ანონიმურობის შესახებ ანგარიშზე დაფუძნებულ ბლოკჩეინებში

ჩვენ დიდი ხანია დაინტერესებული ვართ კრიპტოვალუტებში ანონიმურობის თემით და ვცდილობთ თვალყური ადევნოთ ტექნოლოგიების განვითარებას ამ სფეროში. ჩვენს სტატიებში უკვე დეტალურად განვიხილეთ მოქმედების პრინციპები კონფიდენციალური გარიგებები მონეროში და ასევე განხორციელდა შედარებითი მიმოხილვა ამ სფეროში არსებული ტექნოლოგიები. თუმცა, დღეს ყველა ანონიმური კრიპტოვალუტა აგებულია ბიტკოინის მიერ შემოთავაზებულ მონაცემთა მოდელზე - Unspent Transaction Output (შემდგომში UTXO). ანგარიშზე დაფუძნებული ბლოკჩეინებისთვის, როგორიცაა Ethereum, არსებული გადაწყვეტილებები ანონიმურობისა და კონფიდენციალურობის განსახორციელებლად (მაგალითად, მობიუსი ან Aztec) ცდილობდა გაემეორებინა UTXO მოდელი სმარტ კონტრაქტებში.

2019 წლის თებერვალში, სტენფორდის უნივერსიტეტისა და Visa Research-ის მკვლევართა ჯგუფი გაათავისუფლეს წინასწარ დაბეჭდვა "ზეთერი: კონფიდენციალურობისკენ ჭკვიანი კონტრაქტების სამყაროში." ავტორებმა პირველებმა შემოგვთავაზეს მიდგომა ანონიმურობის უზრუნველსაყოფად ანგარიშზე დაფუძნებულ ბლოკჩეინებში და წარმოადგინეს ჭკვიანი კონტრაქტის ორი ვერსია: კონფიდენციალური (ბალანსების დამალვა და გადარიცხვის თანხები) და ანონიმური (მიმღების და გამგზავნის დამალვა) ტრანზაქციებზე. ჩვენთვის შემოთავაზებული ტექნოლოგია საინტერესოა და გვსურს გაგიზიაროთ მისი დიზაინი, ასევე ვისაუბროთ იმაზე, თუ რატომ ითვლება ანონიმურობის პრობლემა ანგარიშებზე დაფუძნებულ ბლოკჩეინებში ძალიან რთულად და მოახერხეს თუ არა ავტორებმა მისი სრულად გადაჭრა.

ამ მონაცემთა მოდელების სტრუქტურის შესახებ

UTXO მოდელში, ტრანზაქცია შედგება "შეყვანის" და "გამომავალის"გან. „გამოსვლების“ პირდაპირი ანალოგი არის თქვენს საფულეში არსებული გადასახადები: თითოეულ „გამომავალს“ აქვს გარკვეული დასახელება. როდესაც ვინმეს იხდით (ტრანზაქციის ფორმირება), თქვენ ხარჯავთ ერთ ან მეტ „გამომავალს“, ამ შემთხვევაში ისინი გახდებიან ტრანზაქციის „შემტანები“ და ბლოკჩეინი აღნიშნავს მათ, როგორც დახარჯულს. ამ შემთხვევაში, თქვენი გადახდის მიმღები (ან თქვენ თვითონ, თუ ცვლილება გჭირდებათ) იღებს ახლად წარმოქმნილ „გამომავალს“. ეს შეიძლება წარმოდგენილი იყოს სქემატურად ასე:

ანგარიშზე დაფუძნებული ბლოკჩეინები სტრუქტურირებულია თქვენი საბანკო ანგარიშის მსგავსად. ისინი მხოლოდ თქვენს ანგარიშზე არსებულ თანხას და გადარიცხვის თანხას ეხება. როდესაც თქვენ გადარიცხავთ გარკვეულ თანხას თქვენი ანგარიშიდან, თქვენ არ წვავთ რაიმე „გამომავალს“, ქსელს არ სჭირდება გახსენება, რომელი მონეტები დაიხარჯა და რომელი არა. უმარტივეს შემთხვევაში, ტრანზაქციის შემოწმება ხდება გამგზავნის ხელმოწერისა და მის ბალანსზე არსებული თანხის შემოწმებაზე:

