Систематизация знаний по используемой криптографии в блокчейне. Обзор используемых криптографических понятий в блокчейне. Разделение секрета.

Недавно (20 июня 2019 года) на Cryptology ePrint Archive была опубликована статья "SoK of Used Cryptography in Blockchain". Данный пост - двадцать первый в запланированной серии, содержащей любительский перевод этой статьи.

 

Систематизация знаний по используемой криптографии в блокчейне

(перевод с английского

статьи

Mayank Raikwar, Danilo Gligoroski and Katina Kralevska

SoK of Used Cryptography in Blockchain

Cryptology ePrint Archive, Report 2019/735

https://eprint.iacr.org/2019/735)

 

Аннотация

(перевод аннотации здесь)

1 Введение (перевод введения здесь)

1.1 Наш вклад (перевод здесь)

2 Методология исследования (перевод здесь)

3 Основные понятия блокчейна

3.1 Криптографическая хэш-функция (перевод здесь)

3.2 Механизмы консенсуса (перевод здесь)

3.3 Сетевая инфраструктура (перевод здесь)

3.4 Типы блокчейна (перевод здесь)

4 Проблемы в блокчейн

4.1 Безопасность и приватность (перевод здесь)

4.2 Проблемы масштабируемости (перевод здесь)

4.3 Форкинг (перевод здесь)

4.4 Производительность (перевод здесь)

4.5 Энергопотребление (перевод здесь)

4.6 Инфраструктурные зависимости (перевод здесь)

5. Обзор используемых криптографических понятий в блокчейне

5.1 Схема подписи (перевод здесь)

5.2 Доказательства с нулевым разглашением (перевод здесь)

5.3 Контроль доступа (перевод здесь)

5.4 Схема шифрования (перевод здесь)

5.5 Безопасные многосторонние вычисления (перевод здесь)

5.6 Разделение секрета

В этой концепции секрет делится на несколько частей между участниками и реконструируется с использованием минимального количества частей. Эти части называются долями и они уникальны для каждого участника. Разделение секрета используется для защиты конфиденциальной информации. Схема разделения секрета выгодна в безопасных многосторонних вычислениях для распределения долей между сторонами. Разделение секрета Шамира [152] уже используется для распространения данных транзакций без существенной потери целостности данных в блокчейне [153]. Децентрализованные автономные организации (DAO) могут воспользоваться преимуществами совместного использования секретов, распределяя доли информации между узлами системы, а не сохраняя полную информацию на каждом узле. Совместное использование секретов в DAO можно практиковать на основе консенсуса, когда каждый участвующий узел хранит набор долей состояния системы, а не полное состояние системы. Эти доли являются точками на многочленах, которые составляют часть состояния.

 

Рисунок 10: Схема совместного использования секрета 2-из-3 для закрытого ключа криптовалютного кошелька

Схемы разделения секрета также используются в различных off-chain и on-chain биткойн-кошельках для защиты закрытых ключей держателей криптовалюты. Например, предположим, что организация хочет хранить свои биткойны с одним закрытым мастер-ключом. В этом случае схема совместного использования секрета помогает хранить один и тот же ключ у нескольких людей. Простым примером этого сценария будет совместное использование ключа биткойн-кошелька между тремя людьми путем распределения долей ключа. Эти отдельные общие ресурсы не передают никакой информации о фактическом ключе. Однако любые 2 из 3 человек могут реконструировать ключ, используя свои общие ресурсы, как показано на рис. 10. Схемы совместного использования секрета могут принести пользу блокчейну, поскольку хранят секретную информацию децентрализованным способом, чтобы неавторизованные стороны не могли получить к ней доступ. Разделение секрета используется в блокчейне для различных целей, таких как протокол честного и безопасного голосования на основе разделения секрета (SHARVOT) [115] и новая криптовалюта на основе мини-блокчейна [154].