یکی از مشکلات بلاک چین‌ هایی مانند بیت کوین و اتریوم، مقیاس پذیری می باشد که تاکنون راه حل هایی برای آن ارائه شده است. علاوه بر مقیاس پذیری، حفظ حریم خصوصی نیز برای کاربران مساله ‌ای جدی و مهم می باشد. به این ترتیب تاکنون برای ارتقای سطح حریم خصوصی و پرایوسی افراد نیز، پروتکل‌ ها و سرویس‌ های مختلفی ابداع شده‌اند که پروتکل میمبل ویمبل (Mimblewimble) را می توان به عنوان یکی از قدیمی ‌ترین و شناخته‌ شده ‌ترین آن‌ها معرفی کرد. در این مقاله قصد داریم به معرفی و بررسی پروتکل میمبل ویمبل (mimblewimble)، نحوه عملکرد آن و همچنین مزایا و معایب این پروتکل بپردازیم.

پروتکل میمبل ویمبل (mimblewimble) چیست؟

پروتکل میمبل ویمبل (mimblewimble) توسط فردی ناشناس با نام مستعار تام ریدل (Tom Riddle) در سال 2016 به بازار ارزهای دیجیتال معرفی شد. او نام این پروتکل را با الهام گرفتن از یک عبارت سحر و افسون از سریال هری پاتر انتخاب کرده است. این پروتکل می تواند مانع از دسترسی رقیبان و حریفان به آدرس فرستندگان و گیرندگان و همچنین دسترسی آنها به میزان دارایی های جا به جا شده، شود. این شخص ناشناس در یکی از گروه‌های تبادل نظر مخصوص برنامه‌ نویسان، فایل مربوط پروتکل میمبل ویمبل را قرار داده است و به این ترتیب به روی توسعه ‌دهندگان، دریچه‌ای جدید را باز کرده است. افزایش حریم خصوصی برای تراکنش‌ ها، هدف اصلی پروتکل mimblewimble می باشد. در این پروتکل با همگام ‌سازی، پیاده‌ سازی و همچنین تایید تراکنش‌ ها، امکان بهبود مقیاس‌ پذیری و تعویض ‌پذیری (Fungibility) تراکنش‌ ها نیز وجود دارد.

نحوه کار پروتکل میمبل ویمبل

وجود دو شرط برای انجام یک تراکنش الزامی می باشد؛ شرط اول تایید مقدار دریافتی و ارسالی می باشد و شرط دوم تایید تراکنش ارسالی از طرف دارنده کلید خصوصی است. شبکه و نودها باید دسترسی کاملی به برخی اطلاعات از جمله آدرس فرستنده و گیرنده و همچنین مبلغ ارسالی داشته باشند تا به این ترتیب تایید این دو شرط صورت گیرد. پروتکل میمبل ویمبل با استفاده از شیوه ی جدیدی در ساختار بلاک چین و رمزنگاری متفاوت، توانسته بدون دسترسی به اطلاعات ذکر ‌شده، تراکنش ها را انجام دهد.

این پروتکل با استفاده از رمزنگاری منحنی بیضوی (Elliptic Curve) تراکنش ها را به صورت محرمانه انجام می دهد. این شیوه که مبتنی‌ بر لگاریتم‌های گسسته می باشد، باعث دشوارتر شدن ردیابی و پیاده‌ سازی تراکنش‌ ها در بلاک چین می شوند، در نتیجه افزایش سطح امنیت و حریم خصوصی را به دنبال دارد. رمزنگاری Elliptic Curve برای محرمانه ماندن تراکنش‌ ها از چهار روش یا رویکرد استفاده می‌کند. این 4 روش عبارتند از تراکنش‌ های محرمانه (Confidential Transactions)، کوین جوین (CoinJoin)، دندیلاین (Dandelion) و ویژگی Cut Through که در ادامه به بررسی آنها می پردازیم.

