खाते-आधारित ब्लॉकचेनमध्ये निनावीपणाबद्दल

आम्हाला बर्याच काळापासून क्रिप्टोकरन्सीमध्ये अनामिकतेच्या विषयात रस आहे आणि आम्ही या क्षेत्रातील तंत्रज्ञानाच्या विकासाचे अनुसरण करण्याचा प्रयत्न करतो. आमच्या लेखांमध्ये आम्ही आधीच ऑपरेशनच्या तत्त्वांवर तपशीलवार चर्चा केली आहे गोपनीय व्यवहार Monero मध्ये, आणि देखील चालते तुलनात्मक पुनरावलोकन या क्षेत्रात अस्तित्वात असलेले तंत्रज्ञान. तथापि, आज सर्व निनावी क्रिप्टोकरन्सी बिटकॉइनने प्रस्तावित केलेल्या डेटा मॉडेलवर तयार केल्या आहेत - न खर्च केलेले व्यवहार आउटपुट (यापुढे UTXO). इथरियम सारख्या खाते-आधारित ब्लॉकचेनसाठी, निनावीपणा आणि गोपनीयतेची अंमलबजावणी करण्यासाठी विद्यमान उपाय (उदाहरणार्थ, Mobius किंवा अझ्टेक) स्मार्ट कॉन्ट्रॅक्टमध्ये UTXO मॉडेलची प्रतिकृती बनवण्याचा प्रयत्न केला.

फेब्रुवारी 2019 मध्ये, स्टॅनफोर्ड विद्यापीठ आणि व्हिसा रिसर्चच्या संशोधकांचा एक गट सोडले पूर्वमुद्रण "झेथर: स्मार्ट कॉन्ट्रॅक्ट्सच्या जगात गोपनीयतेच्या दिशेने." खाते-आधारित ब्लॉकचेनमध्ये निनावीपणा सुनिश्चित करण्यासाठी एक दृष्टीकोन प्रस्तावित करणारे लेखक पहिले होते आणि त्यांनी स्मार्ट कराराच्या दोन आवृत्त्या सादर केल्या: गोपनीय (शिल्लक आणि हस्तांतरण रक्कम लपवणे) आणि निनावी (प्राप्तकर्ता आणि प्रेषक लपवणे) व्यवहारांसाठी. आम्हाला प्रस्तावित तंत्रज्ञान मनोरंजक वाटते आणि त्याचे डिझाइन सामायिक करू इच्छितो, तसेच खाते-आधारित ब्लॉकचेनमध्ये निनावीपणाची समस्या का खूप कठीण मानली जाते आणि लेखकांनी ते पूर्णपणे सोडवले आहे की नाही याबद्दल बोलू इच्छितो.

या डेटा मॉडेल्सच्या संरचनेबद्दल

UTXO मॉडेलमध्ये, व्यवहारात "इनपुट" आणि "आउटपुट" असतात. "आउटपुट" चे थेट अॅनालॉग म्हणजे तुमच्या वॉलेटमधील बिले: प्रत्येक "आउटपुट" मध्ये काही संप्रदाय असतात. जेव्हा तुम्ही एखाद्याला पैसे देता (व्यवहार करा) तेव्हा तुम्ही एक किंवा अधिक "आउटपुट" खर्च करता, अशा परिस्थितीत ते व्यवहाराचे "इनपुट" बनतात आणि ब्लॉकचेन त्यांना खर्च केले म्हणून चिन्हांकित करते. या प्रकरणात, तुमच्या पेमेंटच्या प्राप्तकर्त्याला (किंवा तुम्ही स्वतः, जर तुम्हाला बदल हवा असल्यास) नवीन व्युत्पन्न केलेले "आउटपुट" प्राप्त करतात. हे याप्रमाणे योजनाबद्धपणे दर्शविले जाऊ शकते:

खाते-आधारित ब्लॉकचेनची रचना तुमच्या बँक खात्याप्रमाणे असते. ते फक्त तुमच्या खात्यातील रक्कम आणि हस्तांतरण रकमेशी व्यवहार करतात. जेव्हा तुम्ही तुमच्या खात्यातून काही रक्कम हस्तांतरित करता, तेव्हा तुम्ही कोणतेही “आउटपुट” बर्न करत नाही, नेटवर्कला कोणती नाणी खर्च झाली आणि कोणती नाही हे लक्षात ठेवण्याची गरज नसते. सर्वात सोप्या प्रकरणात, व्यवहार पडताळणी प्रेषकाची स्वाक्षरी आणि त्याच्या शिल्लक रकमेची तपासणी करण्यासाठी खाली येते:

तंत्रज्ञानाचे विश्लेषण

पुढे, आम्ही Zether व्यवहाराची रक्कम, प्राप्तकर्ता आणि पाठवणारा कसा लपवतो याबद्दल बोलू. आम्ही त्याच्या ऑपरेशनच्या तत्त्वांचे वर्णन करत असताना, आम्ही गोपनीय आणि निनावी आवृत्त्यांमधील फरक लक्षात घेऊ. खाते-आधारित ब्लॉकचेनमध्ये गोपनीयतेची खात्री करणे खूप सोपे असल्याने, निनावीपणाद्वारे लादलेले काही निर्बंध तंत्रज्ञानाच्या गोपनीय आवृत्तीसाठी संबंधित नसतील.

शिल्लक आणि हस्तांतरण रक्कम लपवणे

एक एनक्रिप्शन योजना Zether मध्ये शिल्लक एनक्रिप्ट करण्यासाठी आणि रक्कम हस्तांतरित करण्यासाठी वापरली जाते एल गमाल. हे खालीलप्रमाणे कार्य करते. जेव्हा अॅलिसला बॉबला पाठवायचे असते b पत्त्यानुसार नाणी (त्याची सार्वजनिक की) Y, ती एक यादृच्छिक संख्या निवडते r आणि रक्कम एन्क्रिप्ट करते:

जेथे C - एनक्रिप्टेड रक्कम, D - या रकमेचा उलगडा करण्यासाठी आवश्यक सहायक मूल्य, G - लंबवर्तुळाकार वक्र वर एक निश्चित बिंदू, गुप्त की ने गुणाकार केल्यावर, सार्वजनिक की प्राप्त होते.

जेव्हा बॉबला ही मूल्ये प्राप्त होतात, तेव्हा तो ती फक्त त्याच प्रकारे त्याच्या एनक्रिप्टेड शिल्लकमध्ये जोडतो, म्हणूनच ही योजना सोयीस्कर आहे.

त्याचप्रमाणे, अॅलिस तिच्या शिल्लकमधून समान मूल्ये वजा करते, फक्त Y तुमची सार्वजनिक की वापरते.

प्राप्तकर्ता आणि प्रेषक लपवत आहे

UTXO मधील "आउटपुट" शफल करणे हे क्रिप्टोकरन्सीच्या सुरुवातीच्या दिवसांचे आहे आणि प्रेषक लपविण्यास मदत करते. हे करण्यासाठी, प्रेषक स्वतः, हस्तांतरण करताना, ब्लॉकचेनमध्ये यादृच्छिक "आउटपुट" संकलित करतो आणि ते स्वतःचे मिश्रण करतो. पुढे, तो रिंग स्वाक्षरीसह “आउटपुट” वर स्वाक्षरी करतो—एक क्रिप्टोग्राफिक यंत्रणा जी त्याला पडताळणीकर्त्याला खात्री पटवून देते की प्रेषकाची नाणी गुंतलेल्या “आउटपुट” मध्ये उपस्थित आहेत. मिश्रित नाणी स्वतःच, अर्थातच खर्च होत नाहीत.

तथापि, प्राप्तकर्ता लपवण्यासाठी आम्ही बनावट आउटपुट तयार करू शकणार नाही. म्हणून, UTXO मध्ये, प्रत्येक "आउटपुट" चा स्वतःचा अनोखा पत्ता असतो आणि तो या नाण्यांच्या प्राप्तकर्त्याच्या पत्त्याशी क्रिप्टोग्राफिकरित्या जोडलेला असतो. याक्षणी, अद्वितीय आउटपुट पत्ता आणि प्राप्तकर्त्याचा पत्ता यांच्यातील गुप्त कळा जाणून घेतल्याशिवाय संबंध ओळखण्याचा कोणताही मार्ग नाही.

