Методи та програмні засоби аналізу блокчейн транзакцій
Вантажиться...
Дата
2024
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Колісніченко В. Ю. Методи та програмні засоби аналізу блокчейн транзакцій. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії з галузі знань 12 Інформаційні технології за спеціальністю 121 Інженерія програмного забезпечення. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2024.
Дисертаційна робота присвячена розробці методів та засобів для аналізу блокчейн транзакцій. Розроблені методи можуть бути прямо або опосередковано застосовані як при аналізі транзакцій, так і для дослідження блокчейн мереж загалом. Аналіз блокчейн мереж, а саме блокчейн транзакцій, є важливою задачею в блокчейн індустрії. У цьому контекстізосередження уваги на блокчейн транзакціях є не лише академічним інтересом але й практичною необхідністю для забезпечення безпеки, ефективності та стійкості мережі. Розробники постійно працюють над відлагодженням роботи блокчейнвузлів, що є надзвичайно важливим для підтримки надійності мережі. Це включає в себе не тільки виявлення та усунення помилок у коді, а й оптимізацію продуктивності та масштабованості. В такому контексті аналіз транзакцій допомагає ідентифікувати та вирішувати проблеми, які можуть впливати на роботу вузлів. Дослідники використовують аналіз транзакцій для виявлення потенційно неефективних місць у мережі. Це включає в себе вивчення шаблонів трафіку, обробку запитів, а також аналіз затримок і пропускної здатності. Такий аналіз може виявити вузькі місця, що потребують оптимізації, або навіть передбачити потенційні проблеми, які можуть виникнути в майбутньому. Виявлення вразливостей через аналіз блокчейн транзакцій є важливим як для забезпечення безпеки мережі, так і для дослідження минулих атак. Це охоплює відстеження підозрілих або нестандартних транзакцій, що може вказувати на спроби шахрайства, викрадення коштів, атаки типу "відмова в обслуговуванні" (DoS) або інші безпекові загрози. Аналіз транзакцій стає ключовим інструментом у боротьбі з кіберзлочинністю та забезпеченні довіри до блокчейн технологій. Метою дисертаційної роботи є підвищення ефективності програмних засобів аналізу блокчейн транзакцій за рахунок удосконалення та розробки нових методів аналізу. У першому розділі дисертаційної роботи проаналізовано засоби та методи дослідження блокчейн транзакцій. Розглянуто області застосування такого аналізу у різних сферах та виділено основні групи задач, які він намагається вирішити: зв’язування адреси з особою, аналіз великих потоків транзакцій та аналіз смартконтрактів. Проведено порівняльний аналіз сучасних систем аналізу блокчейн транзакцій, серед яких є блокчейн-провідники та комплексні платформи дослідження транзакцій. Проведено огляд існуючих методів аналізу та їх обмежень, які вирішуються у даному дисертаційному дослідженні. У другому розділі розроблено алгоритмічне забезпечення для аналізу блокчейн транзакцій, а саме, розроблено чотири методи, які допомагають здійснювати аналіз транзакцій: метод застосування блокчейн-провідників для отримання даних з багатьох блокчейн мереж, метод виявлення та ідентифікації блокчейн вузлів, метод виявлення джерела транзакцій та метод аналізу OP_RETURN-скриптів. Третій розділ присвячено розробці архітектури комплексної системи аналізу блокчейн транзакцій, що здатна підтримувати різні типи блокчейн мереж та дозволяти вбудовувати додаткові компоненти аналізу. У розділі розглядається процес розроблення прототипів представлених методів та їх інтеграцію до комплексної аналітичної платформи. Четвертий розділ містить результати експериментального дослідження ефективності розроблених методів за допомогою реалізованих прототипів: методу застосування блокчейн-провідників для отримання даних з багатьох блокчейн мереж, методу виявлення та ідентифікації блокчейн вузлів, методу виявлення джерела транзакцій та методу аналізу OP_RETURN-скриптів. У дисертаційній роботі отримано