นักพัฒนา Zcash เสนอวิธีแก้ปัญหาความเป็นส่วนตัวเชิงควอนตัมสำหรับการสลับบน NEAR Intents

ในโพสต์ทางวิศวกรรม Adam Tucker นักพัฒนาของ Zakura อธิบายว่าระบบที่เสนอจะป้องกันไม่ให้ผู้โจมตีใช้ที่อยู่ Zcash ที่เปิดเผยต่อสาธารณะเพียงที่อยู่เดียวเพื่อเปิดเผยการชำระเงินที่ได้รับในบัญชี shielded ของผู้ใช้

ฟีเจอร์นี้เรียกว่า one-time incoming viewing key จะสร้างคีย์ที่แตกต่างกันสำหรับการสลับแต่ละครั้ง โดยที่ spending key เดิมของกระเป๋าเงินยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ตามที่ทีมระบุ กระเป๋าเงินที่สร้างโดยใช้ไลบรารีโอเพนซอร์สของ Zakura จะสามารถเริ่มรวมฟีเจอร์นี้ได้ในอีกไม่กี่สัปดาห์ข้างหน้า

Zakura ระบุว่า NEAR Intents เป็นข้อกังวลเป็นพิเศษ เนื่องจากบริการสลับข้ามเชนจะเผยแพร่ที่อยู่ Zcash บางรายการอย่างถาวรบนบล็อกเชนสาธารณะของ NEAR แม้ว่าธุรกรรมจะเสร็จสมบูรณ์โดยไม่ต้องคืนเงินก็ตาม

แม้ว่าคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันจะไม่สามารถใช้ข้อมูลที่เปิดเผยเพื่อกู้คืน viewing key พื้นฐานได้ แต่ทีมเตือนว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีประสิทธิภาพเพียงพออาจทำได้ในที่สุด

การสลับ Zcash ผ่าน NEAR Intents เปิดเผยที่อยู่คืนเงิน

NEAR Intents ช่วยให้ผู้ใช้แลกเปลี่ยนสินทรัพย์ข้ามบล็อกเชนต่างๆ ได้โดยไม่ต้องจัดการแต่ละขั้นตอนของธุรกรรมด้วยตนเอง

เมื่อมีคนแลกเปลี่ยน ZEC แบบ shielded เป็น USDC บน Ethereum กระเป๋าเงินของพวกเขาจะส่ง ZEC ไปยังที่อยู่ฝากเงินที่เกี่ยวข้องกับบริการ คำขอสลับประกอบด้วยที่อยู่คืนเงินซึ่ง ZEC ที่ไม่ได้ใช้สามารถส่งคืนได้

ตามคำอธิบายทางเทคนิคของ Zakura ที่อยู่คืนเงินจะถูกบันทึกบนบล็อกเชนสาธารณะของ NEAR เมื่อการฝากเงินได้รับการลงทะเบียน

ที่อยู่ยังคงเข้าถึงได้แบบสาธารณะแม้ว่าการสลับจะสำเร็จและบริการไม่เคยส่งคืนเงินก็ตาม

กระเป๋าเงิน Zcash โดยปกติสามารถสร้างที่อยู่ shielded หลายรายการที่ดูไม่เกี่ยวข้องกัน อย่างไรก็ตาม ที่อยู่ที่เกี่ยวข้องกับบัญชีเดียวมักจะใช้ incoming viewing key ร่วมกัน ซึ่งช่วยให้กระเป๋าเงินระบุและถอดรหัสการชำระเงินที่ส่งถึงมันได้

การเข้ารหัสพื้นฐานใช้การคำนวณ elliptic-curve ซึ่งคอมพิวเตอร์ทั่วไปไม่สามารถย้อนกลับได้ในทางปฏิบัติ

Zakura เตือนว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีประสิทธิภาพเพียงพอที่รันอัลกอริทึมของ Shor อาจกู้คืน incoming viewing key จากข้อมูลสาธารณะที่อยู่ในที่อยู่ shielded ที่เปิดเผยหนึ่งรายการได้ในทางทฤษฎี

ผู้โจมตีที่ครอบครองคีย์ที่กู้คืนได้อาจระบุการชำระเงินที่บัญชีได้รับ รวมถึงจำนวนเงินและบันทึกส่วนตัวที่แนบมาด้วย

