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Safecloud: A Distributed, Encrypted Storage Cloud for Streaming

Safecloud è una rete di archiviazione e streaming distribuita ed encrypted che garantisce la privacy suddividendo e criptando i file in frammenti di solo ciphertext attraverso nodi di archiviazione basati su browser e router federati, utilizzando una nuova gerarchia di chiavi e un indirizzamento convergente per consentire la deduplicazione sicura, lo streaming efficiente O(1) e incentivi verificabili e a basso costo senza mai esporre il testo in chiaro o le chiavi.

Autori originali: Gregory Magarshak

Pubblicato 2026-06-10

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CC BY 4.0

Autori originali: Gregory Magarshak

Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Questa è una spiegazione generata dall'IA dell'articolo qui sotto. Non è stata scritta né approvata dagli autori. Per precisione tecnica, consulta l'articolo originale. Leggi il disclaimer completo

Immagina di voler archiviare una biblioteca enorme di film e libri su Internet, ma di non fidarti degli sconosciuti che terranno i tuoi scaffali. Non vuoi che possano leggere i tuoi libri e non vuoi che possano scambiare le tue pagine con altre finte senza che tu lo sappia.

Safecloud è un nuovo sistema progettato per risolvere questo problema. Trasforma il tuo browser web in un'unità di archiviazione e crea una rete sicura e crittografata dove nessuno — nemmeno le persone che custodiscono i tuoi dati — può vedere cosa c'è dentro.

Ecco come funziona, suddiviso in concetti semplici:

1. L'archiviazione "cieca" (I Drops)

Di solito, se affitti un deposito, il proprietario ha una chiave master e può sbirciare all'interno. In Safecloud, le unità di archiviazione sono chiamate Drops.

L'analogia: Immagina di chiudere i tuoi oggetti di valore in una cassaforte prima ancora di uscire di casa. Consegni la cassaforte chiusa a uno sconosciuto (il Drop) affinché la tenga nel suo seminterrato.
La magia: Lo sconosciuto non vede mai la chiave. Vede solo una scatola chiusa. Non può aprirla, leggerne il contenuto o persino sapere cosa c'è dentro. Se prova a scambiare la tua scatola con un'altra, la serratura non corrisponderà all'etichetta e tu lo saprai immediatamente.
Il colpo di scena: Questi "sconosciuti" sono solo normali schede del browser web. Se lasci una scheda aperta su un sito web, quella scheda può offrirsi volontaria per essere un Drop e conservare le tue scatole chiuse gratuitamente.

2. La "Chiave Maestra" e la "Mappa Magica" (Il Cloud e i Jets)

Tu (il Cloud) possiedi l'unica chiave maestra. Non invii mai questa chiave a nessuno.

L'analogia: Invece di dare allo sconosciuto una chiave, gli dai una Mappa Magica (chiamata Jet).
Come funziona: Il Jet è un server di instradamento. Non possiede i tuoi dati e non ha la tua chiave. Sa solo dove si trovano le tue scatole chiuse. Quando vuoi guardare un film, il Jet dice ai Drops: "Ehi, portami la scatola con l'etichetta 'Scena 1'". Il Drop porta la scatola chiusa e tu la sblocchi sul tuo dispositivo.

3. L'albero a "Radice Unica" (Niente più caos di chiavi)

In molti sistemi, se vuoi condividere un capitolo specifico di un libro con un amico, devi creare una copia intera del libro con una nuova serratura. Safecloud è più intelligente.

L'analogia: Immagina un albero genealogico in cui ogni membro della famiglia ha una chiave unica. In Safecloud, esiste un'unica chiave maestra (la Radice). Ogni altra chiave per ogni singolo file, ogni frammento e ogni cartella condivisa è derivata matematicamente da quella singola chiave maestra.
Il vantaggio: Se vuoi far vedere a un amico solo il Capitolo 3 di un film, non devi ricreare una nuova serratura per l'intero film. Gli basta consegnare una "sotto-chiave" che sblocca matematicamente solo quel ramo specifico dell'albero. Non potrà sbloccare il Capitolo 4 o la traccia audio se non gli hai dato quella specifica autorizzazione. È come dare a qualcuno una chiave che apre solo la porta d'ingresso, non la cassaforte in cantina.

4. Streaming senza scaricare

Grazie a questa struttura ad "albero", guardare un video è incredibilmente veloce e flessibile.

L'analogia: Immagina che un video sia un lungo treno. Nei normali sistemi criptati, per arrivare all'ultimo vagone, potresti dover sbloccare ogni singolo vagone partendo dal primo.
Il modo di Safecloud: Poiché le chiavi sono matematicamente collegate, se hai la chiave per la "stazione" (l'inizio del percorso), puoi calcolare istantaneamente la chiave per qualsiasi vagone specifico (segmento) senza dover sbloccare quelli precedenti. Puoi saltare alla fine del film istantaneamente e il sistema calcola la chiave per quel preciso momento in una frazione di secondo.

5. L'economia dell'onestà (Safebux)

Come facciamo a assicurarci che i Drops non cancellino semplicemente le tue scatole e scappino via?

