Разработчик Zcash предложил квантовую защиту приватности для свопов NEAR Intents

В инженерной публикации разработчик Zakura Адам Такер объяснил, что предложенная система не позволит злоумышленнику использовать один публично раскрытый адрес Zcash для выявления платежей, полученных на экранированный счёт пользователя.

Функция, названная одноразовым ключом просмотра входящих платежей, будет генерировать отдельный ключ для каждого свопа, не изменяя существующий ключ расходования кошелька. По словам команды, кошельки, созданные на основе открытых библиотек Zakura, смогут начать интеграцию этой функции в ближайшие недели.

Zakura выделила NEAR Intents как особый источник беспокойства, поскольку сервис кроссчейн-свопов навсегда публикует определённые адреса Zcash в публичном блокчейне NEAR, даже если транзакции завершаются без возврата средств.

Хотя современные компьютеры не могут использовать раскрытую информацию для восстановления базовых ключей просмотра, команда предупредила, что достаточно мощные квантовые компьютеры в будущем смогут это сделать.

Свопы Zcash через NEAR Intents раскрывают адреса возврата

NEAR Intents позволяет пользователям обменивать активы между разными блокчейнами без ручного управления каждым шагом транзакции.

Когда кто-то обменивает экранированные ZEC на USDC в Ethereum, его кошелёк отправляет ZEC на депозитный адрес, связанный с сервисом. Запрос свопа содержит адрес возврата, на который могут быть возвращены неиспользованные ZEC.

Согласно техническому объяснению Zakura, адрес возврата записывается в публичный блокчейн NEAR после регистрации депозита.

Адрес остаётся публично доступным, даже если своп успешен и сервис не отправляет возврат.

Кошельки Zcash обычно могут генерировать несколько экранированных адресов, которые выглядят несвязанными. Однако адреса, связанные с одним счётом, как правило, используют общий ключ просмотра входящих платежей, который позволяет кошельку идентифицировать и расшифровывать отправленные ему платежи.

В основе криптографии лежат вычисления на эллиптических кривых, которые обычные компьютеры практически не могут обратить вспять.

Zakura предупредила, что достаточно мощный квантовый компьютер, использующий алгоритм Шора, теоретически может восстановить ключ просмотра входящих платежей из публичной информации, содержащейся в одном раскрытом экранированном адресе.

Злоумышленник, завладевший восстановленным ключом, сможет идентифицировать платежи, полученные счётом, включая их суммы и прикреплённые приватные заметки.

Раскрытие касается приватности транзакций, а не прямого контроля над средствами. Zcash использует отдельные криптографические ключи для авторизации расходов, поэтому восстановленный ключ просмотра входящих платежей сам по себе не позволит злоумышленнику перевести ZEC пользователя.

Команда пояснила, что экранированные транзакции обычно не публикуют адрес получателя в блокчейне Zcash. Однако публично записанные адреса свопов создают постоянный источник информации, который будущий злоумышленник может собрать.

Проблема касается свопов в обоих направлениях. Обмены из ZEC в активы других сетей публикуют адреса возврата, а свопы в ZEC публикуют экранированный адрес получателя.

Использование Zcash в кроссчейн-транзакциях вышло за рамки обычных переводов токенов. В сентябре Aurora Intents обработала более $19 млн в 1718 свопах, связанных с аукционом zkSNARKS, что составило более половины активов, конвертированных и внесённых в продажу, номинированную в ZEC.

Транзакции использовали солверов NEAR Intents для конвертации активов из других сетей в ZEC, при этом ставки на стороне назначения оставались экранированными в Zcash.

Предложенное Zakura решение сохраняет расходование под одним счётом

Предложенное Zakura решение назначает отдельный ключ просмотра входящих платежей каждому адресу свопа, не требуя от пользователей создавать новый счёт кошелька каждый раз.

Согласно дизайну, кошелёк выводит новый ключ, используя существующие учётные данные счёта, предполагаемое назначение адреса и индекс, идентифицирующий своп.

Таким образом, каждый адрес будет иметь собственный ключ просмотра, а исходный ключ расходования продолжит контролировать средства, полученные через все эти адреса.

В инженерной публикации объясняется, что процесс изменяет рандомизированный компонент, используемый для вывода ключа просмотра входящих платежей. Ключи авторизации и аннулирования счёта остаются неизменными.

Zakura использует конструкцию ключевого хеша, уже применяемую в системе вывода ключей ZIP 32 Zcash, с отдельным идентификатором домена, чтобы отличать ключи свопов от существующих внутренних ключей кошелька.

По словам команды, восстановление ключа просмотра одного свопа раскроет только платежи, связанные с этим адресом. Связывание восстановленного ключа с другими адресами свопов потребует обращения хеш-вывода.

Создание полностью отдельного счёта Zcash для каждой транзакции могло бы обеспечить аналогичное разделение, но Zakura заявила, что такой подход создаст проблемы для пользователей аппаратных кошельков.

