[[alloc] init] 비공개 비트코인 거래를 위한 쉴디드 비트코인 제안 발표

세부 사항

[[alloc] init]이 제안한 Shielded Bitcoin은 강력한 프라이버시를 갖춘 비트코인 거래를 가능하게 할 것입니다.

Shielded Bitcoin은 [[alloc] init] 연구원인 Clara Shikhelman, Misha Komarov, Aleksei Moskvin이 제안한 것으로, 운영자, 소프트포크 또는 비트코인 합의에 대한 기타 변경 없이도 비트코인 베이스 레이어에서 차폐 비트코인 거래를 가능하게 하는 새로운 프라이버시 메타프로토콜입니다. 백서는 여기에서, 블로그 공지는 여기에서 확인할 수 있습니다. 

이 프로토콜은 강력한 프라이버시 보존 거래를 위한 거래 구조와 인덱싱 프로토콜을 정의하는 동시에, 시스템에 자금을 페깅하거나 인출하는 데 비트코인 PIPE에 의존합니다. PIPE 메커니즘에 대한 자세한 내용은 기사 끝부분에서 다룹니다. 

그 설계는 비트코인의 설계를 상당히 그대로 반영합니다. UTXO에 해당하는 것(노트)이 있고, 거래는 일반 비트코인 거래처럼 노트를 입력으로 소비하며, 증인은 소비된 입력이 적절히 승인되었음을 증명하고, 노드(메타프로토콜의 경우 인덱서)는 거래 내역을 파싱하여 어떤 코인이 사용되었고 사용되지 않았는지에 대한 현재 상태를 구축합니다. 

그러나 모든 세부 사항은 상당히 다릅니다. 

Shielded Bitcoin 거래는 OP_RETURN, 증인 필드 또는 기타 데이터 전달 방식을 사용하여 비트코인 거래에 포함된 접두사(“shbtc:”와 같은 것)가 있는 데이터 덩어리일 뿐입니다. 이는 비트코인에게 아무 의미가 없으며, 비트코인 네트워크는 이를 검증하거나 이에 대한 어떤 규칙도 강제하지 않습니다. 유효하지 않은 Shielded Bitcoin 거래가 온체인에 기록되는 것은 완전히 가능하며, 블록체인을 수동적으로 관찰하는 Shielded Bitcoin 인덱서(읽기: 노드)의 역할은 검증에 실패한 거래를 무시하고 네트워크 잔액 상태를 업데이트하는 데 적용하지 않는 것입니다. 

인덱서는 비트코인이 UTXO로 하는 것처럼 사용되지 않은 노트 세트에서 노트를 삭제하지 않습니다. 대신 무효화자 세트를 사용합니다. 이는 사용자가 어떤 노트가 사용되었는지 공개하지 않고도 노트가 사용되었음을 증명하는 암호화된 증명과 무효화자를 공개적으로 게시할 수 있는 방법입니다. 아이디어는 노트가 “사용되지 않은 노트 세트”에 있는지 확인하는 대신, 무효화자가 이미 사용되었는지 확인하는 것입니다. 인덱서는 생성된 모든 노트 출력의 머클 트리를 구축하며, 이 트리는 영원히 성장하고 추가만 가능하며, 그 다음에는 무효화자 세트를 구축합니다. 

이 프로토콜을 사용하려면 비트코인 노드와 Shielded Bitcoin 인덱서만 있으면 됩니다. 서비스 제공자, 코디네이터 또는 자금을 복구하기 위한 오프체인 상태가 필요하지 않습니다. 온체인 비트코인과 마찬가지로 노드/인덱서와 키만 있으면 됩니다. 

각 사용자 지갑은 마스터 비밀 키를 파생하며, 여기서 관련된 다른 모든 키 세트가 생성됩니다.

이는 비트코인의 HD 지갑과 매우 유사한 방식으로 생각하면 됩니다. 이 관계로 많은 주소 세트를 생성할 수 있습니다. Skspend는 개인 키이고, sknf는 노트 출력을 무효화하는 데 사용되며, vkin은 들어오는 노트를 복호화하고 보는 데 사용되고, vkout은 나가는 거래를 보는 데 사용되며, sk_view는 수신 주소를 생성하는 데 사용됩니다. 

