ब्लॉकचेन पर विकेंद्रीकृत मैसेंजर कैसे काम करता है?

2017 की शुरुआत में, हमने क्लासिक पी2पी मैसेंजर के फायदों पर चर्चा करके ब्लॉकचेन पर एक मैसेंजर बनाना शुरू किया [नाम और लिंक प्रोफाइल में हैं]।

गया 2.5 वर्ष, और हम अपनी अवधारणा की पुष्टि करने में सक्षम थे: मैसेंजर एप्लिकेशन अब आईओएस, वेब पीडब्ल्यूए, विंडोज, जीएनयू/लिनक्स, मैक ओएस और एंड्रॉइड के लिए उपलब्ध हैं।

आज हम आपको बताएंगे कि ब्लॉकचेन मैसेंजर कैसे काम करता है और क्लाइंट एप्लिकेशन इसके एपीआई के साथ कैसे काम कर सकते हैं।


हम चाहते थे कि ब्लॉकचेन क्लासिक पी2पी मैसेंजर की सुरक्षा और गोपनीयता संबंधी समस्याओं का समाधान करे:

• खाता बनाने के लिए एक क्लिक - कोई फोन या ईमेल नहीं, पता पुस्तिकाओं या जियोलोकेशन तक कोई पहुंच नहीं।
• वार्ताकार कभी भी सीधे संबंध स्थापित नहीं करते हैं; सभी संचार नोड्स की एक वितरित प्रणाली के माध्यम से होते हैं। उपयोगकर्ताओं के आईपी पते एक-दूसरे तक पहुंच योग्य नहीं हैं।
• सभी संदेश एंड-टू-एंड कर्व25519xsalsa20poly1305 एन्क्रिप्टेड हैं। ऐसा लगता है कि इससे किसी को आश्चर्य नहीं होगा, लेकिन हमारा सोर्स कोड खुला है।
• MITM हमले को बाहर रखा गया है - प्रत्येक संदेश एक लेनदेन है और Ed25519 EdDSA द्वारा हस्ताक्षरित है।
• संदेश अपने ब्लॉक में समाप्त हो जाता है. संगति और timestamp आप ब्लॉक और इसलिए संदेशों के क्रम को ठीक नहीं कर सकते।
• "मैंने ऐसा नहीं कहा" ब्लॉकचेन पर संदेशों के साथ काम नहीं करेगा।
• ऐसी कोई केंद्रीय संरचना नहीं है जो किसी संदेश की "प्रामाणिकता" की जाँच करती हो। यह आम सहमति के आधार पर नोड्स की एक वितरित प्रणाली द्वारा किया जाता है, और इसका स्वामित्व उपयोगकर्ताओं के पास होता है।
• सेंसरशिप की असंभवता - खातों को ब्लॉक नहीं किया जा सकता और संदेशों को हटाया नहीं जा सकता।
• ब्लॉकचेन 2FA एसएमएस के माध्यम से नारकीय 2FA का एक विकल्प है, बहुत सारा स्वास्थ्य बर्बाद कर दिया.
• किसी भी समय किसी भी डिवाइस से आपकी सभी बातचीत प्राप्त करने की क्षमता का मतलब है कि आपको बातचीत को स्थानीय रूप से संग्रहीत करने की आवश्यकता नहीं है।
• संदेश वितरण की पुष्टि. उपयोगकर्ता के डिवाइस पर नहीं, बल्कि नेटवर्क पर। मूलतः, यह आपके संदेश को पढ़ने की प्राप्तकर्ता की क्षमता की पुष्टि है। महत्वपूर्ण सूचनाएं भेजने के लिए यह एक उपयोगी सुविधा है।

ब्लॉकचेन के लाभों में क्रिप्टोकरेंसी एथेरियम, डॉगकॉइन, लिस्क, डैश, बिटकॉइन (यह अभी भी प्रगति पर है) और चैट में टोकन भेजने की क्षमता के साथ घनिष्ठ एकीकरण भी शामिल है। हमने एक अंतर्निर्मित क्रिप्टो एक्सचेंजर भी बनाया है।

और फिर - यह सब कैसे काम करता है।

संदेश एक लेन-देन है

हर कोई पहले से ही इस तथ्य का आदी है कि ब्लॉकचेन में लेनदेन एक उपयोगकर्ता से दूसरे उपयोगकर्ता तक टोकन (सिक्के) स्थानांतरित करता है। बिटकॉइन की तरह. हमने संदेश प्रसारित करने के लिए एक विशेष प्रकार का लेनदेन बनाया।

ब्लॉकचेन पर मैसेंजर में संदेश भेजने के लिए, आपको कई चरणों से गुजरना होगा:

1. संदेश पाठ एन्क्रिप्ट करें
2. लेन-देन में सिफरटेक्स्ट डालें
3. लेन-देन पर हस्ताक्षर करें
4. किसी भी नेटवर्क नोड पर लेनदेन भेजें
5. नोड्स की एक वितरित प्रणाली किसी संदेश की "प्रामाणिकता" निर्धारित करती है
6. यदि सब कुछ ठीक है, तो संदेश के साथ लेनदेन अगले ब्लॉक में शामिल किया गया है
7. प्राप्तकर्ता संदेश लेनदेन को पुनः प्राप्त करता है और डिक्रिप्ट करता है

