Како го прават тоа? Преглед на технологии за анонимизација на криптовалути

Сигурно вие како корисник на биткоин, етер или која било друга криптовалута сте биле загрижени дека некој може да види колку монети имате во вашиот паричник, на кого сте ги префрлиле и од кого сте ги добиле. Има многу контроверзии околу анонимните криптовалути, но една работа со која не можеме да не се согласуваме е како рече Менаџерот на проектот Monero, Рикардо Спањи на својот профил на Твитер: „Што ако не сакам касиерот во супермаркетот да знае колку пари имам на моето салдо и на што ги трошам?

Во оваа статија ќе го разгледаме технолошкиот аспект на анонимноста - како тие го прават тоа и ќе дадеме краток преглед на најпопуларните методи, нивните добрите и лошите страни.

Денес има околу десетина блокчејн кои дозволуваат анонимни трансакции. Во исто време, за некои е задолжителна анонимноста на трансферите, за други е незадолжителна, некои ги кријат само адресатите и примачите, други не дозволуваат трети лица да ги видат ниту износите на трансферите. Речиси сите технологии што ги разгледуваме обезбедуваат целосна анонимност - надворешен набљудувач не може да анализира ниту салда, ниту приматели, ниту историја на трансакции. Но, да го започнеме нашиот преглед со еден од пионерите во оваа област за да ја следиме еволуцијата на пристапите кон анонимноста.

Моментално постоечките технологии за анонимизација може грубо да се поделат во две групи: оние базирани на мешање - каде што користените монети се мешаат со други монети од блокчејнот - и технологии кои користат докази базирани на полиноми. Следно, ќе се фокусираме на секоја од овие групи и ќе ги разгледаме нивните добрите и лошите страни.

Врз основа на месење

CoinПридружи се

CoinПридружи се не ги анонимизира преводите на корисниците, туку само го комплицира нивното следење. Но, решивме да ја вклучиме оваа технологија во нашиот преглед, бидејќи тоа беше еден од првите обиди да се зголеми нивото на доверливост на трансакциите во мрежата на Bitcoin. Оваа технологија плени по својата едноставност и не бара менување на правилата на мрежата, па затоа може лесно да се користи во многу блокчејн.

Се заснова на едноставна идеја - што ако корисниците чип влезат и ги вршат своите плаќања во една трансакција? Излегува дека ако Арнолд Шварценегер и Барак Обама направиле чипови и извршиле две исплати на Чарли Шин и Доналд Трамп во една трансакција, тогаш станува потешко да се разбере кој ја финансирал изборната кампања на Трамп - Арнолд или Барак.

Но, од главната предност на CoinJoin доаѓа неговиот главен недостаток - слабата безбедност. Денес, веќе постојат начини да се идентификуваат трансакциите на CoinJoin во мрежата и да се совпаднат множествата на влезови со множества на излези со споредување на износите на потрошени и генерирани монети. Пример за алатка за ваква анализа е Приклучи се на Судоку.

Позитивни:

• Едноставност

Конс:

• Покажана хакерство

Monero

Првата асоцијација што се појавува кога се слушаат зборовите „анонимна криптовалута“ е Monero. Оваа монета докажано неговата стабилност и приватност под микроскоп на разузнавачките служби:

Во една од неговите неодамнешни статии Го опишавме протоколот Монеро во многу детали, а денес ќе го сумираме кажаното.

Во протоколот Monero, секој излез потрошен во трансакција се меша со најмалку 11 (во моментот на пишување) случајни излези од блокчејнот, со што се комплицира графикот за пренос на мрежата и се прави задачата за следење на трансакциите пресметковно сложена. Мешаните записи се потпишуваат со прстен потпис, што гарантира дека потписот го дал сопственикот на една од мешаните монети, но не овозможува да се утврди кој.

