Bitcoin könnte private Transfers erhalten, ohne dass dafür seine Konsensregeln geändert werden müssen. Die Forscher Clara Shikhelman, Mikhail Komarov und Aleksei Moskvin von [[alloc] init] haben am 24. September das Konzept „Shielded Bitcoin“ vorgestellt.
Ähnlich wie bei Zcash sollen Beträge, Empfänger, Absender sowie die Verknüpfung privater Transfers verborgen werden, während die zugehörigen Protokolldaten direkt auf Bitcoin veröffentlicht werden.
Der Vorschlag übernimmt Elemente der Zcash-Architektur, kommt aber ohne eine eigene Blockchain aus. Das veröffentlichte Paper spezifiziert die private Transferschicht. Die Mechanismen für Ein- und Auszahlungen nativer BTC sind ausdrücklich nicht Gegenstand der Arbeit.
Wie Shielded Bitcoin private Transfers ermöglichen soll
Im Zentrum stehen verschlüsselte „Notes“, die einen Betrag und Empfängerinformationen enthalten. Bei einer Zahlung veröffentlicht die Wallet verschlüsselte neue Notes, öffentliche Ausgabemarkierungen und einen Zero-Knowledge-Beweis auf Bitcoin.
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Der Beweis soll bestätigen, dass der Absender zur Ausgabe berechtigt ist, die verwendeten Notes zum gültigen Protokollzustand gehören und bei der Übertragung kein zusätzlicher Wert entsteht. Öffentliche Markierungen, sogenannte Nullifier, verhindern die erneute Ausgabe derselben Note, ohne direkt offenzulegen, welcher frühere Eintrag ausgegeben wurde.
Damit geht das angestrebte Schutzniveau über Verfahren wie CoinJoin oder Silent Payments hinaus. Diese erschweren bestimmte Formen der Zuordnung, verbergen aber nicht generell die öffentlich sichtbaren Bitcoin-Beträge und Transaktionsstrukturen. Shielded Bitcoin soll innerhalb seiner Transferschicht auch Beträge und Zahlungsbeziehungen abschirmen.
Besonders interessant ist der Vorschlag, weil er keinen Soft Fork benötigt. Die Bitcoin-Blockchain stellt die Veröffentlichung und Reihenfolge der Daten sicher. Den privaten Zustand führen kompatible Wallets und Indexer außerhalb des Bitcoin-Konsenses, indem sie die veröffentlichten Transfers der Reihe nach prüfen und nachvollziehen.
Nutzen zwei korrekte Implementierungen dieselben Protokollparameter, denselben Anfangszustand und dieselbe Bitcoin-Historie, sollen sie denselben privaten Zustand rekonstruieren. Die Indexer erhalten dabei keine Berechtigung, die Notes der Nutzer auszugeben.
Bitcoin-Nodes selbst prüfen die Zero-Knowledge-Beweise dieser Transferschicht jedoch nicht. Eine Bitcoin-Transaktion kann deshalb auf der Basisschicht gültig sein, während die darin enthaltenen Shielded-Bitcoin-Daten vom Metaprotokoll abgelehnt werden.
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Für die Verbindung zu nativen BTC sieht die übergeordnete Architektur PIPEs v2 vor. Diese kryptografische Technik soll Bitcoin-Signierschlüssel so verschlüsseln, dass sie erst mit einem gültigen Nachweis für eine definierte Bedingung zugänglich werden. Bitcoin prüft anschließend eine gewöhnliche Signatur. Die Projektwebsite beschreibt darauf aufbauende BTC-Vaults. Das Whitepaper dazu muss aber noch geschrieben werden.
Privatsphäre bleibt von Umsetzung und Metadaten abhängig
Der Entwurf bedeutet aber keine vollständige Unsichtbarkeit auf Bitcoin. Veröffentlichungszeitpunkt, Gebühren und die Struktur der tragenden Bitcoin-Transaktionen bleiben beobachtbar. Auch die Zahl der privaten Ein- und Ausgänge sowie deren Gruppierung kann Informationen liefern.
Besonders relevant ist die Finanzierung der Gebühren. Werden die Transaktionen wiederholt aus derselben transparenten Wallet bezahlt, können Beobachter sie miteinander verknüpfen. Ebenso können Ein- und Auszahlungen über Beträge und zeitliche Nähe Hinweise auf Zahlungsbeziehungen liefern, ohne dass die Verschlüsselung gebrochen wird.
Hinzu kommen technische Voraussetzungen. Das im Anhang beschriebene Profil verwendet Groth16 und benötigt dafür ein schaltungsspezifisches Trusted Setup. Die Veröffentlichung ist über einen OP_RETURN-Ausgang vorgesehen. Datenumfang, Gebühren und die Weiterleitungs- beziehungsweise Mining-Regeln sind damit praktische Faktoren für die Nutzbarkeit.
Bis jetzt ist Shielded Bitcoin aber nur ein Forschungsentwurf mit Protokollspezifikation und Sicherheitsanalyse. Ob eine Implementierung und Umsetzung erfolgt, bleibt abzuwarten.
