Ako kryptografické algoritmy a hashovanie zabezpečujú blockchainy

Distribuované výpočty, návrh mechanizmov a kryptografické algoritmy tvoria svätú trojicu blockchainovej technológie. Distribuované výpočty využívajú decentralizovanú sieť počítačov a existovali pred blockchainmi vo forme torrentových sietí.

Torrentové stránky však nemali nijaké prostriedky na riadenie správania účastníkov, čo je miesto, kde návrh mechanizmov vstupuje do blockchainu. Poskytuje účastníkom siete stimul pre prácu pre dobro siete.

Kryptografia slúži na zabezpečenie ochrany týchto stimulov. Kľúčový dokument o bitcoinoch vysvetlil, ako by tieto tri vedecké princípy mohli spolu vytvárať bezpečnú peer-to-peer výmenu hodnoty, ktorá by eliminovala potrebu tretej strany pri finančných transakciách..

Aj keď si každý z týchto princípov zaslúži svojho vlastného vysvetľovača, tento článok sa zameria na kryptografiu a na to, ako šifrovacie algoritmy slúžia blockchainom.

Stručná história kryptografie

Kryptografia v nejakej podobe existuje už od čias starovekého Egypta. Pred vekom výpočtovej techniky to znamenalo na prenos správ použiť jednoduchý kryptografický algoritmus nazývaný šifra. Jedným z najčastejšie citovaných je Caesarova šifra, používal Julius Caesar na komunikáciu so svojimi generálmi v Rímskej ríši. Caesarova šifra nahradila každé písmeno správy písmenom, ktoré za ňou nasleduje v abecede na troch miestach, takže A sa stane D, B sa stane E a tak ďalej. Pokiaľ systém použitý na generovanie šifrovacieho textu zostane tajný, správa môže zostať tiež súkromná.

Július Cézar

Caesar urobil nielen vynikajúce šaláty, však

Neskôr, v 16. storočí, Vigenere predstavil koncept šifrovacieho kľúča pre kryptografické algoritmy, ktorý dokázal dešifrovať kódované správy. Pomocou Šifra Vigenere, text správy bol prepísaný do jedného kľúčového slova, ktoré sa opakuje, kým sa nezhoduje s dĺžkou znakov pôvodnej správy. Toto kľúčové slovo potom generuje šifrový text pomocou tabuľky.

Zásadný vývoj je v tom, že bezpečnosť správ prenášaných pomocou vigenerskej šifry závisela od tajomstva kľúča, nie od samotného systému.

Vývoj 20. storočia

Problém s týmito druhmi kódov je, že sú ľahko rozbitné analýzou frekvencie písmen. Nemci používali Enigma Machine vo veľkej miere počas druhej svetovej vojny, pretože bola schopná generovať šifrové texty, ktoré nebolo možné prelomiť analýzou frekvencie písmen.

Stroj na generovanie šifrovacieho textu používal systém viacerých rotorov. Takže písmeno „e“ v pôvodnej správe by zodpovedalo rozsahu rôznych písmen v šifrovom texte. Kľúčové bolo počiatočné nastavenie rotorov.


Enigma Machine

Stroj Enigma sa považoval za nerozbitný

Aj keď si Nemci mysleli, že kód je nerozbitný, Enigma áno popraskané poľským už v roku 1932. Kryptografi pracujúci pre britskú armádu v Bletchley Parku, vrátane samotného dnes už legendárneho Alana Turinga, neskôr našli spôsob, ako zistiť denné kľúče, ktoré používajú Nemci.

Dawn of Computing

Po vojne sa požiadavky na šifrovanie v obchodnom a komerčnom priestore zvýšili ako prostriedok ochrany firemných tajomstiev. V 70. rokoch 20. storočia vyvinula IBM kryptografický algoritmus Data Encryption Standard (DES). Použil však malý šifrovací kľúč. Ako svitol počítačový vek, stalo sa ľahké hrubou silou DES, a preto bol dopyt po aktualizácii. Pokročilý štandard šifrovania prijatý v roku 2000.

