Dandelion++ to sposób przekazywania nowych transakcji w sieci peer-to-peer, dzięki któremu osoby obserwujące sieć nie mogą łatwo ustalić, który komputer je wysłał. Ten poradnik wyjaśnia, jaki problem rozwiązuje, jak działają jego fazy stem i fluff, co artykuł z 2018 roku dodał do pierwotnej konstrukcji i jak Blocknet używa go przy każdej płatności.
Czym jest Dandelion++?
Dandelion++ to protokół przekazywania transakcji, który ukrywa, który węzeł utworzył transakcję. Nowa transakcja najpierw wędruje wzdłuż „łodygi” (stem), przekazywana od jednego węzła do dokładnie jednego kolejnego przez kilka przeskoków. Potem „rozkwita” (fluff) i rozchodzi się po całej sieci, wyglądając tak, jakby zaczynała się w węźle daleko od prawdziwego nadawcy.
Nazwa (ang. dandelion, czyli mniszek) pochodzi od kształtu ścieżki: cienka łodyga, a potem puch nasion rozwiewany we wszystkie strony. Dandelion++ opublikowali w 2018 roku Giulia Fanti, Shaileshh Bojja Venkatakrishnan, Surya Bakshi, Bradley Denby, Shruti Bhargava, Andrew Miller i Pramod Viswanath w Proceedings of the ACM on Measurement and Analysis of Computing Systems (preprint na arXiv), a zaprezentowali na konferencji ACM SIGMETRICS 2018. Ulepsza on propozycję tej samej grupy z 2017 roku, Dandelion.
Dlaczego rozgłaszanie transakcji zdradza, skąd pochodzi?
Wiadomość z transakcją nie zawiera Twojego adresu IP. Zdradza go sposób, w jaki się rozchodzi. W typowej sieci kryptowaluty węzeł, który tworzy transakcję, wysyła ją do wszystkich swoich sąsiadów, oni wysyłają ją do swoich i transakcja rozchodzi się od źródła falami, jak kręgi na wodzie.
Badacze pokazali, że te fale da się zmierzyć. W 2014 roku Biryukov, Khovratovich i Pustogarov, a niezależnie od nich Koshy, Koshy i McDaniel, uruchomili „superwęzeł”, który łączył się z niemal każdym osiągalnym węzłem Bitcoina i zapisywał, kiedy każda transakcja dotarła od każdego sąsiada. Węzeł, który pierwszy dostarczył transakcję, często był tym, który ją utworzył. Artykuł o Dandelion++ nazywa to estymatorem pierwszego szpiega: zgadnij, że źródłem transakcji jest pierwszy uczciwy węzeł, który ją dostarczył. To proste i dobrze działa przeciwko zalewowemu rozgłaszaniu.
Dodawanie losowych opóźnień, zanim każdy węzeł przekaże transakcję dalej, co Bitcoin Core robi za pomocą schematu zwanego dyfuzją, sprawia, że czasy są bardziej zaszumione. Badania nad Dandelion poszły inną drogą i zmieniły sam kształt ścieżki.
Jak działają fazy stem i fluff?
W fazie stem każdy węzeł przekazuje transakcję dokładnie jednemu sąsiadowi. Na każdym przeskoku węzeł rzuca obciążoną monetą: zwykle kontynuuje łodygę, czasem przełącza się na fluff. W fazie fluff transakcja jest rozgłaszana do wszystkich sąsiadów jak zwykle, więc obserwatorzy widzą, że rozchodzi się od węzła, w którym rozkwitła.
Krok po kroku:
- Twój węzeł zaczyna łodygę. Wysyła nową transakcję tylko do jednego sąsiada.
- Każdy przekaźnik decyduje. Sąsiad albo przekazuje ją jeszcze jednemu sąsiadowi (stem), albo ją rozgłasza (fluff).
- Fluff rozsyła ją wszędzie. Od węzła, w którym rozkwitła, transakcja zalewa sieć w zwykły sposób i dociera do minerów.
