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Wie Dandelion++ die Transaktionsursprünge von Monero geheim hält

Veröffentlicht:
By Diego Salazar

Datenschutz als Priorität

Als Kryptowährung mag Monero für das bloße Auge sehr langweilig erscheinen. Es hat keinen großen Anspruch auf Ruhm, wie z. B. ein "Weltcomputer" zu sein oder "xyz Industrie zu revolutionieren". Es versucht einfach nur, ein privates, digitales, fungibles Geld zu sein, und jedes Upgrade und jede neue Technologie fördert nur dieses Ziel.

Diejenigen, die dieses Ziel für zu eng gefasst oder uninteressant halten, verstehen in der Regel nicht, wie schwierig es ist, einen sinnvollen Schutz der Privatsphäre zu erreichen, insbesondere bei einem permanenten, offenen Ledger wie einer Blockchain. Jede Möglichkeit der Weitergabe von Metadaten birgt die Gefahr einer Aushöhlung der Privatsphäre.

Monero trifft Vorkehrungen, um die Daten in der Chain, wie Empfänger, Absender und Beträge, durch Stealth-Adressen, Ringsignaturen und Pedersen-Verpflichtungen zu verschleiern. Dies minimiert die Wahrscheinlichkeit, dass ein zufälliger Beobachter kritische Informationen ableiten kann, nachdem Transaktionen bereits gesendet wurden und nun nur noch ein Teil der aufgezeichneten Geschichte sind. Es gibt jedoch einige Angriffe, die in dem Moment ausgeführt werden können, in dem eine Transaktion stattfindet, und die zu einem späteren Zeitpunkt nicht mehr durchgeführt werden können.

Angriff, um die IP-Adresse preiszugeben

Bei diesen Angriffen geht es darum, herauszufinden, von welcher IP-Adresse eine Transaktion stammt. Wenn diese Information abgeleitet wird, könnte sie offenbaren, dass eine Person eine Monero-Transaktion gesendet hat. Es ist nicht in der Lage zu zeigen, an wen und wie viel, aber es gibt einige Fälle, in denen das Wissen, dass jemand Monero verwendet, ausreicht, um Schaden zu verursachen.

Die gute Nachricht ist, dass diese Informationen, wenn sie nicht in dem Moment erfasst werden, in dem die Transaktion durchgeführt wird, auch nicht zu einem späteren Zeitpunkt in Erfahrung gebracht werden können, da die IP-Adressen nicht in der Blockchain gespeichert werden. Es ist auch beruhigend zu wissen, dass ein solcher Angriff in freier Wildbahn unwahrscheinlich ist, da der Angreifer eine große Mehrheit von Knoten im Netzwerk benötigen würde, um ihn durchzuführen. Wenn jemand in der Lage wäre, diese große Mehrheit zu kontrollieren, könnte er die "Richtung", aus der eine Transaktion kam, identifizieren.

Das kann verwirrend sein, deshalb erklären wir hier einige Hintergrundinformationen. Jeder Knoten stellt eine Verbindung zu anderen Knoten im Netzwerk her, so dass sie ihre Blockchain auf dem neuesten Stand halten und ihr Wissen mit anderen teilen können. Diese Verbindungen ermöglichen es ihnen, von neuen Transaktionen zu erfahren, sie zu verbreiten und ihre eigenen zu senden. Da ein Knoten nur die Transaktionen weitergeben kann, von denen er weiß, liegt es nahe, dass der erste Knoten, der eine Transaktion weitergibt, auch der Knoten ist, der Monero sendet.

Wenn ein Angreifer eine große Mehrheit von Knoten im Netzwerk besitzt, wird jeder Knoten von einer Transaktion von einem seiner Kollegen erfahren, und auf der Grundlage des Zeitpunkts, zu dem jeder Knoten diese Informationen erhält, kann er auf wahrscheinliche Kandidaten schließen, wo die Transaktion begonnen hat.

Wenn dies immer noch verwirrend ist, bieten wir dieses Beispiel an. Nehmen wir an, wir haben beide einen gemeinsamen Freund, der sich vor unseren Augen versteckt. Dieser Freund ruft laut nach uns. Ich höre seinen Ruf zuerst, und ich höre ihn lauter als Sie. Daraus können wir schließen, dass ich wahrscheinlich näher an unserem Freund dran bin als Sie. Die Tatsache, dass Sie den Ruf später hören (und sei es nur um den Bruchteil einer Sekunde) und der Ruf schwächer ist, bedeutet, dass wir unsere Suche in meiner Nähe beginnen sollten, nicht in Ihrer.