Aj keď si to veľa ľudí nemusí byť vedomých, šifrovanie je dnes súčasťou každodenného života. E-mailové a textové správy, heslá a vrstvy SSL na webových stránkach zahŕňajú použitie šifrovania. Tvorí tiež chrbtovú kosť kryptomeny. Existujú veľa rôznych typov kryptografických algoritmov pokrývajúcich rôzne prípady použitia, z ktorých je už veľa zastaraných. Avšak použitie kryptografie v blockchaine zahŕňa digitálne podpisy a hašovanie.

Digitálne podpisy

Platby kryptomenou si vyžadujú digitálny podpis vo forme súkromného kľúča. Keď niekto zadá svoj súkromný kľúč proti platobnej transakcii, transakcia sa zašifruje. Keď platba dorazí na miesto určenia, príjemca môže dešifrovať transakciu pomocou verejného kľúča odosielateľa.

Toto sa nazýva asymetrická kryptografia, pretože to závisí od dvojice kľúčov, ktoré sú navzájom spojené kryptografiou. Je bezpečnejšia ako symetrická kryptografia, kde odosielateľ aj príjemca používajú rovnaký kľúč. V takom prípade musí byť spolu s platbou prenesený aj samotný kľúč, čo znamená, že na ochranu kľúča by bola potrebná ďalšia vrstva zabezpečenia.

Hašovanie

Blockchainy sú závislé aj na hašovaní. Hašovanie je kryptografická metóda na prevod ľubovoľného druhu údajov na reťazec znakov. Okrem zabezpečenia pomocou šifrovania vytvára hašovanie efektívnejšie úložisko dát, pretože hash má pevnú veľkosť.

Charakteristika hashovacích kryptografických algoritmov

Kryptografický hashový algoritmus musí spĺňať konkrétne kritériá, aby bol účinný:

  • Rovnaký vstup musí vždy generovať rovnaký výstup. Bez ohľadu na to, koľkokrát ste vložili údaje pomocou hashovacieho algoritmu, musia neustále vytvárať rovnaký hash s rovnakými znakmi v reťazci
  • Vstup nie je možné odvodiť ani vypočítať pomocou výstupu. Nemal by existovať spôsob, ako zvrátiť proces hashovania, aby ste videli pôvodnú množinu údajov
  • Akákoľvek zmena vo vstupe musí vyprodukovať úplne iný výstup. Aj zmena veľkosti písmen jedného znaku v množine údajov by mala vytvoriť hash, ktorý sa výrazne líši
  • Hodnota hash by mala mať pevný počet znakov bez ohľadu na veľkosť alebo typ údajov použitých ako vstup
  • Vytvorenie hodnoty hash by malo byť rýchlym procesom, ktorý veľmi nevyužíva výpočtový výkon.

Ako vyzerá hashovací algoritmus

Ako hashový algoritmus generuje hash. Image Credit: Wikimedia Commons

Ako funguje hashovanie?

Blockchains hashuje každú transakciu predtým, ako ich spojí do blokov. Ukazovatele hash spájajú každý blok s jeho predchodcom tak, že v predchádzajúcom bloku uchovávajú hašované údaje. Pretože každý blok odkazuje na svojho predchodcu, údaje v blockchaine sú nemenné. Funkcia hash znamená, že zmena v akejkoľvek transakcii spôsobí úplne iný hash, ktorý zmení hashe všetkých nasledujúcich blokov. Na šírenie zmeny naprieč blockchainom by s tým muselo súhlasiť 51% siete. Preto výraz „51% útok“.

Rôzne blockchainy používajú rôzne kryptografické algoritmy. Bitcoinový blockchain využíva algoritmus SHA256, ktorý produkuje 32-bajtový hash. Dogecoin aj Litecoin používajú Scrypt, ktorý je jedným z rýchlejších a ľahších kryptografických algoritmov.

Kryptografia je komplexná a podrobná veda, ktorá presahuje rámec iba blockchainu. V kryptografii je k dispozícii veľa ďalšieho čítania, najmä pre tých, ktorí majú viac vedecky alebo matematicky zameraného zamerania, je to fascinujúci predmet, ktorý treba veľa skúmať.

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
Like this post? Please share to your friends:
Adblock
detector
map