สามเกราะป้องกัน ‘ใช้เหรียญซ้ำ’ ในธุรกรรมชิลด์ของซีแคช(ZEC)

ธุรกรรมแบบ ‘ชิลด์’ (Shielded Transaction) ของซีแคช(ZEC) ถูกออกแบบมาให้ปกปิดทั้งจำนวนเงินและข้อมูลผู้ส่ง-ผู้รับ แต่ในขณะเดียวกันก็ยังคงป้องกัน ‘การใช้จ่ายซ้ำ’ (Double Spending) และการสร้างสินทรัพย์ปลอมได้ ด้วยการเปิดเผยเฉพาะข้อมูลที่จำเป็นต่อการตรวจสอบ ส่วนที่เหลือจะถูกเข้ารหัสทั้งหมด

เบื้องหลังธุรกรรมชิลด์ของซีแคชมีกลไก 4 อย่างทำงานร่วมกัน ได้แก่ นัลลิไฟเออร์(Nullifier), การพิสูจน์แบบไม่เปิดเผยข้อมูล(Zero-Knowledge Proof), การล็อกมูลค่า(Value Commitment) และลายเซ็นผูกมัด(Binding Signature) โดยแต่ละส่วนทำหน้าที่ตรวจสอบว่าเหรียญถูกใช้ไปแล้วหรือไม่ ผู้ใช้มีสิทธิ์ใช้จริงหรือไม่ และมูลค่าก่อน-หลังธุรกรรมสมดุลกันหรือไม่

ในระบบของซีแคช สินทรัพย์จะถูกจัดการในหน่วยที่เรียกว่า ‘โน้ต’ (Note) สำหรับธุรกรรมชิลด์ รายละเอียดอย่างจำนวนเงินหรือผู้รับจะไม่ถูกเปิดเผย แต่จะมีการบันทึก ‘การล็อกโน้ต’ (Note Commitment) ลงบนบล็อกเชนแทน ซึ่งเป็นการยึดค่าและความถูกต้องของโน้ตไว้ทางคณิตศาสตร์โดยไม่ต้องเปิดเผยเนื้อหาโดยตรง

การล็อกโน้ตเปรียบได้กับ ‘กล่องที่ปิดผนึกไว้’ มองไม่เห็นสิ่งที่อยู่ข้างใน แต่สามารถตรวจสอบได้ว่าค่าที่กำหนดไว้ตั้งแต่แรกถูกเปลี่ยนแปลงไปหรือไม่ ทำให้ยืนยันได้ว่าสินทรัพย์ที่ใช้ในธุรกรรมนั้นตรงกับที่ตกลงกันไว้ตั้งแต่ต้น

ด่านแรกคือ ‘นัลลิไฟเออร์’ เมื่อผู้ใช้นำโน้ตไปใช้ ระบบจะไม่เปิดเผยตัวโน้ตเอง แต่จะเปิดเผยค่าเฉพาะที่คำนวณมาจากโน้ตนั้น หากมีการนำโน้ตเดิมมาใช้ซ้ำ ค่านัลลิไฟเออร์ที่ได้จะออกมาเหมือนเดิมทุกครั้ง

เครือข่ายจะตรวจสอบว่านัลลิไฟเออร์ที่ส่งเข้ามาเคยถูกลงทะเบียนไว้แล้วหรือไม่ หากพบค่าเดิมซ้ำ ธุรกรรมนั้นจะถูกปฏิเสธทันที โดยไม่ต้องเปิดเผยว่าโน้ตใดถูกใช้หรือใครเป็นเจ้าของ วิธีนี้ช่วยสกัดการใช้จ่ายซ้ำได้โดยไม่กระทบความเป็นส่วนตัว

ด่านที่สองคือ ‘การพิสูจน์แบบไม่เปิดเผยข้อมูล’ ผู้ใช้ต้องพิสูจน์ว่าตนถือครองโน้ตนั้นจริง มีสิทธิ์ใช้สินทรัพย์ดังกล่าว และปฏิบัติตามกฎของธุรกรรมอย่างครบถ้วน

