Dieser Artikel stellt eine Methode zur Verschleierung von Transaktionsbeträgen in der stark dezentralisierten anonymen Kryptowährung Monero vor. Ähnlich wie Bitcoin wird Monero durch einen Proof-of-Work-Prozess („Mining“) verteilt. Das ursprüngliche Monero-Protokoll basierte auf CryptoNote, das Ringsignaturen und Einmalschlüssel verwendet, um Ursprung und Ziel von Transaktionen zu verbergen. Kürzlich wurde die Technik, den Transaktionsbetrag mithilfe eines Commitment-Schemas zu verschleiern, von Bitcoin-Core-Entwickler Gregory Maxwell diskutiert und implementiert. In diesem Artikel wird eine neue Art von Ringsignatur beschrieben: eine mehrschichtige, verknüpfbare, spontane anonyme Gruppensignatur. Diese ermöglicht die effiziente Verschleierung von Beträgen, Ursprüngen und Zielen von Transaktionen sowie eine verifizierbare, vertrauenslose Coin-Generierung. Es werden einige Erweiterungen des Protokolls vorgestellt, wie z. B. aggregierte Schnorr-Bereichsnachweise und Ring-Multisignaturen. Der Autor möchte darauf hinweisen, dass frühe Entwürfe dieses Artikels in der Monero-Community und im Bitcoin-Forschungs-IRC-Kanal veröffentlicht wurden. Die in [14] verfügbaren Blockchain-Hash-Entwürfe zeigen, dass diese Arbeit im Sommer 2015 begonnen und Anfang Oktober 2015 abgeschlossen wurde. Ein Preprint ist ebenfalls unter http://eprint.iacr.org/2015/1098 verfügbar.

Wir identifizieren verschiedene Blockchain-Analyseangriffe, die die Unauffindbarkeit des CryptoNote 2.0-Protokolls beeinträchtigen können. Wir analysieren mögliche Lösungsansätze, erörtern deren Vor- und Nachteile und empfehlen Verbesserungen am Monero-Protokoll, die der Kryptowährung hoffentlich langfristigen Schutz vor Blockchain-Analysen bieten. Unsere empfohlenen Verbesserungen umfassen eine netzwerkweite Mindestmenge von n = 2 externen Ausgaben pro Ringsignatur auf Protokollebene, eine Erhöhung dieses Wertes auf n = 4 nach zwei Jahren und einen Standardwert von n = 4 auf Wallet-Ebene für die Zwischenzeit. Wir empfehlen außerdem eine Torrent-ähnliche Methode zum Senden von Monero-Ausgaben. Darüber hinaus diskutieren wir eine nicht-uniforme, altersabhängige Methode zur Auswahl von Mix-Ins, um die anderen hier identifizierten Formen der Blockchain-Analyse abzuschwächen. Aus verschiedenen Gründen geben wir jedoch keine konkreten Empfehlungen zur Implementierung. Die Auswirkungen dieser Verbesserungen werden ebenfalls detailliert erörtert. Dieser Forschungsbericht wurde keinem Peer-Review unterzogen und spiegelt ausschließlich die Ergebnisse interner Untersuchungen wider.

Am 4. September 2014 wurde ein ungewöhnlicher Angriff auf das Monero-Kryptowährungsnetzwerk verübt. Dieser Angriff spaltete das Netzwerk in zwei separate Teilmengen, die die Legitimität der jeweils anderen Teilmenge nicht anerkannten. Dies hatte vielfältige Auswirkungen, von denen noch nicht alle bekannt sind. Dem Angreifer stand beispielsweise ein kurzes Zeitfenster zur Verfügung, in dem er eine Art Fälschung durchführen konnte. Dieser Forschungsbericht beschreibt die Schwachstellen im CryptoNote-Referenzcode, die diesen Angriff ermöglichten, die von Rafal Freeman (Tigusoft.pl) und später vom CryptoNote-Team vorgeschlagene Lösung, die aktuelle Korrektur im Monero-Quellcode und erläutert detailliert die Auswirkungen des fehlerhaften Blocks auf das Netzwerk. Dieser Forschungsbericht wurde keinem Peer-Review unterzogen und spiegelt ausschließlich die Ergebnisse interner Untersuchungen wider.

Dieser Forschungsbericht beschreibt einen möglichen Angriff auf ein auf Ringsignaturen basierendes Anonymisierungssystem. Als Motivation dient das Kryptowährungsprotokoll CryptoNote 2.0, das angeblich 2012 von Nicolas van Saberhagen veröffentlicht wurde. Es wurde bereits gezeigt, dass die Unverfolgbarkeit eines Einmal-Schlüsselpaares von der Unverfolgbarkeit aller Schlüssel abhängen kann, die zur Erstellung dieser Ringsignatur verwendet wurden. Dies ermöglicht Kettenreaktionen in der Rückverfolgbarkeit zwischen Ringsignaturen, was bei ungünstiger Parameterwahl und einem Angreifer, der einen ausreichenden Anteil des Netzwerks kontrolliert, zu einem kritischen Verlust der Unverfolgbarkeit im gesamten Netzwerk führen kann. Die Signaturen sind jedoch weiterhin einmalig, und ein solcher Angriff verletzt nicht zwangsläufig die Anonymität der Nutzer. Er könnte jedoch die Widerstandsfähigkeit von CryptoNote gegenüber Blockchain-Analysen schwächen. Dieser Forschungsbericht wurde keinem Peer-Review-Verfahren unterzogen und spiegelt ausschließlich die Ergebnisse interner Untersuchungen wider.

Dieses Dokument stellt keine Finanzberatung dar; es ist die Herangehensweise von Mathematikern an das Whitepaper, bevor sie sich mit dem Code befassen.