Како функционира децентрализираниот гласник на блокчејн?

На почетокот на 2017 година, почнавме да создаваме гласник на блокчејн [името и врската се во профилот] со дискутирање за предностите во однос на класичните P2P гласници.

Помина 2.5 година, и можевме да го потврдиме нашиот концепт: апликациите за месинџер сега се достапни за iOS, Web PWA, Windows, GNU/Linux, Mac OS и Android.

Денес ќе ви кажеме како функционира блокчејн-месинџерот и како клиентските апликации можат да работат со неговиот API.


Сакавме блокчејнот да ги реши проблемите со безбедноста и приватноста на класичните P2P гласници:

• Еден клик за да креирате сметка - нема телефони или е-пошта, нема пристап до адресари или геолокации.
• Соговорниците никогаш не воспоставуваат директни врски, целата комуникација се одвива преку дистрибуиран систем на јазли. IP-адресите на корисниците не се достапни едни за други.
• Сите пораки се шифрирани од крај до крај curve25519xsalsa20poly1305. Се чини дека ова нема да изненади никого, но нашиот изворен код е отворен.
• MITM нападот е исклучен - секоја порака е трансакција и е потпишана од Ed25519 EdDSA.
• Пораката завршува во сопствен блок. Конзистентност и timestamp Не можете да ги поправите блоковите, а со тоа и редоследот на пораките.
• „Не го реков тоа“ нема да работи со пораки на блокчејн.
• Не постои централна структура што ја проверува „автентичноста“ на пораката. Ова го прави дистрибуиран систем на јазли заснован на консензус и е во сопственост на корисниците.
• Неможност за цензура - сметките не можат да се блокираат и пораките не можат да се избришат.
• Blockchain 2FA е алтернатива на пеколниот 2FA преку СМС, уништи многу здравје.
• Способноста да ги добивате сите ваши разговори од кој било уред во секое време значи дека воопшто не мора да ги складирате разговорите локално.
• Потврда за испорака на порака. Не на уредот на корисникот, туку на мрежата. Во суштина, ова е потврда за способноста на примачот да ја прочита вашата порака. Ова е корисна карактеристика за испраќање критични известувања.

Придобивките од блокчејн вклучуваат и блиска интеграција со криптовалутите Ethereum, Dogecoin, Lisk, Dash, Bitcoin (оваа е сè уште во тек) и можност за испраќање токени во разговори. Направивме дури и вграден крипто-разменувач.

И тогаш - како сето тоа функционира.

Пораката е трансакција

Сите веќе се навикнати на фактот дека трансакциите во блокчејн пренесуваат токени (монети) од еден на друг корисник. Како Биткоин. Создадовме посебен вид трансакција за пренос на пораки.

За да испратите порака во гласник на блокчејн, треба да поминете низ неколку чекори:

1. Шифрирајте го текстот на пораката
2. Ставете шифриран текст во трансакција
3. Потпишете ја трансакцијата
4. Испратете трансакција до кој било мрежен јазол
5. Дистрибуираниот систем на јазли ја одредува „автентичноста“ на пораката
6. Ако сè е во ред, трансакцијата со пораката е вклучена во следниот блок
7. Примачот ја враќа трансакцијата на пораката и дешифрира

Чекорите 1-3 и 7 се вршат локално на клиентот, а чекорите 5-6 се изведуваат кај домаќините.

Шифрирање на пораките

Пораката е шифрирана со приватниот клуч на испраќачот и јавниот клуч на примачот. Ќе го земеме јавниот клуч од мрежата, но за ова, сметката на примачот мора да се иницијализира, односно да има барем една трансакција. Можете да користите барање за REST GET /api/accounts/getPublicKey?address={ADAMANT address}, а при вчитување на разговори веќе ќе бидат достапни јавните клучеви на соговорниците.

Гласникот ги шифрира пораките користејќи го алгоритмот curve25519xsalsa20poly1305 (Кутија со NaCl). Бидејќи сметката содржи клучеви Ed25519, за да се формира кутија, клучевите прво мора да се конвертираат во Curve25519 Diffie-Hellman.

Еве еден пример во JavaScript:

/**
 * 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)
  }
}

Формирање трансакција со порака

Трансакцијата ја има следната општа структура:

{
  "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": {}
}

За трансакција со пораки, најважно е asset - треба да поставите порака во објектот chat со структура:

• message - зачувајте ја шифрираната порака
• own_message -не еднаш
• type — тип на порака

Пораките исто така се поделени на типови. Во суштина, параметарот type ти кажува како да разбереш message. Можете да испратите само текст, или можете да испратите објект со интересни работи внатре - на пример, вака гласникот прави трансфери на криптовалути во разговорите.