Wenn ein Angreifer in der Lage ist, erfolgreich zu erraten, welcher seiner Peers die Transaktion gesendet hat, da er die IP-Adresse hat, die mit seinem Knoten verbunden ist und sie an ihn weitergeleitet hat, kann er sicher sein, dass die IP-Adresse die Transaktion gesendet hat. Dies ist eine mächtige Information, da IP-Adressen Informationen über das Land und den Internet Service Provider (ISP) des Nutzers enthalten und der ISP selbst weiß, welcher Nutzer mit welcher genauen IP-Adresse verbunden ist, wodurch der Monero-Nutzer effektiv deanonymisiert wird.

Die Abschwächung(en)

Eine mögliche Abschwächung dieses Angriffs ist die Verwendung eines Overlay-Netzwerks wie Tor oder I2P. Selbst wenn ein Angreifer eine Quell-IP-Adresse ableiten kann, ist es wahrscheinlich nicht derjenige, der die Transaktion durchgeführt hat, sondern der Outproxy (I2P) oder Exit-Knoten (Tor) des Overlay-Netzwerks. Dies ist jedoch keine allumfassende Lösung, da Overlay-Netzwerke, VPNs und ähnliche Software in vielen Ländern verboten sind und es unrealistisch ist, von allen zu erwarten, dass sie diese Netzwerke nutzen, synchronisieren und weitergeben. Es muss eine Lösung geben, die nicht die Verwendung von externer Software und Netzwerken erfordert; eine, die für den Normalbürger verfügbar ist.

Diese Lösung ist Dandelion++ (DPP), ein verbessertes Protokoll zum ursprünglichen Dandelion-Vorschlag für Bitcoin. In diesem Protokoll gibt es zwei Phasen, die Stammphase und die Fluff-Phase; beide zusammen sollen die Form eines Löwenzahns darstellen.

In der Stammphase wählt der sendende Knoten alle paar Minuten zufällig zwei Peers aus allen Knoten aus, mit denen er verbunden ist. Wenn der sendende Knoten eine Transaktion sendet, entweder im eigenen Namen oder nur zur Weiterleitung der Transaktion von einem anderen Knoten in der Stammphase, wählt er zufällig einen dieser beiden ausgewählten Peers aus und sendet die Transaktion an ihn.

In der Fluff-Phase empfängt ein Knoten eine Transaktion und sendet sie an alle ausgehenden Verbindungen und nicht nur an eine zufällig ausgewählte, so dass eine echte Transaktionsausbreitung möglich ist. Alle paar Minuten definiert sich ein Knoten als einer, der sich entweder über die Stem- oder die Fluff-Phase ausbreitet, so dass eine Stem-Phase recht lang sein kann, wenn sich jeder Verbindungsknoten als Stem-Knoten definiert hat.

Das bedeutet, dass ein Angreifer nicht mehr in der Lage ist, einfach die Richtung einer Transaktion abzuhören, denn bevor sie an alle weitergegeben wurde, durchlief sie die Stem-Phase, und der Ursprungsknoten der Fluff-Phase ist nicht der Knoten, von dem die Transaktion ausging, und es ist nicht bekannt, wie viele Hops entlang des Stems die Transaktion durchlaufen hat.

Eine Kombination der oben genannten Lösungen (DPP plus Overlay-Netz) bietet natürlich noch stärkere Garantien für den Datenschutz und den Schutz vor IP-Tracing. Es sollte auch angemerkt werden, dass DPP nicht gegen eine andere Form von Netzwerkverfolgungsangriffen schützt, die mit ISPs durchgeführt werden können, aber das würde den Rahmen dieses Artikels sprengen.

Dandelion++ wird in der Version 0.16 in das Monero-Netzwerk integriert und standardmäßig auf dem Referenz-Client verwendet werden. Diese kleine Änderung wird die möglichen Angriffe auf das Monero-Netzwerk weiter eindämmen und verdeutlicht, warum Monero bei praktischen, angewandten Datenschutztechnologien führend ist.

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