自從比特幣誕生以來,它就從未具有過隱私屬性。盡管中本聰的白皮書中表明具有隱私性是協議的設計目標,但是政府機構、分析公司和其他利害關系方會通過分析公有鏈和p2p網絡的方法,聚集比特幣地址并把它們與IP地址或其他識別信息聯系在一起。
缺乏隱私性是比特幣的一個問題。比特幣用戶一定不希望讓全世界都知道他們把錢花在了哪里、賺了多少錢或擁有多少錢,而企業也不想向競爭對手泄露交易細節。此外,缺乏隱私性可能導致比特幣失去可替代性。例如,如果可以確定某些比特幣在某種程度上被用于政治目的,一些人可能不太愿意接收這些“受污染”的幣,從而損害到了所有比特幣的可替代性。
幸運的是,一些有前途的、提高隱私的技術將提高比特幣的隱私特性。下面是一些提高比特幣隱私性的項目。
TumbleBit醞釀了近兩年的TumbleBit長期以來一直是最受期待的提升比特幣隱私性的解決方案之一。
TumbleBit是一種代幣混合(coin-mixing)協議,它使用一個中心化的tumbler在參與者間創建離線支付通道。通過這些通道,所有參與者將會發送比特幣,并獲得等量的其他比特幣作為回報。這一過程打破了比特幣的所有權軌跡:無論是間諜還是參與者都無法確定到底是誰將把錢付給了誰。此外,更重要的是,TumbleBit使用了智能加密技巧,以確保即使是tumbler也不能在用戶之間建立鏈接。
TumbleBit的每個參與者都需要進行兩個鏈上交易(一個用于打開通道,一個用于關閉通道)。雖然這是一個去信任的解決方案,但這確實使它比其他方案的費用更高。
開發情況:可供使用
Chaumian CoinJoin和ZeroLinkCoinJoin是由Bitcoin Core的貢獻者Gregory Maxwell在2013年提出的一個基于比特幣標準的概念。從本質上講,它的特殊之處在于將多筆交易合并成一筆更大的交易,準確來說,它將會混淆比特幣的發送地址(輸入)和接收地址(輸出)。
舉個簡單的例子,假設Alice Bob和Carol想把他們的比特幣混在一起交易。通過使用CoinJoin,他們可以創建一筆交易,將幣發回給自己創建的一個與身份無關的新地址。只要Alice、Bob和Carol使用同樣數量的幣進行交易,間諜就無法分辨到底哪個新地址是屬于誰的(如果他們使用不同數量的幣,很明顯就能看出幣最終發送給了誰)。
CoinJoin交易多年來一直存在,但它仍然存在一個問題:需要有人(如Alice、Bob或Carol)去創建交易。同時此人必須準確地了解到底是哪些舊地址把比特幣發送到了哪些新地址上;否則,就不可能創建交易。如果這個人是間諜的話,它就可以找到比特幣所有權的線索。
這個問題也可以通過Gregory Maxwell在2013年提案中提到的“Chaumian CoinJoin”(以David Chaum的盲簽名方案命名)技術來解決。
簡而言之,Alice、Bob和Carol將連接到中心化的Chaumian CoinJoin服務器,它可能由錢包提供者來進行操作。首先,他們都給出了相應的發送地址,以及盲接收地址,這些地址由服務器進行加密簽名。然后,Alice, Bob和Carol斷開連接,以便通過一個隱藏的連接(比如Tor)進行重連,并提供他們的非盲地址。利用Chaumian盲簽名,服務器可以驗證非盲地址與盲地址是否匹配。這使得它可以驗證地址是否真的屬于Alice、Bob和Carol,而不需要知道到底哪個地址屬于誰。
Chaumian CoinJoin提案在第一次被提出后就被擱置了大約四年。然后大約在一年前,Adam Ficsor在研究Breeze的TumbleBit實現時重新發現了這個建議并決定實現它。
在 Ficsór設計的ZeroLink框架的基礎上,Chaumian CoinJoin現在已經在Ficsór的新版本錢包中實現了,該版本最近發布了測試版。
開發情況:測試版本可供使用
Schnorr簽名雖然在幾年前首次提出的CoinJoin 是可以實現的,但到目前為止,它還沒有在大范圍內流行起來,這可能是因為CoinJoin增加了交易的復雜性,對于那些不太關心隱私的人來說,這沒什么好處。
Schnorr 簽名是Bitcoin Core和Blockstream的開發者Pieter Wuille在提交的比特幣改進協議(BIP)中所提到的,它可以幫助提供這方面的優勢。