ტექნოლოგიის ანალიზი

შემდეგი, ჩვენ ვისაუბრებთ იმაზე, თუ როგორ მალავს Zether ტრანზაქციის თანხას, მიმღებს და გამგზავნს. როდესაც ჩვენ აღვწერთ მისი მოქმედების პრინციპებს, ჩვენ აღვნიშნავთ განსხვავებებს კონფიდენციალურ და ანონიმურ ვერსიებში. იმის გამო, რომ გაცილებით ადვილია კონფიდენციალურობის უზრუნველყოფა ანგარიშზე დაფუძნებულ ბლოკჩეინებში, ანონიმიზაციის მიერ დაწესებული ზოგიერთი შეზღუდვა არ იქნება შესაბამისი ტექნოლოგიის კონფიდენციალური ვერსიისთვის.

ნაშთების და გადარიცხვის თანხების დამალვა

დაშიფვრის სქემა გამოიყენება ნაშთების დასაშიფრად და ზეთერში თანხების გადარიცხვისთვის ელ გამალი. იგი მუშაობს შემდეგნაირად. როცა ალისს ბობის გაგზავნა სურს b მონეტები მისამართის მიხედვით (მისი საჯარო გასაღები) Y, ის ირჩევს შემთხვევით რიცხვს r და შიფრავს თანხას:

სადაც C - დაშიფრული თანხა, D - დამხმარე მნიშვნელობა, რომელიც აუცილებელია ამ თანხის გაშიფვრისთვის, G - ელიფსური მრუდის ფიქსირებული წერტილი, საიდუმლო გასაღებით გამრავლებისას მიიღება საჯარო გასაღები.

როდესაც ბობი იღებს ამ მნიშვნელობებს, ის უბრალოდ ამატებს მათ თავის დაშიფრულ ბალანსს იმავე გზით, რის გამოც ეს სქემა მოსახერხებელია.

ანალოგიურად, ალისა აკლებს ბალანსს იმავე მნიშვნელობებს, მხოლოდ როგორც Y იყენებს თქვენს საჯარო გასაღებს.

მიმღების და გამგზავნის დამალვა

UTXO-ში „გამოტანების“ არევა თარიღდება კრიპტოვალუტების ადრეული დღეებიდან და ეხმარება გამგზავნის დამალვას. ამისთვის თავად გამგზავნი, გადარიცხვისას, აგროვებს შემთხვევით „გამომავალს“ ბლოკჩეინში და ურევს მათ საკუთარს. შემდეგ ის ხელს აწერს „გამომავალს“ ბეჭედი ხელმოწერით - კრიპტოგრაფიული მექანიზმი, რომელიც საშუალებას აძლევს მას დაარწმუნოს გადამმოწმებელი, რომ გამგზავნის მონეტები არის ჩართულ „გამომავალს“ შორის. თავად შერეული მონეტები, რა თქმა უნდა, არ იხარჯება.

თუმცა, ჩვენ ვერ შევძლებთ ყალბი შედეგების გენერირებას მიმღების დასამალად. ამიტომ, UTXO-ში თითოეულ „გამომავალს“ აქვს თავისი უნიკალური მისამართი და ის კრიპტოგრაფიულად არის დაკავშირებული ამ მონეტების მიმღების მისამართთან. ამ დროისთვის, არ არსებობს გზა, რათა დადგინდეს კავშირი უნიკალურ გამომავალ მისამართსა და მიმღების მისამართს შორის მისი საიდუმლო გასაღებების ცოდნის გარეშე.