Согласно публикации, реализация Zcash в Keystone в настоящее время поддерживает подписание транзакций только с индекса счёта 0. Ledger может получать доступ к нескольким счетам, но требует отдельных транзакций и подтверждений при расходовании средств с разных счетов.

Пользователь, накопивший средства на множестве своп-счетов, может столкнуться с ограничениями или повторными запросами на подтверждение при попытке их потратить.

Предложенный дизайн одноразового ключа сохранит возможность расходования средств через исходный счёт и существующий процесс авторизации.

Zakura сообщила, что её реализация оставит зашифрованную заметку в выходе сдачи исходящего свопа ZEC. Заметка записывает индекс, использованный для вывода адреса возврата, что позволяет кошельку восстановить соответствующий ключ при восстановлении.

После завершения свопа NEAR любые неиспользованные ZEC, возвращённые на указанный адрес, можно потратить с помощью обычного ключа расходования кошелька.

Восстановление кошелька использует приватный поиск по базе данных

Отдельная часть предложения Zakura касается дополнительной работы, возникающей, когда кошельку необходимо восстановить платежи, связанные с сотнями отдельных ключей просмотра.

Кошельки Zcash обычно идентифицируют входящие платежи, проверяя зашифрованные выходы транзакций по своим ключам просмотра.

Согласно предложенному дизайну, каждый своп будет генерировать ещё один ключ, который может потребоваться проверить при восстановлении кошелька.

Согласно инженерной публикации, многократное сканирование всего блокчейна с каждым ключом сделает восстановление прогрессивно медленнее по мере роста числа свопов.

Zakura предложила использовать приватный поиск информации (PIR), чтобы находить соответствующие транзакции, не раскрывая адреса кошелька оператору базы данных.

Система опирается на специфическую особенность Zcash-моста NEAR. Его исходящие транзакции используют нулевой исходящий ключ просмотра, что позволяет индексировать транзакции по адресам назначения.

Кошелёк, восстанавливающий историю транзакций, сначала загрузит фильтры, идентифицирующие адреса, которые могли получить платежи через мост.

Фильтры загружаются полностью, поэтому сервер не узнает, какие адреса принадлежат пользователю.

Когда фильтр идентифицирует возможный платёж, кошелёк отправит зашифрованный запрос к базе данных с использованием PIR. Сервер сможет вернуть местоположение соответствующей транзакции, не узнав, какой адрес был запрошен.

Zakura сообщила, что система использует ту же технику приватного поиска на основе решёток, разработанную для прозрачных запросов кошелька и голосования держателей монет Zcash.

Процесс восстановления немного отличается для свопов в ZEC, поскольку кошелёк-получатель не создаёт исходящую транзакцию Zcash, содержащую запись индекса адреса.

В таких случаях кошелёк будет генерировать адреса последовательно и проверять их по опубликованным фильтрам, пока не встретит 30 последовательных адресов, которые не получали платежей и не были переданы NEAR.

Команда отметила, что отменённые котировки свопов не приведут к повторному использованию адресов, поскольку каждая новая транзакция получает адрес, который NEAR ранее не встречал.

Квантовая защита Zcash остаётся в разработке

Предложение Zakura появилось в то время, когда разработчики Zcash готовят отдельные меры защиты от будущих квантовых атак на подписи транзакций.

Разработчики наметили январь 2027 года для внедрения постквантовых инструкций подписи, которые позволят прозрачным транзакциям Zcash использовать подписи на основе хешей.

Предложенные инструкции решают иную проблему безопасности, чем одноразовые ключи просмотра. Они предназначены для защиты авторизации расходов, тогда как последний дизайн Zakura сосредоточен на предотвращении связывания исторических экранированных платежей через раскрытый адрес.

Примерно 11,96 млн ZEC, что составляет около 70% эмитированного предложения на 8 октября, хранилось на прозрачных адресах, согласно более ранним сообщениям.

Июльское обновление сети Zcash Ironwood представило квантово-восстанавливаемые заметки через ZIP 2005, что позволит разработать будущий механизм восстановления, если достижения в квантовых вычислениях поставят под угрозу существующие криптографические защиты.

Однако эта функция сама по себе не сделала сеть квантово-безопасной, поскольку отдельный протокол восстановления всё ещё необходимо разработать и активировать.

Опасения по поводу квантовых атак привлекли внимание после последнего исследования Google с участием процессора Willow.

15 октября Google сообщила о 40-кратном снижении ошибок квантовых вычислений с использованием техники, известной как культивирование магических состояний.

Эксперимент достиг 99,99% логической точности в рамках метода тестирования исследователей, хотя он не продемонстрировал атаку на Bitcoin, Zcash или другие криптовалютные сети.

Ни один квантовый компьютер, способный восстановить ключи на эллиптических кривых, используемые Zcash, не был публично продемонстрирован.

Zakura не объявила подтверждённую дату выпуска функции одноразового ключа просмотра. Команда ожидает, что программные кошельки, использующие её криптографические библиотеки, включая Vizor, начнут интеграцию дизайна в ближайшие недели.

Поддержка аппаратных кошельков последует после того, как соответствующая прошивка сможет поддерживать новый процесс вывода ключей.