Како резултат на тоа, создаваме трансакција:

{
  "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"
  }
}

Потпис на трансакција

За да се осигура дека сите се уверени во автентичноста на испраќачот и примачот, времето на испраќање и содржината на пораката, трансакцијата е потпишана. Дигитален потпис ви овозможува да ја потврдите автентичноста на трансакцијата користејќи јавен клуч - приватен клуч не е потребен за ова.

Но, самиот потпис се изведува со помош на приватниот клуч:

Дијаграмот покажува дека прво ја хашиме трансакцијата со SHA-256 и потоа ја потпишуваме Ed25519 EdDSA и земете потпис signature, а ID на трансакцијата е дел од хашот SHA-256.

Пример за имплементација:

1 — Формирајте блок на податоци, вклучително и порака

/**
 * 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 - Наброј SHA-256 од податочниот блок

/**
 * 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 — Потпишете ја трансакцијата

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'))
}

Испраќање трансакција со порака до мрежен јазол

Бидејќи мрежата е децентрализирана, секој од јазлите со отворен API ќе го стори тоа. Правење POST барање до крајната точка api/transactions:

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

Како одговор ќе добиеме ID на трансакцијата од типот

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

Валидација на трансакција

Дистрибуиран систем на јазли, врз основа на консензус, ја одредува „автентичноста“ на пораката за трансакцијата. Од кого и на кого, кога, дали пораката е заменета со друга и дали точно е означено времето на испраќање. Ова е многу важна предност на блокчејнот - не постои централна структура која е одговорна за верификација, а редоследот на пораките и нивната содржина не може да се лажира.

Прво, еден јазол ја проверува точноста, а потоа го испраќа до други - ако мнозинството каже дека сè е во ред, трансакцијата ќе биде вклучена во следниот блок од синџирот - ова е консензус.

Делот од кодот на јазолот кој е одговорен за проверките може да се гледа на GitHub - валидатор.js и потврди.js. Да, јазолот работи на Node.js.

Вклучувајќи трансакција со порака во блок

Доколку се постигне консензус, трансакцијата со нашата порака ќе биде вклучена во следниот блок заедно со другите валидни трансакции.

Блоковите имаат строга низа и секој следен блок се формира врз основа на хашовите на претходните блокови.

Поентата е дека нашата порака е исто така вклучена во оваа низа и не може да се „преуреди“. Ако неколку пораки паднат во блок, нивниот редослед ќе се определи со timestamp пораки.

Читање пораки

Апликацијата гласник ги враќа трансакциите од блокчејнот што се испраќаат до примачот. За ова направивме крајна точка api/chatrooms.

Сите трансакции се достапни за секого - можете да примате шифрирани пораки. Но, само примачот може да дешифрира со помош на неговиот приватен клуч и јавниот клуч на испраќачот:

**
 * 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) : ''
}

И што друго?

Бидејќи пораките се испорачуваат на овој начин за околу 5 секунди - ова е време кога се појавува нов мрежен блок - дојдовме до поврзување со штекер од клиент до јазол и од јазол до јазол. Кога еден јазол добива нова трансакција, тој ја проверува нејзината валидност и ја препраќа до други јазли. Трансакцијата е достапна за клиентите на месинџер дури и пред да дојде до консензус и да се вклучи во блокот. На овој начин ќе испраќаме пораки веднаш, исто како и обичните инстант-месинџери.

За складирање на адресарот, направивме KVS - Key-Value Storage - ова е уште еден вид трансакција во која asset тоа не е NaCl-кутија што е шифрирана, туку NaCl-тајна кутија. Вака гласникот складира други податоци.

Преносот на датотеки/слики и групните разговори сè уште бараат многу работа. Се разбира, во форматот „Blunder-and-Blunder“ ова може брзо да се „зафрли“, но ние сакаме да го задржиме истото ниво на приватност.

Да, има уште работа што треба да се направи - идеално, вистинската приватност претпоставува дека корисниците нема да се поврзат со јазлите на јавните мрежи, туку ќе ги подигнат своите. Колкав процент од корисниците мислите дека го прават ова? Така е, 0. Успеавме делумно да го решиме овој проблем со Tor верзијата на гласникот.

Докажавме дека гласник на блокчејн може да постои. Претходно имаше само еден обид во 2012 година - бит-порака, што не успеа поради долго време на испорака на пораки, оптоварување на процесорот и недостаток на мобилни апликации.

И скептицизмот се должи на фактот дека гласниците на блокчејнот се пред своето време - луѓето не се подготвени да преземат одговорност за нивната сметка, поседувањето лични информации сè уште не е тренд, а технологијата не дозволува големи брзини на блокчејнот. Следно ќе се појават повеќе технолошки аналози на нашиот проект. Ќе видите.

Извор: www.habr.com