01
Võrguühenduseta lõplikkus
Vastuvõttev osaline otsustab kohapeal, ilma võrguta. Mitte store-and-forward, kus risk lükatakse edasi ja kannab seda hiljem keegi teine — vaid tõeline, kohapeal lõplik vastuvõtt.
Taust
Väide kujul „teist süsteemi ei ole teada“ on täpselt nii palju väärt, kui palju on väärt selle taga olev otsing. Seepärast on siin mõõdupuu, allikad ja tulemused — nimeliselt, ükshaaval.
Seitse omadust, igaüks eraldi otsustatav, mille järgi saab mõõta iga süsteemi — akadeemilist konstruktsiooni, tööstustoodet, keskpanga pilooti, patenti. Esimesed kuus on falsifitseeritavad: näita üht süsteemi, mis täidab kõik kuus, ja väide langeb.
01
Vastuvõttev osaline otsustab kohapeal, ilma võrguta. Mitte store-and-forward, kus risk lükatakse edasi ja kannab seda hiljem keegi teine — vaid tõeline, kohapeal lõplik vastuvõtt.
02
Turvaargument ei tugine kasutaja seadmes olevale rikkumiskindlale komponendile. Tavaline nutitelefon, ilma turvariistvarata. Kui süsteem kasutab sellist komponenti valikuliselt, on see vastuvõetav; väide, mis ilma kiibita kokku kukub, ei ole.
03
Digitaalne pangatäht liigub võrguühenduseta edasi, käest kätte — vähemalt kaks hüpet, ilma väljaandja juurde naasmata. Just selles seisneb vahe e-raha kaardi ja sularaha vahel: kaardilt liigub väärtus kaupmehele ja jääb sinna seisma, pangatäht aga läheb edasi.
04
Topeltkulutaja isik on kahe makse jälgedest krüptograafiliselt taastatav. Ükski usaldatud kolmas osaline ei ava midagi ja ükski ametiasutus ei kaalu — selle annab matemaatika, ja seda saab igaüks kontrollida.
05
Süsteem nimetab täpselt algse petise ja kõik ülejäänud ausad ahela liikmed säilitavad oma anonüümsuse — ei paljastu petise-eelsed ega -järgsed ausad hoidjad, ja kahtluse alla nad ei satu.
06
Formaalne teoreem selle kohta, et ausa kasutaja vastu ei saa esitada kehtivat topeltkulutuse tõendit — ei pahatahtlik väljaandja ega kokkumängivad ahela osalised. Kirjanduses kannab see nime exculpability ehk non-frameability. Just see eristab tegelikku vastutust pelgast süüdistatavusest.
07
Versioonitud spetsifikatsioon, referentsteostus, töötav demo, mõõdetud suurused ja mõõdetud tööajad, nimetatud kõveravalik, reaalkeskkonnas töötav alumine kiht ning regulatiivne ja kahjuhüvitamise raamistik. Konstruktsioon, mis on paberil õige, aga kassas kasutamatu, ei ole maksesüsteem.
Mõõdupuule esitatakse tavaliselt vastuväide, et selle autor lõikas selle endale sobivaks. Seepärast tasub välja tuua, et täiesti sõltumatu süstematiseering mõõdab viiendat omadust täpselt samamoodi. 2026. aasta märtsi ülevaate SoK: Offline Payment Systems (Innsbrucki Ülikool, Viini Ülikool, SBA Research; arXiv:2603.16320, kolmkümmend kuus süsteemi) üks tulp kannab nime „privacy revocation“ ja on määratletud nii: DS, kui paljastamine toimub üksnes topeltkulutuse korral, ja U, kui ausate kasutajate privaatsus võib topeltkulutaja avastamise kõrvalmõjuna tahtmatult paljastuda. Tähise U on autorid pannud punasega, sõnaselgelt ebasoovitava omadusena. Täieliku võrguühenduseta võimekusega süsteemidest saab U-tähise täpselt kaks — needsamad kaks konstruktsiooni, mille ülaltoodud mõõdupuu vastunäidetena nimetab. Kriteerium ei ole seega Pactena leiutis.