За да се сокријат примачите, секоја новогенерирана монета користи еднократна адреса, што го оневозможува набљудувачот (толку тешко како и кршењето на клучевите за шифрирање, се разбира) да го поврзе секој излез со јавна адреса. И од септември 2017 година, Монеро почна да го поддржува протоколот Доверливи трансакции (КТ) со некои дополнувања, со што се кријат и трансферните суми. Малку подоцна, развивачите на криптовалути ги заменија потписите на Borromean со Bulletproof, со што значително ја намалија големината на трансакцијата.

Позитивни:

• Време-тестиран
• Релативна едноставност

Конс:

• Генерирањето и верификацијата на доказ е побавно од ZK-SNARK и ZK-STARK
• Не е отпорен на хакирање со помош на квантни компјутери

Подвижен

Mimblewimble (MW) беше измислен како скалабилна технологија за анонимизирање на трансфери на мрежата Bitcoin, но ја најде нејзината имплементација како независен блокчејн. Се користи во криптовалути сива и СВЕТЛА.

MW е забележлив затоа што нема јавни адреси, а со цел да се испрати трансакција, корисниците директно разменуваат излези, со што се елиминира можноста надворешниот набљудувач да ги анализира трансферите од примач до примач.

За да се сокријат збировите на влезови и излези, се користи прилично вообичаен протокол предложен од Грег Максвел во 2015 година - Доверливи трансакции (КТ). Тоа е, износите се шифрирани (или подобро, тие користат шема на обврски), а наместо нив мрежата работи со т.н. За трансакцијата да се смета за валидна, износот на потрошени и генерирани монети плус провизијата мора да биде еднаков. Бидејќи мрежата не работи директно со броеви, еднаквоста се обезбедува со користење на равенката на истите овие обврски, која се нарекува посветеност на нула.

Во оригиналниот КТ, за да се гарантира ненегативноста на вредностите (т.н. доказ за опсег), тие користат Borromean Signatures (Borromean ring signatures), кои заземаа многу простор во блокчејнот (околу 6 килобајти на излез ). Во овој поглед, недостатоците на анонимните валути што ја користат оваа технологија ја вклучуваат големата големина на трансакцијата, но сега тие одлучија да ги напуштат овие потписи во корист на покомпактна технологија - Bulletproofs.

Не постои концепт на трансакција во самиот MW блок, има само излези потрошени и генерирани во него. Нема трансакција - нема проблем!

За да се спречи деанонимизација на учесникот во трансферот во фазата на испраќање на трансакцијата на мрежата, се користи протокол Глуварче, кој користи синџир на мрежни прокси јазли со произволна должина кои ја пренесуваат трансакцијата еден на друг пред всушност да ја дистрибуираат до сите учесници, со што се збунува траекторијата на трансакцијата што влегува во мрежата.

Позитивни:

• Мала блокчејн големина
• Релативна едноставност

Конс:

• Генерирањето и верификацијата на доказ е побавно од ZK-SNARK и ZK-STARK
• Поддршката за функции како што се скрипти и мулти-потписи е тешко да се имплементира
• Не е отпорен на хакирање со помош на квантни компјутери

Докази за полиноми

ZK-SNARKs

Сложеното име на оваа технологија значи „Нулта-знаење Концизен неинтеактивен аргумент на знаењето“, што може да се преведе како „Социзен неинтеактивен доказ за нула знаење“. Стана продолжение на протоколот zerocoin, кој понатаму еволуираше во zerocash и првпат беше имплементиран во криптовалутата Zcash.

Општо земено, доказот со нула знаење дозволува едната страна да ја докаже на друга вистинитоста на некои математички искази без да открие какви било информации за тоа. Во случај на криптовалути, таквите методи се користат за да се докаже дека, на пример, трансакцијата не произведува повеќе монети отколку што троши, без да се открие износот на трансферите.

ZK-SNARKs е многу тешко да се разбере и ќе бидат потребни повеќе од една статија за да се опише како функционира. На официјалната страница на Zcash, првата валута што го имплементира овој протокол, описот на неговата работа е посветен на 7 статии. Затоа, во ова поглавје ќе се ограничиме само на површен опис.