ขั้นตอนนี้ไม่มีการเปิดเผยจำนวนเงินที่แน่นอนหรือข้อมูลระบุตัวตนของโน้ตแต่อย่างใด เครือข่ายจึงสามารถยืนยันความถูกต้องของธุรกรรมได้โดยไม่ต้องรู้รายละเอียดของสินทรัพย์เลย

ด่านที่สามคือการตรวจสอบมูลค่า เนื่องจากเมื่อจำนวนเงินในธุรกรรมถูกซ่อนไว้ ก็อาจเปิดช่องให้เกิดความพยายามสร้างสินทรัพย์ขึ้นมามากกว่าที่ตนมีอยู่จริงได้ จึงต้องมีการตรวจสอบความสัมพันธ์ของมูลค่าก่อนและหลังธุรกรรมแยกต่างหาก

‘การล็อกมูลค่า’ จะยึดจำนวนเงินไว้ทางคณิตศาสตร์โดยไม่เปิดเผยตัวเลขจริง ตัวอย่างเช่น หากผู้ใช้ที่ถือ 10 ZEC พยายามสร้างและส่ง 20 ZEC การคำนวณก่อนและหลังธุรกรรมจะไม่ตรงกัน ทำให้ไม่สามารถผ่านการตรวจสอบได้

การล็อกมูลค่าและการพิสูจน์แบบไม่เปิดเผยข้อมูลทำหน้าที่ตรวจสอบความสมดุลของมูลค่าก่อน-หลังธุรกรรม ส่วนลายเซ็นผูกมัดจะทำให้ความสมดุลนี้ถูกยึดโยงเข้ากับเนื้อหาของธุรกรรมนั้นโดยเฉพาะ หากเงื่อนไขการตรวจสอบไม่ตรงกัน ธุรกรรมจะไม่สามารถสร้างลายเซ็นที่ถูกต้องได้ และจะถูกปฏิเสธไปโดยปริยาย

กล่าวโดยสรุป ธุรกรรมชิลด์ของซีแคชต้องตอบคำถามสำคัญ 3 ข้อให้ได้ นั่นคือ สินทรัพย์นี้เคยถูกใช้ไปแล้วหรือไม่ ผู้ใช้มีสิทธิ์ใช้จริงหรือไม่ และมูลค่าที่ระบุในธุรกรรมถูกปั่นให้สูงเกินจริงหรือไม่

หากบิตคอยน์(BTC) ยืนยันการเคลื่อนไหวและการใช้สินทรัพย์ผ่านบัญชีแยกประเภทแบบเปิดเผยทั้งหมด ซีแคชกลับเลือกเปิดเผยเฉพาะข้อมูลทางคณิตศาสตร์ที่จำเป็นต่อการตรวจสอบเท่านั้น แทนที่จะเปิดเผยรายละเอียดของธุรกรรม เป็นโครงสร้างที่รักษาความเป็นส่วนตัวไว้ได้ พร้อมกับยังคงกระบวนการตรวจสอบความถูกต้องของธุรกรรมไว้เช่นเดิม

โครงสร้างนี้สะท้อนให้เห็นว่าฟีเจอร์ความเป็นส่วนตัวของซีแคชไม่ได้มีไว้เพียงเพื่อปิดบังข้อมูลธุรกรรมเท่านั้น ความน่าเชื่อถือของธุรกรรมที่ได้รับการปกป้องนี้ตั้งอยู่บนขั้นตอนตรวจสอบ 3 ชั้น ได้แก่ การใช้โน้ตซ้ำ สิทธิ์ในการใช้งาน และการรักษามูลค่าของธุรกรรมให้คงเดิม

ทางซีแคชมีแผนจะเจาะลึกถึงช่องโหว่ที่อาจเกิดขึ้นในระบบตรวจสอบธุรกรรมชิลด์ พร้อมแนวทางรับมือ ในบทวิเคราะห์เชิงเทคนิคชิ้นต่อไป ก่อนหน้านี้ TokenPost เคยรายงานเรื่อง การอุดช่องโหว่ของออร์ชาร์ด(Orchard) และโครงสร้างธุรกรรมใหม่ของซีแคช ซึ่งเป็นอีกแง่มุมหนึ่งที่ต้องพิจารณาควบคู่กันทั้งด้านความปลอดภัยและการตรวจสอบความเป็นส่วนตัว