Neli aastakümmet, punkt punkti haaval, igaühe juures see, mida ta andis ja mis oli hind. Järjest loetuna on liinil oma kuju: iga samm, mis võitis ühe omaduse, maksis selle eest mujal.
1982
Chaum: pime allkiri.
Anonüümse digitaalse sularaha idee, konstruktsioonis, mis on nii elegantne, et on tänini alusepanev.
Võrgus. Kaupmees peab iga üksiku makse juures panka helistama, et teada saada, kas pangatäht on juba kulutatud. Võrguühenduseta kasutamiseks kõlbmatu, ja edasiandmist selles ei ole.
1988
Chaum–Fiat–Naor: võrguühenduseta elektrooniline sularaha.
End ise paljastava topeltkulutuse sünd. Kulutaja isik on pangatähte kodeeritud nii, et ühest maksest ei selgu midagi, kahest maksest arvutab pank aga petise nime välja.
Üks hüpe. Kasutaja maksab kaupmehele, kaupmees deponeerib. Käest kätte liikumist ei ole. Ja üks täpsustus, mida tasub välja öelda: artikkel ei sisalda ärahoidmise kohta ühtegi võimatustõestust. Mida see sisaldab, on projekteerimisotsus — see tugineb tuvastamisele, mitte ärahoidmisele, sest võrguühenduseta keskkonnas ei ole ärahoidmist võimalik tagada.
1990–1992
Okamoto–Ohta: esimene ülekantav elektrooniline sularaha.
Raha, mis saab liikuda edasi suvalise arvu kasutajate vahel.
Anonüümsus on nõrk. Ka ilma igasuguse topeltkulutuseta on otsustatav, kas kaks makset tegi sama kasutaja. Kirjandus nimetas selle hiljem weak anonymity'ks.
1993
Chaum–Pedersen: negatiivne tulemus.
Tõestus, et ülekantud pangatäht kasvab iga edasiandmisega paratamatult, ja et piiramatute ressurssidega vaatleja tunneb alati ära pangatähe, mis on varem tema käes olnud.
See teoreem ripub kogu järgneva liini kohal. Iga ülekantav konstruktsioon peab iga hüppe eest maksma. Lahtine on üksnes küsimus, kui palju.
2005
Camenisch–Hohenberger–Lysyanskaya: Compact E-Cash.
Läbimurre väljavõtmise tõhususes — palju pangatähti ühe toiminguga, väikeses varus. Sellest ajast laialt kasutatav ehitusplokk.
Ei ole ülekantav. Kasutajalt kaupmehele, ja tee lõpeb.
2008
Canard–Gouget: formaalne mudel.
Ülekantava sularaha anonüümsusmõistete esimene formaalne süstematiseering ja tõestus, et kõige tugevam mõeldav mõiste on kättesaamatu. Nad annavad ka konstruktsiooni, mis täidab kõik saavutatavad omadused.
Kirjanduse enda sõnul „completely impractical“ (täiesti ebapraktiline) — see tugineb üldistele keerukusteoreetilistele taandamistele, seega on tegu põhimõttelise konstruktsiooni, mitte ehitatava süsteemiga.
2009
Fuchsbauer, Vergnaud ja kaasautorid: püsiva suurusega ülekantav sularaha.
Nutikas viis kasvupiirist mööda minna: ahela ajalugu ei kanta pangatähes, vaid hoitakse kasutajate käes olevates kviitungites. Suurus jääb püsivaks.
See on kogu loo kõige õpetlikum hind. Topeltkulutuse korral sai usaldatud jälitaja paljastada nende ausate hoidjate isikud, kelle käest rikutud pangatäht hiljem läbi käis — süütud maksid süüdlase eest, kas või ainult ühe eelisseisundis osalise ees. Kaks täpsustust õigluse huvides: anonüümsus ei lähe kaotsi avalikult, vaid üksnes selle usaldatud osalise suunas, ja protsess on interaktiivne, kviitungeid tuleb kasutajatelt küsida. Ülaltoodud mõõdupuu järgi jääb omadus siiski täitmata: ausad hoidjad muutuvad tuvastatuks ja satuvad kahtluse alla.
