איך הם עושים את זה? סקירה של טכנולוגיות אנונימיזציה של מטבעות קריפטוגרפיים

בטח אתה, כמשתמש בביטקוין, אתר או כל מטבע קריפטוגרפי אחר, חששת שמישהו יוכל לראות כמה מטבעות יש לך בארנק, למי העברת אותם וממי קיבלת אותם. יש הרבה מחלוקת סביב מטבעות קריפטוגרפיים אנונימיים, אבל דבר אחד שאנחנו לא יכולים לא להסכים איתו הוא איך сказал מנהל הפרויקט של Monero, ריקרדו ספגני, בחשבון הטוויטר שלו: "מה אם אני פשוט לא רוצה שהקופאי בסופר יידע כמה כסף יש לי על היתרה ועל מה אני מוציא אותו?"

במאמר זה נבחן את ההיבט הטכנולוגי של האנונימיות – כיצד הם עושים זאת, וניתן סקירה קצרה של השיטות הפופולריות ביותר, היתרונות והחסרונות שלהן.

כיום ישנם כתריסר בלוקצ'יין המאפשרים עסקאות אנונימיות. יחד עם זאת, עבור חלקם אנונימיות ההעברות היא חובה, עבור אחרים היא אופציונלית, חלקם מסתירים רק את הנמענים והנמענים, אחרים אינם מאפשרים לצדדים שלישיים לראות אפילו את סכומי ההעברות. כמעט כל הטכנולוגיות שאנו שוקלים מספקות אנונימיות מוחלטת - צופה מבחוץ אינו יכול לנתח לא יתרות, נמענים או היסטוריית עסקאות. אבל בואו נתחיל את הסקירה שלנו עם אחד החלוצים בתחום זה כדי לעקוב אחר התפתחות הגישות לאנונימיות.

ניתן לחלק באופן גס את טכנולוגיות האנונימיזציה הקיימות כיום לשתי קבוצות: אלו המבוססות על ערבוב - כאשר המטבעות המשמשים מעורבבים עם מטבעות אחרים מהבלוקצ'יין - וטכנולוגיות המשתמשות בהוכחות המבוססות על פולינומים. לאחר מכן, נתמקד בכל אחת מהקבוצות הללו ונבחן את היתרונות והחסרונות שלהן.

על בסיס לישה

מטבעות

מטבעות אינו עושה אנונימיות של תרגומי משתמשים, אלא רק מסבך את המעקב אחריהם. אבל החלטנו לכלול את הטכנולוגיה הזו בסקירה שלנו, מכיוון שזה היה אחד הניסיונות הראשונים להגביר את רמת הסודיות של עסקאות ברשת הביטקוין. טכנולוגיה זו שובת לב בפשטותה ואינה מצריכה שינוי כללי הרשת, כך שניתן להשתמש בה בקלות בבלוקצ'יין רבים.

היא מבוססת על רעיון פשוט - מה אם משתמשים ישתלבו ויבצעו את התשלומים שלהם בעסקה אחת? מסתבר שאם ארנולד שוורצנגר וברק אובמה צ'בקו והעבירו שני תשלומים לצ'רלי שין ודונלד טראמפ בעסקה אחת, אז נעשה קשה יותר להבין מי מימן את מערכת הבחירות של טראמפ - ארנולד או ברק.

אבל מהיתרון העיקרי של CoinJoin מגיע החיסרון העיקרי שלו - אבטחה חלשה. כיום, כבר קיימות דרכים לזהות עסקאות CoinJoin ברשת ולהתאים קבוצות של תשומות לקבוצות של פלטים על ידי השוואת כמויות המטבעות שהושקעו ונוצרו. דוגמה לכלי לניתוח כזה היא CoinJoin סודוקו.

יתרונות:

• פשטות

חסרונות:

• יכולת פריצה מוכחת

מונרו

האסוציאציה הראשונה שמתעוררת כששומעים את המילים "מטבע קריפטוגרפי אנונימי" היא Monero. המטבע הזה הוכיח היציבות והפרטיות שלו תחת המיקרוסקופ של שירותי המודיעין:

באחד שלו לאחרונה מאמרים תיארנו את פרוטוקול Monero בפירוט רב, והיום נסכם את הנאמר.

בפרוטוקול Monero, כל פלט שהוצא בעסקה מעורבב עם לפחות 11 (בזמן כתיבת שורות אלו) פלטים אקראיים מהבלוקצ'יין, ובכך מסבך את גרף ההעברה של הרשת והופך את משימת המעקב אחר עסקאות למורכבת מבחינה חישובית. ערכים מעורבים נחתמים בחתימת טבעת, המבטיחה שהחתימה ניתנה על ידי בעל אחד המטבעות המעורבים, אך אינה מאפשרת לקבוע מי.

