Επίτευξη απορρήτου δικτύου στο Bitcoin: Βοήθεια VPN και Tor, αλλά χρειάζονται Mixnet

Η δημόσια και αμετάβλητη φύση του Bitcoin απαιτεί την επιστροφή των mixnets για την επίτευξη πραγματικής ιδιωτικότητας σε επίπεδο δικτύου.

Το Bitcoin αρχικά θεωρήθηκε από πολλούς ως ανώνυμα ψηφιακά μετρητά λόγω του γεγονότος ότι όλες οι συναλλαγές πραγματοποιούνται ως ομότιμες μεταφορές μεταξύ διευθύνσεων πορτοφολιού που χρησιμεύουν ως ψευδώνυμα. Ωστόσο, ο δημόσιος χαρακτήρας του καθολικού συναλλαγών του Bitcoin (το «blockchain») σημαίνει ότι ο καθένας μπορεί να παρατηρήσει τη ροή των νομισμάτων. Αυτό σημαίνει ότι Οι ψευδώνυμες διευθύνσεις δεν παρέχουν κανένα ουσιαστικό επίπεδο ανωνυμίας, καθώς ο καθένας μπορεί να συλλέξει τις διευθύνσεις αντισυμβαλλομένου οποιασδήποτε δεδομένης συναλλαγής και να ανακατασκευάσει την αλυσίδα των συναλλαγών.

Αυτή η έλλειψη απορρήτου στο Bitcoin οδήγησε σε μια σημαντική ροή εργασιών για να γίνει ιδιωτικό το ίδιο το καθολικό blockchain του Bitcoin: που κυμαίνονται από κεντρικά ποτήρια που αναμειγνύουν νομίσματα για να κρύψουν την προέλευσή τους για μια μικρή χρέωση υπηρεσιών και επιπλέον καθυστέρηση. σε sidechains με Εμπιστευτικές Συναλλαγές (όπως αναπτύσσονται από την Blockstream's Υγρό) που κρύβουν το ποσό μιας συναλλαγής στην αλυσίδα χρησιμοποιώντας ομομορφική κρυπτογράφηση. σε λογισμικά ανάμειξης μη φυλάκων όπως CoinΕγγραφείτε, στο οποίο μια μεγάλη ομάδα χρηστών συνεργάζεται για να συνδυάσει πολλαπλές πληρωμές Bitcoin σε μια ενιαία συναλλαγή, για να αποκρύψει τις πληροφορίες για το ποιος καταναλωτή πλήρωσε σε ποιον.

Μια απλή λύση είναι να απαλλαγείτε από την αυτοεπιτήρηση των συναλλαγών ξεφορτώνοντας το blockchain όσο το δυνατόν περισσότερο. Μια άλλη λύση λοιπόν είναι τα πρωτόκολλα Layer 2, όπως το Δίκτυο αστραπής, ένα δίκτυο καναλιών πληρωμών όπου οι χρήστες μπορούν να πραγματοποιούν, αυθαίρετα, πολλές πληρωμές εκτός αλυσίδας μεταξύ τους χωρίς να χρειάζεται να μεταδίδουν αυτές τις μεμονωμένες συναλλαγές σε μπλοκ που περιλαμβάνονται στο blockchain Bitcoin.

Ωστόσο, η αχίλλειος πτέρνα του απορρήτου του Bitcoin είναι στην πραγματικότητα δική του ομότιμη μετάδοση. Αναλυτικά, το Bitcoin είναι χτισμένο πάνω από μια peer-to-peer μετάδοση σε επίπεδο πακέτων TCP/IP, όπου ανακοινώνονται νέες συναλλαγές και μπλοκ στο υπόλοιπο δίκτυο Bitcoin, καθιστώντας το Bitcoin ανθεκτικό στη λογοκρισία. Ωστόσο, το να είναι κανείς ανθεκτικός στη λογοκρισία δεν κάνει κάποιον να αντιστέκεται στην παρακολούθηση. Η διεύθυνση IP (Πρωτόκολλο Διαδικτύου) σας διαρρέει κατά προσέγγιση γεωγραφική θέση με κάθε πακέτο.