2011
Blazy ja kaasautorid: anonüümsus koos kohtunikuga.
Eelmise töö puuduste parandus, mis annab ausale kasutajale anonüümsuse tagasi.
Selleks on vaja kõikenägevat kohtunikku. See võti ei tuvasta ainult petist: sellega saab igal ajal jälgida iga pangatähte ja iga kasutajat. Hind ei langenud, vaid muutis kuju — üksainus võti, mis avab kogu süsteemi anonüümsuse.
2015
Baldimtsi–Chase–Fuchsbauer–Kohlweiss: täielikult anonüümne ülekantav sularaha.
Esimene konstruktsioon, mis võtab sihiks kirjanduse kõik kolm anonüümsusmõistet ilma usaldatud kolmanda osaliseta. Projekteerimiseesmärki kirjeldavad autorid nii: „it needs to ensure that the right user is accused while the anonymity of honest owners … will be preserved“ (tuleb tagada, et süüdistatakse õiget kasutajat, samal ajal kui ausate omanike anonüümsus … säilib) — sisuliselt ülaltoodud mõõdupuu viies omadus, aastast 2015.
Kaks hinda. Kõige tugevama anonüümsusmõiste tõestusest leiti hiljem viga — ja leidsid selle järgmise peatüki autorid. Teiseks on see kirjanduse enda hinnangul „hardly practical“ (vaevu praktiline) ning ehitusplokid „far from being implementable on constrained mobile devices“ (kaugel sellest, et neid saaks teostada piiratud ressurssidega mobiilseadmetes).
2021. aastal esitlesid Balthazar Bauer, Georg Fuchsbauer ja Chen Qian PKC konverentsil tööd Transferable E-Cash: A Cleaner Model and the First Practical Instantiation. Nende konstruktsioon täidab kõik kuus falsifitseeritavat omadust. Võrguühenduseta lõplikkus, ilma riistvara usalduseta, piiramatu edasiandmissügavus, end ise paljastav topeltkulutus, süütuid säästev omistamine ja formaalne süüdi lavastamise võimatuse teoreem — viimane korraga pahatahtliku panga ja kokkumängivate ahela osaliste vastu. Kirjanduse kõik kolm anonüümsusmõistet on tõestatud, sealhulgas kõige tugevam. Seda kinnitab ka 2026. aasta sõltumatu süstematiseering, mis paigutab nad „ainult topeltkulutuse korral“ poolele.
Omaduste kombinatsiooni teostatavust näitasid seega nemad. See ei ole vaidlustatav. Ülejäänud leht on kontrollitav just seetõttu, et mõiste allikas on nimetatud ja sama täpselt on nimetatud ka see, mis sellele lisandus.
See, mida ei tehtud, on rangelt faktikategooria ja koosneb kolmest osast: avaldatud teostust ei ole, mõõdetud tööaega ei ole ja kõveravalikut ei ole. Seda kinnitavad kolm sõltumatut allikat — tööle viitav ACNS 2026 artikkel („the performance of Bauer et al. is not reported“), 2026. aasta SoK tabel, milles teostuse, tehingute-sekundis ja latentsuse lahtrid on tühjad, ning esimese autori enda doktoritöö, mille täistekstist tööaegade, baidisuuruste, prototüübi või kõvera otsimine sisulisi vasteid ei anna.
We view this as practical by current standards.
