🤴🏾 👩🏼‍🍳 👨🏽‍💻 खाता-आधारित ब्लॉकचेन में गुमनामी के बारे में 😥 🚛 🙎🏻

हम लंबे समय से क्रिप्टोकरेंसी में गुमनामी के विषय में रुचि रखते हैं और इस क्षेत्र में प्रौद्योगिकियों के विकास का पालन करने का प्रयास करते हैं। हमारे लेखों में, हमने पहले से ही मोनरो में गोपनीय लेनदेन के संचालन के सिद्धांतों की विस्तार से जांच की है , और इस क्षेत्र में मौजूद प्रौद्योगिकियों की तुलनात्मक समीक्षा भी की है । हालाँकि, आज सभी अनाम क्रिप्टोकरेंसी बिटकॉइन द्वारा प्रस्तावित डेटा मॉडल पर बनाए गए हैं - अनस्पेंट ट्रांजैक्शन आउटपुट (इसके बाद UTXO)। एथेरियम जैसे खाता-आधारित ब्लॉकचेन के लिए, गुमनामी और गोपनीयता के कार्यान्वयन के मौजूदा समाधान (उदाहरण के लिए, मोबियस या एज़्टेक ) ने यूटीएक्सओ मॉडल को स्मार्ट अनुबंधों में दोहराने की कोशिश की।

फरवरी 2019 में, स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी और वीजा रिसर्च के शोधकर्ताओं का एक समूह "ज़ेडर: टूवर्ड्स प्राइवेसी ऑफ़ द वर्ल्ड ऑफ़ स्मार्ट कॉन्ट्रैक्ट्स" शीर्षक जारी किया। लेखकों ने पहले खाता-आधारित ब्लॉकचेन में गुमनामी सुनिश्चित करने के लिए एक दृष्टिकोण का प्रस्ताव रखा और एक स्मार्ट अनुबंध के लिए दो विकल्प प्रस्तुत किए: गोपनीय (शेष राशि और हस्तांतरण राशि) और अनाम (प्राप्तकर्ता और प्रेषक को छिपाने) लेनदेन। हम प्रस्तावित प्रौद्योगिकी को दिलचस्प पाते हैं और इसके उपकरण को साझा करना चाहते हैं, साथ ही साथ यह भी बात करते हैं कि खाता-आधारित ब्लॉकचेन में गुमनामी की समस्या को बहुत जटिल क्यों माना जाता है और क्या लेखक इसे पूर्ण रूप से हल करने में कामयाब रहे।

इन डेटा मॉडल के डिवाइस के बारे में

UTXO मॉडल में, लेनदेन में "इनपुट" और "आउटपुट" होते हैं। "बटुए" के लिए एक सीधा एनालॉग आपके बटुए में बैंकनोट है: प्रत्येक "आउटलेट" में एक निश्चित संप्रदाय है। जब आप किसी के साथ भुगतान करते हैं (एक लेनदेन बनाते हैं) तो आप एक या अधिक "आउटपुट" खर्च करते हैं, जबकि वे लेनदेन के "इनपुट" बन जाते हैं, और ब्लॉकचेन उन्हें खर्च के रूप में चिह्नित करता है। उसी समय, आपके भुगतान के प्राप्तकर्ता (या खुद को, यदि आपको बदलाव की आवश्यकता है) नवनिर्मित "आउटपुट" प्राप्त करता है। योजनाबद्ध रूप से, इसे निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

खाता-आधारित ब्लॉकचेन आपके बैंक खाते की तरह संरचित हैं। वे केवल आपके खाते में राशि और हस्तांतरण राशि पर काम करते हैं। जब आप अपने खाते से एक निश्चित राशि स्थानांतरित करते हैं, तो आप किसी भी "निकास" को नहीं जलाते हैं, नेटवर्क को यह याद रखने की आवश्यकता नहीं है कि कौन से सिक्के खर्च किए गए हैं और कौन से नहीं हैं। सबसे सरल मामले में, प्रेषक के हस्ताक्षर और उसकी बैलेंस शीट पर राशि की जांच करने के लिए लेनदेन का सत्यापन कम किया जाता है:

प्रौद्योगिकी पार्सिंग

अगला, हम इस बारे में बात करेंगे कि ज़ेडर लेन-देन की राशि, प्राप्तकर्ता और प्रेषक को कैसे छुपाता है। उनके काम के सिद्धांतों के वर्णन के क्रम में, हम गोपनीय और अनाम संस्करण में अंतरों पर ध्यान देंगे। चूंकि खाता-आधारित ब्लॉकचेन में गोपनीयता सुनिश्चित करना बहुत आसान है, इसलिए अनामकरण द्वारा लगाए गए कुछ प्रतिबंध प्रौद्योगिकी के गोपनीय संस्करण के लिए प्रासंगिक नहीं होंगे।