การเปิดเผยนี้เกี่ยวข้องกับความเป็นส่วนตัวของธุรกรรม ไม่ใช่การควบคุมเงินโดยตรง Zcash ใช้คีย์การเข้ารหัสแยกต่างหากเพื่ออนุญาตการใช้จ่าย ซึ่งหมายความว่า incoming viewing key ที่กู้คืนได้จะไม่ทำให้ผู้โจมตีสามารถโอน ZEC ของผู้ใช้ได้ด้วยตัวเอง

ทีมอธิบายว่าธุรกรรม shielded โดยปกติจะไม่เผยแพร่ที่อยู่ของผู้รับบนบล็อกเชน Zcash อย่างไรก็ตาม ที่อยู่สลับที่บันทึกแบบสาธารณะสร้างแหล่งข้อมูลถาวรที่ผู้โจมตีในอนาคตสามารถรวบรวมได้

ปัญหานี้ใช้กับการสลับทั้งสองทิศทาง การแลกเปลี่ยนจาก ZEC เป็นสินทรัพย์บนเครือข่ายอื่นเผยแพร่ที่อยู่คืนเงิน ในขณะที่การสลับเป็น ZEC เผยแพร่ที่อยู่ shielded ของผู้รับ

การใช้ Zcash ในธุรกรรมข้ามเชนได้ขยายออกไปนอกเหนือจากการโอนโทเค็นทั่วไป ในเดือนกันยายน Aurora Intents ประมวลผลมากกว่า 19 ล้านดอลลาร์ในการสลับ 1,718 รายการที่เชื่อมต่อกับการประมูล zkSNARKS ซึ่งคิดเป็นมากกว่าครึ่งหนึ่งของสินทรัพย์ที่แปลงและฝากเข้าสู่การขายที่เป็นสกุลเงิน ZEC

ธุรกรรมใช้ตัวแก้ปัญหา NEAR Intents เพื่อแปลงสินทรัพย์จากเครือข่ายอื่นเป็น ZEC ในขณะที่การประมูลฝั่งปลายทางยังคงเป็น shielded บน Zcash

วิธีแก้ปัญหาที่เสนอของ Zakura เก็บการใช้จ่ายไว้ภายใต้บัญชีเดียว

โซลูชันที่เสนอของ Zakura กำหนด incoming viewing key แยกต่างหากให้กับที่อยู่สลับแต่ละรายการโดยไม่ต้องให้ผู้ใช้สร้างบัญชีกระเป๋าเงินใหม่ทุกครั้ง

ภายใต้การออกแบบ กระเป๋าเงินจะได้รับคีย์ใหม่โดยใช้ข้อมูลประจำตัวบัญชีที่มีอยู่ วัตถุประสงค์ที่ตั้งใจไว้ของที่อยู่ และดัชนีที่ระบุการสลับ

ดังนั้นแต่ละที่อยู่จะมี viewing key ของตัวเอง ในขณะที่ spending key เดิมยังคงควบคุมเงินที่ได้รับผ่านที่อยู่ทั้งหมด

โพสต์ทางวิศวกรรมอธิบายว่ากระบวนการนี้เปลี่ยนองค์ประกอบแบบสุ่มที่ใช้ในการรับ incoming viewing key คีย์การอนุญาตและ nullifier ของบัญชียังคงไม่เปลี่ยนแปลง

Zakura ใช้โครงสร้างแฮชแบบมีคีย์ที่ใช้อยู่แล้วโดยระบบการรับคีย์ ZIP 32 ของ Zcash พร้อมตัวระบุโดเมนแยกต่างหากเพื่อแยกคีย์สลับออกจากคีย์กระเป๋าเงินภายในที่มีอยู่

ตามที่ทีมระบุ การกู้คืน viewing key ของการสลับหนึ่งรายการจะเปิดเผยเฉพาะการชำระเงินที่เกี่ยวข้องกับที่อยู่นั้น การเชื่อมโยงคีย์ที่กู้คืนได้กับที่อยู่สลับอื่นๆ จะต้องย้อนกลับการรับค่าที่ใช้แฮช

การสร้างบัญชี Zcash แยกต่างหากโดยสิ้นเชิงสำหรับทุกธุรกรรมอาจให้การแยกที่คล้ายกัน แต่ Zakura กล่าวว่าแนวทางนี้จะทำให้เกิดปัญหาสำหรับผู้ใช้กระเป๋าเงินฮาร์ดแวร์

การใช้งาน Zcash ของ Keystone ในปัจจุบันรองรับการลงนามธุรกรรมจากดัชนีบัญชี 0 เท่านั้นตามโพสต์ Ledger สามารถเข้าถึงหลายบัญชีได้ แต่ต้องมีธุรกรรมและการอนุมัติแยกต่างหากเมื่อใช้จ่ายเงินจากบัญชีที่แตกต่างกัน

