新たに発表された研究提案は、ゼロ知識証明と暗号化ノートを用いて、ビットコインのコンセンサスルールを変更することなく、Zcashスタイルのシールド型送金をビットコインに導入することを目指している。このアプローチはソフトフォークを回避すると報じられているが、議論に関わった研究者たちは、どの程度の匿名性が得られるか、また量子コンピューティングに対してどのように対処するかについて未解決の疑問を提起している。
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提案によると、いわゆるシールド型ビットコイン送金は、ゼロ知識証明と暗号化ノートを使用して、ビットコインの台帳上で通常公開されている取引の詳細（送信者と受信者、移動された金額など）を隠す。重要な点は、この設計はビットコインのコンセンサスルールの変更を必要としないと説明されており、ソフトフォーク（ビットコインが過去のプロトコル変更に使用してきた後方互換性のあるアップグレードのカテゴリ）を必要としないことを意味する。これは、ネットワーク全体でマイナーとノード運営者が新しい検証ロジックを採用する必要がある、ビットコインの取引ルールを変更するほとんどの提案とは一線を画す。この概念は、2016年にシールド取引を普及させたプライバシー重視の暗号通貨であるZcashに直接基づいている。この提案が提起する実践的な問題は、ネットワーク全体のルール変更ではなく、取引構築レベルで意味のあるプライバシーを追加できるかどうかである。
ソフトフォークは技術的には後方互換性があるが、分散型ネットワーク全体での調整が依然として必要である。2017年に有効化されたビットコインのSegWitアップグレードと2021年に有効化されたTaprootアップグレードは、マイナーが新しいルールを執行する前に、長期にわたるシグナリングとレビューのプロセスを経た。ビットコインには中央権限がないため、コンセンサスの変更はマイナー、開発者、ノード運営者、企業の支持を得る必要があり、意見が分かれる提案は何年も停滞することがある。コンセンサスルールに一切触れない設計は、そのプロセスを完全に回避し、プライバシー機能の構築とテストのための調整障壁を下げる。トレードオフは、そのような機能がオプトインであることだ。コンセンサスによって強制されないため、提供されるプライバシーはプロトコルの保証ではなく、自発的な採用に依存する。
Zcashは2016年に学術的なZerocashの研究に基づいて開始され、ビットコインに似た透明アドレスと、zk-SNARKsを使用して取引の内容を明かさずに有効性を証明するシールドアドレスを組み合わせた。実際には、Zcashの活動の大部分は歴史的に透明プールにとどまっており、シールド送金を選択するユーザーが利用できる匿名性セットを制限している。これはプライバシー重視の暗号通貨で長く観察されてきたパターンである。複雑な暗号技術は監査リスクも伴う。Zcashの開発者は2019年に、以前のシールドコードで検出されなかった偽造脆弱性を開示し、そのようなシステムの検証がいかに難しいかを浮き彫りにした。ビットコインのシールド送金設計は、その遺産の両面、つまり暗号によるプライバシーの約束と、採用と監査の課題を引き継ぐことになる。したがって、提案がシールド資金と透明資金の相互作用をどのように扱うかは、その信頼性の中心である。
シールドシステムにおけるプライバシーは、匿名性セットの大きさ、つまり追跡されている取引である可能性が妥当なユーザーの数に依存する。シールド送金がニッチな活動にとどまる場合、またはユーザーが透明アドレスとシールドアドレスの間で頻繁に資金を移動する場合、外部の観察者は暗号技術にもかかわらずパターンを推測できる可能性がある。別の懸念は量子耐性である。多くの効率的なゼロ知識証明システムは楕円曲線暗号に依存しており、その前提はショアのアルゴリズムを実行する十分に大きな量子コンピュータによって破られる。ハッシュベースの証明の代替案は一般により耐性があると見なされているが、通常はより多くの計算を要求するか、より大きな証明を生成する。これらは設計の確定した特性ではなく、未解決の研究上のトレードオフである。
ビットコインのベースレイヤーは、デフォルトでアドレス、金額、取引グラフを公開しており、既存のプライバシーツールはその露出の異なる層に対処している。BIP 324のバージョン2暗号化トランスポートはノード間のトラフィックを隠すが、オンチェーンデータを不明瞭にすることはない。CoinJoinは複数のユーザーの資金を混合するが、そのコーディネーターは規制上および法的な精査に直面している。BIP 352として指定されたSilent Paymentsは、アドレスの再利用を減らすために支払いごとに新しいアドレスを生成する。ゼロ知識シールドは、ネットワークレベルのメタデータやアドレスの衛生状態ではなく、取引記録自体の金額と相手方を隠すという別の問題を対象とする。この研究は研究提案として説明されているため、ビットコインのプロトコルロードマップの一部ではなく、現在有効化の道筋はない。その主な貢献は、採用の問題を未解決のままにしつつ、コンセンサス変更なしでより強力なプライバシーへの一つの道を示すことである。公開ニュースソースに基づく。
シールドとは、送信者、受信者、金額といった取引の詳細が、ブロックチェーン上に平文で公開される代わりに暗号技術によって隠されることを指す。この提案では、ゼロ知識証明によってネットワークがそれらの詳細を明かすことなく送金が有効であることを検証でき、暗号化ノートが関係者だけが読める情報を運ぶ。これは、トランザクションデータがノードを実行する誰にでも見えるビットコインのデフォルトモデルとは対照的である。
ソフトフォークはビットコインのコンセンサスルールに対する後方互換性のある変更だが、有効化にはマイナー、ノード運営者、開発者、ユーザー間の調整が依然として必要である。この提案はコンセンサスルールを全く変更しないと説明されているため、そのネットワーク全体の有効化プロセスを回避することになる。その結果、プライバシーはオプトインとなり、プロトコルによって強制されるのではなく、採用に依存することになる。
Zcashは2016年以来、zk-SNARKsと透明アドレス対シールドアドレスのモデルに基づいて、独自のコンセンサス設計の一部としてシールド取引を提供してきた。提案されているビットコインのアプローチは、同じ一般的なツールであるゼロ知識証明と暗号化ノートを借用しているが、ビットコインのルールを変更せずに同様の隠蔽を達成することを目指している。この制約により、単にZcashの設計をコピーするのとは工学上の問題が大幅に異なる。
シールドシステムの強度は、匿名性セット、つまり検討対象の取引である可能性が妥当なユーザーの数に依存する。シールド送金を利用する人が少ない場合、または資金が透明アドレスとシールドアドレスの間で頻繁に移動される場合、観察者は依然として関係を推測できる可能性がある。研究者たちは、これらの採用とリンクの問題を、設計が実際にどの程度のプライバシーを提供するかについて慎重になる理由として指摘している。
提案の概要
ソフトフォークを回避することが重要な理由
参照点としてのZcash
匿名性と量子の問題
ビットコインのプライバシー風景における位置づけ
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多くの効率的なゼロ知識証明システムは楕円曲線暗号に依存しており、その安全性の前提は、ショアのアルゴリズムを実行する十分に強力な量子コンピュータによって損なわれる。ハッシュベースの証明システムはその脅威に対してより耐性があると広く考えられているが、一般により多くの計算を必要とするか、より大きな証明を生成する。証明の効率と長期的な暗号の耐久性のバランスを取ることは、シールド送金設計にとって未解決の研究課題である。
いいえ。この研究は研究提案として説明されているため、ビットコインのプロトコルの一部ではなく、有効化のタイムラインも付随していない。このようなものが実際にユーザーに届くかどうかは、開発者がそれを構築し、ユーザーが自発的に採用するかどうかにかかっており、コンセンサスレベルで強制されることはない。