Szpieg obserwujący wiele węzłów widzi teraz, że fala zaczyna się w węźle, w którym transakcja rozkwitła, a ten może być wiele przeskoków od Ciebie. Długość łodygi jest losowa, więc szpieg nie może po prostu cofnąć się o stałą liczbę przeskoków. Artykuł podaje oczekiwaną długość łodygi jako 1/q, gdzie q to szansa na rozkwit na każdym przeskoku. Przy q = 0,1 łodyga ma średnio około dziesięciu przeskoków.
Co Dandelion++ zmienił w stosunku do Dandelion?
Konstrukcja Dandelion z 2017 roku wysyłała łodygi wzdłuż pojedynczej linii przekaźników i dowodziła mocnych wyników przy trzech założeniach: każdy węzeł przestrzega zasad, każdy węzeł wysyła jedną transakcję i każdy węzeł używa Dandelion. Artykuł z 2018 roku pokazał, jak szpiedzy łamiący te założenia mogliby dowiedzieć się więcej, a następnie zmienił konstrukcję tak, by gwarancje utrzymywały się także wobec nich. Działa ona w epokach, przy czym każdy węzeł przechodzi do nowej epoki „rzędu co 10 minut”, a w każdej epoce używa czterech mechanizmów:
| Mechanizm | Co robi |
|---|---|
| Graf przekaźników w przybliżeniu 4-regularny | Każdy węzeł wybiera do dwóch swoich połączeń wychodzących jako przekaźniki, co daje sieć przeplatających się ścieżek zamiast jednej linii. |
| Jedna krawędź dla własnych transakcji | Węzeł wysyła każdą utworzoną przez siebie transakcję tą samą krawędzią wychodzącą, więc wysłanie kilku transakcji nie zdradza więcej. |
| Pseudolosowe przekazywanie | W każdej epoce węzeł jest albo przekaźnikiem, albo dyfuzorem dla wszystkich transakcji, które otrzymuje w fazie stem, i przypisuje każdej krawędzi przychodzącej krawędź wychodzącą. |
| Zegary awaryjne | Węzeł, który wysłał lub przekazał transakcję w fazie stem, czeka losowy czas, aż zobaczy jej rozkwit, a jeśli do niego nie dojdzie, sam ją rozgłasza. |
Przy wyborze q symulacje z artykułu wykazały, że utrzymanie q na poziomie 0,2 lub niższym ogranicza to, co szpieg może zyskać, manipulując grafem przekaźników. Autorzy uruchomili swoją implementację w działającej sieci Bitcoina i wybrali q = 0,1 lub q = 0,2, aby utrzymać propagację w granicach docelowych 4,5 sekundy.
Dandelion został zaproponowany dla Bitcoina jako BIP 156. Monero dodało Dandelion++ w wersji 0.16, wydanej w maju 2020 roku.
Jak Blocknet używa Dandelion++?
Każdy węzeł Blocknet przekazuje transakcje za pomocą Dandelion++ i nie trzeba niczego włączać. Gdy wysyłasz BNT, Twój węzeł najpierw sprawdza transakcję i dodaje ją do własnej puli pamięci (mempool), a potem przekazuje ją routerowi Dandelion++. Oto ustawienia w demonie:
| Ustawienie | Wartość | Co oznacza |
|---|---|---|
| Prawdopodobieństwo stem | 0,9 | Każdy przekaźnik kontynuuje łodygę w 90% przypadków, a w 10% przechodzi w fluff (q = 0,1), czyli to samo q, które testowano w artykule. |
| Epoka | 10 minut | Trasy stem są przetasowywane co 10 minut. |
| Zegar embarga | 45 sekund | Jeśli do tego czasu Twoja transakcja nie wróci do Twojego węzła w fazie fluff, węzeł sam ją rozgłasza. |
Jak wędruje płatność Blocknet:
- Twój węzeł wybiera jednego sąsiada stem na epokę. Wysyła każdą utworzoną przez siebie transakcję do tego samego sąsiada aż do kolejnej 10-minutowej epoki, co odpowiada regule z artykułu dla własnych transakcji węzła.
- Każdy przekaźnik dokonuje nowego wyboru. Węzeł, który otrzymuje transakcję w fazie stem, z prawdopodobieństwem 10% przełącza ją w fluff. W przeciwnym razie przekazuje ją losowo wybranemu sąsiadowi innemu niż ten, od którego ją dostał. Przy q = 0,1 łodyga ma średnio około dziesięciu przeskoków.