사용자가 누군가에게 자금을 보내기 위해 주소를 제공하려는 경우, 파생 값과 유사한 다이버시파이어 값 d를 생성한 다음 그 값을 자신의 skview 키에 곱합니다. 그 결과 공개 키인 pkd와 d가 사용자의 주소가 됩니다. 

그런 다음 발신자는 노트 출력 암호화와 무효화에 필요한 임의 값인 rseed를 생성합니다(잠시 후에 다루겠습니다). 거래 출력에는 출력 값, 수신자가 발신자에게 제공한 d 값, 발신자의 rseed 값, 이렇게 세 가지 암호화된 것만 포함됩니다. 발신자는 비밀 임시 키 쌍과 수신자의 공개 키를 사용하여 공유 비밀을 생성합니다. 양측 모두 자신의 개인 키를 상대방의 공개 키에 곱하여 동일한 비밀을 생성할 수 있습니다. 노트 출력은 이 공유 비밀을 사용하여 암호화되며, 임시 sk_eph는 수신자가 공유 비밀을 생성할 수 있도록 암호화되지 않은 상태로 포함됩니다. 

입력 측면에서는 유효한 거래를 위해 두 가지가 필요합니다. 소비된 노트 출력에 대한 공개 무효화자와, 1) 노트 출력이 노트의 머클 트리에 포함되어 있는지, 2) 거래가 적절한 sk_spend 키에 의해 승인되었는지, 3) 무효화자가 올바르게 파생되었는지, 4) 인플레이션이 발생하지 않았는지를 증명하는 영지식 증명입니다. 

위 이미지에서 보시다시피, 무효화기는 sknf 키, rseed에서 파생된 ρ 값, 그리고 노트 출력의 머클 트리에서 해당 노트의 위치를 사용합니다. 영지식 증명은 이 모든 것을 보장하므로, 사용된 노트를 삭제하는 대신 단순히 무효화기의 반복 여부만 확인하면 됩니다. 어떤 노트 출력이 어떤 무효화기에 대응하는지 전혀 알 수 없더라도, 모든 거래에 포함된 영지식 증명이 세트에 추가되는 각 무효화기가 유효한 노트 출력에서 비롯되었음을 보장합니다. 반복이 없는 한 동일한 이중 지불 방지 보장을 제공합니다. 

이것이 바로 이 프로토콜이 본질적으로 암호화된 메타프로토콜 거래를 비트코인 블록체인에 임베드할 수 있게 하면서도, 어떤 것도 이중 지불되지 않고 코인이 허공에서 부풀려지지 않는다는 보장을 제공하는 방식입니다. 

이는 사실 프라이버시 속성 측면에서 매우 잘 설계된 시스템이며, Zcash의 실드 풀과 같은 수준입니다. 메타프로토콜에 진입하고 이탈하는 시점에 고려해야 할 프라이버시 사항이 있으며, 이는 곧 발표될 논문에서 자세히 다룰 예정입니다. 코인조인과 같은 프라이버시 측정이나 주기적 재혼합에 대한 우려는 없습니다. 

다음은 페그입니다. 의도는 증인 암호화 방식인 PIPEs v2를 사용하여 페그를 구축하는 것입니다. PIPE를 사용하면 특정 조건이 충족되었음을 증명하는 ZK 증명(예: 어떤 UTXO의 상태, 거래가 확인되었는지 등)을 제공하지 않는 한 키를 공개하지 않는 프로그램/메커니즘으로 개인 키를 암호화할 수 있습니다. 이를 통해 운영자, 연합, 또는 제3자의 자금 보관 없이 페그가 작동할 수 있습니다. 

이것은 비트코인에 대한 소프트포크나 프로토콜 변경이 필요하지 않으며, 전적으로 오프체인에서 이루어집니다. 

Shielded Bitcoin의 계획과 그들의 다음 작업 단계는 사용자가 PIPE 암호화 방식으로 제어되는 키를 사용하여 Shielded Bitcoin에 자금을 예치할 수 있게 하는 페깅 메커니즘입니다. 이 키는 온체인에서 확인된 합법적인 페그 아웃 거래에 대한 ZK 증명을 생성함으로써 “잠금 해제”됩니다. 

현재 시스템의 이 측면을 정의하는 논문 작업이 진행 중이며, 가까운 시일 내에 발표될 예정입니다.

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