4 رویکرد در رمزنگاری Elliptic Curve

1- تراکنش‌ های محرمانه (Confidential Transactions)

ویژگی Confidential Transactions می تواند در پروتکل میمبل ویمبل، ارزش تراکنش را پنهان ‌کند. این ویژگی که در دسته پروتکل‌های Zero Knowledge (روش اثبات با دانش صفر) قرار دارد، در ارز دیجیتال مونرو نیز مورد استفاده قرار می گیرد. رمزگذاری (Encrypted) مقدار تراکنش، با استفاده از مقادیر تصادفی که توسط فرستنده انتخاب می‌شود و یا با استفاده از عوامل مخفی ‌کننده (Blinding Factors)، انجام می‌شود. انتخاب مقادیر تصادفی در قالب Proof of Ownership (گواه اثبات مالکیت) صورت می گیرد. پروتکل Confidential Transactions در سال ۲۰۱۳ توسط شخصی به نام آدام بک (Adam Back) مطرح شد و سپس توسط پیتر ویل (Pieter Wuille) و گرگ مکسول (Greg Maxwell) مورد استفاده قرار گرفت.

2- کوین جوین (CoinJoin)

همه ی تراکنش ها یک ورودی و یک خروجی دارند که هر ورودی از خروجی تراکنش قبل مشتق می‌شود. همچنین هر خروجی که به عنوان UTXO توسط شبکه شناخته شود، می تواند در مجموعه UTXO باقی ‌بماند؛ البته تا زمانی که توسط ورودی بعدی خرج نشود. CoinJoin اقدام به ترکیب همه ی ورودی و خروجی‌ های تراکنش‌ های جداگانه می‌کند و به این ترتیب می تواند یک تراکنش واحد ایجاد کند. بنابراین حتی دریافت ‌کننده وجوه هم قادر به تشخیص این نیست که از کدام آدرس، وجوه را دریافت کرده است. به این ترتیب ردیابی معاملات تقریبا غیر ممکن می شود.

3- دندیلاین (Dandelion)

یکی از پروتکل های مخفی کردن آدرس فرستنده و گیرنده، پروتکل دندیلاین (Dandelion) می باشد. این پروتکل می تواند به صورت مخفیانه، شبکه مسیریابی را به چند قسمت تقسیم ‌کند. در نتیجه تشخیص معامله روی شبکه با تاخیر انجام می‌شود. یعنی می تواند بدون آگاهی نودهای دیگر و با استفاده از یک شبکه مسیریابی معامله را جلو ببرد و پس از طی مسافت معینی، در همه جا پراکنده کند. با پروتکل دندیلاین می توان افرادی را که برای شناسایی فرستنده و گیرنده از روش مثلثی و تشخیص لحظه شروع تراکنش استفاده می‌کنند را گمراه کرد. روش Dandelion در پروتکل میمبل ویمبل، ضمن ادغام چندین تراکنش با هم، ورودی و خروجی آن‌ها را ترکیب می‌کند. پروتکل دندیلاین دارای دو مرحله می باشد که عبارتند از: Stem و Fluff.

در فاز Stem، تمام تراکنش‌ ها شروع می‌شوند. در این مرحله تراکنش به‌ صورت تصادفی به گروهی از نودها ارسال می‌شود. بنابراین نودها قادر به تشخیص منشا تراکنش قبلی نمی باشند. در واقع نودهایی که تراکنش به آن ها ارسال می‌شود نمی‌دانند اولین بار است که تراکنش را دریافت می کنند و یا این که تکرار کننده تراکنش هستند. در نتیجه باعث دشوار شدن تشخیص مبدا تراکنش می شود. هر نود به‌ صورت مستقل در رابطه با ادامه دادن فاز Stem یا وارد شدن به مرحله بعد تصمیم گیری می کند.

پروتکل دندیلاین در فاز Fluff، با استفاده از پروتکل گاسیپ (Gossip) تراکنش‌ ها را به تمام اعضا ارسال می‌کند. پروتکل گاسیپ یک سیستم انتقال اطلاعات است که به‌ طور تصادفی می تواند تراکنش‌ ها را میان سایر نودها توزیع کند. در فرآیند Gossip هر نود به ‌صورت تصادفی، انتقال اطلاعات را ادامه می‌دهد و همچنین منبع انتشار تراکنش به صورت نامشخص می باشد.

4- ویژگی Cut Through

ویژگی Cut Through گروه ‌بندی تراکنش‌ ها را امکان پذیر می کند. به این ترتیب تجمیع تراکنش‌ ها در یک مجموعه صورت می گیرد و گروه کوچکی از بلاک‌ها را تشکیل می‌دهد. در این فرآیند، بعضی از اطلاعاتی که امنیت شبکه با نبودن آنها به خطر نمی افتد، حذف می شوند و همچنین افزایش مقیاس‌ پذیری شبکه را به دنبال خواهد داشت.

