Pay attention to Btcoin: utilizing attention mechanism with lightning network information for change address detection

Mayeli Feridani, Mikaeil (2024). Pay attention to Btcoin: utilizing attention mechanism with lightning network information for change address detection. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

As Bitcoin’s popularity has surged, its scalability has been challenged by limited block capacity, leading to increasing transaction fees and diminishing its suitability for microtransactions. The Lightning Network (LN), introduced by Poon and Dryja as a second-layer solution, offers near-instantaneous transactions with minimal fees, making it an attractive alternative for Bitcoin users. However, as LN adoption grows—securing over $336 million in Bitcoin—concerns arise about the potential compromise of user anonymity due to the transparency of public LN channels. Existing research has primarily focused on privacy within either the LN or Bitcoin networks independently, leaving the cross-layer privacy implications underexplored.

This study investigates the impact of LN activity on Bitcoin user anonymity, specifically focusing on the detection of change outputs in the Bitcoin network. We analyze the transactions and their inputs and outputs, comparing standard Bitcoin transactions with those linked to LN channel creation. Leveraging a modified Bidirectional Encoder Representations from Transformers (BERT) model, we enhance our ability to identify change outputs, achieving a 93.9% success rate—an improvement over the baseline. Our findings reveal significant privacy risks posed by cross-layer interactions between the LN and Bitcoin networks, demonstrating that data from the LN can be effectively used to deanonymize Bitcoin transactions.

This research provides critical insights into the privacy implications of the Lightning Network and lays the groundwork for further exploration of cross-layer deanonymization risks in blockchain systems.

Titre traduit

Faites attention à Bitcoin : Utilisation du mécanisme d’attention avec les informations du Lightning Network pour la détection des adresses de change

Résumé traduit

Alors que la popularité du Bitcoin a augmenté, sa scalabilité a été mise à l’épreuve par la capacité limitée des blocs, entraînant une augmentation des frais de transaction et diminuant son adéquation pour les microtransactions. Le Lightning Network (LN), introduit par Poon et Dryja comme solution de seconde couche, offre des transactions quasi instantanées avec des frais minimaux, ce qui en fait une alternative attrayante pour les utilisateurs de Bitcoin. Cependant, à mesure que l’adoption du LN augmente — sécurisant plus de 336 millions de dollars en Bitcoin — des préoccupations surgissent quant à la possible compromission de l’anonymat des utilisateurs en raison de la transparence des canaux publics du LN. Les recherches existantes se sont principalement concentrées sur la confidentialité au sein des réseaux LN ou Bitcoin indépendamment, laissant inexploitées les implications de la confidentialité inter-couches.

Cette étude examine l’impact de l’activité du LN sur l’anonymat des utilisateurs de Bitcoin, en se concentrant spécifiquement sur la détection des sorties de monnaie (change outputs) dans le réseau Bitcoin. Nous analysons la distribution des entrées et sorties de transactions, en comparant les transactions Bitcoin standard avec celles liées à la création de canaux LN. En utilisant un modèle modifié de Représentations Encodeur-Décodeur Bidirectionnelles de Transformateurs (BERT), nous améliorons notre capacité à identifier les sorties de monnaie, atteignant un taux de succès de 93,9% — une amélioration par rapport à la ligne de base. Nos résultats révèlent des risques significatifs pour la confidentialité posés par les interactions inter-couches entre les réseaux LN et Bitcoin, démontrant que les données du LN peuvent être utilisées efficacement pour désanonymiser les transactions Bitcoin.

Cette recherche fournit des perspectives critiques sur les implications en matière de confidentialité du Lightning Network et jette les bases pour une exploration plus approfondie des risques de désanonymisation inter-couches dans les systèmes de blockchain.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie superieure in partial fulfillment of a master’s degree with thesis in software engineering". Comprend des références bibliographiques (pages 79-82).
Mots-clés libres:	Bitcoin, détection des adresses de change, mécanisme d’attention
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Zhang, Kaiwen
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	30 avr. 2025 14:14
Dernière modification:	30 avr. 2025 14:14
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3586

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