ผู้ใช้ที่สะสมเงินในบัญชีสลับจำนวนมากอาจเผชิญกับข้อจำกัดหรือคำขออนุมัติซ้ำๆ เมื่อพยายามใช้จ่าย

การออกแบบคีย์แบบใช้ครั้งเดียวที่เสนอจะทำให้เงินยังคงใช้จ่ายได้ผ่านบัญชีเดิมและกระบวนการอนุญาตที่มีอยู่

Zakura กล่าวว่าการใช้งานจะทิ้งบันทึกที่เข้ารหัสไว้ในเอาต์พุตการทอนของการสลับ ZEC ขาออก บันทึกจะบันทึกดัชนีที่ใช้ในการรับที่อยู่คืนเงิน ช่วยให้กระเป๋าเงินสร้างคีย์ที่เหมาะสมใหม่ได้ในระหว่างการกู้คืน

เมื่อ NEAR เสร็จสิ้นการสลับ ZEC ที่ไม่ได้ใช้ที่ส่งคืนไปยังที่อยู่ที่กำหนดสามารถใช้จ่ายได้โดยใช้ spending key ปกติของกระเป๋าเงิน

การกู้คืนกระเป๋าเงินใช้การค้นหาฐานข้อมูลส่วนตัว

ส่วนที่แยกต่างหากของข้อเสนอของ Zakura กล่าวถึงงานเพิ่มเติมที่เกิดขึ้นเมื่อกระเป๋าเงินจำเป็นต้องกู้คืนการชำระเงินที่เกี่ยวข้องกับ viewing key หลายร้อยรายการ

กระเป๋าเงิน Zcash โดยปกติจะระบุการชำระเงินขาเข้าโดยตรวจสอบเอาต์พุตธุรกรรมที่เข้ารหัสกับ viewing key ของตน

ภายใต้การออกแบบที่เสนอ การสลับทุกครั้งจะสร้างคีย์อีกอันที่อาจต้องตรวจสอบระหว่างการกู้คืนกระเป๋าเงิน

ตามโพสต์ทางวิศวกรรม การสแกนบล็อกเชนทั้งหมดซ้ำๆ ด้วยแต่ละคีย์จะทำให้การกู้คืนช้าลงเรื่อยๆ เมื่อจำนวนการสลับเพิ่มขึ้น

Zakura ได้เสนอให้ใช้ private information retrieval หรือ PIR เพื่อค้นหาธุรกรรมที่เกี่ยวข้องโดยไม่เปิดเผยที่อยู่ของกระเป๋าเงินให้ผู้ดำเนินการฐานข้อมูลทราบ

ระบบอาศัยคุณสมบัติเฉพาะของบริดจ์ Zcash ของ NEAR ธุรกรรมขาออกใช้ outgoing viewing key ที่เป็นศูนย์ทั้งหมด ทำให้ธุรกรรมสามารถจัดทำดัชนีตามที่อยู่ปลายทางได้

กระเป๋าเงินที่กู้คืนประวัติธุรกรรมจะดาวน์โหลดตัวกรองที่ระบุที่อยู่ที่อาจได้รับการชำระเงินผ่านบริดจ์ก่อน

ตัวกรองจะถูกดาวน์โหลดทั้งหมด ดังนั้นเซิร์ฟเวอร์จึงไม่ทราบว่าที่อยู่ใดเป็นของผู้ใช้

เมื่อตัวกรองระบุการชำระเงินที่เป็นไปได้ กระเป๋าเงินจะส่งคำขอฐานข้อมูลที่เข้ารหัสโดยใช้ PIR เซิร์ฟเวอร์สามารถส่งคืนตำแหน่งของธุรกรรมที่ตรงกันโดยไม่ทราบว่ามีการสอบถามที่อยู่ใด

Zakura กล่าวว่าระบบใช้เทคนิคการเรียกค้นแบบส่วนตัวที่ใช้ lattice แบบเดียวกับที่พัฒนาขึ้นสำหรับการค้นหากระเป๋าเงินแบบโปร่งใสและการลงคะแนนของผู้ถือเหรียญ Zcash

กระบวนการกู้คืนแตกต่างกันเล็กน้อยสำหรับการสลับเป็น ZEC เนื่องจากกระเป๋าเงินผู้รับไม่ได้สร้างธุรกรรม Zcash ขาออกที่มีบันทึกดัชนีที่อยู่

