Систематизация знаний по используемой криптографии в блокчейне. Обзор используемых криптографических понятий в блокчейне. Схема шифрования.

Недавно (20 июня 2019 года) на Cryptology ePrint Archive была опубликована статья "SoK of Used Cryptography in Blockchain". Данный пост - девятнадцатый 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

Это процесс кодирования части информации, с помощью которой только авторизованные стороны могут получить к ней доступ. Его можно использовать для обеспечения конфиденциальности данных блокчейна путем их шифрования. Существует множество схем шифрования, которые можно использовать в блокчейне. Шифрование с симметричным ключом используется в структуре Hyperledger для обеспечения конфиденциальности смарт-контракта [62] и блокчейна для умного дома [147]. Хотя поиск и вычисление над зашифрованными данными является большой проблемой, существует множество методов, которые можно использовать для этой цели. Некоторые из этих методов, такие как шифрование с возможностью поиска для поиска зашифрованных данных в облаке, уже используются в контролируемом блокчейне [148], а для вычислений над зашифрованными данными в блокчейне блоков также могут использоваться полностью гомоморфное шифрование и функциональное шифрование. Криптовалюта Monero [58] использует (наполовину) аддитивное гомоморфное шифрование вместе с методами подтверждения диапазона, но с поддержкой только транзакций со значениями.

Чтобы обеспечить одновременно конфиденциальность и подлинность данных, в блокчейне может использоваться аутентифицированное шифрование. При аутентифицированном шифровании два одноранговых узла устанавливают соединение, они оба обмениваются своими открытыми ключами и вычисляют общий секрет, который используется в качестве симметричного ключа для аутентифицированного алгоритма шифрования. Недавно завершившийся криптографический конкурс CAESAR [149] определил набор из шести шифров для аутентифицированного шифрования. На момент написания этой статьи (июнь 2019 г.) ни один из этих шифров не был развернут в какой-либо системе блокчейна.

Широковещательное шифрование может использоваться в блокчейне для обеспечения анонимности узлов-получателей блокчейна. [150] предлагает использовать блокчейн для обеспечения доступности и подотчетности IoT. Каждый пользователь в группе получает зашифрованное сообщение, хотя расшифровать его могут только пользователи с правильным разрешением или ключом.