Користејќи алгебарски полиноми, ZK-SNARKs докажува дека испраќачот на исплатата ги поседува монетите што ги троши и дека износот на потрошените монети не го надминува износот на генерираните монети.

Овој протокол е создаден со цел да се намали големината на доказот за валидноста на изјавата и во исто време брзо да се потврди. Да, според презентација Zooko Wilcox, извршен директор на Zcash, големината на доказот е само 200 бајти, а неговата исправност може да се потврди за 10 милисекунди. Покрај тоа, во најновата верзија на Zcash, програмерите успеаја да го намалат времето за создавање доказ на околу две секунди.

Сепак, пред да се користи оваа технологија, потребна е сложена доверлива процедура за поставување „јавни параметри“, која се нарекува „церемонија“ (Церемонијата). Целата тешкотија е што при инсталирањето на овие параметри, ниту една од страните нема оставени приватни клучеви за нив, наречени „токсичен отпад“, во спротивно ќе може да генерира нови монети. Можете да дознаете како се случува оваа постапка од видеото надолу YouTube.

Позитивни:

• Мала големина на докази
• Брза проверка
• Релативно брзо генерирање на доказ

Конс:

• Сложена процедура за поставување јавни параметри
• Токсичен отпад
• Релативна сложеност на технологијата
• Не е отпорен на хакирање со помош на квантни компјутери

ZK-STARKs

Авторите на последните две технологии се добри во играњето со акронимите, а следниот акроним е „Зеро-знаење скалабилни транспарентни аргументи на знаење“. Овој метод беше наменет да ги реши постоечките недостатоци на ZK-SNARK во тоа време: потребата од доверливо поставување на јавни параметри, присуство на токсичен отпад, нестабилност на криптографијата до хакирање со помош на квантни алгоритми и недоволно брзо генерирање на доказ. Сепак, развивачите на ZK-SNARK се справија со последниот недостаток.

ZK-STARK користат и полиноми базирани докази. Технологијата не користи криптографија со јавен клуч, туку се потпира на теоријата за хеширање и пренос. Елиминирањето на овие криптографски средства ја прави технологијата отпорна на квантните алгоритми. Но, ова има своја цена - доказот може да достигне неколку стотици килобајти во големина.

Во моментов, ZK-STARK нема имплементација во ниту една од криптовалутите, туку постои само како библиотека libSTARK. Сепак, програмерите имаат планови за тоа што ги надминуваат блокчејните (во нивните Белата книга авторите даваат пример за докази за ДНК во полициска база на податоци). За таа цел е создаден StarkWare Industries, кои на крајот на 2018 година собраа 36 милиони долари инвестиции од најголемите компании во индустријата.

Можете да прочитате повеќе за тоа како функционира ZK-STARK во објавите на Виталик Бутерин (Дел 1, Дел 2, Дел 3).

Позитивни:

• Отпорност на хакирање од квантни компјутери
• Релативно брзо генерирање на доказ
• Релативно брза верификација на доказ
• Нема токсичен отпад

Конс:

• Комплексност на технологијата
• Голема доказна големина

Заклучок

Блокчејнот и зголемената побарувачка за анонимност поставуваат нови барања за криптографијата. Така, гранката на криптографијата која настана во средината на 1980-тите - докази со нула знаење - е надополнета со нови, динамично развојни методи за само неколку години.

Така, летот на научната мисла го направи CoinJoin застарен, а MimbleWimble ветувачки новодојденец со прилично свежи идеи. Монеро останува непоколеблив гигант во чувањето на нашата приватност. А SNARK и STARK, иако имаат недостатоци, можат да станат лидери на теренот. Можеби во наредните години, точките што ги наведовме во колоната „Недостатоци“ на секоја технологија ќе станат ирелевантни.

Извор: www.habr.com