مزایای پروتکل میمبل ویمبل

1- ناشناس بودن (Anonymity)

بیشتر شبکه‌های بلاک چینی دسترسی به اطلاعات فرستنده و گیرنده را با استفاده از آدرس‌های عمومی قابل ردیابی، میسر می‌کنند. در حالی که در پروتکل میمبل ویمبل، به تاریخچه تراکنش‌ ها به سختی می توان دسترسی پیدا کرد و ردیابی تراکنش‌ ها نیز غیر ممکن است.

2- تعویض‌پذیری (Fungibility)

غیر ممکن بودن ردیابی تاریخچه جابه‌جایی دارایی‌ها در میمبل ویمبل، باعث افزایش تعویض‌ پذیری دارایی‌ها می شود. بعضی از دارایی‌ها به دلیل این که در امور غیر قانونی استفاده می شوند، ممکن است مورد پیگیری قرار بگیرند. در نتیجه احتمال دارد که ارزش دارایی نیز کاهش یابد. در حالی که میزان تعویض ‌پذیری دارایی ها با استفاده پروتکل‌ های حفظ حریم خصوصی از جمله پروتکل Mimblewimble، افزایش می یابد و حفظ می‌شود.

3- مقیاس ‌پذیری (Scalability)

پروتکل Mimblewimble اطلاعات غیر ضروری را با به‌ کارگیری ویژگی‌هایی مانند Cut-Through، از تراکنش‌ ها حذف می‌کند. بنابراین حجم تراکنش‌ ها کاهش و به مقیاس ‌پذیری شبکه بهبود می یابد.

معایب پروتکل میمبل ویمبل

1- تراکنش‌ های طولانی‌ تر

فرآیند انجام تراکنش‌ ها در این پروتکل نسبت به شبکه‌ های معمولی زمان برتر است زیرا این پروتکل باید برای پنهان کردن اطلاعات فرآیندهایی را پشت سر بگذارد.

2- آسیب‌ پذیری در برابر کامپیوتر های کوانتومی

پروتکل میمبل ویمبل در برابر حملات کامپیوترهای کوانتومی به شدت آسیب ‌پذیرند زیرا متکی بر امضاهای دیجیتال می باشند.

عملیات ماینینگ در پروتکل میمبل ویمبل

پروتکل Mimblewimble مبتنی ‌بر گواه اثبات کار (PoW) می باشد، بنابراین استخراج آن مشابه با استخراج لایت کوین، مونرو و بیت کوین است. این پروتکل با استفاده از تجهیزات سخت‌افزاری که شامل کارت گرافیک، اسیک‌ها و CPU قوی می باشد، قابل ماین است. Cuckarood29 و cuckAToo31 الگوریتم‌هایی هستند که در فرآیند ماینینگ میمبل ویمبل مورد استفاده قرار می گیرند. زمان ساخت هر بلاک در حال حاضر یک دقیقه است و همچنین ۰.۶ MWC، به‌ ازای استخراج هر بلاک پاداش داده می‌شود.

تعداد استخرهای استخراج این پروتکل روز به روز افزایش می یابد و یکی از استخرهای آن دارای بیش از ۱۰ هزار کاربر فعال می باشد. افرادی که قصد دارند در این شبکه به ‌عنوان ماینر فعالیت کنند، باید سخت‌ افزاری مناسب جهت انجام این کار داشته باشند و همچنین اقدام به دانلود نرم‌افزار مربوط به ماینینگ و کیف پول دسکتاپی MVC کنند.

کدام پروژه ها از پروتکل Mimblewimble استفاده می کنند؟

در بازار رمز ارزها پروژه های مختلفی برای حفظ و افزایش امنیت و حریم خصوصی تراکنش ها، از پروتکل Mimblewimble استفاده می کنند. پروژه های میمبل ویمبل کوین (MWC)، گرین (Grin)، بیم (Beam) و همچنین لایت کوین (Litecoin) از جمله این پروژه ها هستند که هر کدام به شیوه خود از پروتکل Mimblewimble استفاده می کنند.