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Diese Arbeit präsentiert ein Protokoll für vertrauliche Transaktionen auf Ethereum, das auf einer kontenbasierten Struktur und Paillier-Verschlüsselung basiert. Die Integration von Non-Interactive Zero-Knowledge Range Proofs (NIZKRP) verbessert die Sicherheit. Die Implementierung und Tests auf Ethereum zeigen vergleichbare Transaktionskosten (Sicherheitsparameter 40) im Vergleich zu Protokollen mit Bulletproofs. Bei einem Sicherheitsparameter von 128 (NIZKRP-Empfehlung) ist das Protokoll jedoch nicht anwendbar. Die Arbeit betont die Effizienz und Wettbewerbsfähigkeit, hebt jedoch die Herausforderung bei höheren Sicherheitsparametern hervor. Das Protokoll bildet eine solide Grundlage, erfordert jedoch weitere Optimierungen für breitere Anwendbarkeit.
Das Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Darstellung von Techniken zur Verfolgung von Transaktionen und Entitäten auf der Bitcoin Blockchain. Die zugrundeliegende Forschungsfrage lautet wie folgt:
Welche Aussagekraft und Grenzen haben Heuristiken und Analysemethoden zur Nachverfolgung von Bitcointransaktionen und wie wirken sie sich auf deren Anonymität aus?
Zur Beantwortung der Forschungsfrage wird eine Literaturrecherche durchgeführt. Die Funktionsweise der Methoden wird dargestellt, Stärken und Schwächen der Methoden werden aufgezeigt und gegebenenfalls Verbesserungsvorschläge gemacht.
Es zeigt sich, dass die Anonymität des Bitcoin-Systems aus verschiedenen Richtungen eingeschränkt werden kann. Die vorgestellten Analysemethoden haben jedoch ihre Grenzen und können die Anonymität des Bitcoinsystems nicht endgültig überwinden.
Letztendlich bleibt festzuhalten, dass die Anonymität eines Nutzers von seiner Bitcoin-Nutzung und der Nutzung seines Umfelds abhängt. Ein bewusster, anonymer Umgang mit der Kryptowährung ist die Grundlage für eine solide Privatsphäre.
As the cryptocurrency ecosystem rapidly grows, interoperability has become increasingly crucial, enabling assets and data to interact seamlessly across multiple chains. This work describes the concept and implementation of a trustless connection between the Bitcoin Lightning Network and EVM-compatible blockchains, allowing the transfer of assets between the two ecosystems. Establishing such a connection can significantly contribute to the growth of both ecosystems as they can benefit from each other’s advantages and emerge new pos- sibilities.
Diese Masterarbeit zeigt einen Ansatz zur Vorhersage von Zugverspätungen mit Hilfe von Supervised Learning. Dazu werden Modelle mit verschiedenen Algorithmen getestet und miteinander verglichen. Außerdem wird gezeigt, wie das entwickelte Vorhersagemodell in eine Blockchain-Anwendung integriert werden kann.
Diese Arbeit untersucht die Integration einer dezentralen autonomen Organisation (DAO) in eine bestehende Lernplattform. Dabei werden mögliche Schnittpunkte zwischen den beiden Konzepten gesucht und deren Potenziale und Herausforderungen analysiert. Zunächst werden die theoretischen Grundlagen von Blockchain-Technologie, DAO und Lernplattformen vorgestellt. Darauf basierend werden die Prozesse auf einer Lernplattform auf eine mögliche Integration einer DAO untersucht. Besonderer Fokus liegt dabei auf den Prozessen Bezahlung und Bewertung. Es stellt sich heraus, dass der Reviewprozess zum einen mehr Überschneidungspunkte hat und zum anderen viele weitere Prozesse auf diesen aufbauen. Im Hauptteil der Arbeit wird daher ein Konzept für die Integration einer DAO im Bewertungsprozess entwickelt und erste Grundlagen für eine Umsetzung gelegt. Dabei werden verschiedene Ansätze, die sich auch aus den Fallstudien ergeben, betrachtet und verglichen, um den Anforderungen der Lernplattform und der Blockchain gerecht zu werden. Die Arbeit zeigt die Potenziale einer DAO in einer Lernplattform auf, wie bspw. transparenten Reviewprozess für neue Inhalte. Gleichzeitig werden mögliche Herausforderungen bei der Integration identifiziert und geeignete Lösungsansätze entwickelt. Ein Ausblick auf zukünftige Entwicklungen beinhaltet den Einsatz von Künstlicher Intelligenz bei der Entwicklung von Lerninhalten und die weitere Integration der DAO in die Lernplattform.