ანგარიშზე დაფუძნებულ მოდელში ჩვენ არ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ერთჯერადი მისამართები (თორემ ის უკვე იქნება „გასასვლელი“ მოდელი). ამიტომ, მიმღები და გამგზავნი უნდა იყოს შერეული ბლოკჩეინის სხვა ანგარიშებს შორის. ამ შემთხვევაში, დაშიფრული 0 მონეტები დებეტირდება შერეული ანგარიშებიდან (ან ემატება 0, თუ მიმღები შერეულია), მათი რეალური ბალანსის შეცვლის გარეშე.

ვინაიდან გამგზავნს და მიმღებს ყოველთვის აქვთ მუდმივი მისამართი, ერთსა და იმავე მისამართებზე გადაცემისას საჭირო ხდება ერთი და იგივე ჯგუფების გამოყენება შერევისთვის. ამის მაგალითით დანახვა უფრო ადვილია.

ვთქვათ, ალისა გადაწყვეტს წვლილი შეიტანოს ბობის ქველმოქმედებაში, მაგრამ ამჯობინებს, რომ ტრანსფერი ანონიმური დარჩეს გარე დამკვირვებლისთვის. შემდეგ, გამგზავნის ველში შენიღბვის მიზნით, ის ასევე შედის ადამისა და ადელის ანგარიშებში. და ბობის დასამალად, დაამატეთ ბენის და ბილის ანგარიშები მიმღების ველში. შემდეგი წვლილი შეიტანა, ალისამ გადაწყვიტა მის გვერდით დაეწერა ალექსი და ამანდა, ხოლო ბობის გვერდით ბრიუსი და ბენჯენი. ამ შემთხვევაში, ბლოკჩეინის გაანალიზებისას, ამ ორ ტრანზაქციაში მონაწილეთა მხოლოდ ერთი გადამკვეთი წყვილია - ალისა და ბობი, რომელიც ახდენს ამ ტრანზაქციების ანონიმიზაციას.

ტრანზაქციის რბოლები

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ანგარიშზე დაფუძნებულ სისტემებში თქვენი ბალანსის დასამალად, მომხმარებელი შიფრავს თავის ბალანსს და გადარიცხვის თანხას. ამავდროულად, მან უნდა დაამტკიცოს, რომ მის ანგარიშზე არსებული ნაშთი რჩება არაუარყოფითი. პრობლემა ის არის, რომ ტრანზაქციის შექმნისას მომხმარებელი აშენებს მტკიცებულებას მისი მიმდინარე ანგარიშის სტატუსის შესახებ. რა მოხდება, თუ ბობი გაუგზავნის ტრანზაქციას ალისს და ის მიიღება ალისის გაგზავნამდე? მაშინ ალისის ტრანზაქცია ჩაითვლება ბათილად, ვინაიდან ბალანსის მტკიცებულება შეიქმნა ბობის გარიგების მიღებამდე.

პირველი გადაწყვეტილება, რომელიც ასეთ სიტუაციაში მოდის, არის ანგარიშის გაყინვა ტრანზაქციის განხორციელებამდე. მაგრამ ეს მიდგომა არ არის შესაფერისი, რადგან განაწილებულ სისტემაში ასეთი პრობლემის გადაჭრის სირთულის გარდა, ანონიმურ სქემაში გაუგებარი იქნება ვისი ანგარიშის დაბლოკვა.

ამ პრობლემის გადასაჭრელად ტექნოლოგია განასხვავებს შემომავალ და გამავალ ტრანზაქციებს: ხარჯვას აქვს მყისიერი გავლენა ბალანსზე, ხოლო ქვითრებს აქვს დაგვიანებული ეფექტი. ამისათვის შემოღებულია "ეპოქის" კონცეფცია - ფიქსირებული ზომის ბლოკების ჯგუფი. მიმდინარე „ეპოქა“ განისაზღვრება ბლოკის სიმაღლის ჯგუფის ზომაზე გაყოფით. ტრანზაქციის დამუშავებისას, ქსელი დაუყოვნებლივ აახლებს გამგზავნის ბალანსს და ინახავს მიმღების ფულს შესანახ ავზში. დაგროვილი თანხები მიმღებისთვის ხელმისაწვდომი ხდება მხოლოდ მაშინ, როდესაც იწყება ახალი „ეპოქა“.

