Vertrouwelijkheid op blockchain: Vergelijking van innovatieve oplossingen en technologieën.

De meeste blockchains zijn pseudonieme netwerken: we kennen niet noodzakelijk de entiteit achter een adres, maar we kunnen alle handelingen en bezittingen van elk adres zien. Het is echter mogelijk om vertrouwelijkheid verder te vergroten om anonieme blockchains te verkrijgen.

On-chain anonimiteit kan om twee hoofdredenen gewenst zijn:

• Privacy beschermen door te voorkomen dat iedereen toegang heeft tot transacties, activa en persoonlijke gegevens die aan een adres zijn gekoppeld
• Het voorkomen van roofzuchtige strategieën in gedecentraliseerde financiën, zoals front-running bij handel of het manipuleren van de prijs van een actief om een liquidatie af te dwingen

Het integreren van anonimiteit in een blockchain is complex, aangezien het een netwerk is waarin deelnemers moeten synchroniseren en consensus moeten bereiken over de staat ervan. Dit proces wordt aanzienlijk ingewikkelder wanneer de gegevens op het netwerk versleuteld zijn.

Kortom, de uitdaging is om de activiteit op de blockchain te anonimiseren, terwijl iedereen kan controleren dat deze activiteit voldoet aan de regels van het netwerk.

Projecten die gericht zijn op het bieden van on-chain anonimiteit vertrouwen voornamelijk op vier encryptietechnologieën.

• Zero knowledge proofs (ZKP) zijn bewijzen waarmee de juistheid van informatie kan worden aangetoond zonder de inhoud ervan te onthullen (bijvoorbeeld: bewijzen dat iemand meerderjarig is zonder de leeftijd bekend te maken). Ze hebben als voordeel dat ze beknopt zijn, wat betekent dat ze kunnen worden gebruikt om snel het resultaat van een lange en complexe berekening te verifiëren.
• Fully Homomorphic Encryption (FHE) maakt het mogelijk om berekeningen uit te voeren op versleutelde gegevens zonder deze ooit te ontsleutelen, waardoor vertrouwelijkheid gedurende het hele berekeningsproces wordt gewaarborgd.
• Multi-Party Computation (MPC) stelt meerdere partijen in staat om collectieve berekeningen uit te voeren op gedeelde gegevens, terwijl de vertrouwelijkheid ervan behouden blijft. Elke partij heeft alleen toegang tot haar eigen gegevens, zonder te weten wat de anderen hebben.
• Trusted Execution Environments (TEE) zijn beveiligde gebieden gebaseerd op computerhardware die het mogelijk maken informatie te verwerken zonder dat deze toegankelijk is voor de rest van het systeem of voor andere individuen. Hun voordeel ligt in hun lage latentie en lagere kosten in vergelijking met andere oplossingen.

Elke van deze technologieën kent echter beperkingen:

• Voor ZKPs moet een entiteit toegang hebben tot de gegevens om het bewijs te genereren. Dit creëert een potentiële vertrouwde derde partij (tenzij u zelf uw bewijs genereert) en beperkt de mogelijke toepassingsgebieden, aangezien het niet mogelijk is om bewerkingen uit te voeren op de gegevens die zij versleutelen.
• FHE verliest zijn aantrekkingskracht als een gecentraliseerde entiteit de ontsleutelingssleutel heeft. Bovendien is deze technologie nog steeds erg traag en duur.
• In het geval van MPC is er een risico op samenspanning tussen de verschillende partijen.
• TEEs vereisen, zoals hun naam al aangeeft, vertrouwen in hun correcte werking. Er zijn verschillende gevallen waarin de beveiliging van TEEs in het verleden is gecompromitteerd.

Het is echter mogelijk om deze technologieën te combineren om hun beperkingen te overwinnen. Zo breidt MPC de gebruiksmogelijkheden van ZKs uit door meerdere partijen in staat te stellen gezamenlijk een bewijs te genereren over een gemeenschappelijke complexe functie. MPC kan ook worden gecombineerd met FHE om de encryptiesleutel te splitsen, waardoor afhankelijkheid van een enkel storingspunt wordt vermeden.

Het gebruik van verschillende encryptiemethoden varieert afhankelijk van de use cases en, belangrijker nog, hun respectieve volwassenheid.

Transactie-anonimisering

In de meeste gevallen is transactie-anonimisering gebaseerd op ZK (zero-knowledge) technologie. Deze technologie anonimiseert transacties door alleen het resultaat te geven en de geldigheid ervan te bewijzen. Op deze manier kan een blockchain van de ene naar de andere staat overgaan zonder de details van de overgang te onthullen.

Aztec en Polygon Miden, Ethereum layer 2's in ontwikkeling, streven ernaar gebruikers in staat te stellen zelf een ZKP (zero-knowledge proof) te genereren wanneer zij transacties uitvoeren. Dit bewijst de geldigheid van de transactie zonder de informatie te onthullen, aangezien het bewijs niet door een derde partij wordt gegenereerd. Deze individuele bewijzen kunnen vervolgens worden geaggregeerd om een nieuwe ZKP te genereren die eenvoudig te verifiëren is.

Hun doel is om totale anonimiteit van door gebruikers uitgevoerde transacties mogelijk te maken. De grootste uitdaging zal zijn om ook de details van complexere transacties die met smart contracts interageren te anonimiseren. Een andere uitdaging is het versnellen van de ZKP-generatie voor gebruikers.

Payy, een Ethereum layer 2 die gespecialiseerd is in betalingen, slaagt er nu al in om eenvoudige transacties uit te voeren waarbij gebruikers hun ZKP zelf in enkele seconden op een telefoon genereren.

Zcash, een layer 1 die ook gespecialiseerd is in anonieme betalingen, vertrouwt al op ZKPs en streeft er nu naar gebruikers in staat te stellen deze zelf te genereren.

