Ouroboros Crypsinous: Una Nueva Era para la Privacidad en Blockchain PoS

• Privacidad avanzada en PoS: Ouroboros Crypsinous combina prueba de participación (PoS) con técnicas de privacidad, protegiendo la identidad y datos de los usuarios en cada transacción.
• Resistencia a ataques adaptativos: Implementa un sistema de cifrado avanzado que impide la reutilización de monedas y protege contra corrupción de usuarios a lo largo del tiempo.
• Eficiencia energética y descentralización: A diferencia de Bitcoin, no requiere minería intensiva en energía, y distribuye de manera más equitativa las probabilidades de liderazgo en la red.
• Compatibilidad y seguridad: Diseñado bajo el marco de composición universal, puede integrarse con otros sistemas de blockchain manteniendo la seguridad y privacidad.

Este artículo explica el protocolo Ouroboros Crypsinous, un sistema de consenso para blockchain que emplea un mecanismo de prueba de participación (Proof of Stake, PoS) con preservación de la privacidad, comparándolo donde sea posible con Bitcoin para resaltar sus avances.

A continuación, desglosamos las secciones clave del protocolo en un lenguaje claro y accesible.

Introducción: Privacidad en Blockchain

Bitcoin ha sido pionero en sistemas de blockchain, pero tiene una limitación clave: su ledger es público, lo que facilita a terceros analizar transacciones y obtener información sobre los participantes.

Esto llevó al desarrollo de técnicas de privacidad, como CoinJoin y CoinShuffle, y protocolos como Zerocash y Monero, que añaden capas de anonimato.

Sin embargo, hasta ahora, no había una solución efectiva de PoS que preservara la privacidad, que es el objetivo principal de Ouroboros Crypsinous.

Fundamentos: Genesis y Zerocash

Ouroboros Genesis es un protocolo de PoS que divide el tiempo en intervalos llamados “slots” o espacios de tiempo.

En cada slot, un líder es elegido de acuerdo con la cantidad de “stake” que posee (proporcional a su participación)

Zerocash, por otro lado, se enfoca en la privacidad mediante pruebas de conocimiento cero (NIZK), que permiten transacciones que no revelan información sobre las partes involucradas ni los montos transferidos.

Protocolo Central: Ouroboros Crypsinous

Crypsinous combina lo mejor de Genesis y Zerocash. En lugar de que la distribución del stake sea pública, este protocolo usa monedas digitales privadas al estilo de Zerocash.

Cada moneda puede convertirse en líder sin revelar su valor. Esto se logra con pruebas de conocimiento cero que demuestran la elegibilidad para liderar sin exponer información adicional.

En el protocolo Ouroboros Crypsinous, cada moneda posee una “posibilidad de liderazgo”, lo cual significa que puede ser seleccionada como líder de un bloque en función de su “stake” o participación. Sin embargo, para proteger la privacidad, no se revela el valor de la moneda ni la identidad del dueño cuando una moneda se convierte en líder.

¿Cómo lo logran? Para ello, usan pruebas de conocimiento cero (NIZK, por sus siglas en inglés). Las NIZK son una técnica criptográfica que permite a alguien demostrar que cumple con ciertos criterios (en este caso, la elegibilidad para liderar) sin revelar ningún otro dato sobre esa moneda o sobre la identidad del dueño. En otras palabras, se demuestra que la moneda tiene suficiente “stake” para ser líder, pero sin que otros nodos en la red puedan ver cuánto stake tiene o quién es su dueño.

Además, las monedas evolucionan para evitar que se puedan reutilizar en elecciones pasadas o manipular.

Cuando una moneda es usada para participar en la elección de liderazgo y resulta elegida, se le asigna un nuevo número de serie o identificador único y una “moneda evolucionada” reemplaza a la anterior.

Este proceso garantiza que la moneda “gaste” su oportunidad de ser elegida para liderar y no pueda ser reutilizada para intentar liderar otros bloques pasados o futuros dentro del mismo período.

Este proceso es determinista, es decir, sigue un procedimiento fijo basado en criptografía que asegura que la nueva moneda se derive de la anterior de una manera que no permita manipulación, haciendo que el protocolo sea seguro incluso ante ataques.

