Monero技術詳解(一):技術方案總覽

買賣虛擬貨幣
比特幣創造性地密碼學、博弈論、貨幣經濟學等多種技術結合起來,形成了歷史上首個真正穩定執行較長時間的去中心化貨幣系統。在獲得了巨大成就的同時也產生了諸多後來者有待於解決的問題,其中被討論較多的問題是公開賬本上記錄的交易明文資訊致使的使用者隱私洩漏問題。也有諸多方案來解決這一問題,Monero無非是運用密碼學協議來解決該問題中表現較為出色者之一。Monero不單使用了較為通用的區塊鏈技術來實現賬本一致性問題。並且使用較為精妙的密碼學技術來解決隱私問題。技術選擇有如下。1. 一次性地址Monero繼承了比特幣所使用的UTXO模型。與比特幣不同的是比特幣的多個UTXO的地址可能相同,這也就顯示展示出資金的所有權。Monero的每個UTXO都具有不同的地址(只要交易發起者不蓄意適用相同的地址),避免展示出不同的UTXO歸統一使用者所有。其中所使用的技術是一次性地址。一次性地址由傳送者產生,並透過Diffie-Hellman秘密交換的方法,將私密資訊交換給接收人,讓接收人恢復出一次性私鑰,完成UTXO所有權的轉移。2. 環簽名
為了混淆資金流路線,Monero採用環簽名技術。每筆真正待消費的UTXO都可以用任意數量的其他UTXO(加上真正的UTXO,共同稱之為環)來混淆視聽,極大地擾亂觀察者的視線,讓資金的追蹤者無力跟蹤資金的來源。如同普通數字簽名用來證明簽名出自於某一特定公鑰的簽名人一樣,環簽名用於證明的簽名是出自於組織的某一成員,並且不暴露該成員的真正身份。這一概念與群簽名概念頗為相似,只是群簽名具有額外的可公開身份功能,該功能在特定情況下可展示於真正的簽名人身份。環簽名則是將這一可公開身份的功能去除掉,徹底做到隱藏身份於群體(環)。具體來說,環簽名具有一下性質:1.簽名人的模糊性:如上所說,除了真正簽名人之外的所有觀察者,都只能確定某一簽名來自於某一公開了所有公鑰集合的群體,至於真正的簽名人,則無法獲知。Monero運用這一性質來混淆交易中資金的來源。2.可連結性:Monero中,當一筆UTXO被消費掉等價於該UTXO對應的一次性私鑰作了簽名並且被礦工用其對應的一次性公鑰驗證透過,交易寫入到賬本。當同一筆UTXO被花費之後,惡意者試圖對該UTXO作第二次消費嘗試時,礦工需要即使的發現並剔除此交易。此時環簽名的可連結性使得歷史第一次消費記錄與第二次消費嘗試有連結關係,判定為同一UTXO,丟棄第二次消費嘗試。抽象地說,如果同一個私鑰對於不同的訊息作了簽名,那麼這兩簽名之間的聯絡是可以察覺到的。環簽名技術在Monero中的作用之一是為了混淆資金的流動鏈路。
3. 資金數量隱藏技術另一項需要保護的隱私資料即為交易中的資金數量。Monero運用Pederson承諾來對第三者隱藏交易的數量,使其資訊理論意義上完美隱藏了資金數量。並且Pederson承諾的加法同態可加性以及區間證明技術,讓礦工在非明文情況下即可驗證多輸入-多輸出交易前後資金並未非法增加。其中值得一提的是區間證明技術。在v0.13.0.4版本之前,Monero運用環簽名(再一次用到環簽名,但是目的不同)技術對UTXO資金數額的每個位元均作一次環簽名,以此來證明UTXO中數額欄位均存在於某一區間內。在v0.13.0.4及其之後的版本中,Monero運用子彈證明技術,將範圍證明欄位長度極大地縮短,也因此Monero鏈上的單筆交易費降低了約96%。在接下來的系列中,我將分篇具體地介紹Monero其中所使用技術的細節。

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