כדי להסתיר את הנמענים, כל מטבע שנוצר לאחרונה משתמש בכתובת חד פעמית, מה שהופך את זה לבלתי אפשרי עבור צופה (קשה כמו שבירת מפתחות ההצפנה, כמובן) לשייך פלט כלשהו לכתובת ציבורית. ומאז ספטמבר 2017, Monero החלה לתמוך בפרוטוקול עסקאות סודיות (CT) עם כמה תוספות, ובכך גם מסתירים את סכומי ההעברה. קצת מאוחר יותר, מפתחי מטבעות קריפטוגרפיים החליפו את החתימות של בורומיאן ב- Bulletproofs, ובכך הקטינו באופן משמעותי את גודל העסקה.

יתרונות:

• נבדק בזמן
• פשטות יחסית

חסרונות:

• יצירת הוכחה ואימות איטיים יותר מ-ZK-SNARKs ו-ZK-STARKs
• לא עמיד בפני פריצה באמצעות מחשבים קוונטיים

מפוצלת

Mimblewimble (MW) הומצאה כטכנולוגיה ניתנת להרחבה לאנונימיזציה של העברות ברשת הביטקוין, אך מצאה את היישום שלה כ-blockchain עצמאי. משמש במטבעות קריפטוגרפיים לְגַחֵך и קֶרֶן.

MW בולטת מכיוון שאין לה כתובות ציבוריות, וכדי לשלוח עסקה, משתמשים מחליפים פלטים ישירות, ובכך מבטלת את היכולת של צופה מבחוץ לנתח העברות מנמען לנמען.

כדי להסתיר את סכומי התשומות והפלטים, נעשה שימוש בפרוטוקול נפוץ למדי שהוצע על ידי גרג מקסוול ב-2015 - עסקאות סודיות (CT). כלומר, הסכומים מוצפנים (או ליתר דיוק, הם משתמשים תכנית התחייבות), ובמקומם הרשת פועלת עם מה שנקרא התחייבויות. כדי שעסקה תיחשב תקפה, כמות המטבעות שהוצאה ויוצרת בתוספת העמלה חייבת להיות שווה. מכיוון שהרשת אינה פועלת ישירות עם מספרים, השוויון מובטח באמצעות המשוואה של אותן התחייבויות, הנקראת מחויבות לאפס.

ב-CT המקורי, כדי להבטיח את אי השליליות של ערכים (מה שנקרא הוכחת טווח), הם משתמשים בחתימות בורומיאניות (חתימות טבעת בורומיאניות), שתפסו הרבה מקום בבלוקצ'יין (כ-6 קילובייט לפלט ). בהקשר זה, החסרונות של מטבעות אנונימיים המשתמשים בטכנולוגיה זו כללו את גודל העסקאות הגדול, אך כעת החליטו לנטוש את החתימות הללו לטובת טכנולוגיה קומפקטית יותר - Bulletproofs.

אין מושג של טרנזקציה בבלוק MW עצמו, יש רק תפוקות שהושקעו ומופקות בתוכו. אין עסקה - אין בעיה!

כדי למנוע דה-אנוניזציה של משתתף ההעברה בשלב שליחת העסקה לרשת, נעשה שימוש בפרוטוקול שן הארי, המשתמשת בשרשרת של צמתי פרוקסי רשת באורך שרירותי המשדרים את העסקה זה לזה לפני שמפיצים אותה בפועל לכל המשתתפים, ובכך מטשטש את מסלול הכניסה של העסקה לרשת.

יתרונות:

• גודל בלוקצ'יין קטן
• פשטות יחסית

חסרונות:

• יצירת הוכחה ואימות איטיים יותר מ-ZK-SNARKs ו-ZK-STARKs
• קשה ליישם תמיכה בתכונות כגון סקריפטים וחתימות מרובות
• לא עמיד בפני פריצה באמצעות מחשבים קוונטיים

הוכחות על פולינומים

ZK-SNARKs

השם המורכב של הטכנולוגיה הזו מייצג "אפס ידע טיעון לא אינטראקטיבי תמציתי של ידע", שניתן לתרגם כ"הוכחה תמציתית לא אינטראקטיבית של אפס ידע". זה הפך להמשך של פרוטוקול zerocoin, שהתפתח עוד יותר ל-zerocash ויושם לראשונה במטבע הקריפטוגרפי Zcash.

באופן כללי, הוכחה אפס ידע מאפשרת לצד אחד להוכיח לאחר את אמיתותה של אמירה מתמטית כלשהי מבלי לחשוף מידע כלשהו עליה. במקרה של מטבעות קריפטוגרפיים, נעשה שימוש בשיטות כאלה כדי להוכיח, למשל, עסקה אינה מייצרת יותר מטבעות ממה שהיא מוציאה, מבלי לחשוף את כמות ההעברות.

ZK-SNARKs קשה מאוד להבנה, ויהיה צורך ביותר ממאמר אחד כדי לתאר איך זה עובד. בעמוד הרשמי של Zcash, המטבע הראשון שמיישם פרוטוקול זה, תיאור פעולתו מוקדש ל 7 מאמרים. לכן, בפרק זה נצמצם לתיאור שטחי בלבד.