ในกรณีเหล่านั้น กระเป๋าเงินจะสร้างที่อยู่ตามลำดับและตรวจสอบกับตัวกรองที่เผยแพร่จนกว่าจะพบที่อยู่ติดต่อกัน 30 รายการที่ไม่ได้รับการชำระเงินหรือถูกส่งให้ NEAR

ทีมกล่าวว่าใบเสนอราคาสลับที่ถูกยกเลิกจะไม่ทำให้ที่อยู่ถูกนำกลับมาใช้ใหม่ เนื่องจากธุรกรรมใหม่แต่ละรายการได้รับที่อยู่ที่ NEAR ไม่เคยพบมาก่อน

การป้องกันควอนตัมของ Zcash ยังอยู่ระหว่างการพัฒนา

ข้อเสนอของ Zakura มาถึงในขณะที่นักพัฒนา Zcash เตรียมการป้องกันแยกต่างหากต่อการโจมตีควอนตัมในอนาคตต่อลายเซ็นธุรกรรม

นักพัฒนาตั้งเป้าหมายเดือนมกราคม 2027 สำหรับการแนะนำคำสั่งลายเซ็นหลังควอนตัมที่จะช่วยให้ธุรกรรม Zcash แบบโปร่งใสใช้ลายเซ็นแบบแฮชได้

คำสั่งที่เสนอจะจัดการกับข้อกังวลด้านความปลอดภัยที่แตกต่างจาก one-time viewing keys มีวัตถุประสงค์เพื่อปกป้องการอนุญาตการใช้จ่าย ในขณะที่การออกแบบล่าสุดของ Zakura มุ่งเน้นไปที่การป้องกันไม่ให้การชำระเงิน shielded ในอดีตถูกเชื่อมโยงผ่านที่อยู่ที่เปิดเผย

ZEC ประมาณ 11.96 ล้านเหรียญ ซึ่งคิดเป็นประมาณ 70% ของอุปทานที่ออก ณ วันที่ 8 ตุลาคม ถูกถือไว้ในที่อยู่แบบโปร่งใส ตามรายงานก่อนหน้านี้

การอัปเกรดเครือข่าย Ironwood ของ Zcash ในเดือนกรกฎาคมได้แนะนำบันทึกที่กู้คืนได้ด้วยควอนตัมผ่าน ZIP 2005 ซึ่งช่วยให้พัฒนากลไกการกู้คืนในอนาคตได้หากความก้าวหน้าในการคำนวณควอนตัมคุกคามการป้องกันการเข้ารหัสที่มีอยู่

อย่างไรก็ตาม ฟีเจอร์นี้ไม่ได้ทำให้เครือข่ายปลอดภัยต่อควอนตัมโดยอิสระ เนื่องจากโปรโตคอลการกู้คืนแยกต่างหากยังต้องได้รับการออกแบบและเปิดใช้งาน

ความกังวลเกี่ยวกับการโจมตีควอนตัมได้รับความสนใจหลังจากการวิจัยล่าสุดของ Google ที่เกี่ยวข้องกับโปรเซสเซอร์ Willow

เมื่อวันที่ 15 ตุลาคม Google รายงานการลดข้อผิดพลาดในการคำนวณควอนตัมลง 40 เท่าโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า magic state cultivation

การทดลองบรรลุความเที่ยงตรงเชิงตรรกะ 99.99% ภายใต้วิธีการทดสอบของนักวิจัย แม้ว่าจะไม่ได้แสดงให้เห็นถึงการโจมตี Bitcoin, Zcash หรือเครือข่ายคริปโตเคอร์เรนซีอื่นๆ

ยังไม่มีการสาธิตคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถกู้คืนคีย์ elliptic-curve ที่ใช้โดย Zcash ต่อสาธารณะ

Zakura ยังไม่ได้ประกาศวันวางจำหน่ายที่ยืนยันสำหรับฟีเจอร์ one-time viewing key ทีมคาดว่ากระเป๋าเงินซอฟต์แวร์ที่ใช้ไลบรารีการเข้ารหัสของตน รวมถึง Vizor จะเริ่มรวมการออกแบบในอีกไม่กี่สัปดาห์ข้างหน้า

การสนับสนุนกระเป๋าเงินฮาร์ดแวร์จะตามมาเมื่อเฟิร์มแวร์ที่เกี่ยวข้องสามารถรองรับกระบวนการรับคีย์ใหม่ได้