चरण 1-3 और 7 क्लाइंट पर स्थानीय रूप से निष्पादित किए जाते हैं, और चरण 5-6 होस्ट्स पर निष्पादित किए जाते हैं।

संदेश एन्क्रिप्शन

संदेश प्रेषक की निजी कुंजी और प्राप्तकर्ता की सार्वजनिक कुंजी के साथ एन्क्रिप्ट किया गया है। हम नेटवर्क से सार्वजनिक कुंजी लेंगे, लेकिन इसके लिए प्राप्तकर्ता का खाता आरंभीकृत होना चाहिए, यानी कम से कम एक लेनदेन होना चाहिए। आप REST अनुरोध का उपयोग कर सकते हैं GET /api/accounts/getPublicKey?address={ADAMANT address}, और चैट लोड करते समय, वार्ताकारों की सार्वजनिक कुंजी पहले से ही उपलब्ध होगी।

मैसेंजर कर्व25519xsalsa20poly1305 एल्गोरिदम का उपयोग करके संदेशों को एन्क्रिप्ट करता है (NaCl बॉक्स). चूँकि खाते में Ed25519 कुंजियाँ हैं, एक बॉक्स बनाने के लिए, कुंजियों को पहले कर्व25519 डिफी-हेलमैन में परिवर्तित किया जाना चाहिए।

यहां जावास्क्रिप्ट में एक उदाहरण दिया गया है:

/**
 * 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)
  }
}

एक संदेश के साथ लेन-देन करना

लेन-देन की निम्नलिखित सामान्य संरचना है:

{
  "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": {}
}

मैसेज ट्रांजैक्शन के लिए सबसे जरूरी चीज है asset - आपको ऑब्जेक्ट में एक संदेश डालना होगा chat संरचना के साथ:

• message - एन्क्रिप्टेड संदेश सहेजें
• own_message - गैर
• type - संदेश प्रकार

संदेशों को भी प्रकारों में विभाजित किया गया है। मूलतः, पैरामीटर type आपको बताता है कि कैसे समझना है message. आप केवल एक टेक्स्ट भेज सकते हैं, या आप दिलचस्प चीजों के साथ एक ऑब्जेक्ट भेज सकते हैं - उदाहरण के लिए, इस तरह मैसेंजर चैट में क्रिप्टोकरेंसी ट्रांसफर करता है।

परिणामस्वरूप, हम एक लेनदेन बनाते हैं:

{
  "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"
  }
}

लेन-देन हस्ताक्षर

यह सुनिश्चित करने के लिए कि हर कोई प्रेषक और प्राप्तकर्ता की प्रामाणिकता, भेजने के समय और संदेश की सामग्री के बारे में आश्वस्त है, लेनदेन पर हस्ताक्षर किए गए हैं। एक डिजिटल हस्ताक्षर आपको सार्वजनिक कुंजी का उपयोग करके लेनदेन की प्रामाणिकता को सत्यापित करने की अनुमति देता है - इसके लिए एक निजी कुंजी की आवश्यकता नहीं है।

लेकिन हस्ताक्षर स्वयं निजी कुंजी का उपयोग करके किया जाता है:

आरेख से पता चलता है कि हम पहले लेनदेन को SHA-256 के साथ हैश करते हैं और फिर उस पर हस्ताक्षर करते हैं Ed25519 EdDSA और एक हस्ताक्षर प्राप्त करें signature, और लेनदेन आईडी SHA-256 हैश का हिस्सा है।

उदाहरण कार्यान्वयन:

1 - एक संदेश सहित एक डेटा ब्लॉक बनाएं

/**
 * 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 - डेटा ब्लॉक से SHA-256 की गणना करें

/**
 * 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 - लेनदेन पर हस्ताक्षर करें

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'))
}

नेटवर्क नोड पर एक संदेश के साथ लेनदेन भेजना

चूंकि नेटवर्क विकेंद्रीकृत है, इसलिए ओपन एपीआई वाला कोई भी नोड काम करेगा। समापन बिंदु पर POST अनुरोध करना api/transactions:

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

जवाब में हमें इस प्रकार की एक लेनदेन आईडी प्राप्त होगी

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

लेन-देन सत्यापन

नोड्स की एक वितरित प्रणाली, सर्वसम्मति के आधार पर, लेनदेन संदेश की "प्रामाणिकता" निर्धारित करती है। किससे और किसको, कब, क्या संदेश को दूसरे के साथ बदल दिया गया था, और क्या भेजने का समय सही ढंग से इंगित किया गया था। यह ब्लॉकचेन का एक बहुत ही महत्वपूर्ण लाभ है - इसमें कोई केंद्रीय संरचना नहीं है जो सत्यापन के लिए जिम्मेदार हो, और संदेशों के अनुक्रम और उनकी सामग्री को नकली नहीं बनाया जा सकता है।

