Một bài viết để hiểu về công nghệ bảo vệ quyền riêng tư trên Ethereum

Lưu ý của biên tập viên: Bài viết này đến từNhững người đam mê Ethereum (ID: ethfans)Lưu ý của biên tập viên: Bài viết này đến từ

Những người đam mê Ethereum (ID: ethfans)

Những người đam mê Ethereum (ID: ethfans)

, Tác giả: Dean Pierce (Bộ phận Thẩm định ConsenSys), Robert Drost (Bộ phận R&D của ConsenSys) và Mason Nystrom (Bộ phận ConsenSys), bản dịch & hiệu đính: Zeng Mi & A Jian, được Odaily cho phép in lại.

Trong một thế giới ngày càng kết nối, nơi thông tin của chúng ta được ghi lại, sao chép, phân phối và bán với tốc độ ngày càng tăng, việc duy trì mức độ riêng tư mà chúng ta mong đợi không phải là điều dễ dàng.

Hầu hết mọi thứ không phải là màu đen và trắng, và quyền riêng tư cũng không ngoại lệ, nó chuyển từ hoàn toàn công khai sang hoàn toàn riêng tư. Do đó, khi nói về quyền riêng tư, trước tiên chúng ta phải làm rõ ba vấn đề sau.

Mọi người có sẵn sàng trả tiền cho sự riêng tư không?

Sự đánh đổi trong việc đạt được một giao dịch riêng tư trên chuỗi công khai là gì?

Bài viết này nhằm mục đích đơn giản là kiểm tra nhu cầu quyền riêng tư thực tế trên các chuỗi khối công khai và khám phá sự đánh đổi của việc triển khai các giải pháp quyền riêng tư ở mức độ trừu tượng.

tiêu đề cấp đầu tiên

Câu hỏi 1: Quyền riêng tư quan trọng như thế nào?

Ẩn danh (hoặc quyền riêng tư về danh tính) là một dạng quyền riêng tư. Trong ngữ cảnh của các chuỗi khối công khai, tính ẩn danh có nghĩa là những người tham gia có thể thực hiện các giao dịch (chẳng hạn như tiền tệ, mã thông báo hoặc dữ liệu được trao đổi) mà không tiết lộ thông tin nhận dạng (liên quan đến chính họ hoặc các giao dịch lịch sử). Mặc dù đây chỉ là một khía cạnh của quyền riêng tư, nhưng nó cũng ngày càng trở nên quan trọng hơn khi chuỗi khối phát triển.

Doanh nghiệp và người dùng có những nhu cầu hoàn toàn khác nhau về quyền riêng tư. Các doanh nghiệp thường muốn bảo vệ quyền riêng tư đối với dữ liệu giao dịch của họ, chẳng hạn như tên sản phẩm, số lượng, giá cả, địa chỉ và thông tin tài chính có thể nhận dạng cá nhân, cùng những dữ liệu khác.

Danh tính của những người tham gia mạng thường được tiết lộ, nhưng cũng cần phải quyết định lượng thông tin sẽ tiết lộ dựa trên danh tính của bên kia. Ví dụ, một người giao nhận hàng hóa có thể không cần biết có gì trong một container, chỉ cần biết khi nào nó sẽ đến. Chế độ ngân hàng cũng hạn chế quyền truy cập vào dữ liệu giao dịch. Đối với các doanh nghiệp muốn phát triển các giải pháp bảo mật trên Ethereum, Ernst and Young (Ernst and Young) sử dụng công nghệ zk-snarks để đạt được giao thức buổi tối (Nightfall) của các giao dịch riêng tư trên Ethereum và JP Morgan Chase (JP Morgan) Ethereum ẩn danh (Anonymous-Zether) được phát triển trên Quorum (Ghi chú của người dịch: Quorum là một nền tảng chuỗi khối nguồn mở được xây dựng trên Ethereum) là một mẫu học tập tốt.

