The First Electronic Postage

แปลโดย : Claude 3 Opus (Pro)

The First Electronic Postage

What Adam Back did not know was that the problem of postage had already been solved a few years prior, and in a very different way than the Cypherpunks had been considering.

By the early 1990s, the advantages of an electronic mailing system over its paper equivalent had become obvious to Cynthia Dwork and Moni Naor, two computer scientists at IBM: email was much faster, much cheaper, and much more versatile than the postal service could ever be. But they’d also realized that email presented its own challenges. As electronic mail gained in popularity, which they indeed foresaw, so would spam.

“In particular, the easy and low cost of sending electronic mail, and in particular the simplicity of sending the same message to many parties, all but invite abuse,” the duo explained in their 1992 paper “Pricing via Processing of Combatting Junk Mail.”

A solution was needed, they posited, and a solution was what the paper offered. Dwork and Naor proposed a system where senders would have to attach a little bit of additional data to their email. This data would be the solution to a math problem, derived from the properties of the email itself, and therefore unique to that email. Without the correct solution attached, email clients should reject the email altogether.

In their paper, Dwork and Naor suggested three candidate puzzles that could be used for the purpose, all based on cryptographic algorithms like signature schemes. In all cases, adding the correct solution to an email wouldn’t be all too difficult (for a computer); it would perhaps require a couple of seconds of processing power. Still, this would represent a small cost. Checking whether the solution is correct, meanwhile, would be very easy and barely cost any processing power at all.

The key idea behind the scheme was that calculating a correct solution to a puzzle wouldn’t be much of a pain for individual users who’d send the occasional email to coworkers, family, or friends—but it would quickly add up for spammers. To send thousands or even millions of messages on a single day, they’d have to solve as many puzzles, which in aggregate would require significant amounts of processing power.

“The main idea is to require a user to compute a moderately hard, but not intractable, function in order to gain access to the resource, thus preventing frivolous use,” Dwork and Naor explained. Spamming, they proposed, could be made expensive.

Although Dwork and Naor did not propose the term themselves, the type of solution they introduced would later come to be known as a “proof-of-work” system. The solution to the math problem would prove that actual work was performed.

It was a nifty solution. But whether it’s because it was slightly ahead of its time, or because it just wasn’t advertised broadly enough, outside a relatively small circle of academics this early-90s proposal never attracted too much attention. Dworn and Naor’s postage scheme was never implemented, let alone used, and many of the Cypherpunks were probably unaware of the idea.

Luckily enough, the concept would soon be reinvented.

ค่าไปรษณียากรอิเล็กทรอนิกส์ครั้งแรก

สิ่งที่ Adam Back ไม่รู้คือ ปัญหาเรื่องค่าไปรษณียากรได้รับการแก้ไขไปแล้วก่อนหน้านั้นไม่กี่ปี และในวิธีที่แตกต่างจากที่กลุ่ม Cypherpunk กำลังพิจารณาอยู่มาก

ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 ข้อดีของระบบส่งจดหมายอิเล็กทรอนิกส์เหนือกว่ากระดาษเทียบเท่ากันนั้นเป็นที่ประจักษ์ชัดแล้วสำหรับ Cynthia Dwork และ Moni Naor นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์สองคนจาก IBM: อีเมลเร็วกว่า ถูกกว่า และมีความหลากหลายมากกว่าที่บริการไปรษณีย์จะเป็นได้ แต่พวกเขาก็ตระหนักด้วยว่าอีเมลนำเสนอความท้าทายเฉพาะตัวเช่นกัน เมื่ออีเมลได้รับความนิยมมากขึ้น ซึ่งพวกเขาคาดการณ์ไว้แล้ว สแปมก็จะเพิ่มขึ้นด้วย

"โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความง่ายและต้นทุนต่ำในการส่งอีเมล และโดยเฉพาะความง่ายในการส่งข้อความเดียวกันไปยังหลายฝ่าย เป็นการเชิญชวนให้เกิดการละเมิด" ทั้งคู่อธิบายในบทความปี 1992 ของพวกเขา "Pricing via Processing of Combatting Junk Mail"

