Kiến trúc quyền riêng tư của Dusk không được xây dựng dựa trên một nguyên thủy mật mã đơn lẻ. Thay vào đó, đây là một ngăn xếp tích hợp, trong đó mỗi thành phần thực hiện một chức năng riêng biệt và không thể thiếu. Thiết kế phân lớp này là điều khiến giao thức trở nên đặc biệt thú vị từ góc độ kỹ thuật.
Nền tảng là BLS12-381, một đường cong elliptic được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống zero-knowledge hiện đại. Trong Dusk, nó hỗ trợ chữ ký số và một phần đáng kể của cơ chế mật mã làm nền cho hạ tầng zero-knowledge của giao thức.
Đường cong JubJub là một thành phần quan trọng khác, đặc biệt trong lớp quyền riêng tư Phoenix. Được thiết kế để tương thích cao với các hệ thống dựa trên SNARK, JubJub cho phép các phép toán trên đường cong elip được thực hiện hiệu quả bên trong các mạch zero-knowledge.
Để xác thực và ký, Dusk sử dụng chữ ký Schnorr, một cấu trúc mật mã đã được khẳng định và được đánh giá cao nhờ tính đơn giản, hiệu quả và sự phù hợp với các giao thức bảo toàn quyền riêng tư.
Trong các mạch zero-knowledge, Poseidon đóng vai trò là hàm băm. Không giống các hàm băm thông thường có thể tốn kém về tính toán khi thực thi trong các mạch số học, Poseidon được thiết kế riêng để sử dụng hiệu quả trong các hệ thống chứng minh zero-knowledge.
Để biểu diễn trạng thái blockchain và chứng minh thành viên, Sparse Merkle Trees cung cấp một cấu trúc dữ liệu có xác thực hiệu quả. Trong khi đó, PLONK cung cấp khung chứng minh cho phép các mệnh đề được chứng minh mà không tiết lộ thông tin riêng tư nền tảng.
Dusk cũng tích hợp tổng hợp chữ ký BLS, cho phép nhiều chữ ký của hội đồng được kết hợp thành một chữ ký gọn duy nhất. Điều này có thể giảm đáng kể chi phí xác minh và truyền thông trong một mạng phân tán.
Toàn cảnh chồng mật mã (cryptographic stack)
- BLS12-381 — chữ ký và mật mã học zero-knowledge
- JubJub — đường cong elip thân thiện SNARK cho quyền riêng tư Phoenix
- Chữ ký Schnorr — xác thực và chữ ký số
- Poseidon — hàm băm được tối ưu cho các mạch zero-knowledge
- Cây Merkle Thưa (Sparse Merkle Trees) — biểu diễn trạng thái và các chứng minh thành viên
- PLONK — chứng minh và xác minh zero-knowledge
- Tổng hợp BLS — nén hiệu quả nhiều chữ ký của hội đồng
Tuy nhiên, mối quan tâm quan trọng nhất còn mở rộng hơn cả các nguyên thủy (primitives) bản thân chúng.
Bảo mật mật mã rốt cuộc không chỉ được quyết định bởi tính vững chắc về mặt toán học của từng cấu trúc riêng lẻ, mà còn bởi mức độ chặt chẽ mà chúng được triển khai và kết hợp. Ngay cả mật mã có vẻ vững chắc về mặt lý thuyết cũng có thể bị suy yếu do các điểm yếu trong tuần tự hóa (serialization), xác thực nhóm con không đầy đủ, ràng buộc transcript không đúng, hoặc phân tách miền (domain separation) không đủ.
Vì vậy, việc đánh giá $DUSK should nên bao gồm nhiều hơn việc chỉ xác định các nguyên thủy mật mã mà nó sử dụng.
Câu hỏi thực sự là liệu các thành phần này đã được tích hợp với độ chính xác, kỷ luật và các giả định bảo mật cần thiết của một blockchain tập trung vào quyền riêng tư hay chưa.
Trong mật mã học, toán học vững chắc là nền tảng. Việc triển khai đúng đắn và sự kết hợp cẩn thận quyết định liệu nền tảng đó có thực sự chống chịu được các điều kiện mang tính đối kháng hay không.