शेष राशि और हस्तांतरण की राशि की चिंता

ज़ेडर एल गमाल एन्क्रिप्शन योजना का उपयोग शेष राशि को एन्क्रिप्ट करने और राशियों को हस्तांतरित करने के लिए करता है। यह निम्नानुसार काम करता है। जब ऐलिस पते पर बॉब बी सिक्के भेजना चाहता है (उसकी सार्वजनिक कुंजी) वाई , तो वह एक यादृच्छिक संख्या आर चुनता है और राशि का प्रयास करता है:

जहाँ C एन्क्रिप्टेड योग है, D इस योग को डिक्रिप्ट करने के लिए आवश्यक सहायक मान है, G अण्डाकार वक्र पर निश्चित बिंदु है, जब गुप्त कुंजी को गुणा किया जाता है जिससे सार्वजनिक कुंजी प्राप्त होती है।

जब बॉब इन मूल्यों को प्राप्त करता है, तो वह उन्हें अपने संतुलन में जोड़ता है, उसी तरह से एन्क्रिप्ट किया गया है, जो इस योजना के लिए सुविधाजनक है।

इसी तरह, ऐलिस अपनी बैलेंस शीट से समान मूल्यों को घटाती है, केवल Y को उसकी सार्वजनिक कुंजी के रूप में उपयोग करती है।

अभिभाषक और प्रेषक की सहमति

UTXO में "निकास" का मिश्रण क्रिप्टोकरेंसी की सुबह में दिखाई दिया और प्रेषक को छिपाने में मदद करता है। ऐसा करने के लिए, प्रेषक, एक स्थानांतरण करते समय, ब्लॉकचैन में यादृच्छिक "निकास" एकत्र करता है और उन्हें अपने स्वयं के साथ बुनाता है। फिर वह एक अंगूठी हस्ताक्षर के साथ "बाहर निकलता है" पर हस्ताक्षर करता है - एक क्रिप्टोग्राफिक तंत्र जो उसे सत्यापनकर्ता को समझाने की अनुमति देता है कि इसमें शामिल "बाहर" में प्रेषक सिक्के हैं। बेशक, खुद को फंसाए गए सिक्के बर्बाद नहीं होते हैं।

हालांकि, प्राप्तकर्ता को छुपाने के लिए, हम नकली "आउटपुट" उत्पन्न नहीं कर पाएंगे। इसलिए, UTXO में, प्रत्येक "निकास" का अपना विशिष्ट पता है, और यह इन सिक्कों के प्राप्तकर्ता के पते के साथ क्रिप्टोग्राफिक रूप से जुड़ा हुआ है। फिलहाल, उसकी गुप्त कुंजियों को जाने बिना अद्वितीय "निकास" पते और प्राप्तकर्ता के पते के बीच संबंध की पहचान करने का कोई तरीका नहीं है।

एक खाता-आधारित मॉडल में, हम एक बार के पते का उपयोग नहीं कर सकते हैं (अन्यथा यह पहले से ही "निकास" का मॉडल होगा)। इसलिए, प्राप्तकर्ता और प्रेषक को ब्लॉकचेन में अन्य खातों के बीच जाना चाहिए। उसी समय, एन्क्रिप्ट किए गए 0 सिक्कों को गूंधे गए खातों से डेबिट किया जाता है (या एक प्राप्तकर्ता के मामले में - 0 जोड़ा जाता है), वास्तव में उनके वास्तविक संतुलन को बदलने के बिना।

चूँकि प्रेषक और प्राप्तकर्ता दोनों के पास हमेशा एक स्थायी पता होता है, यहाँ एक ही पते के लिए समान समूहों का उपयोग करना आवश्यक हो जाता है। एक उदाहरण के साथ इस पर विचार करना आसान है।

मान लीजिए कि ऐलिस ने बॉब की दानशीलता में योगदान करने का फैसला किया, लेकिन पसंद करता है कि स्थानांतरण बाहरी पर्यवेक्षक के लिए गुमनाम रहे। फिर, प्रेषक के क्षेत्र में खुद को छिपाने के लिए, वह एडम और एडेल खातों में भी प्रवेश करती है। और बॉब को छिपाने के लिए - प्राप्तकर्ता क्षेत्र में इसके अतिरिक्त बेन और बिल खाते। अगली किस्त बनाते हुए, एलिस ने एलेक्स और अमांडा को अपने बगल में, और ब्रूस और बेंगेन को बॉब के बगल में प्रवेश करने का फैसला किया। इस मामले में, जब इन दो लेन-देन में ब्लॉकचेन का विश्लेषण करते हैं, तो प्रतिभागियों का एक ही प्रतिच्छेद करने वाला जोड़ा है - ऐलिस और बॉब, जो इन लेन-देन का पता लगाता है।