Traditional user management on the Internet has historically required individuals to give up control over their identities. In contrast, decentralized solutions promise to empower users and foster decentralized interactions. Over the last few years, the development of decentralized accounts and tokens has significantly increased, aiming at broader user adoption and shared social economies.
This thesis delves into smart contract standards and social infrastructure for Ethereum-based blockchains to enable identity-based data exchange between abstracted blockchain accounts. In this regard, the standardization landscapes of account and social token developments were analyzed in-depth to form guidelines that allow users to retain complete control over their data and grant access selectively.
Based on the evaluations, a pioneering Solidity standard is presented, natively integrating consensual restrictive on-chain assets for abstracted blockchain accounts. Further, the architecture of a decentralized messaging service has been defined to outline how new token and account concepts can be intertwined with efficient and minimal data-sharing principles to ensure security and privacy, while merging traditional server environments with global ledgers.
Eine empirische Analyse von 19 DAO-Airdrops im Hinblick auf die Governance-Aktivität der Empfänger: Airdrops sind ein bekannter Incentive-Mechanismus bei Blockchain-Protokollen. In den letzten Jahren haben vor allem DAOs „retroaktive“ Airdrops für sich entdeckt, die frühe Nutzer eines Protokolls entlohnen. Diese Art der Verteilung von Token gilt allerdings auch als ein möglicher Lösungsansatz für Zentralisierung bzw. mangelnde Voting-Beteiligung in DAOs. Thema der Arbeit ist daher, welchen Effekt Airdrops auf die Governance-Aktivität in DAOs haben. Zu diesem Zweck wurden 19 DAOs empirisch untersucht. Wir vergleichen die Voting-Beteiligung der Airdrop-Empfänger auf Snapshot bzw. on-chain mit dem der Gesamtheit der Token-Halter. Außerdem wird die Verteilung der Airdrops, die Halte-Dauer und der Delegations-Anteil betrachtet. Wir stellen fest, dass die Beteiligung der Airdrop-Empfänger im Durchschnitt etwas höher ist als die von nicht-Airdrop-Empfängern. Ob Airdrops sich als Governance-Instrument eignen, ist allerdings im Einzelfall zu betrachten.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse, Konzeption, Implementation und Evaluation eines dezentralen Feedback-Systems für die Blockchain Academy Mittweida. Es wurde nach einer Lösung gesucht, das Feedback für die angebotenen Kurse auf der Seite der Blockchain Academy Mittweida erfassen zu können. Dabei sollte die Anonymität des Nutzers stets gewahrt bleiben, jedoch für den Betreiber die Möglichkeit gegeben sein, unberechtigtes oder doppeltes Feedback erkennen und aussortieren zu können. Diese Anforderungen konnten durch die Linkable-Ring-Signature gewährleistet werden. Bei diesem Verfahren kann der Nutzer stellvertretend für seine Gruppe eine Nachricht signieren. Der Betreiber kann überprüfen, ob eine signierte Nachricht aus dieser Gruppe stammt und ob es bereits eine Nachricht von einem Nutzer eingegangen ist, ohne die Anonymität des Nutzers aufzuheben. Das System wurde möglichst dezentral gestaltet, um keine zentrale Angriffsstelle bieten zu können und sicherheitsrelevante Teile abkapseln zu können. Es wurde ein Smart Contract angelegt, welcher die zum Signieren benötigten öffentlichen Schlüssel der Gruppenmitglieder eines Kurses bereithält. Die zweite Komponente stellt eine Browsererweiterung dar. Mit dieser kann der Nutzer sich in die Feedbackgruppe zu einem Kurs eintragen und seine Schlüsselpaare für die Signatur Generierung speichern lassen. Die dritte Komponente ist ein Plugin auf dem WordPress-System der Blockchain Academy Mittweida, mit welchem das Feedback auf Verknüpfbarkeit geprüft werden kann. Mittels eines funktionalen Testverfahrens und einer Probandengruppe wurde die erarbeitete Lösung untersucht. In beiden Fällen bestand die Lösung die an diese gestellten Anforderungen und wurde positiv von der Probandengruppe aufgenommen. Es wurde sich mehrheitlich für die vorgestellte Lösung und gegen eine Lösung mit einem Kennwort, welches der Nutzer eingeben muss, bevor er eine Umfrage ausfüllen kann, entschieden. Im Wintersemester 2022/2023 an der Hochschule Mittweida könnte die Anwendung zusammen mit dem Masterstudiengang Blockchain & Distributed Ledger Technologies (DLT) in einem größeren Praxistest eingesetzt und weiter erprobt und verbessert werden.
