Zcash(ZEC) korumalı işlemlerinde çifte harcamayı önleyen üç doğrulama mekanizması

Zcash(ZEC) ağının 'korumalı işlem' (shielded transaction) altyapısı, işlem tutarını ve gönderen-alıcı bilgilerini gizli tutarken çifte harcama ile sahte varlık üretimini engelleyecek şekilde tasarlandı. Sistem yalnızca doğrulama için gerekli bilgiyi açığa çıkarıyor, geri kalan her şeyi şifreliyor.

Korumalı işlemlerde üç temel bileşen devreye giriyor: 'nullifier', sıfır bilgi kanıtı (zero-knowledge proof) ve değer taahhüdü (value commitment) ile bağlayıcı imza (binding signature). Bu bileşenler sırasıyla bir varlığın daha önce kullanılıp kullanılmadığını, kullanıcının harcama yetkisine sahip olup olmadığını ve işlem öncesi-sonrası değer dengesinin korunup korunmadığını kontrol ediyor.

Zcash ağında varlıklar 'not' (note) adı verilen birimlerle yönetiliyor. Korumalı işlemlerde notun tutarı ve alıcısı gibi bilgiler açıklanmıyor; bunun yerine notun içeriğini doğrudan göstermeden değerini ve geçerliliğini kriptografik olarak sabitleyen 'not taahhüdü' blok zincirine kaydediliyor.

Not taahhüdü, mühürlü bir kutuya benziyor. Kutunun içindeki içerik görünmüyor, ama bir kez belirlenen değerin sonradan değiştirilip değiştirilmediği kontrol edilebiliyor. Böylece işleme konu olan varlığın baştan taahhüt edilen varlıkla aynı olup olmadığı doğrulanabiliyor.

İlk kontrol noktası nullifier. Kullanıcı bir notu harcadığında notun kendisi değil, o nottan türetilen benzersiz bir değer açığa çıkarılıyor. Aynı not tekrar kullanılmaya çalışıldığında ortaya aynı nullifier çıkıyor.

Ağ, daha önce kaydedilmiş bir nullifier'ın yeniden gönderilip gönderilmediğini kontrol ediyor. Aynı değer tekrar ortaya çıkarsa ilgili işlem reddediliyor; bu sırada hangi notun kullanıldığı ya da kime ait olduğu açıklanmadan yalnızca çifte harcama engellenmiş oluyor.

İkinci kontrol noktası sıfır bilgi kanıtı. Kullanıcı burada gerçekten ilgili notu elinde bulundurduğunu, o varlığı harcama yetkisine sahip olduğunu ve işlem kurallarına uyduğunu kanıtlıyor.

Bu süreçte notun tam tutarı ya da kimlik bilgileri açığa çıkmıyor. Ağ, varlığın ayrıntılarını görmeden işlemin geçerli olup olmadığını doğrulayabiliyor.

Üçüncü kontrol noktası tutar doğrulaması. İşlem tutarı gizlendiği için kullanıcının elindekinden daha fazla varlık yaratma girişimi ortaya çıkabilir; bu yüzden işlem öncesi ve sonrası değer ilişkisi ayrıca kontrol edilmesi gerekiyor.

Değer taahhüdü, gerçek tutarı açıklamadan bu tutarı kriptografik olarak sabitliyor. Örneğin elinde 10 ZEC bulunan bir kullanıcı 20 ZEC yaratıp göndermeye çalışırsa, işlem öncesi ve sonrası hesaplama tutmadığı için doğrulamayı geçemiyor.

Değer taahhüdü ile sıfır bilgi kanıtı işlem öncesi ve sonrası değer dengesini doğrularken, bağlayıcı imza bu dengenin ilgili işlem içeriğine bağlı kalmasını sağlıyor. Doğrulama koşulları sağlanmazsa işlem geçerli bir imza üretemiyor ve reddediliyor.

Sonuçta Zcash'in korumalı işlemi üç soruya yanıt vermek zorunda: Varlık daha önce kullanıldı mı, kullanıcının gerçekten harcama yetkisi var mı ve işlem sırasında tutar şişirildi mi?

Bitcoin(BTC) açık defterde varlığın hareketini ve kullanılıp kullanılmadığını doğrudan gösterirken, Zcash işlem ayrıntıları yerine yalnızca doğrulama için gereken kriptografik bilgiyi açıklıyor. Bu yapı, gizliliği korurken işlem geçerliliği denetimini de sürdürmeyi mümkün kılıyor.

Bu yapı, Zcash'in gizlilik özelliğinin yalnızca işlem bilgisini saklamakla sınırlı olmadığını gösteriyor. Korumalı işlemlerin güvenilirliği, kullanılan notun tekrar kullanılıp kullanılmadığını, harcama yetkisini ve işlem değerinin korunmasını ayrı ayrı denetleyen bu süreçlere dayanıyor.

Zcash'in korumalı işlem doğrulama sistemindeki olası zafiyetler ve bunlara karşı alınabilecek önlemler, sonraki teknik analizde ele alınacak. Daha önce ele alınan Zcash'in Orchard zafiyetine yönelik iyileştirmesi ve yeni işlem yapısı da güvenlik ile gizlilik doğrulamasının birlikte incelenmesi gerektiğini gösteren bir arka plan oluşturuyor.