Seguridad: Manejo de Corrupciones Adaptativas

Crypsinous también introduce técnicas avanzadas para proteger contra ataques adaptativos, donde un atacante podría intentar corromper usuarios a lo largo del tiempo.

Para lograr esto, utiliza un sistema de cifrado seguro que se actualiza con cada operación, garantizando que incluso si se compromete una clave, el atacante no puede acceder a las transacciones pasadas.

Cada participante en Crypsinous utiliza un sistema de cifrado con seguridad a futuro (forward-secure encryption). Este cifrado asegura que la clave de cifrado se actualiza continuamente a medida que se realizan transacciones y operaciones en el protocolo. De este modo, incluso si un atacante llega a comprometer a un usuario en un momento determinado, solo tendrá acceso a las claves actuales, no a las claves anteriores. Esto bloquea su acceso a las transacciones y datos cifrados antes del momento en que se produjo la corrupción.

Además de ser “a futuro”, el cifrado utilizado es también key-private, es decir, protege la identidad del destinatario de cada transacción. El sistema de cifrado no compromete a la persona que recibe la transacción, evitando que el atacante pueda identificar quién recibe fondos a partir de la clave pública.

Para aumentar la seguridad, Crypsinous implementa una técnica de “retraso de corrupción” (delayed corruption).

En este modelo, aunque el atacante comprometa a un usuario, las claves necesarias para descifrar la información están protegidas durante un tiempo predeterminado, lo que dificulta cualquier intento de acceder a las transacciones inmediatamente.

Esta técnica introduce una ventana de seguridad, dándole tiempo al sistema para actualizar las claves sin que el atacante pueda acceder al historial de transacciones.

Modelo y Componentes del Protocolo

El protocolo está diseñado bajo un marco de composición universal (UC), que asegura que sea seguro y compatible con otros sistemas.

El marco de composición universal (UC) es un concepto desarrollado en criptografía para modelar y analizar la seguridad de los protocolos de forma modular. Este enfoque fue propuesto por el criptógrafo Ran Canetti en 2001, y su principal objetivo es ofrecer una manera de probar la seguridad de protocolos de manera “componible”.

Esto significa que, una vez probado un protocolo en el marco UC, se puede asegurar que seguirá siendo seguro aunque se combine o interactúe con otros protocolos.

Esto incluye mecanismos de sincronización, canales de comunicación autenticados y un reloj global que mantiene a todas las partes en la misma “época” o unidad de tiempo en el blockchain.

En Ouroboros Crypsinous, el marco UC es crucial para garantizar que el protocolo no solo sea seguro cuando opera de forma independiente, sino también cuando interactúa con otros sistemas en la blockchain.

Por ejemplo, Crypsinous podría integrarse con otros protocolos de blockchain de prueba de participación o con redes de privacidad, manteniendo la confidencialidad y la integridad de su sistema de consenso.

Transacciones y Liderazgo en el Protocolo

Cada transacción en Crypsinous, ya sea de transferencia o liderazgo, se trata con cifrado y pruebas de conocimiento cero. Las transacciones de liderazgo permiten a un líder crear un nuevo bloque sin revelar su identidad ni el valor del stake, mientras que las transacciones de transferencia ocultan la información de los usuarios involucrados. A diferencia de Bitcoin, donde cada bloque es creado por el minero más poderoso, aquí las probabilidades de liderazgo están distribuidas entre todos los participantes, lo que mejora la descentralización y el acceso.

Mejoras sobre Bitcoin y Otros Protocolos PoS

1. Privacidad Mejorada: Al combinar PoS con mecanismos de privacidad de transacciones, se minimiza la exposición de información sensible en comparación con Bitcoin y otros sistemas PoS tradicionales.
2. Resistencia a la Manipulación: Las monedas “evolucionan” y se cifran de manera que no pueden ser reutilizadas ni manipuladas por un atacante.
3. Bajo Consumo de Energía: Como PoS, Crypsinous no requiere el alto consumo energético característico de los sistemas de prueba de trabajo como Bitcoin.
4. Compatibilidad con Sistemas Existentes: Al seguir el marco de composición universal, Crypsinous puede integrarse y operar junto con otros sistemas de blockchain.