सबसे पहले, एक नोड सटीकता की जांच करता है, और फिर इसे दूसरों को भेजता है - यदि बहुमत कहता है कि सब कुछ क्रम में है, तो लेनदेन श्रृंखला के अगले ब्लॉक में शामिल किया जाएगा - यह सर्वसम्मति है।

नोड कोड का वह भाग जो जाँच के लिए ज़िम्मेदार है, GitHub पर देखा जा सकता है - सत्यापनकर्ता.जेएस и सत्यापित.जे.एस. हाँ, नोड Node.js पर चलता है।

एक ब्लॉक में एक संदेश के साथ लेनदेन भी शामिल है

यदि आम सहमति बन जाती है, तो हमारे संदेश के साथ लेनदेन को अन्य वैध लेनदेन के साथ अगले ब्लॉक में शामिल किया जाएगा।

ब्लॉक में एक सख्त अनुक्रम होता है, और प्रत्येक बाद का ब्लॉक पिछले ब्लॉक के हैश के आधार पर बनता है।

मुद्दा यह है कि हमारा संदेश भी इसी क्रम में शामिल है और इसे "पुनर्व्यवस्थित" नहीं किया जा सकता है। यदि कई संदेश एक ब्लॉक में आते हैं, तो उनका क्रम निर्धारित किया जाएगा timestamp संदेश।

संदेश पढ़ना

मैसेंजर एप्लिकेशन ब्लॉकचेन से लेनदेन को पुनः प्राप्त करता है जो प्राप्तकर्ता को भेजा जाता है। इसके लिए हमने एक समापन बिंदु बनाया api/chatrooms.

सभी लेन-देन सभी के लिए उपलब्ध हैं - आप एन्क्रिप्टेड संदेश प्राप्त कर सकते हैं। लेकिन केवल प्राप्तकर्ता ही अपनी निजी कुंजी और प्रेषक की सार्वजनिक कुंजी का उपयोग करके डिक्रिप्ट कर सकता है:

**
 * 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) : ''
}

और क्या?

चूंकि संदेश इस तरह से लगभग 5 सेकंड में वितरित किए जाते हैं - यही वह समय है जब एक नया नेटवर्क ब्लॉक प्रकट होता है - हम क्लाइंट-टू-नोड और नोड-टू-नोड सॉकेट कनेक्शन लेकर आए हैं। जब कोई नोड एक नया लेनदेन प्राप्त करता है, तो वह इसकी वैधता की जांच करता है और इसे अन्य नोड्स को अग्रेषित करता है। सर्वसम्मति होने और ब्लॉक में शामिल होने से पहले ही लेनदेन मैसेंजर ग्राहकों के लिए उपलब्ध है। इस तरह हम नियमित त्वरित दूतों की तरह तुरंत संदेश वितरित करेंगे।

एड्रेस बुक को स्टोर करने के लिए हमने केवीएस - की-वैल्यू स्टोरेज बनाया - यह एक अन्य प्रकार का लेनदेन है asset यह NaCl-बॉक्स नहीं है जो एन्क्रिप्टेड है, लेकिन NaCl-गुप्त बॉक्स. इस प्रकार मैसेंजर अन्य डेटा संग्रहीत करता है।

फ़ाइल/छवि स्थानांतरण और समूह चैट में अभी भी बहुत काम करने की आवश्यकता है। बेशक, गलती-और-भूल प्रारूप में इसे जल्दी से "खराब" किया जा सकता है, लेकिन हम गोपनीयता के समान स्तर को बनाए रखना चाहते हैं।

हां, अभी भी काम किया जाना बाकी है - आदर्श रूप से, वास्तविक गोपनीयता यह मानती है कि उपयोगकर्ता सार्वजनिक नेटवर्क नोड्स से नहीं जुड़ेंगे, बल्कि अपना स्वयं का नेटवर्क बनाएंगे। आपके अनुसार कितने प्रतिशत उपयोगकर्ता ऐसा करते हैं? यह सही है, 0. हम मैसेंजर के टोर संस्करण के साथ इस समस्या को आंशिक रूप से हल करने में सक्षम थे।

हमने साबित कर दिया है कि ब्लॉकचेन पर एक संदेशवाहक मौजूद हो सकता है। इससे पहले, 2012 में केवल एक प्रयास हुआ था - बिटमैसेज, जो लंबे संदेश वितरण समय, सीपीयू लोड और मोबाइल एप्लिकेशन की कमी के कारण विफल रहा।

और संदेह इस तथ्य के कारण है कि ब्लॉकचेन पर संदेशवाहक अपने समय से आगे हैं - लोग अपने खाते की जिम्मेदारी लेने के लिए तैयार नहीं हैं, व्यक्तिगत जानकारी का स्वामित्व अभी तक एक प्रवृत्ति नहीं है, और प्रौद्योगिकी ब्लॉकचेन पर उच्च गति की अनुमति नहीं देती है। हमारी परियोजना के अधिक तकनीकी एनालॉग आगे दिखाई देंगे। आप देखेंगे।

स्रोत: www.habr.com