खाते-आधारित मॉडेलमध्ये, आम्ही एक-वेळचे पत्ते वापरू शकत नाही (अन्यथा ते आधीपासूनच "एक्झिट" मॉडेल असेल). म्हणून, प्राप्तकर्ता आणि प्रेषक यांना ब्लॉकचेनमधील इतर खात्यांमध्ये मिसळावे लागेल. या प्रकरणात, एंक्रिप्टेड 0 नाणी मिश्रित खात्यांमधून डेबिट केली जातात (किंवा प्राप्तकर्ता मिश्रित असल्यास 0 जोडले जातात), प्रत्यक्षात त्यांची वास्तविक शिल्लक न बदलता.

प्रेषक आणि प्राप्तकर्ता या दोघांचा नेहमीच कायमचा पत्ता असल्याने, समान पत्त्यांवर हस्तांतरित करताना मिश्रणासाठी समान गट वापरणे आवश्यक होते. उदाहरणासह हे पाहणे सोपे आहे.

अॅलिसने बॉबच्या चॅरिटीमध्ये योगदान देण्याचे ठरवले आहे असे समजू, परंतु हे हस्तांतरण बाहेरील निरीक्षकासाठी अनामिक राहणे पसंत करते. मग, प्रेषक क्षेत्रात स्वत: ला वेष लावण्यासाठी, ती अॅडम आणि अॅडेलच्या खात्यात देखील प्रवेश करते. आणि बॉब लपवण्यासाठी, प्राप्तकर्त्याच्या फील्डमध्ये बेन आणि बिलची खाती जोडा. पुढील योगदान देत, अॅलिसने तिच्या पुढे अॅलेक्स आणि अमांडा आणि बॉबच्या पुढे ब्रूस आणि बेंजन लिहिण्याचा निर्णय घेतला. या प्रकरणात, ब्लॉकचेनचे विश्लेषण करताना, या दोन व्यवहारांमध्ये सहभागींची फक्त एक छेदणारी जोडी आहे - अॅलिस आणि बॉब, जी या व्यवहारांना अनामित करते.

व्यवहार शर्यती

आम्ही आधीच नमूद केल्याप्रमाणे, खाते-आधारित सिस्टममध्ये तुमची शिल्लक लपवण्यासाठी, वापरकर्ता त्याची शिल्लक आणि हस्तांतरण रक्कम एन्क्रिप्ट करतो. त्याच वेळी, त्याने हे सिद्ध केले पाहिजे की त्याच्या खात्यावरील शिल्लक नॉन-निगेटिव्ह राहते. समस्या अशी आहे की व्यवहार तयार करताना, वापरकर्ता त्याच्या चालू खात्याच्या स्थितीबाबत एक पुरावा तयार करतो. बॉबने अॅलिसला व्यवहार पाठवला आणि अॅलिसने पाठवलेल्याच्या आधी तो स्वीकारला गेला तर काय होईल? त्यानंतर अॅलिसचा व्यवहार अवैध मानला जाईल, कारण बॉबचा व्यवहार स्वीकारण्यापूर्वी शिल्लक पुरावा तयार केला गेला होता.

अशा परिस्थितीत येणारा पहिला निर्णय म्हणजे व्यवहार पूर्ण होईपर्यंत खाते गोठवण्याचा. परंतु हा दृष्टीकोन योग्य नाही, कारण वितरित प्रणालीमध्ये अशा समस्येचे निराकरण करण्याच्या जटिलतेव्यतिरिक्त, अज्ञात योजनेमध्ये कोणाचे खाते ब्लॉक करायचे हे स्पष्ट होणार नाही.