लेन-देन रेसिंग

जैसा कि हमने पहले ही उल्लेख किया है, खाता-आधारित प्रणालियों में अपने संतुलन को छिपाने के लिए, उपयोगकर्ता अपने शेष राशि और हस्तांतरण राशि को एन्क्रिप्ट करता है। इसके अलावा, उसे यह साबित करना होगा कि उसके खाते में शेष राशि गैर-नकारात्मक है। समस्या यह है कि लेनदेन करते समय, उपयोगकर्ता खाते की वर्तमान स्थिति के बारे में प्रमाण बनाता है। और अगर बॉब ऐलिस को लेनदेन भेजता है, तो क्या होगा और इसे ऐलिस द्वारा भेजे जाने से पहले स्वीकार किया जाएगा? फिर ऐलिस के लेन-देन को अमान्य माना जाएगा, क्योंकि लेन-देन का प्रमाण लेन-देन बॉब को अपनाने से पहले बनाया गया था।

ऐसी स्थिति में पहला समाधान लेन-देन से पहले आपके खाते को फ्रीज करना है। लेकिन यह दृष्टिकोण उपयुक्त नहीं है, क्योंकि एक वितरित प्रणाली में इस तरह की समस्या को हल करने की जटिलता के अलावा, एक अनाम योजना में यह स्पष्ट नहीं होगा कि किसके खाते को ब्लॉक करना है।

इस समस्या को हल करने के लिए, प्रौद्योगिकी आने वाले और बाहर जाने वाले लेनदेन को अलग करती है: पैसे खर्च करने से बैलेंस शीट पर तत्काल प्रभाव पड़ता है, और आय स्थगित हो जाती है। इसके लिए, "युग" की अवधारणा पेश की गई है - एक निश्चित आकार के ब्लॉकों का एक समूह। वर्तमान "युग" को समूह के आकार द्वारा ब्लॉक ऊंचाई को विभाजित करके निर्धारित किया जाता है। लेनदेन को संसाधित करना, नेटवर्क प्रेषक के शेष को तुरंत अपडेट करता है, और प्राप्तकर्ता के धन को ड्राइव में जोड़ता है। संचित धन केवल आदाता को तब उपलब्ध होता है जब कोई नया "युग" सेट करता है।

नतीजतन, उपयोगकर्ता इस बात की परवाह किए बिना लेन-देन भेज सकता है कि वे कितनी बार धन प्राप्त करते हैं (जहाँ तक उसकी शेष राशि की अनुमति है, निश्चित रूप से)। एक जाल के आकार का निर्धारण इस आधार पर किया जाता है कि ब्लॉक कितनी जल्दी नेटवर्क में फैलता है और कितनी जल्दी लेनदेन ब्लॉक में आता है।

यह समाधान गोपनीय स्थानान्तरण के मामले में अच्छी तरह से काम करता है, लेकिन बेनामी लेनदेन के साथ, जैसा कि हम बाद में देखेंगे, यह गंभीर समस्याएं पैदा करता है।

रिप्ले हमले सुरक्षा

खाता-आधारित ब्लॉकचेन में, प्रत्येक लेनदेन को प्रेषक की निजी कुंजी द्वारा हस्ताक्षरित किया जाता है, जो इस सत्यापनकर्ता को आश्वस्त करता है कि लेनदेन को परिवर्तित नहीं किया गया है और इस कुंजी के स्वामी द्वारा बनाया गया है। लेकिन क्या होगा अगर हमलावर जो ट्रांसमिशन चैनल को सुन रहा था वह इस संदेश को स्वीकार करता है और ठीक उसी सेकंड को भेजता है? सत्यापनकर्ता लेन-देन के हस्ताक्षर को सत्यापित करेगा और उसके प्राधिकरण के बारे में आश्वस्त होगा, और नेटवर्क प्रेषक के शेष से उसी राशि को डेबिट करेगा।

इस हमले को रिप्ले हमला कहा जाता है। UTXO मॉडल में, ऐसे हमले प्रासंगिक नहीं हैं, क्योंकि हमलावर खर्च किए गए आउटपुट का उपयोग करने की कोशिश करेगा, जो अपने आप में मान्य नहीं है और नेटवर्क द्वारा अस्वीकार कर दिया गया है।

ऐसा होने से रोकने के लिए, एक यादृच्छिक डेटा फ़ील्ड को लेनदेन में डाला जाता है, जिसे नॉन या केवल "नमक" कहा जाता है। नमक के साथ लेन-देन को फिर से शुरू करने पर, समीक्षक यह देखने के लिए देखता है कि क्या यह नॉनसे पहले इस्तेमाल किया गया है और यदि नहीं, तो इस लेनदेन को वैध माना जाता है। ब्लॉकचेन पर गैर-उपयोगकर्ताओं के पूरे इतिहास को संग्रहीत नहीं करने के लिए, यह आमतौर पर पहले लेनदेन में शून्य होने के लिए लिया जाता है, और फिर एक की वृद्धि हुई। नेटवर्क केवल यह सत्यापित कर सकता है कि नए लेनदेन का गैर-अंतर अतीत से अलग है।