| Näitaja | Bauer–Fuchsbauer–Qian 2021 | Pactena v8 |
|---|---|---|
| Saajale antav maksepakett pärast väljavõtmist | 19 248 baiti | ~456 baiti |
| Kasv ülekande kohta | +7 392 baiti | +48 baiti |
| Kõige sügavam ahel | piiramatu sügavus | ~956 baiti (kümme hüpet) |
| Võrguühenduseta kontroll | mõõtmata | ~12 ms |
| Teostus, jõudlustest, kõveravalik | avaldamata | referentsteostus ja töötav demo |
Tabeli arvud pärinevad artikli tõhususanalüüsist, mis annab suurused abstraktsete rühmaelementide arvudena. Teisendatuna kõverale, mida autorid ise vaatlesid — teisenduse on teinud ka viitav kirjandus ja jõudnud sama tulemuseni —, annavad need arvud ülaltoodud baidisuurused. Nende pangatäht on värskelt umbes üheksateist kilobaiti ja kasvab iga edasiandmisega ligikaudu seitsme kilobaidi võrra; kümne sammu pikkuse ahela järel on see suurusjärgus üheksakümmend kilobaiti. See ei ole autorite viga: see on kõige tugevama anonüümsusmõiste hind, mille nad võtsid teadlikult ja mida nad artiklis ka põhjendavad. Võrdluse aluseks on maksepaketid, mitte tõendid, sest nende süüditõend on 96 baiti ega kasva sügavusega — tõendi suuruse järgi mõõtes ei oleks kaht süsteemi võimalik eristada.
Erinevus on kahes punktis teadlik kompromiss. Pactena edasiandmissügavus on piiratud — kümme hüpet, seadistatava parameetrina —, nende oma ei ole. Pactena privaatsus on tehingupõhine ja väljaandja piiril eraldatud, mitte süsteemiülene: kaupmees ei saa teada, kes maksis; saaja kontrollib enda ees olevat vastaspoolt, aga varasemate hoidjate kohta ei saa ta midagi teada; väljaandja tunneb üksnes oma klienti ja lisaks seda väljaandjat, kellega ta arveldama peab. Ahela vahepealsed kasutajad ei paljastu kellelegi. Kirjanduse kõige tugevam anonüümsusmõiste nõuaks lisaks, et väljaandja ei saaks jälgida enda välja antud raha; reguleeritud, KYC-põhises süsteemis ei ole see ei vajalik ega soovitav, sest just väljaandja piiril on vaja vastutust. Kompromissi hind on mõõdetav: Pactena maksepakett kasvab iga ülekandega 48 baiti, mitte seitse kilobaiti. Bauer, Fuchsbauer ja Qian näitasid, et seda saab teha; Pactena näitab, et selle saab ka kasutusele võtta.
Üheksakümnendatel oli võrguühenduseta digitaalne sularaha tõepoolest olemas, paljudes riikides ja suures mahus. Just see osa jääb enamikust käsitlustest välja — ja just sellest on tänane olukord mõistetav.
1990ndad
DigiCash / eCash — Chaumi ettevõte.
Tõestus, et anonüümne digitaalne makse toimib, tavalises personaalarvutis, ilma turvariistvarata.
Turule jõudnud tootes kontrollis pank iga pangatähte võrgus; võrguühenduseta režiim jäi „future extension“-iks (hilisem laiendus). Ettevõte läks 1998. aastal pankrotti.
1992–1995
CAFE — ELi ESPRIT-projekt, Chaumi osalusel.
Ajastu kõige viimistletum konstruktsioon — ja tolle aja ainus konstruktsioon, milles oli petise krüptograafiline tuvastamine: „Even if the tamper-resistance is broken, users who spend electronic money more than once are identified, and the identity of the user whose guardian was used for this fraud can be proved.“ (Isegi kui rikkumiskindlus murtakse, tuvastatakse kasutajad, kes kulutavad elektroonilist raha rohkem kui üks kord, ja tõendada saab ka selle kasutaja isiku, kelle seadet pettuseks kasutati.) Autorid nägid juba 1994. aastal, et oluline on kohtus püsiv tõestatavus, mitte pelk avastamine.
Projekti enda sõnul: „it allows just one transfer of the electronic money“ (see lubab elektroonilise raha vaid ühekordset edasiandmist). Üks hüpe. Ahelat ei ole. Projekt lõppes plaanipäraselt 1995. aasta novembris ja tooteks see kunagi ei saanud.
1990ndad
Mondex — NatWest, hiljem Mastercard.
Kaardilt kaardile, võrguühenduseta, käest kätte, ilma vahepealse kliiringuta — oma ajastu ainus süsteem, mis suutis ahelat piiramatus pikkuses. ITSEC E6 sertifikaat, formaalne turvamudel ja reaalne käitus enam kui tosinas riigis.