Các doanh nghiệp thường có nhu cầu kinh doanh mạnh mẽ hoặc nhu cầu tuân thủ về quyền riêng tư, ngược lại, người dùng luôn thiếu các mối quan tâm về quyền riêng tư và nhận thức về bảo vệ. Tuy nhiên, người dùng muốn bảo vệ danh tính, thông tin thẻ tín dụng và các dữ liệu nhạy cảm khác khỏi hành vi trộm cắp hoặc lừa đảo danh tính. Đôi khi, người dùng muốn giao dịch ẩn danh, điều này yêu cầu cả hai bên tham gia giao dịch phải có biện pháp bảo vệ quyền riêng tư. Thật đáng tiếc khi trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, quyền riêng tư không tồn tại một cách tự nhiên và hầu hết mọi người sẵn sàng hy sinh quyền riêng tư của mình để đổi lấy sự thuận tiện hoặc các quyền miễn phí (chẳng hạn như chấp nhận cookie, sử dụng WiFi miễn phí, theo dõi hồ sơ Internet, v.v.).

tiêu đề cấp đầu tiên

Khi chúng ta thường nói về quyền riêng tư trong bối cảnh giao tiếp, chúng ta muốn nói đến việc bảo vệ những gì được gửi giữa những người tham gia. Trên thực tế, ngoài điều này, quyền riêng tư còn được sử dụng trong việc xây dựng rộng rãi hơn các kênh liên lạc và các lớp mạng cơ bản. Chúng tôi thấy cấu trúc này trong quá trình phát triển của mật mã khóa công khai sang các cơ chế trao đổi khóa khác được sử dụng để tạo các giao thức lớp vận chuyển/mạng an toàn đầu cuối (IPSec v2, SSL). Hơn nữa, sự tồn tại của các cấu trúc như vậy cho phép chúng tôi sử dụng tra cứu DNS và chuyển tiếp dựa trên Tor một cách an toàn. Đã có khá nhiều nghiên cứu học thuật trong lĩnh vực tiêu chuẩn chung và kết quả đã được các doanh nghiệp sử dụng để duy trì quyền riêng tư và bảo mật trong việc truyền dữ liệu - mặc dù nhiều kỹ thuật trong số này đã được tìm thấy trong ngăn xếp công nghệ người dùng bán lẻ Nó định nghĩa kịch bản áp dụng riêng của nó - do đó mang lại lợi ích cho người dùng cuối.

Hãy tập trung vào lĩnh vực blockchain – mặc dù Zcash đã ra đời được gần 3 năm nhưng chỉ có 5% số ZEC hiện có được lưu trữ bằng công nghệ SNARK (và gần một nửa trong số đó sử dụng phiên bản cũ của công nghệ SNARK). Khoảng 95% ZEC được lưu trữ trong các địa chỉ minh bạch và hoàn toàn không có quyền riêng tư. Thông qua hiện tượng này, chúng ta có thể suy luận rằng có lẽ hầu hết người dùng không nhận thức được sự cần thiết phải trả tiền cho quyền riêng tư.

tiêu đề cấp đầu tiên

Câu hỏi 3: Đánh đổi quyền riêng tư

Câu hỏi thứ ba mang tính kỹ thuật hơn và yêu cầu chúng tôi tiến hành nghiên cứu chuyên sâu hơn về cách bảo vệ quyền riêng tư trên Ethereum và sự đánh đổi của các cơ chế khác nhau có liên quan. Giống như các mạng chuỗi khối cần phải đánh đổi giữa khả năng mở rộng và phân cấp, các cơ chế bảo mật và bản thân công nghệ cũng vậy. Trước tiên, hãy nghiên cứu các giải pháp bảo mật mà các chuỗi khối tập trung vào quyền riêng tư khác đã triển khai, sau đó thảo luận về một số giải pháp bảo mật trên Ethereum.

tiêu đề phụ

Bài học từ các chuỗi khối tập trung vào quyền riêng tư khác (Monero và Zcash)

Vào năm 2017, nhờ sự ra đời của RingCT, khả năng ẩn dữ liệu giao dịch của chữ ký vòng đã được cải thiện rất nhiều. RingCT sử dụng bằng chứng phạm vi kiến ​​thức bằng không để làm phong phú thêm các loại chữ ký có thể được xử lý hàng loạt cùng một lúc. Đồng thời, việc giới thiệu RingCT cũng thực thi các yêu cầu trộn tối thiểu, giảm thiểu các cuộc tấn công vào khả năng liên kết đã gây khó khăn cho các phiên bản Monero trước đó. Tuy nhiên, không có vàng và chữ ký vòng không phải là một giải pháp hoàn hảo Một trong những vấn đề chính của nó là chiếm nhiều dung lượng đĩa để lưu trữ chuỗi khối Monero. Ngoài ra, chữ ký vòng không mở rộng cho các nhóm lớn, hiện giới hạn ở 10-15 người tham gia mỗi nhóm.

