Метод маршрутизації транзакцій в мережі криптовалютних каналів з прихованою топологією
Вантажиться...
Дата
2019-05
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Анотація
Актуальність теми. Мережі транзакційних каналів є найбільш
ефективним з точки зору пропускної здатності застосування криптовалютної
технології Bitcoin і є одним з найважливіших напрямків досліджень у галузі
децентралізованих фінансових технологій. Основним процесом в такій
мережі є маршрутизація транзакцій, оскільки саме вона визначає процес
здійснення транзакцій. Єдина існуюча на даний момент реалізація такої
мережі використовує фіксовану маршрутизацію, що зумовлює необхідність
публічного доступу до топології мережі, яка в свою чергу містить
інформацію про фінансові зв’язки між її учасниками. Для вирішення
проблеми публічного доступу до топології мережі пропонується замінити
метод детермінованої маршрутизації методом маршрутизації на основі
тимчасових маршрутизаційних таблиць, що не використовує топологію
мережі для побудови шляху. Такий метод маршрутизації дозволить
використання множини приватних каналів в існуючій мережі для
маршрутизації транзакцій без витоків даних про фінансові зв’язки між
учасниками мережі.
Об’єкт дослідження – процес маршрутизації транзакції в мережі
криптовалютних каналів в умовах відсутності даних про її топологію.
Предмет дослідження – методи, алгоритми та програмна реалізація
маршрутизації транзакцій в мережах криптовалютних каналів.
Мета роботи – побудувати модель мережі транзакційних каналів з
прихованою топологією та розробити метод маршрутизації транзакцій у ній.
Методи дослідження – моделювання мережі транзакційних каналів за
допомогою теорії графів, композиція та адаптація існуючих методі маршрутизації до предметної області, розробка програмного інтерфейсу
маршрутизатора.
Hаукова новизна:
1. Розроблено модель мережі криптовалютних каналів з прихованою
топологією, яка відрізняється від існуючої моделі тим, що приховує
інформацію про кількість вершин в мережі та зв'язки між ними.
2. Запропоновано метод маршрутизації транзакцій в мережі
криптовалютних каналів, який відрізняється від існуючих тим, що
не потребує доступу до інформації про топологію мережі, таким
чином дозволяючи приховати цю інформацію і покращити
характеристики приватності фінансових даних.
Практична цінність. Реалізацію запропонованого методу інтегровано
в існуюче програмне забезпечення для роботи з мережею криптовалютних
каналів Lightning, що дозволяє використовувати запропонований метод
маршрутизації транзакцій в підмережі приватних криптовалютних каналів
без витоків інформації про фінансові зв’язки між учасниками мережі.
Апробація роботи. Результати досліджень доповідалися та
обговорювалися на ХI науковій конференції магістрантів та аспірантів
«Прикладна математика та комп’ютинг» ПМК-2018-2, яка відбулась у
листопаді 2018 р., та опубліковані у збірнику тез доповідей за результатами
конференції. За результатами досліджень була підготована та прийнята до
друку в міжнародний журнал International Journal of Computer Network and
Information Security (IJCNIS) наукова стаття на тему «Blind Payment Protocol
for Payment Channel Networks».
Структура та обсяг роботи. Магістерська дисертація складається з
вступу, чотирьох розділів, висновків та додатків. У вступі зроблено огляд предметної області дослідження,
сформульовано множину проблем, що розглядаються та обґрунтовано
актуальність напрямку досліджень.
У першому розділі розглянуто компоненти криптовалютної системи
Bitcoin, проблеми пропускної здатності та публічного доступу до
транзакційних даних та вирішення проблеми пропускної здатності за
допомогою зовнішніх транзакційних протоколів, що базуються на технології
криптовалютних каналів. Описано принцип роботи криптовалютних каналів
та ідею об’єднання множини таких каналів у мережу, що дозволить
здійснювати багатокрокові транзакції вздовж певної послідовності каналів.
Також описано компоненти протоколу багатокрокових транзакцій, поняття
маршрутизації транзакцій у подібній мережі та загальні підходи до
маршрутизації пакетів даних в комп’ютерних мережах.
У другому розділі побудовано модель мережі криптовалютних каналів
на основі графа акторів та сформульовано транзакційний протокол мережі
Lightning з точки зору цієї моделі. Окрім того, сформульовано поняття
транзакційної, або фінансової топології та на основі графа акторів мережі
продемонстровано встановлення фінансових зв’язків між фізичними
сутностями за наявності асоціацій між ними та вершинами в мережі.
У третьому розділі запропоновано модель мережі криптовалютних
каналів з прихованою топологією. В контексті такої мережі запропоновано
метод маршрутизації транзакцій, що базується на заміні детермінованої
маршрутизації використанням тимчасових маршрутних вказівок, що
зберігаються в маршрутизаційних таблицях вершин на транзакційному
шляху.
У четвертому розділі здійснено аналіз безпеки даних у мережі шляхом
доповнення моделі мережі з прихованою топологією функцією існування шляху, що відображає процес маршрутизації. Використовуючи цю функцію
як модель зловмисника, сформульовано основну перевагу запропонованого
методу – властивість приховування топології мережі, і продемонстровано, що
така мережа зберігає дану властивість з точки зору такого зловмисника.
Також подано аналіз недоліків запропонованого методу маршрутизації та
запропоновано напрямки подальших досліджень.
У висновках наведено отримані результати роботи.
У додатках наведено копію презентації та лістинг фрагментів
програмної реалізації.
Робота виконана на 74 сторінках, містить 8 рисунків, список
використаних літературних джерел з 16 найменувань та 2 додатки.
Опис
Ключові слова
мережа криптовалютних каналів, криптовалюта, Bitcoin, маршрутизація, payment channel network, cryptocurrency, Bitcoin, routing
Бібліографічний опис
Жикін, Ю. С. Метод маршрутизації транзакцій в мережі криптовалютних каналів з прихованою топологією : магістерська дис. : 121 Програмна інженерія / Жикін Юрій Сергійович. – Київ, 2019. – 123 с.