Jak kryptoměny využívají kryptografii?

Když byl v roce 2009 spuštěn protokol Bitcoin, světu byl představen nový typ měnového systému, který je zajištěn a vydáván zcela odlišným způsobem než tradiční peníze.

Fiat měny, jako je americký dolar nebo japonský jen, jsou zajištěny důvěrou v tradiční bankovní systém a vydávány příslušnou centrální bankou každé země. Jakákoli nová měna vstupuje do oběhu na základě flexibilní monetární politiky, o které rozhoduje každá domácí vláda. V jistém smyslu jsou fiat měny podloženy důvěrou ve finanční sílu jednotlivých zemí a armádami, které tuto sílu chrání.

Bitcoin naopak, a následně všechny kryptoměny, které vznikly po spuštění Bitcoinu, jsou zajišťovány a vydávány pomocí vědecké praxe „kryptografie.“ 

V konečném důsledku Bitcoin funguje na předem určené, počítačem řízené měnové politice, kterou žádná jediná osoba, společnost ani vláda nemůže změnit. Namísto vládám nebo institucím uživatelé Bitcoinu důvěřují kryptografii a transparentní sadě pravidel protokolu, která mu umožňuje spolehlivě fungovat bez ohledu na jeho tržní cenu nebo tržní sentiment.

Kryptografie je studium šifrování a dešifrování informací. Stručně řečeno, je to praxe změny zprávy tak, aby jí rozuměl pouze odesílatel a zamýšlený příjemce nebo příjemci.

Pokud by šifrovaná zpráva byla zachycena někým jiným než zamýšleným příjemcem, kryptografie by téměř znemožnila zachycující straně pochopit, jaké informace obsahovala.

Jeden z nejstarších příkladů kryptografie pochází ze 7. století př. n. l., kdy staří Řekové omotávali kožené proužky s tajnými zprávami kolem tyčí – šifrovací metoda známá jako scytale. Po rozmotání by kožený proužek obsahoval shluk písmen, který by dokázala rozluštit pouze osoba s podobnou tyčí stejného průměru.

Během války hrála kryptografie zásadní roli při zabezpečení komunikace, která mohla být zachycena mezi rozptýlenými silami. Ve druhé světové válce se použití kryptografie k dešifrování šifrovaných nacistických rádiových přenosů z šifrovacího stroje Enigma ukázalo být klíčové pro ukončení invaze v Evropě.

Vraťme se do současnosti a kryptografie nyní hraje zásadní roli v zabezpečení a vydávání kryptoměn, jako je Bitcoin. 

Kryptografie je důležitou součástí kryptoměn, používá se k: 

• Vytváření párů klíčů kryptopeněženek
• Vydávání nového Bitcoinu prostřednictvím těžby
• Digitálnímu podepisování transakčních zpráv

Celkový součet výpočetních zdrojů směřujících k těžbě Bitcoinu pomáhá zabezpečit síť proti kybernetickým útokům. To je souhrnně známo jako „hash rate“ sítě. Čím více těžařů v síti, tím vyšší hash rate a tím větší množství výpočetní síly je potřeba k přetížení sítě 51% většinou.

Útok 51% je jednou z největších hrozeb pro veřejné blockchainové sítě. Zlomyslní aktéři, kteří jsou schopni shromáždit dostatek zdrojů k ovládnutí minimálně 51 % hash rate blockchainu, získávají schopnost blokovat příchozí transakce, měnit pořadí transakcí a dvojitě utrácet prostředky. Nicméně, tím, že proces činí výpočetně obtížným, síť Bitcoinu brání špatným aktérům převzít kontrolu nad sítí.

Hašování SHA-256 je také zodpovědné za to, že transakce založené na blockchainu jsou neměnné. 

Jakmile jsou transakce seskupeny do nových bloků a ověřeny všemi ostatními účastníky v síti, každá transakční zpráva je hašována pomocí kryptografického algoritmu SHA-256. 

Tyto již hašované transakce jsou poté systematicky hašovány dohromady v párech, aby se vytvořilo něco, co je známo jako „Merkleův strom“. Páry transakcí jsou hašovány dohromady, dokud nakonec všechny transakce v bloku nejsou reprezentovány jedinou hašovací hodnotou. Tato jediná hodnota se stává Merkleovým kořenem a je uložena v hlavičce bloku.

Vzhledem k tomu, že haše jsou deterministické – což znamená, že stejný vstup vždy vytvoří stejnou unikátní výstupní hodnotu – jakýkoli pokus o změnu bloku transakcí ze strany zlých aktérů bude mít za následek zcela novou hodnotu Merkleova kořene. Ostatní účastníci v systému by byli schopni vidět změněný Merkleův kořen ve srovnání s platným blokem a odmítnout jej, čímž by jednomyslně zabránili korupci.

Deterministická povaha kryptografických algoritmů umožňuje uživatelům sítě provádět transakce s bitcoinem bez potřeby důvěryhodného prostředníka k ověření a zpracování plateb.

