一、區塊鏈隱私定義
在區塊鏈技術中的隱私主要包括兩個方面:身份隱私(指用戶身份資訊和區塊鏈地址之間的關聯關系)、交易隱私(指區塊鏈中存盤的交易記錄和交易記錄背后的知識)
區塊鏈中面臨的隱私威脅:
- 網路層面臨的隱私威脅:指惡意節點可以擅自接入網路,監聽網路層的通信資料,攻擊者有可能將網路層捕獲的交易資訊和始發節點的IP地址關聯,從而對用戶身份隱私造成威脅,
- 交易層面臨的隱私威脅:通過分析全域賬本中的交易記錄,潛在攻擊者有可能對用戶的交易隱私和身份隱私帶來威脅,
- 應用層面臨的隱私威脅:使用區塊鏈技術的用戶和提供區塊鏈服務的服務商,這兩者在處理區塊鏈業務時都有可能帶來隱私泄露威脅,
二、區塊鏈隱私保護
區塊鏈技術有廣泛的應用前景,但其當前無法被大規模采用的原因在于:擴展性不足、成本高、用戶體驗差,以及缺乏隱私保護等,另外,在公有鏈上實作隱私保護是及其困難的:
- 隱私保護必須作為一個完整協議特性被默認啟用,只有全域性的匿名集合才是真正可靠安全,
- 為了啟用隱私保護,計算成本會明顯增大,但隱私交易要實用,其成本一定要十分低,
- 隱私模型必須支持可編程性,因為現實世界的用例需要不僅僅是轉賬,這些隱私模型還需要賬戶恢復,多重簽名和支付限度等,
區塊鏈隱私保護(Privacy-Preserving),將覆寫四個方面的研究:
- 1)隱私行代幣:由于位元幣缺乏隱私,且目前還沒在協議層改善其隱私的計劃,現已經涌現出一批支持隱私交易的新型加密貨幣,其中Zcash,使用zk-SNARKs技術,門羅幣是另一種隱私代幣,使用環簽名而非zk-SNARKs技術,匿名用戶的網路流量將大大提升門羅幣網路的安全性,并確保用戶不會因為使用了門羅幣而被逮捕或遭到人身傷害,這兩個專案的匿名性都存在缺陷,這一點均已得到修正,
- 2)智能合約隱私:合約中的隱私與支付中的隱私不同,由于合約公開包含程式代碼,SC目前既缺乏保密性隱藏付款金額,也缺乏匿名性隱藏發送方和接收方的身份,將SC的執行與基礎共識機制分隔開來,SC在一個稱為安全區的孤立硬體 如英特爾 SGX 內部運行,這個安全區就像一個黑箱,使計算相對于其他應用程式保持隱密,它還可生成一個認可程式得到正確執行的加密證明,將證據存盤在區塊鏈中,
- 3)隱私基礎設施:除了隱私型代幣和關注隱私性的智能合約外,Web 3 堆疊還有其他重要的關注隱私性的基礎設施專案值得一提,Orchid 正在嘗試構建一個更好的 Tor 版本,在這個版本中,用戶通過將額外帶寬出租給 Orchid 網路中的中繼器來獲得代幣,BOLT 正在建立一個私人支付渠道,使用盲簽名和零知識證明來隱藏參與者在開啟、交易和關閉支付渠道時的身份,NuCypher 在構建一個使用代理再加密的去中心化密鑰管理系統,以提供與 HTTPS 相同的功能,
- 4)隱私研究:密碼學的學術研究推動了隱私領域的創新,隱私研究主要涉及零知識、多方計算、全同態加密等領域,與 zk-STARKs 類似,Bulletproofs 不需要可信任的設定,但驗證 Bulletproofs 比驗證 zk-SNARKs 證明更耗時,多方計算 MPC 允許一組人基于他們的輸入進行聯合計算,而不需要每個人顯示其輸入值,全同態加密 (Fully homomorphic encryption) 則允許人們在加密的資料上計算,
總的來說,隱私性問題是目前密碼學研究中最令人興奮的領域之一,為了讓其在現實世界中得以使用,在優化這些理論技術的效率方面還有大量的作業要做,隱私計算不只是為用戶隱私問題服務,我們不能通過出售資料實作資料價值,只能通過出售資料結果實作資料價值,也就是說,我們要把資料的所有權和使用權分離,只交易資料使用權,這才是對隱私最好的保護,
區塊鏈確保計算程序和資料可信(解決信任問題),隱私計算實作資料可用而不可見(解決共享問題),兩者相互結合實作更廣泛的資料協同,結合上面提及的隱私問題痛點,我們需要關注以下幾個方面的發展:
1)如何更好的將隱私技術和底層協議進行銜接,使隱私保護成為默認的完整協議特性;
2)不斷優化效率和成本,實作實用性;
3)支持可編程性,對開發者更友好,促進更廣泛的商業場景,
上述筆記摘抄于https://www.chainnews.com/articles/054420156688.htm
三、區塊鏈隱私保護技術
主要包含解決兩個方面的保護:用戶身份的匿名性和傳輸內容的保密性,
匿名性具體通過兩個概念來描述:
- 1)交易不可追蹤,對于任何交易,無法追蹤其付款方是誰;
- 2)交易不可關聯,對于向外發送的兩筆交易,其他人無法證明其是否發送同一個收款人,
主要的隱私保護技術包括:
- 1)基于混合技術:分為帶中心和去中心混合,為了打亂輸入和輸出之間的對應關系,使得其他用戶不知道一筆錢來自那個用戶,即實作交易的不可追蹤性,但是,若用戶選擇集合較小、參與混合的用戶惡意,可能會泄露用戶的私密資訊,
- 2)基于環簽名的匿名技術:是一種簡化的群簽名,只有環成員沒有管理者,其他用戶只知道簽名是由環中用戶所簽,但不知道具體是那個用戶,但是,每次交易產生的簽名尺寸和環的用戶數量相關,
- 3)基于零知識證明的方法:使得輸入的位元幣地址和輸出的位元幣地址之間沒有直接關系,從而實作了交易的不可追蹤性,雖然實作了較好的 匿名性,但是其引數的生成需要可信方的參與,另外生成證明的效率也不高,
- 4)其他隱私保護方法:針對智能合約的隱私,對聯盟鏈的隱私保護,
四、區塊鏈監管技術研究進展
監管具體包括用戶身份的監管、交易內容的監管,關于區塊鏈隱私保護基礎上的監管問題研究作業較少,根據監管內容的不同,將其分為用戶身份的追蹤和用戶交易內容的監管,
- 1)用戶身份的追蹤:通過可信機構來對用戶的身份進行追蹤,多個服務器協同存盤賬本和身份監管、可鏈接的群簽名方案實作用戶身份的可追蹤,
- 2)用戶內容的監管:目標為隱藏交易數量、交易參與者身份以及交易之間的鏈接;對于審計者,其可以獲得詢問的可靠回答,
參考文獻:
[1] 李佩麗, 徐海霞, 馬添軍. 區塊鏈隱私保護與監管技術研究進展[J]. 資訊安全學報, 6(3):10.
[2] 祝烈煌, 高峰, 沈蒙,等. 區塊鏈隱私保護研究綜述[J]. 計算機研究與發展, 2017, 054(010):2170-2186.
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