या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी, तंत्रज्ञान इनकमिंग आणि आउटगोइंग व्यवहार वेगळे करते: खर्चाचा ताळेबंदावर तात्काळ प्रभाव पडतो, तर पावत्यांवर विलंबाचा प्रभाव पडतो. हे करण्यासाठी, "युग" ची संकल्पना सादर केली गेली आहे - निश्चित आकाराच्या ब्लॉक्सचा समूह. वर्तमान "युग" गटाच्या आकारानुसार ब्लॉकची उंची विभाजित करून निर्धारित केले जाते. व्यवहारावर प्रक्रिया करताना, नेटवर्क प्रेषकाची शिल्लक ताबडतोब अपडेट करते आणि प्राप्तकर्त्याचा निधी स्टोरेज टँकमध्ये संग्रहित करते. जेव्हा नवीन "युग" सुरू होईल तेव्हाच जमा झालेला निधी प्राप्तकर्त्याला उपलब्ध करून दिला जातो.

परिणामी, वापरकर्ता किती वेळा निधी प्राप्त झाला याची पर्वा न करता व्यवहार पाठवू शकतो (अर्थातच त्याची शिल्लक अनुमती देईल). नेटवर्कद्वारे ब्लॉक्सचा प्रसार किती लवकर होतो आणि व्यवहार ब्लॉकमध्ये किती लवकर होतो यावर आधारित युगाचा आकार निर्धारित केला जातो.

हे समाधान गोपनीय हस्तांतरणासाठी चांगले कार्य करते, परंतु निनावी व्यवहारांसह, जसे आपण नंतर पाहू, यामुळे गंभीर समस्या निर्माण होतात.

रीप्ले हल्ल्यांपासून संरक्षण

खाते-आधारित ब्लॉकचेनमध्ये, प्रत्येक व्यवहारावर प्रेषकाच्या खाजगी की द्वारे स्वाक्षरी केली जाते, जे सत्यापित करणार्‍याला खात्री देते की व्यवहार सुधारित केलेला नाही आणि या कीच्या मालकाने तयार केला आहे. पण जर ट्रान्समिशन चॅनल ऐकत असलेल्या हल्लेखोराने हा संदेश अडवला आणि तोच दुसरा संदेश पाठवला तर? सत्यापनकर्ता व्यवहाराच्या स्वाक्षरीची पडताळणी करेल आणि त्याच्या लेखकत्वाची खात्री पटवेल आणि नेटवर्क प्रेषकाच्या शिल्लक रकमेतून पुन्हा तीच रक्कम लिहून देईल.

या हल्ल्याला रिप्ले अटॅक म्हणतात. UTXO मॉडेलमध्ये, असे हल्ले संबंधित नाहीत, कारण आक्रमणकर्ता खर्च केलेले आउटपुट वापरण्याचा प्रयत्न करेल, जे स्वतःच वैध नाही आणि नेटवर्कद्वारे नाकारले गेले आहे.

हे होण्यापासून रोखण्यासाठी, व्यवहारामध्ये यादृच्छिक डेटासह फील्ड तयार केले जाते, ज्याला नॉन्स किंवा फक्त "मीठ" म्हणतात. मिठाचा व्यवहार पुन्हा सबमिट करताना, पडताळक नॉन्स आधी वापरला गेला आहे की नाही हे पाहतो आणि नसल्यास, तो व्यवहार वैध मानतो. ब्लॉकचेनमध्ये वापरकर्ता नॉन्सेसचा संपूर्ण इतिहास संग्रहित न करण्यासाठी, सामान्यतः पहिल्या व्यवहारात तो शून्याच्या बरोबरीने सेट केला जातो आणि नंतर एकाने वाढविला जातो. नेटवर्क फक्त तपासू शकते की नवीन व्यवहाराची गैरसोय मागील एकापेक्षा एक वेगळी आहे.

बेनामी हस्तांतरण योजनेत, व्यवहार नॉनसेस प्रमाणित करण्याची समस्या उद्भवते. आम्ही प्रेषकाच्या पत्त्याशी स्पष्टपणे नॉन्स बांधू शकत नाही, कारण स्पष्टपणे, हे हस्तांतरण रद्द करते. आम्ही सर्व सहभागी खात्यांच्या नॉनसेसमध्ये एक देखील जोडू शकत नाही, कारण हे प्रक्रिया केल्या जाणार्‍या इतर हस्तांतरणाशी विरोध करू शकते.