Tím, že zůstanou decentralizované a odstraní lidské zapojení, transakce mohou být zpracovány výrazně rychleji a poplatky jsou často mnohem levnější než tradiční bankovní řešení.

Bitcoin používá kryptografii eliptických křivek (ECC) a bezpečný hašovací algoritmus 256 (SHA-256) k generování veřejných klíčů z jejich příslušných soukromých klíčů.

Veřejný klíč se používá k vytvoření adresy kryptopeněženky pro příjem příchozích transakcí, zatímco soukromý klíč je potřeba k podepisování transakcí a prokazování vlastnictví finančních prostředků.

Soukromý klíč si můžete představit jako PIN k vašemu bankovnímu účtu a veřejný klíč jako číslo vašeho bankovního účtu. Hacker potřebuje obojí, aby mohl něco provést s vašimi financemi.

Soukromý klíč je klíčovou součástí páru klíčů a je uložen v kryptopeněžence. Technicky vzato, kryptopeněženka uchovává přístup osoby k jejím kryptofondům – nikoli samotnou kryptoměnu. Samotné finanční prostředky jsou pouze datové záznamy zaznamenané na blockchainu a lze je identifikovat a odemknout pomocí klíčů uložených ve vaší peněžence. 

ECC je použití speciální matematické křivky, která je horizontálně symetrická. Pokud touto křivkou nakreslíte jakoukoli čáru, protne tvar maximálně třikrát. ECC je důležitou součástí kryptoměny a umožňuje uživatelům generovat veřejný klíč.

Chcete-li vygenerovat pár klíčů Bitcoin, musíte nejprve vytvořit soukromý klíč.

Bitcoinový soukromý klíč je náhodně vygenerované 256bitové číslo (mezi 1 a 2²⁵⁶, neboli dvě na mocninu dvě stě padesát šest – neuvěřitelně velké číslo!). Na službách, jako je Kraken, je toto číslo vytvořeno automaticky při nastavování nové kryptopeněženky.

Veřejný klíč je pak generován z tohoto čísla pomocí násobení eliptických křivek. To zahrnuje vzít počáteční bod na eliptické křivce (známý jako generátorový bod) a vynásobit ho náhodným číslem soukromého klíče, čímž se vytvoří nový bod na křivce.

Tento nový bod se stane veřejným klíčem s konkrétními souřadnicemi x a y. Nalezení soukromého klíče při znalosti veřejného klíče je téměř nemožné kvůli obtížnosti uhodnutí náhodného 256bitového čísla. Pravděpodobnost správného uhodnutí je přibližně jedna ku 150 000 miliardám miliard miliard miliard miliard miliard miliard miliard.

Teoreticky by kvantový počítač s více než 13 000 000 fyzickými qubity potřeboval jeden den na nalezení tohoto čísla. K dnešnímu dni jeden z nejpokročilejších kvantových počítačů na světě, procesor IBM Eagle, disponuje pouze 127 qubity (neboli 0,00097 % z požadovaného počtu qubitů).

Jinými slovy, systémy používané kryptoměnami jsou, alespoň prozatím, zcela bezpečné.

Pro vytvoření bitcoinové adresy peněženky jsou souřadnice x a y zpracovány algoritmem SHA-256. 

Tato kryptografická hašovací funkce byla vyvinuta a publikována Agenturou národní bezpečnosti Spojených států (NSA) v roce 2001 a v podstatě přemění jakýkoli vstup (v tomto případě souřadnice veřejného klíče) na unikátní 256bitový kód pevné délky.

Tento kód je prezentován v 64znakovém šestnáctkovém formátu, obsahujícím směs čísel 0 až 9 a písmen A-F.

Kryptografické funkce ECC a SHA-256 jsou známé jako „jednosměrné“ nebo „deterministické“ funkce. To znamená, že fungují pouze jednosměrně a nelze je obrátit, aby odhalily původní vstupy.

Zatímco je možné vytvořit veřejný klíč z privátního klíče, je nemožné tento proces obrátit a odhalit privátní klíč. Totéž platí pro pokusy zjistit, jaký veřejný klíč byl použit k vytvoření bitcoinové adresy peněženky. Pouze držitel veřejného klíče má tuto informaci a může ji použít k prokázání vlastnictví bitcoinové adresy peněženky.

Potřebujete to lépe pochopit? Představte si, že někdo smíchal různé barevné barvy z výběru, jak jsme již dříve poznamenali, 150 000 miliard miliard miliard miliard miliard miliard miliard miliard možností, aby vytvořil jednu unikátní barvu. 

Pokud byste znali přesné množství správných barev, byli byste schopni reprodukovat přesně stejnou barvu. Ale co kdybyste neznali? Pokus o obrácení procesu by byl téměř nemožný. 

To je v podstatě to, jak tyto jednosměrné kryptografické funkce fungují a co umožňuje, aby jejich vstupy byly nerozeznatelné ve srovnání s výstupem.

Nové jednotky bitcoinu vstupují do oběhu prostřednictvím procesu zvaného těžba.