จำเป็นต้องหาทางออก พวกเขาเสนอ และทางออกก็คือสิ่งที่บทความนำเสนอ Dwork และ Naor เสนอระบบที่ผู้ส่งจะต้องแนบข้อมูลเพิ่มเติมเล็กน้อยไปกับอีเมลของตน ข้อมูลนี้จะเป็นคำตอบของโจทย์คณิตศาสตร์ ซึ่งได้มาจากคุณสมบัติของอีเมลเอง และจึงเป็นเอกลักษณ์เฉพาะอีเมลนั้น หากไม่มีคำตอบที่ถูกต้องแนบมาด้วย โปรแกรมรับอีเมลควรปฏิเสธอีเมลนั้นทั้งหมด

ในบทความ Dwork และ Naor แนะนำปริศนาสามข้อที่สามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์นี้ ทั้งหมดอิงตามอัลกอริธึมเข้ารหัสลับ เช่น รูปแบบลายเซ็น ในทุกกรณี การเพิ่มคำตอบที่ถูกต้องในอีเมลจะไม่ยากเกินไป (สำหรับคอมพิวเตอร์) อาจต้องใช้พลังประมวลผลสองสามวินาที แต่ก็ยังถือเป็นต้นทุนเล็กน้อย ในขณะเดียวกัน การตรวจสอบว่าคำตอบถูกต้องหรือไม่จะง่ายมากและแทบไม่ต้องใช้พลังประมวลผลเลย

แนวคิดสำคัญที่อยู่เบื้องหลังแผนการนี้คือ การคำนวณคำตอบที่ถูกต้องสำหรับปริศนาจะไม่เจ็บปวดมากนักสำหรับผู้ใช้รายบุคคลที่ส่งอีเมลนานๆ ครั้งให้เพื่อนร่วมงาน ครอบครัว หรือเพื่อน แต่จะรวมกันอย่างรวดเร็วสำหรับสแปม การส่งข้อความนับพันหรือนับล้านในวันเดียว พวกเขาจะต้องแก้ปริศนามากมาย ซึ่งโดยรวมแล้วจะต้องใช้พลังประมวลผลจำนวนมาก

"ความคิดหลักคือการกำหนดให้ผู้ใช้คำนวณฟังก์ชันที่ค่อนข้างยาก แต่ไม่ใช่ปัญหาที่แก้ไม่ได้ เพื่อให้ได้สิทธิ์เข้าถึงทรัพยากร เพื่อป้องกันการใช้งานที่ไร้สาระ" Dwork และ Naor อธิบาย การส่งสแปม พวกเขาเสนอ จะทำให้มีราคาแพง

แม้ว่า Dwork และ Naor จะไม่ได้เสนอคำศัพท์เอง แต่ประเภทของโซลูชันที่พวกเขานำเสนอก็จะเป็นที่รู้จักในภายหลังว่าเป็นระบบ "proof-of-work" คำตอบในปัญหาคณิตศาสตร์จะพิสูจน์ว่ามีการทำงานจริง

มันเป็นโซลูชันที่เก๋ไก๋ แต่ไม่ว่าจะเป็นเพราะว่ามันล้ำสมัยไปนิด หรือเพราะไม่ได้โฆษณาอย่างกว้างขวางพอ ข้อเสนอในช่วงต้นทศวรรษ 1990 นี้ก็ไม่ได้รับความสนใจมากนัก นอกเหนือจากวงการวิชาการที่ค่อนข้างเล็ก แผนการค่าไปรษณียากรของ Dworn และ Naor ไม่เคยถูกนำไปใช้ ไม่ต้องพูดถึงการใช้งาน และ Cypherpunks หลายคนก็อาจไม่รู้เรื่องไอเดียนี้เลย

โชคดีที่แนวคิดนี้จะได้รับการคิดค้นขึ้นใหม่ในไม่ช้า