Monero wordt vaak vergeleken met Zcash, aangezien het ook een layer 1 is die gespecialiseerd is in anonieme betalingen. Monero gebruikt echter geen ZK-technologie, maar vertrouwt op een combinatie van andere technologieën: cirkelsignaturen die de anonimiteit van de verzender beschermen, stealth-adressen die de anonimiteit van de ontvanger waarborgen, en RingCT die overdrachtsbedragen verbergt. In tegenstelling tot Zcash, dat de keuze aan zijn gebruikers laat, is Monero standaard anoniem.

Deze cryptocurrencies staan echter onder toenemende controle van toezichthouders. De token van Monero, XMR, is geleidelijk van de meeste grote handelsplatformen verwijderd.

Het anonimiseren van transacties hoeft niet altijd op het niveau van het netwerk zelf te gebeuren. Sommige applicaties maken het mogelijk transacties op publieke blockchains te anonimiseren. De bekendste is Tornado Cash, dat ZKPs gebruikt om de afzender van een transactie te anonimiseren.

Renegade, een applicatie op Arbitrum, vertrouwt op een ZKP-MPC-architectuur om handel binnen dark pools mogelijk te maken. Dit betekent dat twee personen een transactie kunnen uitvoeren zonder dat iemand anders hiervan op de hoogte is. Bovendien worden de adressen van de deelnemers aan niemand onthuld, zelfs niet aan hun tegenpartij.

Anonimisering van adresbalansen

Fully Homomorphic Encryption (FHE) maakt het mogelijk om transacties uit te voeren op versleutelde gegevens. Hierdoor kunnen alle adresgegevens op een blockchain worden geanonimiseerd, terwijl de soepele werking behouden blijft, zonder deze informatie ooit te hoeven ontsleutelen.

Zama is een van de toonaangevende bedrijven op dit gebied. The Big Whale heeft een interview gehouden met de CEO Rand Hindi (schriftelijke transcriptie hier beschikbaar):

Fhenix, een Ethereum layer 2 in ontwikkeling, streeft ernaar een blockchain te creëren waarbij overdrachtsbedragen en adresbalansen volledig versleuteld zijn.

Circle en Inco, een dienst gebouwd op EigenLayer, hebben FHE gebruikt om een anonimiteitslaag toe te voegen aan ERC20-tokens op publieke blockchains. Het doel is om zowel het token-saldo van een adres als het bedrag van de overdrachten te anonimiseren. De adressen die bij deze tokenuitwisselingen betrokken zijn, blijven echter zichtbaar, voornamelijk om te voldoen aan regelgeving.

Blokcreatie

Het anonimiseren van het blokcreatieproces kan helpen om MEV (Miner Extractable Value) te minimaliseren en een eerlijkere ordening van transacties binnen een blok mogelijk te maken.

Als onderdeel van hun samenwerking met Unichain heeft Flashbots "Rollup-Boost" aangekondigd: een oplossing gericht op het optimaliseren van blokcreatie binnen Layers 2. De architectuur vertrouwt met name op een TEE (Trusted Execution Environment) om een versleutelde mempool te creëren: gebruikers transacties worden rechtstreeks naar de TEE gestuurd, waar ze vervolgens worden geordend en uitgevoerd volgens een verifieerbare logica gecertificeerd door de TEE. Deze transacties worden pas openbaar zodra het blok is geproduceerd.

Dit voorbeeld illustreert duidelijk de waarde van verschillende anonimiteitsmethoden afhankelijk van hun use case. In dit geval biedt een TEE zeker minder veiligheid voor data-anonimisering, maar het is ook de encryptiemethode met de laagste latentie. Het gebruik ervan is daarom perfect geschikt voor een context waarin gegevens slechts korte tijd geanonimiseerd hoeven te worden, namelijk de tijd die nodig is om een blok te bouwen.

Andere projecten zoals Radius streven ernaar een versleutelde mempool te creëren op basis van ZK (Zero-Knowledge) technologie. De implementatie ervan is echter minder praktisch, met name in een omgeving waar blokken met hoge frequentie moeten worden geproduceerd.

Conclusie

On-chain vertrouwelijkheid is van toepassing op alle niveaus, waarbij elke methode verschillende afwegingen biedt op het gebied van prestaties en veiligheid.

ZKPs hebben de meest significante evolutie doorgemaakt in de afgelopen jaren, dankzij het gezamenlijke werk van bedrijven als Starkware, Polygon Labs, Succinct en RISC Zero. De kosten en tijd die nodig zijn om ZKPs te genereren zijn drastisch verminderd, waardoor ze bruikbaar zijn in veel toepassingen. Deze verbetering zal naar verwachting doorgaan, mede dankzij de ontwikkeling van computerhardware die speciaal is ontworpen voor hun generatie.

Aan de andere kant lijkt FHE nog ver verwijderd van dit volwassenheidsniveau, wat de implementatie ervan beperkt.

De combinatie van verschillende encryptiemethoden maakt het mogelijk hun veiligheid te versterken. Zo is het mogelijk deze methoden binnen een TEE te gebruiken, die dan een soort extra beveiligingslaag wordt.

Een grote uitdaging voor vertrouwelijkheid blijft regelgeving. Veel staten hebben druk uitgeoefend op handelsplatformen om Monero te verwijderen. Daarnaast zit Tornado Cash-ontwikkelaar Alexey Pertsev nog steeds vast op verdenking van witwassen.

‍

Ontdek de privacyoplossingen die blockchains transformeren, van pseudonimiteit tot totale anonimiteit. Van bewijs zonder openbaarmaking tot geavanceerde encryptie, ontdek de belangrijkste technologieën voor het beveiligen van uw on-chain transacties en gegevens.