შედეგად, მომხმარებელს შეუძლია გააგზავნოს ტრანზაქცია იმისდა მიუხედავად, თუ რამდენად ხშირად იღებს თანხებს (რა თქმა უნდა, რამდენადაც მისი ბალანსი იძლევა საშუალებას). ეპოქის ზომა განისაზღვრება იმის მიხედვით, თუ რამდენად სწრაფად ვრცელდება ბლოკები ქსელში და რამდენად სწრაფად შედის ტრანზაქცია ბლოკში.

ეს გამოსავალი კარგად მუშაობს კონფიდენციალური გადარიცხვებისთვის, მაგრამ ანონიმური ტრანზაქციები, როგორც მოგვიანებით ვნახავთ, სერიოზულ პრობლემებს ქმნის.

დაცვა განმეორებითი შეტევებისგან

ანგარიშზე დაფუძნებულ ბლოკჩეინებში, თითოეულ ტრანზაქციას ხელს აწერს გამგზავნის პირადი გასაღები, რაც არწმუნებს დამადასტურებელს, რომ ტრანზაქცია არ შეცვლილა და შექმნილია ამ გასაღების მფლობელის მიერ. მაგრამ რა მოხდება, თუ თავდამსხმელი, რომელიც უსმენდა გადაცემის არხს, წყვეტს ამ შეტყობინებას და აგზავნის ზუსტად იმავე მეორეს? ვერიფიკატორი გადაამოწმებს ტრანზაქციის ხელმოწერას და დარწმუნდება მის ავტორობაში, ხოლო ქსელი ისევ ჩამოწერს იმავე თანხას გამგზავნის ბალანსიდან.

ამ შეტევას განმეორებითი შეტევა ეწოდება. UTXO მოდელში ასეთი შეტევები არ არის აქტუალური, რადგან თავდამსხმელი შეეცდება გამოიყენოს დახარჯული შედეგები, რაც თავისთავად არ არის მართებული და უარყოფილია ქსელის მიერ.

ამის თავიდან ასაცილებლად, ტრანზაქციაში ჩაშენებულია ველი შემთხვევითი მონაცემებით, რომელსაც ეწოდება ნონსი ან უბრალოდ "მარილი". მარილით ტრანზაქციის ხელახლა გაგზავნისას, ვერიფიკატორი ეძებს, გამოიყენებოდა თუ არა ეს ნონსი ადრე და, თუ არა, თვლის ტრანზაქციას ძალაში. იმისათვის, რომ არ შეინახოს მომხმარებლის ნონსების მთელი ისტორია ბლოკჩეინში, როგორც წესი, პირველივე ტრანზაქციისას ის ნულის ტოლია, შემდეგ კი იზრდება ერთით. ქსელს შეუძლია მხოლოდ შეამოწმოს, რომ ახალი ტრანზაქციის არარსებობა განსხვავდება წინადან.

ანონიმური გადარიცხვის სქემაში ჩნდება ტრანზაქციის ნონსების დამოწმების პრობლემა. ჩვენ არ შეგვიძლია ცალსახად დავაკავშიროთ ნონსი გამგზავნის მისამართით, რადგან, ცხადია, ეს ანონიმიზაციას ახდენს გადაცემაზე. ჩვენ ასევე ვერ დავამატებთ ერთს ყველა მონაწილე ანგარიშზე, რადგან ეს შეიძლება ეწინააღმდეგებოდეს სხვა გადარიცხვებს, რომლებიც მუშავდება.