באמצעות פולינומים אלגבריים, ZK-SNARKs מוכיחים ששולח התשלום הוא הבעלים של המטבעות שהוא מוציא ושכמות המטבעות שהוצאה אינה עולה על כמות המטבעות שנוצרה.

פרוטוקול זה נוצר במטרה להקטין את גודל ההוכחה לתקפות הצהרה ובמקביל לאמת אותה במהירות. כן, לפי מצגות Zooko Wilcox, מנכ"ל Zcash, גודל ההוכחה הוא רק 200 בתים, וניתן לאמת את נכונותה תוך 10 מילישניות. יתרה מכך, בגרסה האחרונה של Zcash, הצליחו המפתחים לצמצם את זמן יצירת ההוכחה לכשתי שניות.

עם זאת, לפני השימוש בטכנולוגיה זו, נדרש הליך הגדרה מהימן מורכב של "פרמטרים ציבוריים", אשר נקרא "טקס" (הטכס). כל הקושי הוא שבמהלך התקנת הפרמטרים הללו, לאף אחד מהצדדים לא נותרו לו מפתחות פרטיים, הנקראים "פסולת רעילה", אחרת הוא יוכל לייצר מטבעות חדשים. אתה יכול ללמוד כיצד הליך זה מתרחש מהסרטון ואילך YouTube.

יתרונות:

• גודל ראיה קטן
• אימות מהיר
• יצירת הוכחה מהירה יחסית

חסרונות:

• הליך מורכב לקביעת פרמטרים ציבוריים
• פסולת רעילה
• מורכבות יחסית של טכנולוגיה
• לא עמיד בפני פריצה באמצעות מחשבים קוונטיים

ZK-STARKs

מחברי שתי הטכנולוגיות האחרונות טובות בלשחק עם ראשי תיבות, והראשי תיבות הבאות מייצגים "ארגומנטים שקופים של ידע מדרגיים עם אפס ידע". שיטה זו נועדה לפתור את החסרונות הקיימים של ZK-SNARKs באותה תקופה: הצורך בהגדרה מהימנה של פרמטרים ציבוריים, נוכחות של פסולת רעילה, חוסר היציבות של קריפטוגרפיה לפריצה באמצעות אלגוריתמים קוונטיים ויצירת הוכחה לא מהירה מספיק. עם זאת, מפתחי ZK-SNARK התמודדו עם החיסרון האחרון.

ZK-STARKs משתמשים גם בהוכחות מבוססות פולינום. הטכנולוגיה אינה משתמשת בהצפנת מפתח ציבורי, אלא מסתמכת על תיאוריית הגיבוב והשידור. ביטול אמצעי ההצפנה הללו הופך את הטכנולוגיה לעמידה בפני אלגוריתמים קוונטיים. אבל יש לזה מחיר - ההוכחה יכולה להגיע לכמה מאות קילובייט.

נכון לעכשיו, ל-ZK-STARK אין מימוש באף אחד מהמטבעות הקריפטו, אלא קיים רק כספרייה libSTARK. עם זאת, למפתחים יש תוכניות עבורו החורגות הרבה מעבר לבלוקצ'יין (בשמם סקירה טכנית המחברים נותנים דוגמה לראיות ל-DNA במאגר מידע של המשטרה). לשם כך הוא נוצר StarkWare Industries, שבסוף 2018 אסף 36 מיליון דולר השקעות מהחברות הגדולות בענף.

אתה יכול לקרוא עוד על איך ZK-STARK עובד בפוסטים של Vitalik Buterin (חלק 1, חלק 2, חלק 3).

יתרונות:

• עמידות בפני פריצה על ידי מחשבים קוונטיים
• יצירת הוכחה מהירה יחסית
• אימות הוכחה מהיר יחסית
• ללא פסולת רעילה

חסרונות:

• מורכבות הטכנולוגיה
• גודל הוכחה גדול

מסקנה

Blockchain והביקוש הגובר לאנונימיות מציבים דרישות חדשות לקריפטוגרפיה. כך, ענף ההצפנה שמקורו באמצע שנות ה-1980 - הוכחות אפס ידע - התחדש בשיטות חדשות, המתפתחות באופן דינמי, תוך שנים ספורות.

לפיכך, מעוף המחשבה המדעית הפך את CoinJoin למיושנת, ואת MimbleWimble לחדש מבטיח עם רעיונות טריים למדי. מונרו נותר ענק בלתי מעורער בשמירה על הפרטיות שלנו. ו-SNARKs ו-STARKs, למרות שיש להם חסרונות, יכולים להפוך למובילים בתחום. אולי בשנים הקרובות, הנקודות שציינו בעמודת "החסרונות" של כל טכנולוגיה יהפכו ללא רלוונטיות.

מקור: www.habr.com