区块链隐私

Posted on

TxProbe

探测nodes之间的拓扑关系，即node A和node B是否连接。从CoinScope中同时给A和B发送txp和txf，然后双花一次txf，记作txm发送给node A，如果两者有通讯，那么txm将会出现在txm的孤儿列表里。

CoinJoin

Blockchain保护隐私的难点在于：

  • Linkability
  • Traceability

所以CoinJoin把两个同时发生的交易合并了起来，再重新按比发送给接受者。
问题：

  1. 需要信任的第三方来完成混合
  2. 很难同时发生两笔交易
  3. 因为价格不能隐藏，两笔混合的交易数量可能被倒推出来
  4. 参与的人只有两组，50对50的几率

Stealth Address

比如说你是一家店的老板，你选择收取比特币，但是如果大家都直接打钱给你的账户，那么大家都知道你的账户且知道你每天赚了多少钱。

当然你可以通过开很多账户的方式来收钱，但是你太懒了。所以可以用Stealth Address，也就是你可以生成两个私钥，一个spend key，一个scan key，组成一个stealth address：scan_pubkey(spend_pubkey)给客户，你的客户在随机生成一个私钥ephem_key和公钥ephem_pubkey，用ephem_pubkey(scan_pubkey(spend_pubkey))生成Stealth_Pubkey给你。同时还有ephem_key传给你。

于是当是收到了Stealth_Pubkey了以后，可以用ephem_key,scan_key,stealth_address得到bitcoin_address。

有了bitcoin_address后，再用spend_key就可以花出去了。

LightWeight Client’s Privacy

Bloom Filter

轻量客户端的存在是为了让普通用户不用像全节点那样，记录上百GB的数据。同时，每天有那么多交易，我们也不希望全部监听这么多交易信息，我们当然可以把自己的地址告诉节点，让节点在只接受到发给我自己地址的消息时才发送。但是这样的话节点或者其他黑客就能知道我的地址，为了我的隐私，如何让节点既能只告知我们需要的信息，又不让节点知道这些地址对应着我呢？

Bloom Filter针对每个输入的address，做加密哈希，这样他们就会映射在长度为n的一串bits上，并把位上的bit翻转成1。

那么在验证某个address时，只要同样做加密哈希，如果有映射的位上bit为零，则这个address一定不在。而如果得到的bits全部为1，我们只能说可能存在在我们的输入中。我们在创造Bloom Filter时需要输入一个False Positive Rate(FPR)，保证不会有太多的错误address被判断正确的。

于是我们自己的SPV client创建了Bloom Filter把我们自己的addresses输入进去，然后发给全节点。在全节点中，记录着所有的地址。如果在全节点端，有黑客试图搞清我们的地址，他有全部的地址和我们的Bloom Filter，那么他可以通过暴力方法得到所有True Positive和False Positive的地址，但他不能辨别。这样我们的地址就被保护了起来。

Stair Stepping阶梯

随着越加越多的address， bloom filter需要扩容，否则就无法满足我们设定的FPR。但我们不想每加一个就扩容一次，所以一般定在每增加五十个就扩容一次。

这就导致了另一个问题，在每次扩容的开始，我们实际的FPR比设定的FPR要小。已知FPR是我们保护隐私的关键，如果FPR变小，那么意味着保护变弱。

Resizing扩容 Restarting重启

当扩容或者刷新hash的种子时，我们需要重新设计filter，我们输入的address会被重新映射，但是这个新的filter和旧的filter将产生不一样的false positive例子。比如Space:{@1,@2,@3,@4,@5,@6}有输入: {@1,@2,@3}, 旧的Positive{@1,@2,@3,@4,@5}, 新的False Positive{@1,@2,@3,@5,@6}，那么我们就可以知道@4和@6是错误的，从而缩小了Positive的范围。

Multi Filters

使用多个filters的情况，我们可以得到多组positive的address，在取交集过后也可以判断某些address是false positive，交集是true positive

应该做的

  1. Constant FPR
  2. 不要更新seed
  3. 不要使用不同参数的Multiple Filters

可行的方案

  1. VPN
  2. 预先设置100个address，直接输入到Bloom Filter，然后慢慢使用其中的一个或者多个address。当不够时，再生成另外100个address，生成另外一个Bloom Filter交给node。避免了stair stepping和resizing