With the growing market of cryptocurrencies, blockchain is becoming central to various research areas relevant from a mathematical and cryptographic point of view. Moreover, it is capable of transforming the traditional methods involving centralized network operations into decentralized peer-to-peer functionalities. At the same time, it provides an alternative to digital payments in a robust and tamperproof manner by adding the element of cryptography, consequently making it traversable for an individual who is a part of the blockchain network. Furthermore, for a blockchain to be optimal and efficient, it must handle the blockchain trilemma of security, decentralization, and scalability constraints in an effective manner. Algorand, a blockchain cryptocurrency protocol intended to solve blockchain’s trilemma, has been studied and discussed. It is a permissionless (public) blockchain protocol and uses pure proof of stake as its consensus mechanism.
Fake News und Betrugsschemata sind heutzutage ein allgegenwärtiger Bestandteil des Internets. Erfahrene Nutzer haben gelernt damit umzugehen und Richtiges von Falschem zu unterscheiden. Doch auch die erfahrensten Benutzer des Internets können von geschickten Hochstaplern und Betrügern manipuliert werden. Die Betreiber der sozialen Medien, können und wollen oftmals nicht für die Sicherheit ihrer Nutzer garantieren, weswegen ein Ansatz benötigt wird, welcher diese Betreiber ablöst. Nachdem Non-Fungible Tokens gezeigt haben, wie digitales Eigentum implementiert werden kann, zeigen sogennante Soulbound Tokens, wie digitales Vertrauen im Internet existieren kann. Diese Art von Tokens sind nicht transferierbar und für immer an ihren Besitzer gebunden, wodurch diverse, digitale Persönlichkeiten entstehen können, deren Glaubwürdigkeit von Soulbound Tokens bewiesen wird. Decentralized Reputation (DeRep) beschreibt dabei eine Reputationsplattform, auf welcher Benutzer Soulbound Tokens als Bewertung für andere Nutzer ausstellen können. Zusammen mit weiteren Funktionen, wie einem Bewertungsalgorithmus für die Profile der Nutzer, wird veranschaulicht, wie Reputation mithilfe von Soulbound Tokens generiert werden kann und welche Herausforderung dabei entstehen.
Probabilistic Micropayments
(2022)
Probabilistic micropayments are important cryptography research topics in electronic commerce. The Probabilistic micropayments have the potential to be researched in order to obtain efficient algorithms with low transaction costs and high speeding computer power. To delve into the topic, it is vital to scrutinize the cryptographic preliminaries such as hash functions and digital signatures. This thesis investigates the important probabilistic methods based on a centralized or decentralized network. Firstly, centralized networks such as lottery-based tickets, Payword, coin-flipping, and MR2 are described, and an approach based on blind signatures is also discussed. Then, decentralized network methods such as MICROPAY3, a transferable scheme on the blockchain network, along with an efficient model for cryptocurrencies, are explained. Then we compare the different probabilistic micropayment methods by improving their drawback with a new technique. To set the results from the theoretical analysis of different methods into some context, we analyze the attacks that reduce the security and, therefore, the system’s efficiency. Particularly, we discuss various methods for detecting double-spending and eclipse attacks occurrence
Blockchain-Governance wird oft mit der Führung von Unternehmen oder von Nationalstaaten verglichen, obwohl diese sich selbst eher als Decentralized Autonomous Organizations (DAOs) und damit als reine Software verorten. In dieser Arbeit wird die Polkadot-Governance in jener Ebene, in der Menschen über Polkadot Entscheidungen treffen, dargestellt, um sie dann mit rechtlichen Konzepten, die den Rahmen für die Entscheidungsfindung in Unternehmen und Staaten bilden, sowie mit den rechtlichen Grundlagen für die Entscheidungsfindung einer DAO zu vergleichen.