низку нових наукових результатів, зокрема уперше розроблено архітектуру програмного забезпечення системи аналізу транзакцій блокчейн-мереж, яка відрізняється від існуючих застосуванням принципу інверсії керування, де компоненти аналізу окремих мереж ініціюють звʼязок та самостійно надсилають дані до ядра системи, що надає можливість інтеграції нових блокчейн-мереж та методів аналізу до системи. Вдосконалено метод отримання даних з блокчейн-мереж, який на відміну від наявних способів прямого отримання даних з вузлів передбачає застосування блокчейн-провідників, що надає можливість отримувати офчейн дані, які зберігаються провідником, а також уникнути розгортання власних блокчейн-вузлів під час аналізу різних мереж. Вперше здійснено формалізацію протоколу Peer Discovery блокчейн-мережі Rootstock на основі аналізу вихідного коду вузла RSKj, яка на відміну від інших включає та описує формати та послідовності повідомлень, що надає можливості для реалізації незалежних клієнтів мережі, подальшого аналізу та оптимізації даної децентралізованої системи. Вперше розроблено метод обходу вузлів блокчейн-мереж, який відрізняється від вже існуючих методів можливістю роботи з блокчейн-мережею Rootstock, що дозволяє шляхом її представлення у вигляді орієнтованого графа та послідовного опитування кожного нового виявленого вузла отримати усі доступні блокчейн вузли мережі Rootstock та її структуру. Вперше розроблено метод визначення відправника транзакцій у блокчейнмережі Rootstock через підключення до кожного знайденого вузла та аналізу часу отримання нових транзакцій, який на відміну від аналогічних методів враховує та використовує особливості мережі Rootstock, що надає можливість ідентифікувати вузол (отримати ідентифікатор та IP-адресу), який першим транслював транзакцію. Вдосконалено методологію аналізу транзакцій блокчейн-мережі Bitcoin, що на відміну від наявних підходів дозволяє автоматично виділяти різні типи OP_RETURN-скриптів на основі частоти появи їх префіксних частин та без попереднього знання форматів, що надає можливість розпізнавати та класифікувати дані, що зберігаються або протоколи, які побудовані з використанням OP_RETURN-скриптів. Запропоновані методи дозволяють підвищити ефективність аналізу блокчейн транзакцій у різних сферах, таких як розробка блокчейн систем, аудит смарт контрактів, розслідування злочинів пов’язаних з блокчейн мережами, трейдинг та інше. Основні результати дисертаційної роботи опубліковані у 4 наукових працях, зокрема, у 4 наукових статтях, з яких 2 статті опубліковано у 2 виданнях третього квартиля (Q3), які реферуються базою Scopus, 1 статті у виданні четвертого квартиля (Q4), який реферуються базою Scopus, та 1 стаття опублікована у науковому виданні, що входить до наукових фахових видань України. Запропоновані методи та прототипи впроваджені та використовуються розробниками блокчейн мережі Rootstock для аналізу динаміки вузлів та стану мережі та для аналізу безпеки.
Опис
Ключові слова
прикладне програмне забезпечення, децентралізовані системи, розподілені бази даних, блокчейн платформи, криптовалюта, системи блокчейн аналізу, інформаційна технологія аналізу, аналітична платформа, архітектура програмного забезпечення, архітектура застосунків, проектування програмного забезпечення, аналіз транзакцій, блокчейн криміналістика, конфіденційність у блокчейн мережах, протокол пошуку вузлів, application software, decentralized systems, distributed databases, blockchain platforms, cryptocurrency, blockchain analysis systems, information technology of analysis, analytical platform, software architecture, applications architecture, software design, transaction analysis, blockchain forensics, privacy in blockchain networks, peer discovery protocol
Бібліографічний опис
Колісніченко, В. Ю. Методи та програмні засоби аналізу блокчейн транзакцій : дис. … д-ра філософії : 121 Інженерія програмного забезпечення / Колісніченко Вадим Юрійович. – Київ, 2024. – 144 с.