Těžba je součástí konsenzuálního mechanismu proof-of-work, který blockchain Bitcoin používá k výběru poctivých účastníků pro přidávání nových datových bloků.

Provádí to pomocí SHA-256 hašování. Tisíce síťových dobrovolníků – známých jako těžební uzly – soutěží mezi sebou pomocí počítačů, které jsou speciálně postaveny k generování bilionů hašů za sekundu.

Těžaři nejprve vezmou block header – část, která obsahuje všechny informace nejvyšší úrovně o bloku včetně jeho časové značky, cílové hodnoty, kterou mají těžaři překonat, a dalších klíčových komponent – z nejnovějšího bloku v řetězci a upraví číslo něčeho, co se nazývá nonce. 

Nonce je mnemotechnická pomůcka, která představuje číslo použité pouze jednou. Je to část block headeru, kterou lze změnit k vytvoření nové hašované hodnoty.

Cílem soutěže v těžbě založené na kryptografii je jednoduchý. Těžaři používají své stroje k automatické úpravě čísla nonce v block headeru a jeho prohnání hašovacím algoritmem SHA-256, aby vyprodukovali hodnotu.

Kterýkoli těžař, který vyprodukuje hodnotu, jež má stejný nebo větší počet nul na začátku ve srovnání s cílovou hodnotou, vyhrává soutěž. Pokud hodnota nepřekoná cílovou hodnotu, těžaři znovu upraví číslo nonce, znovu hašují block header a vyprodukují novou hodnotu.

Tento proces se opakuje, dokud někdo neuspěje.

Nově vytvořený bitcoin je udělen každému úspěšnému těžaři na základě pevného plánu emise předprogramovaného do zdrojového kódu Bitcoinu jeho tvůrcem, Satoshi Nakamotem. 

Kryptografie hraje klíčovou roli při zpracování bitcoinových transakcí a udržování zabezpečení sítě prostřednictvím procesu těžby. Další informace naleznete v článku Kraken Learn Centra Co je těžba Bitcoinu?.

Digitální podpisy jsou klíčové pro to, aby odesílatelé mohli prokázat, že vlastní odpovídající soukromý klíč k určitému veřejnému klíči, aniž by museli svůj soukromý klíč někomu prozradit.

Bitcoin používá algoritmus digitálního podpisu na eliptických křivkách (ECDSA) k kryptografickému schvalování a odesílání transakcí z kryptopeněženky.

To zahrnuje, že odesílatel vezme zprávu o hašované transakci – která obsahuje adresu peněženky příjemce, množství odesílaného BTC, veškeré připojené poplatky a původ bitcoinu – přidá k ní svůj soukromý klíč a vytvoří digitální podpis pomocí dalšího jednosměrného matematického procesu.

Přesněji řečeno, jde o proces podobný výše zmíněnému vytvoření veřejného klíče ze soukromého klíče, s přidáním několika dalších kroků.

Je vytvořeno náhodné číslo (podobné soukromému klíči), které je poté vynásobeno stejným generujícím bodem použitým k vytvoření veřejného klíče peněženky, čímž se vytvoří nový bod na eliptické křivce. Nazvěme tento bod Bod A. 

Souřadnice X bodu A je poté vynásobena soukromým klíčem odesílatele a přidána k zprávě o hašované transakci. Vše je poté vyděleno náhodným číslem vygenerovaným na začátku, aby se získala nová hodnota. Tato hodnota slouží jako digitální podpis.

Pro ověření digitálního podpisu příjemce odvodí dva body na eliptické křivce. Nejprve se zpráva vydělí hodnotou digitálního podpisu, aby se získal generující bod. Poté se souřadnice X generujícího bodu vydělí hodnotou digitálního podpisu, aby se odhalil druhý bod na křivce.

Nakonec, nakreslením čáry přes tyto dva body se získá třetí a konečný bod na eliptické křivce. Tento konečný bod by měl mít přesně stejnou souřadnici X jako bod A, čímž se prokáže, že digitální podpis byl vytvořen pomocí správného odpovídajícího soukromého klíče.

Naštěstí digitální kryptopeněženka provádí veškerý tento ověřovací proces automaticky, bez nutnosti jakéhokoli zásahu uživatele.

Kryptografie hraje zásadní roli nejen při zabezpečení kryptoměnových sítí před korupcí, ale také poskytuje nezvratný prostředek prokazování vlastnictví finančních prostředků, aniž by nutila uživatele vzdát se citlivých informací o svém soukromém klíči.

Bez ní by kryptoměnové sítě byly pravděpodobně nuceny spoléhat se na důvěryhodné, centralizované zprostředkovatele k zabezpečení svých informací a usnadnění plateb — což zcela odporuje decentralizované povaze veřejných kryptoměn založených na blockchainu.

Nyní, když rozumíte technologii, která pohání kryptoměny, je čas začít s nejtransparentnější a nejdůvěryhodnější burzou digitálních aktiv.

Jste připraveni učinit další krok na vaší kryptocestě s důvěryhodnou a transparentní burzou? Klikněte na tlačítko níže a začněte s Krakenem ještě dnes!