एक अनाम अनुवाद योजना में, गैर-लेनदेन को मान्य करने की समस्या उत्पन्न होती है। हम भेजने वाले के पते पर स्पष्ट रूप से गैर-बाँध नहीं कर सकते, क्योंकि, जाहिर है, यह अनुवाद का नामकरण करता है। हम सभी भाग लेने वाले खातों में एक को जोड़ नहीं सकते हैं, क्योंकि यह उन अन्य अनुवादों के साथ संघर्ष कर सकता है जिन्हें संसाधित किया जा रहा है।

ज़ेडर के लेखकों ने गैर-क्रिप्टोग्राफिक रूप से उत्पन्न करने का प्रस्ताव किया है - "युग" के आधार पर। उदाहरण के लिए:

यहाँ एक्स प्रेषक की गुप्त कुंजी है, और जी _{युग युग के} लिए एक अतिरिक्त जनरेटर है, जो 'ज़ेडटर +' रूप की एक स्ट्रिंग हैशिंग द्वारा प्राप्त किया गया है। अब समस्या, यह प्रतीत होता है, हल किया जा रहा है - हम प्रेषक की गैर का खुलासा नहीं करते हैं और बिन बुलाए प्रतिभागियों की गैर के साथ हस्तक्षेप नहीं करते हैं। लेकिन यह दृष्टिकोण एक गंभीर सीमा को लागू करता है: एक खाता "युग" में एक से अधिक लेनदेन नहीं भेज सकता है। यह समस्या, दुर्भाग्य से, अनसुलझे बनी हुई है, और वर्तमान में ज़ेडर का एक गुमनाम संस्करण है, हमारी राय में, उपयोग के लिए शायद ही उपयुक्त है।

शून्य-आत्मविश्वास साक्ष्य

UTXO में, प्रेषक को नेटवर्क को साबित करना होगा कि वह नकारात्मक राशि खर्च नहीं कर रहा है, अन्यथा हवा से नए सिक्के उत्पन्न करना संभव हो जाता है (ऐसा क्यों संभव था, हमने पिछले लेखों में से एक में लिखा था)। और यह भी साबित करने के लिए एक अंगूठी हस्ताक्षर के साथ "इनपुट" पर हस्ताक्षर करें कि सानने वाले सिक्कों के बीच उसके पास धन हैं।

खाता-आधारित ब्लॉकचैन के अनाम संस्करण में, प्रमाण के लिए अभिव्यक्तियाँ अधिक जटिल हैं। प्रेषक यह साबित करता है कि:

भेजी गई राशि सकारात्मक है;
शेष गैर-नकारात्मक रहता है;
प्रेषक ने स्थानान्तरण की राशि को सही ढंग से एन्क्रिप्ट किया (शून्य सहित);
शेष राशि केवल प्रेषक और प्राप्तकर्ता द्वारा बदल दी जाती है;
प्रेषक अपने खाते से गुप्त कुंजी का मालिक है और वह वास्तव में प्रेषकों की सूची में है (इसमें शामिल लोगों में);
लेन-देन में उपयोग किया जाने वाला नॉन सही ढंग से बना है।

इस तरह के जटिल प्रमाण के लिए, लेखक बुलेटप्रूफ (लेखकों में से एक, इसके निर्माण में भाग लिया) और सिग्मा प्रोटोकॉल के मिश्रण का उपयोग करते हैं, जिसे सिग्मा-बुलेट्स कहा जाता है। इस तरह के एक बयान का औपचारिक प्रमाण एक कठिन काम है, और यह उन लोगों की संख्या को गंभीर रूप से सीमित कर देता है जो प्रौद्योगिकी के कार्यान्वयन को लेना चाहते हैं।

परिणाम क्या है?

हमारी राय में, ज़ेडर का हिस्सा, जो खाता-आधारित ब्लॉकचेन में गोपनीयता जोड़ता है, अब अच्छी तरह से उपयोग किया जा सकता है। लेकिन फिलहाल, प्रौद्योगिकी का एक अनाम संस्करण इसके उपयोग पर गंभीर प्रतिबंध लगाता है, और कार्यान्वयन पर इसकी जटिलता। हालांकि, यह मत भूलो कि लेखकों ने इसे कुछ महीने पहले ही जारी किया था, और शायद किसी और को आज समस्याओं का समाधान मिलेगा। वास्तव में, यह विज्ञान कैसे किया जाता है।

खाता-आधारित ब्लॉकचेन में गुमनामी के बारे में