Usaldus kolis kiibi sisse. Kaart ei tõestanud, et keegi ei petnud; see tugines sellele, et petmine ei ole teostatav. Petise tuvastamist selles ei ole: kaart salvestas vaid kümme viimast tehingut ja üleilmset auditijälge ei olnud. Tolleaegne kriitika osutas täpselt sellele. Viimane turg suleti 2008. aastal.
1996–2020ndad
GeldKarte, Octopus, Proton, Chipknip, Danmønt, Quick, Moneo, Visa Cash.
Toimiv, laialt levinud võrguühenduseta makse mitmes riigis, mõnel pool aastakümneid.
Kõik tuginevad rikkumiskindlale kiipkaardile. Kasutajatevaheline ülekanne on kas sõnaselgelt välistatud — Saksa GeldKarte dokumentatsioon pühendab eraldi alajaotuse põhimõttele „Nichtübertragbarkeit von Guthaben“ (jäägi ülekantamatus) — või käib läbi võrgurakenduse, nagu Octopuse puhul. Petise krüptograafilist tuvastamist ei ole üheski; kuritarvitusi ohjatakse keskseid varikontosid ja musti nimekirju kasutades.
2020ndad
Keskpangad: digitaalse euro võrguühenduseta kiht, e-CNY, UPI Lite X, e-krooni piloot, digitaalne nael, BIS Project Polaris.
Võrguühenduseta makse päris, suuremahulistes süsteemides, reguleeritud keskkonnas, mõnel juhul rohkem kui ühe hüppega.
Turvaankur on kõikjal kasutaja seadmes olev kiip ja petise tuvastamine kas puudub või toimub institutsionaalselt, mitte krüptograafiliselt. Bank of Englandi 2025. aasta katses kasutas viis tarnijat viiest secure element'i; Riksbank proovis ainult telefonidele tuginevat lahendust ja lükkas selle kirjalikult tagasi.
Kaks mustrit, ja mõlemad kestavad läbi neljakümne aasta. Kus võrguühenduseta makset võeti tõsiselt, seal pandi alla riistvara. Kus valiti hoopis matemaatika, sealt kas ei jõudnud miski kasutuselevõtuni või maksid petise hinna kinni ausad. Ükski ajalooline süsteem ei täitnud korraga mitmehüppelist võrguühenduseta ahelat ja petise krüptograafilist tuvastamist: Mondexil oli ahel, aga mitte tuvastamine; CAFE-l oli tuvastamine, aga mitte ahel.
Kõige tugevam ajalooline joonealune märkus on järgmine. Kui David Chaum ise 2022. aastal võrguühenduseta, käest kätte liikuva makse juurde tagasi tuli, võttis ta appi füüsilise kaardi ja kirjutas: „Solutions relying only on software, including previous proposals by the present author, do not provide strong assurance of finality.“ (Üksnes tarkvarale tuginevad lahendused — sealhulgas käesoleva autori varasemad ettepanekud — ei anna tugevat kindlust lõplikkuse suhtes.) See tsitaat lõikab mõlemat pidi ja mõlemad lugemisviisid kuuluvad siia. Ühelt poolt ütleb valdkonna rajaja välja, et puhtalt tarkvaralisel teel ei olnud keegi seni edu saavutanud. Teiselt poolt väidab suur autoriteet, et see tee ei vii kuhugi. Teine lugemisviis on tõsine väljakutse — ja just seepärast sai Pactena konstruktsioon mõõdetud, mitte üksnes projekteeritud.
Väide kujul „muud ei leitud“ on nii palju väärt, kui palju on väärt selle taga olev otsing. Seepärast on allikad siin nimeliselt kirjas, ja iga allika juures ka see, kui kaugele läbivaatus ulatus.
Teine ja kolmas uurimisring ei toonud esimese kuue omaduse kohta ühtegi uut leidu. Otsing jõudis küllastumiseni.
Tsitaadid digitaalse raha ja võrguühenduseta makse enda kohta.
Each faces open challenges: complete reliance on trusted hardware, the deanonymisation of honest users in the case of double-spending, or growing transactions with each offline payment. To date, no system providing offline functionality has been implemented.