Vào cuối năm 2018, chúng tôi đã thấy sự ra đời của "Bulletproofs" trên chuỗi khối Monero - một cấu trúc không kiến ​​thức mới thú vị cho phép số lượng chữ ký trong vòng tăng tỷ lệ logarit, giảm số lượng lưu trữ yêu cầu trao đổi. Cải tiến này cho phép Monero bắt kịp các dự án blockchain khác.

Nói về bằng chứng không kiến ​​thức, Zcash là dự án ăn cua đầu tiên và là dự án đầu tiên áp dụng công nghệ zkSNARK. Sử dụng công nghệ này, người dùng có thể gửi các giao dịch hoàn toàn riêng tư chỉ hiển thị cho người nhận. Đối với một người quan sát bên ngoài, ZEC được gửi đến một địa chỉ riêng tư dường như biến mất trong một hộp đen mật mã khổng lồ, khi người nhận muốn chuyển ZEC của họ trở lại một địa chỉ không riêng tư (gần giống với địa chỉ Bitcoin tiêu chuẩn Khi nó chính xác là địa chỉ tương tự), ZEC ban đầu đã biến mất dường như xuất hiện ngoài không khí và người quan sát sẽ không bao giờ thấy kết nối giữa người gửi và người nhận. Nhưng phải đề cập rằng bằng chứng không kiến ​​thức đòi hỏi nhiều tài nguyên máy tính hơn, do đó sẽ khiến các giao dịch trở nên đắt đỏ hơn.

Các mối đe dọa đến tính linh hoạt

Các giao dịch trên mạng Ethereum có tính ẩn danh giả (nghĩa là địa chỉ của giao dịch được liên kết với khóa chung tương ứng với khóa riêng do người dùng nắm giữ, thay vì tên người dùng/mật khẩu), đồng thời nhờ các tính năng minh bạch và phân tán của nó, nhiều công nghệ mới có thể thể hiện tài năng của chúng.

Tuy nhiên, tương tự như Bitcoin, khi công nghệ đó được sử dụng để chuyển các tài sản kỹ thuật số như Fungibility (hay còn gọi là "khả năng thay thế", mã thông báo ECR-20 và ETH có thể được coi là tài sản đồng nhất) khi hoạt động, nếu người dùng không biết phạm vi thông tin mà họ đang chia sẻ, danh tính của họ có thể bị Ethereum tiết lộ mà không hề hay biết. Việc tiết lộ danh tính thực tương ứng với khóa công khai và khóa riêng tư sẽ đe dọa nghiêm trọng đến bảo mật quyền riêng tư. Xem xét tính mở của các chuỗi khối như Bitcoin và Ethereum, khi bạn ngây thơ sử dụng các khung giao dịch gốc của chúng cho các giao dịch, dấu vết chuyển giao của tất cả các tài sản đều dễ dàng để lại và được theo dõi dưới dạng breadcrumb—thậm chí là các tài sản đồng nhất.

Phương pháp tạo địa chỉ để bảo vệ quyền riêng tư

Khi các công nghệ bảo mật tiếp tục phát triển, nhiều mô hình mối đe dọa phức tạp hơn được xem xét. Vào năm 2012, BIP32 đã giới thiệu các khóa xác định phân cấp (Hierarchical Deterministic keys), qua đó chúng ta có thể sử dụng một tập hợp các thuật nhớ để tạo ra vô số địa chỉ Bitcoin "mới toanh". Điều này có nghĩa là người dùng có thể tạo một địa chỉ mới mỗi khi họ nhận được tiền và tất cả các địa chỉ này có thể được nhập và xuất dễ dàng giữa các ví.