L'analogia: Immagina un gioco di "Mostrami". Ogni tanto, il Jet chiede a un Drop: "Mostrami la scatola con l'etichetta 'Scena 1'". Il Drop deve dimostrare di avere ancora la scatola firmando una ricevuta digitale.
La ricompensa: Se il Drop dimostra di avere la scatola, guadagna punti chiamati Safebux. Se non riesce a produrre la scatola, perde punti e viene espulso. Questo crea un sistema in cui è più economico ed facile essere onesti piuttosto che imbrogliare. A differenza di altri sistemi che richiedono una potenza di calcolo massiccia e lenta per provare lo stoccaggio, Safecloud richiede solo una semplice firma digitale, rendendolo molto più veloce ed economico.

Riassunto di ciò che lo rende speciale

La privacy prima di tutto: Le persone che conservano i tuoi dati non possono letteralmente vedere il contenuto.
Basato sul browser: Non hai bisogno di hardware speciale; la tua scheda del browser può essere un fornitore di archiviazione.
Controllo granulare: Puoi condividere un'anteprima di 5 minuti di un film o solo i sottotitoli senza condividere l'intero file.
Efficiente: Utilizza la matematica per saltare i passaggi, permettendo un "seeking" (ricerca rapida) istantaneo nei video e la deduplicazione automatica (se due persone caricano lo stesso file, il sistema ne conserva solo una copia chiusa, risparmiando spazio).

In sintamente: Safecloud è un modo per costruire una rete di archiviazione globale dove le persone che detengono i tuoi dati sono "cieche" al loro contenuto, il sistema è abbastanza veloce per lo streaming video e l'economia è progettata affinché essere onesti sia la strada più redditizia.

Riepilogo Tecnico: Safecloud

Problematica

Le reti di storage decentralizzate affrontano un dilemma fondamentale di fiducia: richiedono a terze parti non fidate di archiviare dati senza che tali parti possano leggerli, alterarli o tenerli in ostaggio. Le soluzioni esistenti affrontano parti di questo problema ma non riescono a integrarle pienamente. I sistemi basati su indirizzamento di contenuto (es. IPFS) garantiscono l'integrità dei dati ma mancano di meccanismi nativi di crittografia e pricing. Le reti incentivate (es. Filecoin, Storj) forniscono modelli economici e prove di archiviazione, ma si affidano a operatori di infrastruttura dedicati e spesso richiedono che i dati siano crittografati prima di essere sigillati, aggiungendo complessità. Fondamentalmente, nessuno di questi sistemi permette al fornitore di storage di essere una normale scheda del browser, né offre un'architettura unificata per lo streaming crittografato con accesso casuale e monetizzazione granulare.

Metodologia

Safecloud propone una rete distribuita di archiviazione e streaming crittografato dove i nodi che forniscono lo storage non osservano mai il plaintext e non possiedono mai le chiavi di decrittazione. L'architettura si basa su tre ruoli distinti:

Il Cloud: L'SDK del proprietario o del beneficiario autorizzato in esecuzione in un browser. Detiene la chiave segreta radice, suddivide i file, crittografa i chunk e gestisce le chiavi.
I Jets: Server di routing federati (Node.js) che abbinano i chunk ai nodi di storage, servono le richieste di recupero e verificano l'autorizzazione. Non vedono mai il plaintext.
I Drops: Schede del browser che archiviano i chunk crittografati in IndexedDB. Servono i dati su richiesta ma non possiedono chiavi e non possono leggere il contenuto.

Il sistema si basa su cinque pilastri crittografici e architettonici fondamentali:

1. Gerarchia di Chiave a Radice Unica con Accordo di Derivazione

Tutte le chiavi del sistema sono derivate deterministicamente da un unico segreto radice di 32 byte utilizzando HKDF-SHA256 con etichette a separazione di dominio.

Struttura: Una radice $r$ genera una radice di cifratura $e$ e una radice di accesso $a$ . Da $e$ , vengono derivate chiavi di sottosuolo $k_{sub}^{[S,E)}$ per intervalli specifici $[S, E)$ . Infine, le chiavi dei chunk $k_i$ e gli IV $v_i$ sono derivati dalla chiave di sottosuolo usando l'indice relativo.
Significato: Ciò consente a un proprietario di delegare un intervallo specifico di un file a un beneficiario condividendo solo la chiave di sottosuolo. Il beneficiario può derivare le stesse identiche chiavi dei chunk e gli IV del proprietario senza mai conoscere il segreto radice, consentendo la delega di intervalli senza ricristallizzazione.

2. Indirizzamento di Contenuto Convergente con Verificabilità Cieca

Poiché la derivazione delle chiavi è deterministica, contenuti identici sotto la stessa radice producono lo stesso ciphertext e gli stessi Content Identifier (CID).