- Wiadomości stem wyglądają tak samo z każdego węzła. Węzeł używa tej samej wiadomości, by zacząć łodygę, co by ją przekazać, więc sąsiad, który ją otrzymuje, nie wie, czy utworzyłeś transakcję, czy ją przekazujesz.
- Transakcja zawsze dociera. Jeśli przeskoku w fazie stem nie da się dostarczyć, węzeł od razu przełącza transakcję w fluff, a 45-sekundowe embargo obejmuje wszystko, co utknie.
- Przekaźniki sprawdzają, co przenoszą. Węzeł potwierdza, że ładunek stem jest poprawnie zbudowaną transakcją, zanim go przekaże, i karze sąsiada, który wysyła śmieci.
Jak Dandelion++ łączy się z pozostałą prywatnością Blocknet?
Dandelion++ działa w warstwie sieciowej: chroni powiązanie między transakcją a komputerem, który ją wysłał. Prywatność w łańcuchu, która czyni Blocknet kryptowalutą prywatności, chroni treść transakcji: pierścień CLSAG złożony z 16 członków na każdym wejściu ukrywa nadawcę, jednorazowe adresy stealth ukrywają odbiorcę, a zobowiązania Pedersena z dowodami zakresu Bulletproofs ukrywają kwoty. Te zabezpieczenia są obowiązkowe, więc każda transakcja wygląda podobnie, zanim Dandelion++ w ogóle ją przeniesie.
Obie warstwy uzupełniają się nawzajem. Podpisy pierścieniowe ukrywają, które wyjście zapłaciło, a Dandelion++ ukrywa, który węzeł rozgłosił płatność. Artykuł Jak Blocknet chroni prywatność płatności omawia każdą warstwę w łańcuchu, a Czym jest Blocknet? daje przegląd, w tym płacenie po nazwie z Blocknet ID.
Aby zdobyć własne BNT do wysyłania, możesz je wykopać w domu. Skorzystaj z poradnika kopania Blocknet, aby pobrać seine, skierować go na bntpool.com i odbierać wypłaty na adres swojego portfela lub @name.
Najczęściej zadawane pytania
Czy Dandelion++ ukrywa mój adres IP?
Ukrywa, który węzeł zapoczątkował transakcję, przed obserwatorami rozmieszczonymi w sieci. Transakcja rozchodzi się szeroko dopiero po przejściu w fazę fluff, kilka przeskoków od Ciebie. Twój pierwszy sąsiad w fazie stem widzi, że transakcja przyszła z Twojego węzła, ale wiadomości stem wyglądają tak samo, niezależnie od tego, czy węzeł utworzył transakcję, czy tylko ją przekazuje, więc nie potrafi tego rozróżnić.
Czym różni się Dandelion od Dandelion++?
Dandelion (2017) wprowadził fazy stem i fluff na pojedynczej linii przekaźników. Dandelion++ (2018) zachowuje obie fazy i uodparnia je na szpiegów łamiących zasady. Używa grafu, w którym każdy węzeł wybiera dwa przekaźniki, wysyła własne transakcje jedną stałą krawędzią, wybiera nowe przekaźniki w każdej epoce i dodaje zegar awaryjny.
Które kryptowaluty używają Dandelion++?
Monero dodało Dandelion++ w wersji 0.16, wydanej w maju 2020 roku, a Blocknet przekazuje z jego użyciem każdą transakcję. Ta sama grupa badawcza zaproponowała wcześniej Dandelion dla Bitcoina jako BIP 156. Każda kryptowaluta oparta na sieci peer-to-peer może go wdrożyć, bo zmienia on tylko sposób, w jaki węzły przekazują sobie nowe transakcje.
Jakich ustawień Dandelion++ używa Blocknet?
Węzły Blocknet kontynuują fazę stem z prawdopodobieństwem 0,9 na każdym przeskoku, więc transakcja przechodzi w fazę fluff z prawdopodobieństwem 10% na każdym przekaźniku. Trasy stem zmieniają się co 10 minut. Jeśli Twoja własna transakcja nie wróci do Twojego węzła w fazie fluff w ciągu 45 sekund, węzeł sam ją rozgłosi, więc zawsze dotrze do sieci.