Amélioration de l'algorithme de signature numérique dans le portefeuille bitcoin

Par

 Farah Maath Jasem, Ali Makki Sagheer, Abdullah M. Awad

     Bitcoin est un système de paiement électronique de pair à pair largement utilisé pour les transactions financières en ligne. Il a gagné en popularité en raison de son anonymat, de sa confidentialité et de son coût de transaction relativement bas. Son portefeuille repose fortement sur l'algorithme de signature numérique à courbe elliptique (ECDSA). Les faiblesses de tels algorithmes peuvent affecter considérablement la sécurité des portefeuilles bitcoin. Dans cet article, un portefeuille de gestion de clés sécurisé a été conçu basé sur plusieurs modifications des parties du portefeuille. Dans le portefeuille froid, nous avons utilisé une phrase de passe basée sur une image pour obtenir une source d'entropie forte pour la graine maître. Dans le portefeuille chaud, l'algorithme key_Gen proposé modifie l'étape de génération de clés de l'ECDSA pour générer une nouvelle paire de clés à chaque transaction. La dernière partie garantit la récupération de toutes les clés sur les portefeuilles chauds et froids sans sauvegardes quotidiennes en cas de perte du portefeuille.

 Les principaux composants de le système bitcoin sont les portefeuilles, le réseau Bitcoin de pair à pair (P2P), les mineurs et la blockchain. Cependant, les portefeuilles Bitcoin reposent sur la cryptographie à clés publiques pour l'authentification des utilisateurs, ce qui permet à l'utilisateur de dépenser tout Bitcoin associé à ces clés. La perte des clés privées signifie effectivement la perte de fonds et l'exposition des clés publiques. De plus, Bitcoin offre une forme limitée d'irréversibilité des transactions. Un attaquant peut utiliser la blockchain pour lier de manière récursive l'historique des transactions de l'utilisateur à une adresse bitcoin valide. Ainsi, la confidentialité de l'utilisateur. De plus, la sécurité de l'ECDSA et la gestion des clés du portefeuille bitcoin sont les problèmes de sécurité et de confidentialité les plus importants actuellement dans la cryptomonnaie.

Le schéma de gestion des clés proposé : Plusieurs changements proposés visent à augmenter la sécurité du portefeuille bitcoin contre plusieurs attaques connues. De plus, surmonter les inconvénients du modèle standard dans le portefeuille chaud, le portefeuille froid et la mémorisation MS. Le schéma proposé se compose de trois parties principales corrélées : Portefeuille froid, Portefeuille chaud et Portefeuille de récupération.

Modèle de portefeuille froid est composé de cinq étapes principales, dans lesquelles plusieurs mises à jour ont été apportées au modèle original pour surmonter les inconvénients du modèle original du portefeuille froid. Dans la première étape, MS_byte est généré par un BIP39 modifié qui prend en charge la langue arabe avec le nouveau système de codage. La deuxième étape, la génération de la graine maître est l'un des facteurs importants pour réaliser un portefeuille bitcoin sécurisé, c'est de générer la graine maître d'une haute entropie, l'algorithme ISPE est proposé pour dissimuler les octets codés dans une image sélectionnée par l'utilisateur. ISPE utilise l'algorithme LSB pour cacher les octets codés de MS. Ensuite, la graine maître est générée en utilisant HMAC512, qui accepte deux entrées, Clé et Données.

Dans le portefeuille chaud, la première partie est l'initialisation du portefeuille, qui comprend toutes les étapes ci-dessus telles que la sélection de la langue et le nombre de mots mnémotechniques, générer et enregistrer l'image sécurisée, et le nombre de mots de passe dans un portefeuille froid, racine Merkel, et création d'un carnet d'adresses vide. Dans la deuxième étape, l'utilisateur doit sélectionner et exporter les clés de changement et de paiement rapide vers le portefeuille chaud de l'utilisateur. Les utilisateurs ayant déjà configuré des portefeuilles peuvent immédiatement commencer à envoyer et recevoir des bitcoins en se connectant et en synchronisant leur carnet d'adresses.

Le modèle de récupération de portefeuille proposé  Le HDH proposé connecte les portefeuilles froids et chauds où les phrases de passe dérivées de manière déterministe dans le portefeuille froid sont ensuite utilisées pour générer des clés dans le portefeuille chaud. Par conséquent, la récupération d'un portefeuille utilisateur est un processus en deux étapes. Chaque étape montre comment la récupération est simplifiée grâce à l'approche basée sur l'image proposée.

Les résultats prouvent que le portefeuille froid proposé résiste à une attaque par dictionnaire et surmonte le problème de mémorisation. Le modèle de portefeuille chaud proposé acquiert une bonne anonymat et confidentialité pour les utilisateurs de bitcoin en éliminant la probabilité de transaction sans coût supplémentaire. Le temps d'exécution pour signer une transaction du modèle proposé est d'environ 70 millisecondes, ce qui est important dans le domaine du bitcoin.

Références :

 [1] S. Nakamoto, “Bitcoin : Un système de paiement électronique de pair à pair,” Satoshi Nakamoto Institute, pp. 1-9, 2008.