(Igaüks neist seisab lahtiste probleemide ees: täielik tuginemine usaldatud riistvarale, ausate kasutajate anonüümsuse kaotus topeltkulutuse korral või tehingud, mis kasvavad iga võrguühenduseta maksega. Tänaseni ei ole ellu viidud ühtegi võrguühenduseta talitlust pakkuvat süsteemi.)
In a fully offline setting without secure hardware, double-spending cannot be prevented. … [The multi-hop mode] hinges entirely on the security of the hardware.
(Täiesti võrguühenduseta keskkonnas ilma turvalise riistvarata ei ole topeltkulutust võimalik ära hoida. … [Mitmehüppeline režiim] sõltub täielikult riistvara turvalisusest.)
Local storage settlement model — a settlement model referring to secure element (SE) in the digital euro user's devices performing the technical tasks of verification and registration of holdings…
(Kohaliku salvestuse arveldusmudel — arveldusmudel, mis viitab digitaalse euro kasutaja seadmetes olevale turvaelemendile (SE), mis täidab jääkide kontrollimise ja registreerimise tehnilisi ülesandeid…)
All solutions used secure elements to support double spend and counterfeit prevention or to protect cryptographic key information.
(Kõik lahendused kasutasid turvaelemente, et toetada topeltkulutuse ja võltsimise ärahoidmist või kaitsta krüptograafilist võtmeteavet.)
This was not possible as our assessment is that it was not possible to achieve adequate safety. We therefore chose to base the offline solution solely on cards.
(See ei olnud võimalik, sest meie hinnangul ei olnud võimalik saavutada piisavat turvalisust. Seetõttu otsustasime rajada võrguühenduseta lahenduse üksnes kaartidele.)
Any solution will depend on the tamper resistance of the user device to protect against physical and cyber attacks.
(Iga lahendus tugineb kasutaja seadme rikkumiskindlusele, et kaitsta füüsiliste rünnakute ja küberrünnakute eest.)
Veel kaks lauset kirjeldavad täpselt seda näilist dilemmat, millele kogu uurimistöö oli suunatud. BIS: „if there are no links between devices and user identity, there would be no way to identify potentially malicious users even if malicious devices can be blocked in the system.“ (Kui seadmete ja kasutaja isiku vahel puudub seos, ei ole kuidagi võimalik tuvastada potentsiaalselt pahatahtlikke kasutajaid, isegi kui pahatahtlikud seadmed saab süsteemis blokeerida.) Bank of England: „if double spending were to occur, there would be no way of knowing which device initiated it.“ (Kui toimuks topeltkulutus, ei oleks kuidagi võimalik teada, milline seade selle algatas.)
Keskpankade väli käsitleb 2026. aastal anonüümsust ja petise tuvastamist teineteist välistavana. Krüptograafiline kirjandus teab 2021. aastast, et need seda ei ole. Puudu oli teostus, mille saab ka päriselt kasutusele võtta.
Omaduste kombinatsiooni krüptograafilise teostatavuse pani paika akadeemiline kirjandus — Baldimtsi–Chase–Fuchsbauer–Kohlweiss 2015. aastal ja Bauer–Fuchsbauer–Qian 2021. aastal. See ei ole vaidlustatav. Pactena lisab uuenduse ja teostuse: mõõdetud suurused, mõõdetud kontrolliaeg, referentsteostus ja töötav demo, tavalises telefonis, ilma turvariistvarata. Saajale antav maksepakett on värskelt välja antuna ~456 baiti ja kõige sügavamas ahelas ~956 baiti, kontroll võtab ~12 ms.
Edasiandmissügavus on teadlikult piiratud, kümme hüpet, privaatsust säilitades. Maksekihi väline krüptograafiline ülevaatus on käimas; tulemus avaldatakse. Spetsifikatsioon on valmis.
2026. aasta augusti seisuga ei ole teada ühtegi teist avalikult dokumenteeritud töötavat maksesüsteemi, mis pakuks seda omaduste kombinatsiooni koos, teostatud ja mõõdetud kujul.
Uuring käib pidevalt. Kui tead sellist süsteemi, tahaksime sellega siiralt tutvuda.