Ethereum cũng có chức năng tương tự, mặc dù nếu địa chỉ mới được tạo muốn tương tác với hợp đồng thông minh, nó cần đảm bảo rằng Ethereum trong địa chỉ đủ để trả phí Gas. Tuy nhiên, vấn đề còn phức tạp hơn bởi thực tế là nhiều hệ thống được xây dựng trên Ethereum liên kết danh tính trong thế giới thực của người dùng với địa chỉ của họ theo nhiều cách. Số lượng lớn siêu dữ liệu bổ sung được liên kết với các địa chỉ Ethereum khiến Ethereum đặc biệt dễ bị tấn công từ chối. May mắn thay, mặc dù một số chức năng hợp đồng thông minh sẽ khiến Ethereum gặp phải các mối đe dọa như vậy, nhưng các hợp đồng thông minh cũng có thể được sử dụng bởi các hệ thống mật mã tiên tiến để mang đến cho người dùng các giao dịch riêng tư an toàn và liền mạch.

Lược đồ không kiến ​​thức và Thiết lập ban đầu đáng tin cậy (Thiết lập đáng tin cậy)

Nhiều tình huống không có kiến ​​thức yêu cầu "thiết lập ban đầu đáng tin cậy". Điều này có nghĩa là toàn bộ kế hoạch dựa trên việc tạo ra các số ngẫu nhiên đặc biệt và bất kỳ ai biết những số ngẫu nhiên này đều có thể hiểu rõ hơn về hoạt động bên trong, điều này nghe có vẻ giống như một nguyên mẫu rất không đáng tin cậy... Để giảm bớt phần nào vấn đề Lo lắng, một quy trình tạo số ngẫu nhiên phức tạp ra đời để đảm bảo độ tin cậy của cấu trúc. Quá trình này thường yêu cầu một số thành viên cộng đồng trung thực độc lập tạo dữ liệu ngẫu nhiên riêng tư của riêng họ, sau đó kết hợp những dữ liệu này theo một cách nhất định. Miễn là bất kỳ thành viên nào xóa dữ liệu ngẫu nhiên của TA, thì dữ liệu được tính toán cuối cùng vẫn an toàn. Do đó, kế hoạch liên quan không gặp rủi ro trừ khi tất cả những người tham gia thông đồng với nhau.

Cần chỉ ra rằng Bullet Proofs được Monero sử dụng không yêu cầu thiết lập đáng tin cậy, nhưng zkSNARK được triển khai trong Zcash thì có. Bạn có thể xem tài liệu quy trình thiết lập đáng tin cậy của Zcash trong bài báo RadioLab nổi tiếng hiện nay. Ngược lại, STARK không yêu cầu bất kỳ cài đặt đáng tin cậy nào, chúng sử dụng lựa chọn hàm băm làm "cài đặt" của mình, thay vì bất kỳ số đặc biệt nào. Nhiều hình thức quy trình thiết lập đáng tin cậy khác nhau đã được đề xuất, chẳng hạn như quy trình tính toán đa bên Powers of Tau vĩnh viễn.

tiêu đề phụ

Ghi chú Kiến thức Không (ZK-Notes)

Kiến thức không có tác dụng kỳ diệu của nó khi chủ sở hữu vé quyết định thực hiện thao tác "joinSplit" - chủ sở hữu vé có thể lấy bất kỳ số lượng vé nào mà nó kiểm soát và tạo một tập hợp đầu ra không nhất thiết thuộc về bất kỳ người nào khác. . Điều này, kết hợp với kỹ thuật ẩn địa chỉ đã đề cập ở trên, cho phép mỗi vé mới được tạo được gán cho một địa chỉ Ethereum hoàn toàn mới (một địa chỉ chưa bao giờ được sử dụng trên mạng Ethereum).