Private Blockchain-Netzwerke können von Unternehmen für die Integritätssicherung von Produktionsdaten verwendet werden. Die Hochschule Mittweide entwickelt im Rahmen des Forschungsprojektes safe-UR-chain ein derartiges Blockchain-Netzwerk. Teil dieser Entwicklung ist die Auswahl und Optimierung eines Konsensverfahrens für das Netzwerk. Für diese Aufgabe fehlt es momentan an einem System, das den Vergleich von Konsensverfahren anhand ihrer Leistungsmetriken ermöglicht. Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines derartigen Systems sowie der Implementierung dreier Konsensverfahren, die anhand ihrer vom System erfassten Leistungsmetriken verglichen werden.
Tokenization projects are currently very present when it comes to new blockchain technologies. After explaining the fundamentals of cross-chain interaction, the bachelor thesis will focus on tokenizing technology for Bitcoin on Ethereum. To get a more practical context, implementing the currently most successful decentralized tokenization project is described.
Mathematics Behind the Zcash
(2020)
Among all the new developed cryptocurrencies from Bitcoin, Zcash comes out to be the strongest cryptocurrency providing both transparency and anonymity to the transactions and its users by deploying the strong mathematics of zk-SNARKs.
We discussed the zero knowledge proofs which is a basic building block for providing the functionality to zk-SNARKs. It offers schnorr and sigma protocols with interactive and noninteractive versions. Non-interactive proofs are further used in Zcash transactions where the validation of sent transaction is proved by cryptographic proof.
Further, we deploy zk-SNARKs proofs following common reference string as public parameter when transaction is made. The proof allows sender to prove that she knows a secret for an instance such that the proof is succinct, can be verified very efficiently and does not leak the
secret. Non-malleability, small proofs and very effective verification make zk-SNARKs a classic tool in Zcash. Since we deal with NP problems therefore we have considered the elliptic curve cryptography to provide the same security like RSA but with smaller parameter size.
Lastly, we explain Zcash transaction process after minting the coin, the corresponding transaction completely hides the sender, receiver and amount of transaction using zero knowledge proof.
As future considerations, we talk about the improvements that can be done in term of decentralization, efficiency by comparing with top ranked cryptocurrencies namely Ethereum and Monero, privacy preserving against the thread of quantum computers and enhancements in shielded transactions.
The number of Internet of Things (IoT) devices is increasing rapidly. The Trustless Incentivized Remote Node Network, in short IN3 (Incubed), enables trustworthy and fast access to a blockchain for a large number of low-performance IoT devices. Although currently IN3 only supports the verification of Ethereum data, it is not limited to one blockchain due to modularity. This thesis describes the fundamentals, the concept and the implementation of the Bitcoin verification in IN3.
Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Herausforderung, kleine Zahlungen effizient mithilfe der Blockchain umsetzen zu können. Dafür werden verschiedene existierende Zahlung-Schemata vorgestellt werden. Sie werden dabei auch auf ihre Eignung im Bezug auf die Anforderungen eines IoT-Gerätes geprüft. Besonderer Fokus wird auf die probabilistischen Zahlungen gelegt.
Abschließend wird die Implementierung eines Prototypen vorgestellt und die Anwendbarkeit eines solchen Systems ausgewertet.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit Programmiersprachen für die Smart Contract - Entwicklung auf der Ethereum Blockchain. Vier Sprachen sollen vorgestellt sowie anhand eines ERC20 Contracts verglichen und bewertet werden. Zusätzlich soll ihre Sicherheit im Hinblick auf häufige Gefahren der Contract - Entwicklung untersucht und sprachspezifische Unsicherheiten gesammelt werden. Ziel ist es, festzustellen, welche der Sprachen die geeignetste für die Entwicklung sicherer und kostengünstiger Smart Contracts ist, wobei auch Bytecodegrößen und Deploymentkosten einbezogen werden.