Zether-ის ავტორები გვთავაზობენ ნონსეს კრიპტოგრაფიულად გენერირებას, „ეპოქის“ მიხედვით. Მაგალითად:

აქ x არის გამგზავნის საიდუმლო გასაღები და გეპოხი — დამატებითი გენერატორი ეპოქისთვის, მიღებული "Zether +" ფორმის სტრიქონის ჰეშირებით. ახლა, როგორც ჩანს, პრობლემა მოგვარებულია - ჩვენ არ ვამხელთ გამგზავნის ნონსს და არ ვერევით ჩართული მონაწილეების ნონსებში. მაგრამ ეს მიდგომა აწესებს სერიოზულ შეზღუდვას: ერთ ანგარიშს შეუძლია არაუმეტეს ერთი ტრანზაქციის გაგზავნა ყოველ „ეპოქაში“. ეს პრობლემა, სამწუხაროდ, გადაუჭრელი რჩება და ამჟამად Zether-ის ანონიმურ ვერსიას, ჩვენი აზრით, ძნელად გამოსაყენებლად ხდის.

ნულოვანი ცოდნის მტკიცებულებების სირთულე

UTXO-ში გამგზავნმა უნდა დაუმტკიცოს ქსელს, რომ არ ხარჯავს უარყოფით თანხას, წინააღმდეგ შემთხვევაში შესაძლებელი ხდება ჰაერიდან ახალი მონეტების გენერირება (რატომ არის ეს შესაძლებელი, დავწერეთ ერთ-ერთ წინა სტატიები). ასევე ხელი მოაწერე „შეყვანებს“ ბეჭედი ხელმოწერით, რათა დაამტკიცო, რომ შერეულ მონეტებს შორის არის ფულადი სახსრები, რომლებიც მას ეკუთვნის.

ანგარიშზე დაფუძნებული ბლოკჩეინის ანონიმურ ვერსიაში, მტკიცებულების გამონათქვამები ბევრად უფრო რთულია. გამგზავნი ამტკიცებს, რომ:

1. გაგზავნილი თანხა დადებითია;
2. ბალანსი რჩება არაუარყოფითი;
3. გამგზავნმა სწორად დაშიფრა გადარიცხვის თანხები (მათ შორის ნულოვანი);
4. ბალანსი ბალანსზე იცვლება მხოლოდ გამგზავნისა და მიმღებისთვის;
5. გამგზავნს ეკუთვნის მისი ანგარიშის პირადი გასაღები და ის რეალურად იმყოფება გამომგზავნითა სიაში (ჩართულთა შორის);
6. ტრანზაქციაში გამოყენებული Nonce სწორად არის შედგენილი.

ასეთი რთული მტკიცებულებისთვის, ავტორები იყენებენ ნარევს Bulletproof (ერთ-ერთმა ავტორმა, სხვათა შორის, მონაწილეობა მიიღო მის შექმნაში) და სიგმა პროტოკოლი, რომლებსაც სიგმა-ტყვიებს უწოდებენ. ასეთი განცხადების ფორმალური დადასტურება საკმაოდ რთული ამოცანაა და ის მნიშვნელოვნად ზღუდავს ტექნოლოგიის დანერგვის მსურველთა რაოდენობას.

შედეგი?

ჩვენი აზრით, Zether-ის ის ნაწილი, რომელიც კონფიდენციალურობას ანიჭებს ანგარიშზე დაფუძნებულ ბლოკჩეინებს, შეიძლება გამოყენებულ იქნას ახლავე. მაგრამ ამ დროისთვის, ტექნოლოგიის ანონიმური ვერსია აწესებს სერიოზულ შეზღუდვებს მის გამოყენებაზე და მის დანერგვის სირთულეზე. თუმცა, არ უნდა ჩამოვთვალოთ ის, რომ ავტორებმა ის სულ რამდენიმე თვის წინ გამოუშვეს და შესაძლოა, დღეს არსებული პრობლემების გადაწყვეტა სხვამ მოძებნოს. მეცნიერება ხომ ასე კეთდება.

წყარო: www.habr.com