Όταν μια συναλλαγή Bitcoin μεταδίδεται από έναν πλήρη κόμβο, ένας εισβολέας μπορεί να συνδέσει τις συναλλαγές με τις διευθύνσεις IP του αρχικού χρήστη, καθώς και τον χρόνο και το μέγεθος των συναλλαγών του χρήστη. Οποιοσδήποτε μπορεί να το κάνει αυτό απλά εκτελώντας ένα πλήρες υπερκόμβος που συνδέεται και με όλους τους χιλιάδες κόμβους Bitcoin και απλώς παρατηρώντας την κίνηση του δικτύου. Οι τυχαιοποιημένες καθυστερήσεις στην κίνηση P2P όπως εφαρμόζονται από το Bitcoin βοηθούν λίγο, αλλά τελικά είναι ικανές να νίκησε.

Ομοίως, ένα αποτύπωμα IP αφήνεται στα ανταλλακτήρια κρυπτογράφησης και στους παρόχους πληρωμών bitcoin. Στην πραγματικότητα, αυτό το είδος «ανάλυσης κυκλοφορίας» μπορεί να εφαρμοστεί ακόμη και στο Δίκτυο αστραπής. Όχι μόνο κυβερνητικές υπηρεσίες όπως η NSA μπορούν να διαπράξουν αυτού του είδους τις επιθέσεις, αλλά ακόμη και ένας τοπικός πάροχος υπηρεσιών Διαδικτύου (ISP) μπορεί να κάνει ανάλυση κυκλοφορίας στη σύνδεσή σας στο Διαδίκτυο από το σπίτι σας.

Χωρίς το απόρρητο σε επίπεδο δικτύου της peer-to-peer μετάδοσης, οποιαδήποτε λύση απορρήτου για το Bitcoin είναι σαν να χτίζετε ένα κάστρο πάνω στην άμμο, χρησιμοποιώντας φανταχτερή κρυπτογραφία στο ίδιο το blockchain — μεταξύ άλλων μέσω των λεγόμενων «κερμάτων ιδιωτικότητας», όπως Zcash, και ακόμη και το Monero — όταν η θεμελιώδης μετάδοση peer-to-peer του Bitcoin εκτίθεται σε όλο τον κόσμο.

Τι μπορεί να γίνει για την παροχή απορρήτου για την peer-to-peer μετάδοσή σας στο Bitcoin;

Bitcoin μέσω VPN

Μια λύση για να αποκρύψετε τη διεύθυνση IP είναι να χρησιμοποιήσετε ένα VPN ("Εικονικό ιδιωτικό δίκτυο", αλλά καλύτερα να το θεωρήσετε ως κρυπτογραφημένο διακομιστή μεσολάβησης Διαδικτύου). Με λίγα λόγια, το λογισμικό VPN δημιουργεί μια κρυπτογραφημένη σήραγγα μεταξύ μιας συσκευής πελάτη και ενός διακομιστή που λειτουργεί από έναν πάροχο VPN, ο οποίος λειτουργεί ως διακομιστής μεσολάβησης που προωθεί τις επικοινωνίες δικτύου. Έτσι, η τοπική σας διεύθυνση IP δεν συνδέεται με τη διεύθυνση του πορτοφολιού σας ή την ταυτότητά σας σε μια ανταλλαγή κρυπτογράφησης που υποστηρίζει KYC.

Ωστόσο, έχουμε επισημάνει ότι τα VPN είναι στην πραγματικότητα δεν είναι ανώνυμη. Αν και τα VPN μπορούν να κρύψουν τη διεύθυνση IP σας, υποφέρουν από εγγενείς αδυναμίες λόγω του κεντρικού μοντέλου εμπιστοσύνης τους. Ένας πάροχος VPN λειτουργεί ως Έμπιστος proxy και ως εκ τούτου μπορεί εύκολα να συνδέσει όλες τις δραστηριότητές σας στο επίπεδο δικτύου. Το ίδιο το VPN δεν χρειάζεται επίσης να σας παρακολουθεί, καθώς όποιος παρακολουθεί προσεκτικά ένα VPN μπορεί επίσης να συνδέσει τις συναλλαγές σας. Τέτοιοι υποκλοπές δικτύου μπορούν να παρατηρούν την κυκλοφορία δικτύου που ρέει προς και από τον διακομιστή μεσολάβησης VPN και απλώς να παρακολουθούν τη δρομολογημένη κίνηση δικτύου με βάση το μέγεθος και το χρόνο των πακέτων δεδομένων, και έτσι εύκολα να συναγάγουν τη διεύθυνση IP σας ακόμη και όταν το VPN κρύβει τη διεύθυνση IP σας από τον ιστότοπο ή τον πλήρη κόμβο Bitcoin στον οποίο έχετε πρόσβαση.