Hãy xem xét một kịch bản sử dụng phổ biến. Hợp đồng "tài sản không có kiến ​​thức" có thể được kết nối với bất kỳ mã thông báo nào tương thích với định dạng ERC20. Người dùng có thể gửi mã thông báo vào hợp đồng này và nhận hóa đơn không có kiến ​​thức làm bằng chứng gửi tiền. Khi người dùng muốn lấy lại tiền đặt cọc của bạn, chỉ cần "đốt" ZKT. Với cơ chế này, chúng ta có thể bí mật giao dịch bất kỳ tài sản nào tồn tại trên mạng Ethereum. Bằng chứng được thông qua bởi giao thức AZTEC dễ sử dụng hơn ZK-Snark, nhưng cơ sở khởi động đáng tin cậy vẫn là một trở ngại không thể bỏ qua.

Aztec cũng đang sử dụng các kế hoạch mới lạ khác để đạt được thiết lập ban đầu đáng tin cậy. PLONK là một loại cấu trúc ZK-SNARK hiệu quả mới, chỉ cần được tin cậy một lần và sau đó tất cả các chương trình có thể sử dụng lại cài đặt. Và do nhu cầu gas của PLONK không cao nên nó đủ hiệu quả để sử dụng thực tế trên Ethereum. Dựa trên các khả năng giao dịch như vậy, Giám đốc điều hành AZTEC Tom Pocock tin rằng PLONK có thể viết các chương trình logic phức tạp theo cách bảo vệ quyền riêng tư một cách hoàn hảo.

tiêu đề phụ

• Giới thiệu tính toán đa bên an toàn cho kiến ​​thức không

• Sơ đồ này đã được sử dụng trong ZKBoo trước đây và gần đây đã được áp dụng cho Ligero. Nó "biên dịch" giao thức điện toán đa bên an toàn vào hệ thống ZK-PCP (hệ thống ZK sớm nhất sử dụng bằng chứng xác suất) và việc triển khai nó yêu cầu prover ("in the head") gửi một bản sao của giao thức tính toán nhiều bên an toàn và người xác minh sau đó có thể đánh giá ngẫu nhiên bất kỳ chế độ xem (view) nào của người tham gia. Nói một cách thẳng thắn, điều đó có nghĩa là một thực thể có thông tin dữ liệu liên quan có thể mô phỏng một phép tính phân tán giữa nhiều bên, sau đó hiển thị một bản sao của phép tính tại một điểm ngẫu nhiên trong quá trình đánh giá. Quan trọng hơn, việc sử dụng MPC hứa hẹn tạo ra các hợp đồng thông minh riêng tư.

• Tương tự như ZK-STARK, bằng chứng dựa trên MPC có những ưu điểm sau:

Minh bạch - việc tạo ra các số ngẫu nhiên là thông tin công khai

Có thể mở rộng - Bằng chứng dựa trên MPC có thời gian chứng minh và thời gian xác minh (gần như tuyến tính), cho phép đạt hiệu quả cao trong các hoạt động hàng loạt

Khi sử dụng các kỹ thuật như vậy, người ta cũng cần cân nhắc xem chúng là sự đánh đổi như thế nào để tối ưu cho các "mạch"/vấn đề từ nhỏ đến trung bình - vì điều này có thể tạo ra các vấn đề tiềm ẩn về khả năng mở rộng cho người xác minh.

tiêu đề phụ

giới hạn phần cứng

Khi Zcash lần đầu tiên đề xuất sử dụng zk-SNARK để gửi giao dịch, đã có những lo ngại về tài nguyên tính toán cần thiết để tạo giao dịch ẩn, vì có thể mất hàng giờ để tạo giao dịch. Nhưng chúng ta đã đi được một chặng đường dài kể từ đó và giờ đây chúng ta có thể thực hiện các tác vụ tương tự trong vài giây trên trình duyệt hoặc thậm chí là thiết bị di động.

tiêu đề phụ

Máy trộn tiền xu đã nhận được rất nhiều sự chú ý gần đây. Trở lại vào tháng 5, Vitalik đã xuất bản một bài báo giải thích động lực và phác thảo chung về thiết kế máy trộn tiền xu tiếp theo trên mạng Ethereum.

Khi các ví hoặc cá nhân muốn thực hiện các giao dịch riêng tư bản địa, bộ trộn Ethereum có thể hữu ích. Khả năng truy xuất nguồn gốc của Ethereum tạo cơ hội cho kẻ xấu lấy thông tin như ví và tài khoản đằng sau các giao dịch cụ thể bằng cách theo dõi chúng. Bộ trộn tiền tệ có thể thực hiện các giao dịch ẩn danh bằng cách trao đổi tiền ether.

