદેશને અટકાવે અને તે જ બીજાને મોકલે તો શું? વેરિફાયર ટ્રાન્ઝેક્શનની સહી ચકાસશે અને તેના લેખકત્વની ખાતરી કરશે અને નેટવર્ક પ્રેષકના બેલેન્સમાંથી તે જ રકમ ફરીથી લખશે.

આ હુમલાને રિપ્લે એટેક કહેવામાં આવે છે. UTXO મોડેલમાં, આવા હુમલાઓ સંબંધિત નથી, કારણ કે હુમલાખોર ખર્ચ કરેલા આઉટપુટનો ઉપયોગ કરવાનો પ્રયાસ કરશે, જે પોતે માન્ય નથી અને નેટવર્ક દ્વારા નકારવામાં આવે છે.

આને થતું અટકાવવા માટે, રેન્ડમ ડેટા સાથેનું ક્ષેત્ર વ્યવહારમાં બનાવવામાં આવે છે, જેને નોન્સ અથવા ફક્ત "મીઠું" કહેવામાં આવે છે. મીઠા સાથેનો વ્યવહાર ફરીથી સબમિટ કરતી વખતે, વેરિફાયર એ જોવાનું જુએ છે કે નોન્સનો ઉપયોગ પહેલાં કરવામાં આવ્યો છે કે નહીં અને જો નહીં, તો તે વ્યવહારને માન્ય માને છે. બ્લોકચેનમાં વપરાશકર્તા નોન્સનો સંપૂર્ણ ઇતિહાસ સંગ્રહિત ન થાય તે માટે, સામાન્ય રીતે પ્રથમ વ્યવહારમાં તેને શૂન્યની બરાબર સેટ કરવામાં આવે છે, અને પછી એક દ્વારા વધારો કરવામાં આવે છે. નેટવર્ક ફક્ત તપાસ કરી શકે છે કે નવા વ્યવહારની નોન્સ એક પછી એક પાછલા એક કરતા અલગ છે.

બેનામી ટ્રાન્સફર સ્કીમમાં, ટ્રાન્ઝેક્શન નોન્સિસને માન્ય કરવાની સમસ્યા ઊભી થાય છે. અમે સ્પષ્ટપણે નોન્સને પ્રેષકના સરનામા સાથે બાંધી શકતા નથી, કારણ કે, દેખીતી રીતે, આ ટ્રાન્સફરને અનામી બનાવે છે. અમે બધા સહભાગી ખાતાઓના નોન્સમાં એક પણ ઉમેરી શકતા નથી, કારણ કે આ પ્રક્રિયા કરવામાં આવતા અન્ય ટ્રાન્સફર સાથે વિરોધાભાસી હોઈ શકે છે.

Zether ના લેખકો "યુગ" પર આધાર રાખીને બિન-ક્રિપ્ટોગ્રાફિકલી જનરેટ કરવાનો પ્રસ્તાવ મૂકે છે. દાખ્લા તરીકે:

તે x મોકલનારની ગુપ્ત કી છે, અને ગેપોચ — યુગ માટે એક વધારાનું જનરેટર, 'ઝેથર +' ફોર્મની સ્ટ્રિંગને હેશ કરીને મેળવવામાં આવે છે. હવે સમસ્યા હલ થઈ ગઈ હોય તેવું લાગે છે - અમે પ્રેષકની ગેરસમજને જાહેર કરતા નથી અને સામેલ ન હોય તેવા સહભાગીઓની ગેરસમજમાં દખલ કરતા નથી. પરંતુ આ અભિગમ ગંભીર મર્યાદા લાદે છે: એક એકાઉન્ટ “યુગ” દીઠ એક કરતાં વધુ વ્યવહાર મોકલી શકતું નથી. આ સમસ્યા, કમનસીબે, વણઉકેલાયેલી રહે છે, અને હાલમાં Zether નું અનામી સંસ્કરણ બનાવે છે, અમારા મતે, ઉપયોગ માટે ભાગ્યે જ યોગ્ય છે.

શૂન્ય જ્ઞાન પુરાવાઓની જટિલતા

UTXO માં, પ્રેષકે નેટવર્કને સાબિત કરવું આવશ્યક છે કે તે નકારાત્મક રકમનો ખર્ચ કરી રહ્યો નથી, અન્યથા પાતળી હવામાંથી નવા સિક્કા બનાવવાનું શક્ય બને છે (આ કેમ શક્ય છે, અમે અગાઉના એકમાં લખ્યું હતું. લેખો). અને રીંગ સિગ્નેચર સાથે "ઇનપુટ્સ" પર પણ સહી કરો જેથી સાબિત થાય કે જે સિક્કાઓ મિશ્ર કરવામાં આવી રહ્યા છે તેમાં તેમની પાસે ભંડોળ છે.

એકાઉન્ટ-આધારિત બ્લોકચેનના અનામી સંસ્કરણમાં, પુરાવા માટેના અભિવ્યક્તિઓ વધુ જટિલ છે. પ્રેષક સાબિત કરે છે કે:

1. મોકલેલ રકમ હકારાત્મક છે;
2. સંતુલન બિન-નકારાત્મક રહે છે;
3. પ્રેષકે ટ્રાન્સફરની રકમને યોગ્ય રીતે એન્ક્રિપ્ટ કરી છે (શૂન્ય સહિત);
4. સંતુલન પરનું સંતુલન ફક્ત મોકલનાર અને પ્રાપ્તકર્તા માટે બદલાય છે;
5. પ્રેષક તેના ખાતાની ખાનગી કી ધરાવે છે અને તે વાસ્તવમાં પ્રેષકોની યાદીમાં છે (જેમાં સામેલ છે);
6. વ્યવહારમાં વપરાયેલ નોન્સ યોગ્ય રીતે બનેલ છે.

આવા જટિલ પુરાવા માટે, લેખકો મિશ્રણનો ઉપયોગ કરે છે બુલેટપ્રુફ (લેખકોમાંના એક, માર્ગ દ્વારા, તેની રચનામાં ભાગ લીધો હતો) અને સિગ્મા પ્રોટોકોલ, જેને સિગ્મા-બુલેટ કહેવામાં આવે છે. આવા નિવેદનનો ઔપચારિક પુરાવો એ એક મુશ્કેલ કાર્ય છે, અને તે ટેક્નોલોજીના અમલીકરણ માટે તૈયાર લોકોની સંખ્યાને મોટા પ્રમાણમાં મર્યાદિત કરે છે.

અંતે શું?

અમારા મતે, Zetherનો તે ભાગ જે એકાઉન્ટ-આધારિત બ્લોકચેન્સમાં ગોપનીયતા લાવે છે તેનો ઉપયોગ અત્યારે કરી શકાય છે. પરંતુ આ ક્ષણે, ટેક્નોલોજીનું અનામી સંસ્કરણ તેના ઉપયોગ પર ગંભીર નિયંત્રણો લાદે છે, અને તેના અમલીકરણ પર તેની જટિલતા છે. જો કે, તે છૂટ આપવી જોઈએ નહીં કે લેખકોએ તેને થોડા મહિના પહેલા જ બહાર પાડ્યું હતું, અને કદાચ કોઈ અન્ય આજે અસ્તિત્વમાં રહેલી સમસ્યાઓનું સમાધાન શોધી કાઢશે. છેવટે, આ રીતે વિજ્ઞાન થાય છે.

સોર્સ: www.habr.com