Benutzer interagieren mit Blockchains unter Verwendung ihrer Pseudonyme oder öffentlichen Schlüssel. Obwohl dies ein gewisses Maß an Privatsphäre bietet, bleibt ihre Privatsphäre nicht vollständig gewahrt, da ihre tatsächlichen Identitäten nicht direkt verwendet werden. Dies liegt daran, dass alle Transaktionen in der öffentlichen Blockchain übermittelt und gespeichert werden, sodass Dritte die Blockchain untersuchen und die tatsächlichen Identitäten der Benutzer mit ihren Pseudonymen verknüpfen können. Dies kann durch die Rückverfolgung ihrer Interaktionen mit zentralisierten Börsen oder durch Transaktionen mit Verkäufern erfolgen, die ihre Pseudonyme erfahren und ihren Transaktionsverlauf auf der Blockchain verfolgen können.

Dies ist ein erhebliches Problem für die Blockchain-Einführung, da Benutzer ihre Krypto-Kontoinformationen möglicherweise nicht mit der Welt teilen möchten! Darüber hinaus wird es mit der Weiterentwicklung der Blockchain-Analysetechnologie einfacher, die Identität der Benutzer zu ermitteln, und Vorschriften könnten KYC für viele Anwendungen erzwingen und so die Privatsphäre der Benutzer zerstören.

Bridge-Datenschutz

Um Datenschutzprobleme in der Blockchain anzugehen, gibt es verschiedene Lösungen, wie zum Beispiel Mixing, Ringsignaturen und Zero-Knowledge-Proofs. Diese Techniken wurden sowohl auf Blockchain- als auch auf Anwendungsebene angewendet. Ein Bereich, dem jedoch nicht viel Aufmerksamkeit geschenkt wurde, sind Blockchain-Brücken. Blockchain-Brücken sind Protokolle, die es Benutzern ermöglichen, Gelder und Daten zwischen verschiedenen Blockchains zu verschieben. Da die Multi-Chain-Welt wächst, wird die Lösung von Datenschutzproblemen in Bridges immer wichtiger.

Eine der Hauptanwendungen von Brücken ist die Übertragung von Vermögenswerten zwischen Ketten, aber bei diesem Prozess mangelt es derzeit an Privatsphäre. Für Dritte ist es einfach, die von einer Kette zur anderen verschobenen Vermögenswerte zu verfolgen und die Adressen und Vermögenswerte miteinander zu verknüpfen. Darüber hinaus ist der Transfer von Geldern von einer Kette in eine andere oft ein zeitaufwändiger Prozess, der es den Akteuren des Miner Extractable Value (MEV) erleichtert, die ersten Nutzer zu sein. Wenn ein Benutzer beispielsweise einen kettenübergreifenden Austausch zwischen zwei Blockchains (nennen wir sie Quell- und Zielkette) durchführen möchte, würde er eine Anfrage an die Quellkette senden. Da es einige Zeit dauert, bis die Transaktion in der Quellkette bestätigt und dann an die Zielkette übermittelt wird, haben MEV-Akteure genügend Zeit, die MEV-Chance zu erkennen und die Preise so zu steuern, dass sie daraus Gewinne erzielen.

Datenschutz in Blockchain Bridges erreichen

Bestehende Datenschutztechniken können genutzt werden, um Privatsphäre in Blockchain-Brücken zu erreichen. In den folgenden Abschnitten erklären wir jede Technik und wie sie auf das Brückenproblem angewendet werden kann.

Mischen

Beim Mischen handelt es sich um eine Technik, die Sender und Empfänger voneinander trennt. Bei dieser Methode fassen zwei oder mehr Benutzer, die X-Tokens übertragen möchten, ihre Transaktionen zu einer einzigen zusammen, was es für Dritte schwierig macht, Sender und Empfänger zu verknüpfen.

Wenn Alice und Bob beispielsweise jeweils 1 BTC über eine Brücke von Bitcoin zu Polygon verschieben möchten, senden sie normalerweise zwei separate Anfragen. Um ihre Privatsphäre zu wahren, können sie ihre Anfragen in einer einzigen Transaktion zusammenfassen und an die Bridge senden. Wenn die Bridge die Anfrage ausführt, sendet sie verpackte BTC an die von Alice und Bob festgelegten Empfängeradressen, ein Dritter kann den Empfänger von Alice und Bob jedoch nicht unterscheiden.