Οι περισσότεροι άνθρωποι δεν εκτελούν έναν πλήρη κόμβο Bitcoin. Πολλοί άνθρωποι χρησιμοποιούν ανταλλαγές, ακόμη και σκληροπυρηνικοί χρήστες Bitcoin που τείνουν να χρησιμοποιούν πορτοφόλια με αυτοεξυπηρέτηση, τρέχουν light clients, όπου ένας πλήρης κόμβος λειτουργεί σαν αξιόπιστος διακομιστής μεσολάβησης όπως ένα VPN. Ωστόσο, μην ξεγελαστείτε και πιστεύετε ότι αυτός ο πλήρης κόμβος παρέχει ιδιωτικότητα. Ο πλήρης κόμβος, και οποιοσδήποτε παρακολουθεί τον πλήρη κόμβο, μπορεί να συσχετίσει τις εκπομπές Bitcoin και τις συναλλαγές σας με το ελαφρύ πορτοφόλι σας… και επομένως τη διεύθυνση IP και τις συναλλαγές σας με εσάς!

Bitcoin πέρα ​​από το Tor

Σε αντίθεση με τα κεντρικά VPN, Tor δημιουργεί ένα αποκεντρωμένο δίκτυο κόμβων έτσι ώστε κανένας μεμονωμένος κόμβος να μην γνωρίζει τόσο τον αποστολέα όσο και τον παραλήπτη οποιουδήποτε πακέτου δικτύου. Το Tor προωθεί την κυκλοφορία μέσω ενός κυκλώματος πολλαπλών πτήσεων μεγάλης διάρκειας ως εξής: Κάθε συνδεδεμένος χρήστης ανοίγει ένα μακράς διάρκειας κύκλωμα, που περιλαμβάνει τρία διαδοχικά, τυχαία επιλεγμένα ρελέ: προστατευτικό εισόδου, μεσαίο ρελέ και ρελέ εξόδου, και διαπραγματεύεται συμμετρικά κλειδιά τα οποία στη συνέχεια χρησιμοποιούνται για την κρυπτογράφηση καθενός από τα πακέτα επικοινωνίας. Ενώ το μήνυμα ταξιδεύει κατά μήκος του κυκλώματος, κάθε ρελέ αφαιρεί το στρώμα κρυπτογράφησης του, δίνοντας στο Tor το όνομά του ως «The Onion Router». Εάν μια συναλλαγή Bitcoin στάλθηκε μέσω Tor, φαίνεται να έχει τη διεύθυνση IP του τελευταίου ρελέ εξόδου Tor.

Αν και πολύ καλύτερο από οποιοδήποτε VPN, το Tor ήταν σχεδιασμένο για να νικήσει τους τοπικούς αντιπάλους που παρατηρούν μόνο μικρά τμήματα του δικτύου. Δεδομένου ότι τα πακέτα εξακολουθούν να εξέρχονται από το Tor με την ίδια σειρά που ήρθαν, ένας πιο ισχυρός αντίπαλος που μπορεί να παρακολουθεί ολόκληρο το δίκτυο μπορεί να χρησιμοποιήσει τη μηχανική μάθηση για να συσχετίσει επιτυχώς το μοτίβο της κίνησης στο Διαδίκτυο, ώστε ο αποστολέας και ο παραλήπτης μιας συναλλαγής να μπορούν να ανακάλυψαν. Αυτό το είδος επίθεσης μπορεί εύκολα να γίνει εφαρμόζεται στις συναλλαγές Bitcoin πάνω από το Tor, και πρόσφατα, υπήρξαν ενδείξεις ότι μεγάλες ποσότητες κόμβων εξόδου έχουν παραβιαστεί από μία μόνο οντότητα. Στην πραγματικότητα, οι πρώτοι προγραμματιστές Bitcoin προτιμούσαν μια καθαρή μετάδοση peer-to-peer από τη χρήση του Tor για αυτόν ακριβώς τον λόγο. Τα κυκλώματα στο Tor διαρκούν επίσης δέκα λεπτά, επομένως εάν περισσότερες από μία συναλλαγές Bitcoin αποστέλλονται μέσω Tor σε αυτήν την περίοδο, αυτές οι συναλλαγές θα έχουν όλες την ίδια διεύθυνση IP του τελευταίου ρελέ εξόδου Tor. Μπορούν να δημιουργηθούν νέα κυκλώματα με κάθε συναλλαγή, αλλά αυτή η συμπεριφορά ξεχωρίζει από την προεπιλογή του Tor και έτσι αναγνωρίζεται εύκολα χρησιμοποιώντας μηχανική εκμάθηση.