[2] H. Abdullah et A. H. Ibrahim, “Opportunités de la technologie Blockchain au Kurdistan, applications et défis,” Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science, vol. 18, no. 1, pp. 405-411, avril 2019.

[3] E. P. E. Deepika et E. R. Kaur, “Cryptomonnaie : Tendances, Perspectives et Défis,” International Journal of Trend in Research and Development, vol. 4, no. 4, pp. 4-6, 2017.

[4] A. Biryukov et S. Tikhomirov, „Sécurité et confidentialité des utilisateurs de portefeuilles mobiles dans Bitcoin, Dash, Monero et Zcash?, Pervasive Mob. Comput., vol. 59, 2019.

[5] D. I. Wang, “Mise en œuvre sécurisée des signatures ECDSA dans Bitcoin,” MSc en sécurité de l'information, pp. 1-78, 2014.

[6] S. Alani, Z. Zakaria et M. M. Hamdi, “Une revue d'étude sur le réseau mobile ad-hoc : Caractéristiques, Applications, Défis et Classification des Protocoles de Routage,” International Journal of Advanced Science and Technology, vol. 28, no. 1, pp. 394-405, 2019.

[7] H. L. H. S. Warnars, Y. Lanita, A. Prasetyo et R. Randriatoamanana, “Système de paiement intégré intelligent pour les transports publics à Jakarta,” Buletin of Electrical Engineering and Informatic, vol. 6, no. 3, pp. 241-249, 2017.

[8] J. Bucko, D. Pal?ová, et M. Vejacka, “Sécurité et Confiance dans les Cryptomonnaies,” dans la Conférence Centrale Européenne en Finance et Économie, pp. 14–24, 2015.

[9] S. Goswami, “Analyse de la Scalabilité des Blockchains par Simulation de Blockchain,” Bachelor of Technology-Computer Science, University of Nevada, Las Vegas, pp. 1-58, 2017.

[10] S. Alani, Z. Zakaria et H. Lago, “Une nouvelle technique de consommation d'énergie pour les réseaux mobiles ad-hoc,” International Journal of Electrical & Computer Engineering, vol. 9, no. 5, pp. 4147-4153, oct 2019.

[11] A. Houria, B. M. Abdelkader et G. Abderezzak, “Une comparaison entre les courbes bitcoin secp256r1 et koblitz secp256k1,” Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science, vol. 13, no. 3, pp. 910-918, 2019.

[12] E. Barker, W. Barker, W. Burr, W. Polk et M. Smid, “Recommandation pour la gestion des clés partie 1 : Généralités (révision 3),” NIST Special Publication, vol. 800, Partie 1, no. 57, pp. 1-147, 2012.

[13] H. Hosseinian, H. Shahinzadeh, G. B. Gharehpetian, Z. Azani et M. Shaneh, “Perspectives de la blockchain pour le déploiement de l'IoT dans les réseaux de distribution et les maisons intelligentes,” International Journal of Electrical and Computer Engineering, vol. 10, no. 3, pp. 2787-2796, juin 2020.

[14] A. Narayanan, J. Bonneau, E. Felten, A. Miller et S. Goldfeder, “Bitcoin et Technologies de Cryptomonnaie,” Princeton University Press, 2016.

[15] A. M. Fahad, A. A. Ahmed, A. H. Alghushami et S. Alani, “Détection des attaques par trou noir dans les réseaux mobiles ad hoc via la méthode HSA-CBDS,” dans Springer Nature Switzerland, Springer International Publishing, vol. 866, pp. 46-55, 2019.

[16] S. Goldfeder et al., “Sécuriser les portefeuilles Bitcoin via un nouveau schéma de signature seuil DSA/ECDSA,” pp. 1-26, 2015.

[17] P. Dikshit et K. Singh, “ECDSA seuil pondéré efficace pour sécuriser le portefeuille bitcoin,” 2017 ISEA Asia Security and Privacy (ISEASP), Surat, pp. 1-9, 2017.

[18] P. Dikshit et K. Singh, „ECDSA seuil pondéré efficace pour sécuriser le portefeuille bitcoin?, dans 2017 ISEA Asia Security and Privacy (ISEASP), pp. 1–9, 2017.

[19] T. Volety, S. Saini, T. McGhin, C. Z. Liu et K.-K. R. Choo, “Craquer les portefeuilles Bitcoin : Je veux ce que vous avez dans les portefeuilles,” Future Generation Computer Systems, vol. 91, pp. 136-143, fév 2019.

[20] O. Hosam, “Cacher des Bitcoins dans des fractales stéganographiques,” 2018 IEEE International Symposium on Signal Processing and Information Technology (ISSPIT), Louisville, KY, USA, pp. 512-519, 2018.

[21] A. M. A. Farah Maath Jasim Ali Makki Sagheer, “Améliorer la sécurité de la graine maître du portefeuille Bitcoin,” Collège des Sciences Informatiques et de la Technologie de l'Information, Université d'Anbar, Ramadi, Irak, pp. 609-615, 2019.