झेथरचे लेखक “युग” वर अवलंबून नॉन्स क्रिप्टोग्राफिक पद्धतीने तयार करण्याचा प्रस्ताव देतात. उदाहरणार्थ:

तो आहे x प्रेषकाची गुप्त की आहे, आणि गेपोच — युगासाठी अतिरिक्त जनरेटर, 'Zether +' फॉर्मची स्ट्रिंग हॅश करून मिळवले. आता समस्येचे निराकरण झाले आहे असे दिसते - आम्ही प्रेषकाचा गैरवापर उघड करत नाही आणि सहभागी नसलेल्या सहभागींच्या गैरसोयींमध्ये हस्तक्षेप करत नाही. परंतु हा दृष्टिकोन गंभीर मर्यादा लादतो: एक खाते प्रत्येक “युग” मध्ये एकापेक्षा जास्त व्यवहार पाठवू शकत नाही. ही समस्या, दुर्दैवाने, निराकरण झालेली नाही आणि सध्या Zether ची अनामित आवृत्ती बनवते, आमच्या मते, वापरासाठी क्वचितच योग्य आहे.

शून्य ज्ञानाच्या पुराव्याची जटिलता

UTXO मध्ये, प्रेषकाने नेटवर्कला हे सिद्ध केले पाहिजे की तो नकारात्मक रक्कम खर्च करत नाही, अन्यथा पातळ हवेतून नवीन नाणी तयार करणे शक्य होईल (हे का शक्य आहे, आम्ही मागील एकामध्ये लिहिले आहे. लेख). आणि "इनपुट्स" वर रिंग स्वाक्षरीसह स्वाक्षरी करा हे सिद्ध करण्यासाठी की मिश्रित नाण्यांमध्ये त्याच्या मालकीचे निधी आहेत.

खाते-आधारित ब्लॉकचेनच्या निनावी आवृत्तीमध्ये, पुराव्यासाठी अभिव्यक्ती अधिक जटिल आहेत. प्रेषक सिद्ध करतो की:

1. पाठवलेली रक्कम सकारात्मक आहे;
2. शिल्लक नॉन-ऋण राहते;
3. प्रेषकाने हस्तांतरण रक्कम (शून्यसह) योग्यरित्या कूटबद्ध केली आहे;
4. शिल्लकवरील शिल्लक फक्त प्रेषक आणि प्राप्तकर्त्यासाठी बदलते;
5. प्रेषकाकडे त्याच्या खात्याची खाजगी की आहे आणि तो प्रत्यक्षात पाठवणाऱ्यांच्या यादीत आहे (समाविष्ट असलेल्यांमध्ये);
6. व्यवहारात वापरलेला नॉन्स योग्यरित्या तयार केला आहे.

अशा जटिल पुराव्यासाठी, लेखक मिश्रण वापरतात बुलेटप्रुफ (लेखकांपैकी एकाने, तसे, त्याच्या निर्मितीमध्ये भाग घेतला) आणि सिग्मा प्रोटोकॉल, ज्यांना सिग्मा-बुलेट म्हणतात. अशा विधानाचा औपचारिक पुरावा हे एक कठीण काम आहे आणि ते तंत्रज्ञानाची अंमलबजावणी करण्यास इच्छुक लोकांची संख्या मोठ्या प्रमाणात मर्यादित करते.

शेवटी काय?

आमच्या मते, खाते-आधारित ब्लॉकचेनमध्ये गोपनीयता आणणारा Zether चा भाग आत्ता वापरला जाऊ शकतो. परंतु याक्षणी, तंत्रज्ञानाची निनावी आवृत्ती त्याच्या वापरावर गंभीर निर्बंध लादते आणि त्याच्या अंमलबजावणीची जटिलता. तथापि, लेखकांनी काही महिन्यांपूर्वीच ते प्रसिद्ध केले आणि कदाचित आज अस्तित्वात असलेल्या समस्यांवर दुसरा कोणीतरी उपाय शोधू शकेल हे वाया घालवू नये. शेवटी, विज्ञान असेच केले जाते.

स्त्रोत: www.habr.com