Τεχνικές όπως Πικραλίδα που χρησιμοποιούνται από το Bitcoin μοιάζουν με Tor, με κάθε νέο πακέτο να αποστέλλεται πολλαπλός αριθμός πηδαλίων πριν από τη μετάδοση, όπου οι λυκίσκοι είναι ένα «στέλεχος» και η εκπομπή είναι το «λουλούδι» και έτσι μοιάζει με πικραλίδα. Αν και είναι πολύ καλύτερο να χρησιμοποιήσετε το Dandelion από το να μην το χρησιμοποιήσετε, ένας ισχυρός αντίπαλος μπορεί απλώς να παρατηρήσει τη δημιουργία του τυχαιοποιημένου κυκλώματος Dandelion και να το χρησιμοποιήσει για να απο-ανωνυμοποιήσει τον αποστολέα και τον παραλήπτη.

Bitcoin μέσω ενός Mixnet

Σε αντίθεση με τα Tor και VPN, ένα mixnet αναμιγνύει πακέτα. Αυτό σημαίνει ότι, αντί να βγαίνουν πακέτα από έναν κόμβο στο mixnet με την ίδια σειρά που εισήλθαν τα πακέτα, τα πακέτα καθυστερούν και στη συνέχεια αναμιγνύονται με άλλα πακέτα, επομένως τα πακέτα φεύγουν από το mixnet με διαφορετική σειρά.

Όπως πρωτοστάτησε ο David Chaum στο pre-Tor του χαρτί που εφηύρε τα mixnets το 1981, ένας τρόπος για να τα σκεφτούμε είναι ότι σε κάθε «hop» στο δίκτυο μίξης, ο κόμβος μίξης «ανακατεύει» τα πακέτα σαν μια τράπουλα. Όπως το Tor, χρησιμοποιείται μια μορφή "κρυπτογράφησης κρεμμυδιού" και όλα τα πακέτα γίνονται στο ίδιο μέγεθος χρησιμοποιώντας το Σφίγγα μορφή πακέτου. Αυτό είναι το ίδιο πακέτο Sphinx που χρησιμοποιείται στο Lightning Network, αλλά αρχικά κατασκευάστηκε για mixnets.

Νυμ είναι ένα είδος mixnet όπου τα πακέτα καθυστερούν χρησιμοποιώντας μια στατιστική διαδικασία που επιτρέπει και την εκτίμηση της μέσης καθυστέρησης ενός πακέτου αλλά παρέχει μέγιστη ανωνυμία καθώς είναι άγνωστο πότε έχει τελειώσει η ανάμιξη κάποιο δεδομένο πακέτο. Τα πακέτα αποστέλλονται από ένα πρόγραμμα όπως ένα πορτοφόλι Bitcoin μέσω μιας πύλης, μετά από τρεις κόμβους μίξης και, τέλος, από μια πύλη. Σε αντίθεση με τα Tor και VPN, τα πακέτα αποστέλλονται το καθένα δρομολογημένα μέσω του δικτύου χωριστά. Με το Nym, προστίθενται εικονικά πακέτα για να αυξηθεί η ανωνυμία των πακέτων.

Σε σύγκριση με τα Tor και τα VPN, τα mixnets είναι κατάλληλα για Bitcoin. Τα πακέτα Bitcoin ταιριάζουν φυσικά στα πακέτα Sphinx, όπως έχουμε δει με το Lightning Network, και είναι πιο λογικό να δρομολογούνται τα πακέτα Bitcoin μεμονωμένα παρά μέσω ενός κυκλώματος που απαιτείται για μια ιστοσελίδα.