Mô tả hình ảnh

-Xem các loại bộ trộn Ethereum và cách tính toán cũng như chi phí gas tương ứng của chúng thông qua trạng thái GitHub của bộ trộn-

Một bộ trộn độc lập ở lớp ứng dụng không bao giờ có thể đảm bảo 100% quyền riêng tư của người dùng, nó chỉ có thể cung cấp các đảm bảo mang tính xác suất. Tuy nhiên, nó là quá đủ cho đại đa số nhu cầu cá nhân và doanh nghiệp.

tiêu đề phụ

Ai sẽ trả tiền xăng? rủi ro chuyển tiếp

Cuối cùng, đừng quên xem xét tính bảo mật của hoạt động và tương tác ví. Cài đặt mặc định của ví cần đủ an toàn để bảo vệ quyền riêng tư của người dùng nhưng không quá rắc rối để người dùng bắt đầu. Tất cả các kế hoạch trộn này đều yêu cầu một số lượng lớn người tham gia để có được các biện pháp bảo vệ quyền riêng tư mong muốn, vì vậy công cụ này phải được nhiều người truy cập, nhưng bất kỳ lối tắt nào cũng có thể dẫn đến vi phạm quyền riêng tư nghiêm trọng. Hãy lấy một ví dụ rất đơn giản. Một người dùng trộn một số ether với một máy trộn tiền xu, sau đó sử dụng một số trong số chúng để bảo vệ quyền riêng tư. Sau một thời gian, anh ta quên mất ví nào đã gửi một giao dịch riêng tư, sau đó chuyển số ether còn lại trong ví đã từng gửi giao dịch riêng tư trở lại địa chỉ công khai liên quan trực tiếp đến danh tính của nó... Đó là một thất bại hoàn toàn :(

nhìn về tương lai

Từ các công nghệ được đề cập ở trên và nhiều công nghệ khác đang nỗ lực trong lĩnh vực này, có thể dễ dàng nhận thấy rằng công nghệ bảo mật trên Ethereum đang ngày càng được chú ý nhiều hơn và những phát triển này có thể sớm được quảng bá trên quy mô lớn. Mặc dù việc đạt được quyền riêng tư trên chuỗi công khai có vẻ mâu thuẫn, nhưng công nghệ không kiến ​​thức và các công nghệ bảo mật khác sẽ cho phép nhiều cách chơi mới tiên tiến khác nhau. Đồng thời, với các giải pháp này, người dùng không còn phải lo lắng về quyền riêng tư tài chính.

tiêu đề cấp đầu tiên

nhìn về tương laiMặc dù bài viết này không cung cấp tổng quan đầy đủ về tất cả các giải pháp bảo mật trên Ethereum, nhưng nó sẽ xem xét nhiều cách khác nhau để đạt được quyền riêng tư của doanh nghiệp và người dùng. Công nghệ chống kiểm duyệt mang lại sự tự do đã truyền cảm hứng cho rất nhiều dự án trong hệ sinh thái tiền điện tử. Để tạo ra một thế giới tiền điện tử, khả năng giao dịch ẩn danh hoặc bảo vệ thông tin cá nhân là rất quan trọng. Không có viên đạn bạc nào để bảo vệ quyền riêng tư, nhưng có nhiều phương pháp và cơ chế để cung cấp quyền riêng tư cho các trường hợp sử dụng cụ thể.

Do đó, chúng tôi tiếp tục nghiên cứu và đánh giá các giải pháp bảo mật trên Ethereum để giúp giáo dục và thúc đẩy sự phát triển của các công nghệ đó. Trong tương lai, bạn cũng sẽ tìm thấy nhiều nội dung từ chúng tôi, bao gồm các bài viết về các giải pháp quyền riêng tư cụ thể, báo cáo giải thích các công nghệ quyền riêng tư khác nhau và phân tích sâu hơn về các dự án và công ty hiện đang xây dựng các giải pháp quyền riêng tư.