Schnorr簽名以其發明者Clausl - Peter Schnorr的名字命名,Schnorr簽名被許多密碼專家認為是該領域中最好的加密簽名類型。它在比特幣上所體現的最大優勢在于,多個簽名可以聚合為一個簽名。這意味著一個簽名可以證明多個發送地址(輸入)的所有權。因此,無論包含多少發送地址(輸入),每筆常規交易只需要一個簽名。
當然,CoinJoin交易也總是包含多個發送地址,因此,Schnorr簽名可以為使用CoinJoin添加新的好處:Schnorr使所有參與者不僅能夠將交易合并為一個交易,而且還可以將交易中的簽名合并為一個。這將使CoinJoin交易的規模小于單個交易合并后的規模,從而意味著礦工會收取更少的交易費用。
有了Schnorr,使用最具隱私性的選項將會產生成本效益,這可能會給錢包提供一種正確的激勵,從而讓它成為使用者的首選。
此外,Schnorr簽名的數學特性將使一類更復雜、更智能的類似契約的解決方案受益,這些解決方案包括“scriptless scripts”、“Taproot”和“Graftroot”。有趣的是,這些解決方案看起來就像是比特幣區塊鏈上的常規比特幣交易。例如,這可以使期貨市場、去中心化交易所或保險合同在不受監視的情況下,識別出看似正常的交易以外的其它細節。
開發情況:預計在2019年可以使用
STONEWALLSamourai Wallet在2018年5月推出了另一項與Coinjoin相關的隱私措施。這個被稱為STONEWALL的技術實際上并沒有利用CoinJoin,但看起來非常類似于CoinJoin。
實際上,STONEWALL的交易是常規交易:它們將比特幣從一個用戶發送到另一個用戶。然而,STONEWALL在交易過程中做了一些處理:交易中包含了不必要的發送地址(輸入)和更改地址(輸出)。這使得交易看起來很像是一個CoinJoin交易。
STONEWALL背后的想法是打破間諜在分析比特幣區塊鏈時可能做出的推測。如果這些間諜不能確定交易是否真的是CoinJoin交易,那么基于該交易數據的任何結論都是毫無價值的。
Samourai錢包不久還將部署雙錢包STONEWALL(這是真正的CoinJoin交易),在兩個互相信任的用戶之間進行共享。
開發情況:現在可用;在接下來的一兩個月的時間里將會有雙錢包STONEWALL供使用
Dandelion對比特幣用戶進行匿名化的另一種方法是對p2p網絡進行分析。更具體地說,間諜節點可以監控比特幣網絡并試圖找出交易的源頭:第一個傳輸交易的節點可能就是創建它的那個節點。
Dandelion是由卡內基梅隆大學、伊利諾伊大學和麻省理工學院的一組學術研究人員提出的解決方案。卡內基梅隆大學教授Giulia Fanti于最近在里斯本召開的Building on Bitcoin Conference上發表了這個想法。
它的解決方案通過改變交易在p2p網絡上的分布方式來應對網絡分析。Dandelion協議最初只向一個p2p節點發送一筆新交易,而不是立即向盡可能多的對等節點進行廣播并轉發新交易。這個節點隨機決定是否也將交易轉發給一個對等節點。如果只將交易轉發給了一個節點,那么下一個節點也會進行交易的隨機選擇,以此類推。如果沒有轉發到一個對等節點,節點就會轉換到盡可能多的對等點廣播交易,所有接收道交易的對等點也會如此行事,這將使間諜更難以查明交易的來源。
該研究團隊已經實施了Dandelion的一個版本,該提議在比特幣開發社區內得到了積極響應。因此,它很可能會被包含在即將到來的Bitcoin Core版本中。
開發情況:2019年可供使用
BIP151加密限制網絡分析的另一個較早的提議是BIP151,它的提出者是Bitcoin Core的維護者和Shift的開發者Jonas Schnelli。BIP151是一個比較簡單的解決方案:它將允許對比特幣節點之間的交易和區塊數據進行加密。
然而應該指出的是,BIP151并不是保護隱私的靈丹妙藥。首先,比特幣區塊鏈無論如何都是公開的,更重要的是,節點可以連接到他們想要去除的間諜節點,并與它們共享數據。盡管如此,BIP 151仍可能成為應對多種攻擊的備選方案,包括對隱私的攻擊(比如中間人攻擊)。
雖然BIP 151在最初被提出后,有一兩年的時間沒有引起人們的注意,但Schnelli最近又重新啟動了這個項目,他重新起草了一個“官方的”BIP版本以供討論,并有可能被Bitcoin Core接受。
開發情況:2019年可供使用