Όπως τα VPN και το Tor, τα mixnets αποκρύπτουν τη διεύθυνση IP του πακέτου, αλλά σε αντίθεση με τα Tor και VPN, σε κάθε πακέτο μπορεί να δοθεί μια νέα διαδρομή και να εξέλθει η διεύθυνση IP. Λόγω της αποστολής πακέτων εκτός λειτουργίας και της προσθήκης πλαστών πακέτων, είναι πιθανόν πιο δύσκολο για τη μηχανική εκμάθηση να αναγνωρίσει τον αποστολέα και τον παραλήπτη ενός πακέτου. Οι συνδέσεις Bitcoin από πορτοφόλια σε πλήρεις κόμβους θα επωφεληθούν από τη χρήση ενός mixnet, καθώς η μετάδοση θα προστατεύεται πολύ περισσότερο από τους επιτιθέμενους από τη χρήση απλώς του Dandelion.

Αν και η επαναπαραγγελία πακέτων τείνει φυσικά να κάνει τα mixnets όπως το Nym πιο αργά από το Tor, η καθυστέρηση μπορεί να επιτύχει εύλογη ανωνυμία — εφόσον αρκετά άτομα χρησιμοποιούν το mixnet! — μέσα σε δευτερόλεπτα έως λεπτά. Ένας τρόπος για να δείτε τα mixnets είναι ως μια πιο αργή, αλλά πιο ανώνυμη έκδοση του Lightning Network.

Τέλος, τα mixnets δεν είναι μόνο για το Bitcoin. Ακριβώς όπως το Tor είναι κατάλληλο για περιήγηση στο web χρησιμοποιώντας σύγχρονα κυκλώματα, τα mixnets είναι κατάλληλα για κάθε είδους κίνηση που φυσικά ταιριάζει σε ασύγχρονα μηνύματα, όπως η ανταλλαγή άμεσων μηνυμάτων. Μια δολοφονική περίπτωση χρήσης mixnets πριν από το Bitcoin ήταν οι remailers email που προώθησαν email ανώνυμα.

Οι πρώτοι cypherpunks όπως ο Adam Back προσπάθησαν να φέρουν τα mixnets στην αγορά για να επιτρέψουν ανώνυμα email στο Δίκτυο Ελευθερίας. Επιστροφή εφευρέθηκε η "απόδειξη εργασίας" μέσω Hashcash εν μέρει για την αποτροπή ανώνυμων ανεπιθύμητων μηνυμάτων ηλεκτρονικού ταχυδρομείου, όπου ακόμη και μια μικρή εργασία, όπως η επίλυση ενός παζλ κατακερματισμού, θα εμπόδιζε έναν κακόβουλο αποστολέα ανεπιθύμητης αλληλογραφίας να πλημμυρίσει άτομα με ανώνυμα μηνύματα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου.

Οι Cypherpunks κατέληξαν να χρησιμοποιούν mixnets όπως Mixmaster, που συνδημιουργήθηκε από τον Len Sassman, και Mixminion, που δημιουργήθηκε από κοινού από τον Γιώργο Δανέζη και τους ιδρυτές του Tor (πριν αρχίσουν να δουλεύουν στο Tor), προκειμένου να κρύψουν την ταυτότητά τους στο διαδίκτυο. Επομένως, δεν πρέπει να προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι έννοιες όπως η απόδειξη εργασίας που προέκυψε από προσπάθειες δημιουργίας ανώνυμων email με mixnets κατέληξαν στο Bitcoin. Δεν θα ήταν καθόλου περίεργο αν ο Satoshi Nakamoto χρησιμοποιούσε ένα mixnet για να κρύψει τη δική του ταυτότητα σε λίστες συζήτησης email κατά την κυκλοφορία του Bitcoin.

Αυτήν τη στιγμή, το Tor και το Dandelion είναι οι καλύτερες λύσεις που έχουμε για το απόρρητο σε επίπεδο δικτύου για το Bitcoin, ωστόσο η επιστροφή των mixnets θα είναι απαραίτητη προκειμένου να επιτραπεί στο Bitcoin να επιτύχει αληθινό απόρρητο και ασφάλεια έναντι ισχυρών - ακόμη και σε επίπεδο έθνους - αντιπάλων.

Αυτή είναι μια φιλοξενούμενη ανάρτηση από τον Χάρι Χάλπιν και την Άνια Πιοτρόφσκα. Οι απόψεις που εκφράζονται είναι εξ ολοκλήρου δικές τους και δεν αντικατοπτρίζουν απαραίτητα αυτές της BTC Inc ή Bitcoin Magazine.

Πηγή: https://bitcoinmagazine.com/technical/why-mixnets-are-needed-to-make-bitcoin-private