Null-Wissens-Beweis

Zero-Knowledge-Proof ist ein kryptografisches Tool, das es einem Prüfer ermöglicht, die Gültigkeit einer Aussage oder von Daten nachzuweisen, ohne Informationen über die tatsächlichen Daten preiszugeben. Diese Technologie wird in der datenschutzorientierten Kryptowährung Zcash verwendet, um Benutzern den Nachweis zu ermöglichen, dass sie über eine bestimmte Menge an Coins verfügen, ohne preiszugeben, welche spezifischen Coins sie besitzen. Der Prüfer kann die Gültigkeit des Nachweises überprüfen und die Zahlung akzeptieren, wenn sie tatsächlich gültig ist, ohne Kenntnis über die tatsächlichen Münzen zu haben.

Diese Technologie kann auch genutzt werden, um bei der Überbrückung von Vermögenswerten die Verbindung zwischen Sender und Empfänger zu verschleiern. Wenn Alice beispielsweise 1 ETH von Ethereum an Polygon übertragen möchte, kann sie die ETH an einen Smart Contract auf Ethereum senden und dann einem Smart Contract auf Polygon den Nachweis erbringen, dass sie die Kontrolle über den Vermögenswert hat, ohne ihn preiszugeben. Dadurch wird die Verbindung zwischen Sender und Empfänger unterbrochen.

Zur Implementierung des Protokolls sind zwei Smart Contracts erforderlich, einer auf Ethereum und einer auf dem Polygon-Netzwerk. Auch für die Datenübertragung von Ethereum zu Polygon ist eine Blockchain-Brücke notwendig. Der Ethereum-Smart-Vertrag speichert einen Merkle-Baum, und Benutzer können dem Baum ein neues Blatt hinzufügen, indem sie eine bestimmte Menge ETH (z. B. 1 ETH) hinterlegen. Anschließend können Benutzer auf Polygon 1 WETH aus dem Smart Contract abheben, indem sie einen gültigen Nachweis vorlegen.

Alice generiert zwei Zufallswerte, „s“ und „r“, und berechnet den Hash ihrer Verkettung (r||s), den sie dem Merkle-Baum hinzufügt. Die Wurzel des aktualisierten Merkle-Baums (Merkle-Wurzel) wird dann über die Blockchain-Brücke in den Polygon-Smart-Vertrag verschoben.

Im Polygon-Netzwerk reicht Alice Beweise ein, die ihr Wissen über „r“ und „s“ mit einer neuen Identität belegen. Der Beweis zeigt, dass der Hash von „r||s“ Teil des Merkle-Baums ist, die tatsächlichen Werte von „r“ und „s“ werden jedoch nicht offenbart. Zusätzlich zum Beweis sendet Alice „H(r)“ an den Smart Contract. Der Smart Contract verifiziert den Beweis, indem er ihn mit der aktualisierten Merkle-Wurzel und dem Wert von „H(r)“ vergleicht. Wenn der Beweis als gültig erachtet wird, prägt der Smart-Vertrag 1 WETH für Alice als Beweiser. Es ist wichtig zu beachten, dass der Smart Contract den Wert von „H(r)“ speichert, sodass Alice WETH nur einmal für ein bestimmtes „r“ und „s“ erhalten kann.

Zusammenfassung

Die Verwendung von Pseudonymen bei Blockchain-Transaktionen schützt nicht die vollständige Privatsphäre. Zur Verbesserung der Privatsphäre gibt es Lösungen wie Mischen, Ringsignaturen und Zero-Knowledge-Proofs, aber der Privatsphäre von Übertragungen zwischen verschiedenen Blockchains wurde bisher nicht viel Aufmerksamkeit geschenkt. Dies ist von Bedeutung, da die Multi-Chain-Akzeptanz zunimmt und der Datenschutz immer wichtiger wird. Misch- und Zero-Knowledge-Beweise können auf das Brückenproblem angewendet werden, um die Privatsphäre bei Übertragungen zu wahren.

Verweise

[1] CoinShuffle: Praktisches dezentrales Münzmischen für Bitcoin

[2] Zerocash: Dezentrale anonyme Zahlungen von Bitcoin

[3] Vertrauenslose, die Privatsphäre schützende Blockchain-Brücken