Meccanismo: Il CID è calcolato sul ciphertext autenticato (ciphertext + tag GCM).
Verificabilità Cieca: Un Drop può verificare di possedere il chunk corretto ricalcolando il CID dai byte memorizzati e confrontandolo con il CID richiesto. Questa verifica non richiede chiavi e non rivela il plaintext, permettendo a nodi non fidati di confermare l'integrità dei dati.
Deduplicazione: Ciò consente la deduplicazione di re-upload e versioni condivise all'interno dello stesso ambito di radice dell'utente, prevenendo al contempo attacchi di deduplicazione incrociata comuni nella crittografia convergente globale.

3. Tre Alberi Paralleli su un Singolo Percorso di Navigazione

Safecloud utilizza un singolo schema di indirizzamento per percorso di link (es. [track, data, 0, 1]) che indicizza simultaneamente tre alberi distinti:

Albero di Merkle Pubblico: Per la verifica dell'integrità dei CID dei chunk.
Albero di Derivazione delle Chiavi Top-Down: Per la riservatezza, consentendo la derivazione delle chiavi dalla radice al chunk.
Albero di Accesso: Per l'autorizzazione, contenente deleghe firmate.
Questa struttura assicura che un singolo percorso individui simultaneamente la prova di integrità, la chiave di decrittazione e il permesso di accesso di un chunk.

4. Streaming tramite Derivazione Top-Down

La gerarchia delle chiavi funge da indice di streaming.

Accesso Casuale: Un player in possesso di una chiave di sottosuolo può derivare la chiave per qualsiasi segmento in tempo $O(1)$ senza dover ri-attraversare la radice o recuperare i chunk precedenti.
Track Paralleli: I file sono trattati come insiemi di sottosuoli indipendenti (es. video, audio, sottotitoli). A un beneficiario può essere dato l'accesso alla traccia dei sottotitoli senza la traccia video, o a un intervallo di segmenti specifico, senza ricriptare il file.
Monetizzazione: Ciò abilita modelli di sblocco per traccia e per segmento, permettendo una monetizzazione granulare (es. noleggio di un capitolo specifico) che era precedentemente difficile nelle reti di storage crittografato.

5. Economia di Storage Verificabile e a Somma Zero

La rete utilizza un'economia "Safebux" regolata tramite linee di fiducia OpenClaiming.

Incentivi: I Drops guadagnano Safebux per lo storage; i Jets guadagnano per il routing.
Prova di Storage: Invece del "sealing" di Filecoin (codifica sequenziale pesante e lenta), Safecloud utilizza firme di sfida-risposta leggere. Un Jet sfida un Drop a firmare una coppia (CID, nonce). Il mancato rispetto comporta lo slashing della posta in gioco sotto una disciplina di "Prova di Corruzione".
Efficienza dei Costi: Si argomenta che questo approccio sia strutturalmente più economico rispetto alla prova di replicazione poiché la riservatezza è intrinseca (i dati sono crittografati prima dello storage), eliminando la necessità di un passaggio separato di crittografia prima del sealing.

Risultati e Stato dell'Implementazione

Il documento presenta un framework teorico e un'implementazione di riferimento con specifiche affermazioni riguardanti le componenti implementate rispetto a quelle progettate:

Implementato: La pipeline crittografica centrale è completamente implementata, inclusa la derivazione deterministica delle chiavi, la crittografia AES-256-GCM con binding di posizione, il calcolo del CIDv1, l'albero di Merkle pubblico, la derivazione della capacità di intervallo e i protocolli di comunicazione Cloud/Drop/Jet utilizzando Prolly trees e Bloom filter per la riconciliazione dell'inventario.
Progettato/In corso: Lo strato di regolamento economico (verifica OpenClaiming), la firma della sfida di prova di storage, la codifica di dispersione (attualmente utilizza la replicazione) e il peering Jet-to-Jet sono specificati ma non ancora imposti nella build attuale.
Prove Teoriche: Il documento fornisce prove formali per:
- Accordo di Derivazione: Proprietari e beneficiari derivano le stesse chiavi per gli intervalli delegati.
- Contenimento della Delega: I beneficiari non possono derivare chiavi al di fuori del loro intervallo concesso.
- Verificabilità Cieca: I Drop possono verificare l'integrità del chunk senza chiavi.
- Solidità del Recupero: Il recupero verificato tramite Merkle rileva qualsiasi sostituzione o corruzione.

Significatività

Safecloud si distingue posizionando sia l'offerta (storage) che la domanda (consumo) all'interno delle sessioni del browser, permettendo a qualsiasi visitatore con una scheda aperta di diventare un fornitore di storage senza installazione. Unisce unicamente:

Crittografia End-to-End: I fornitori di storage vedono solo ciphertext opachi.
Streaming Efficiente: Decrittazione con accesso casuale tramite derivazione delle chiavi top-down.
Controllo degli Accessi Granulare: Delega per traccia e per segmento senza ricriptazione.
Verifica a Basso Costo: Un'economia di storage basata su firme leggere piuttosto che su un pesante sealing computazionale.

Il documento conclude che Safecloud offre una combinazione innovativa di streaming con accesso casuale decriptabile e monetizzazione per segmento non presente nelle reti di storage crittografato precedenti. Serve come substrato per Safecloud 2.0, che mira a estendere questi principi dallo storage verificabile alla computazione verificabile.