Hogyan használják a kriptovaluták a kriptográfiát?

Amikor a Bitcoin protokoll 2009-ben elindult, a világ egy új típusú pénzrendszerrel ismerkedett meg, amelyet a hagyományos pénztől teljesen eltérő módon biztosítanak és bocsátanak ki.

Az olyan fiat valutákat, mint az amerikai dollár vagy a japán jen, a hagyományos bankrendszerbe vetett bizalom biztosítja, és az egyes országok jegybankjai bocsátják ki. Bármely új valuta az adott hazai kormány által meghatározott rugalmas monetáris politika alapján kerül forgalomba. Bizonyos értelemben a fiat valutákat az egyes országok pénzügyi erejébe és az ezt az erőt védő hadseregekbe vetett bizalom támasztja alá.

A Bitcoin viszont, és az összes, a Bitcoin elindítása után létrehozott kriptovaluta, a „kriptográfia” tudományos gyakorlatával van biztosítva és kibocsátva. 

Végső soron a Bitcoin egy előre meghatározott, számítógép által vezérelt monetáris politika alapján működik, amelyet egyetlen személy, vállalat vagy kormány sem változtathat meg. Ahelyett, hogy a kormányba vagy intézményekbe vetnék a bizalmat, a Bitcoin felhasználók a kriptográfiába és a protokoll átlátható szabályrendszerébe vetik a bizalmukat, amely lehetővé teszi, hogy megbízhatóan működjön, függetlenül a piaci árától vagy a piaci hangulattól.

A kriptográfia az információk titkosításának és visszafejtésének tudománya. Röviden, ez az a gyakorlat, amikor egy üzenetet úgy módosítanak, hogy csak a feladó és a szándékolt címzett vagy címzettek érthessék meg.

Ha egy titkosított üzenetet a szándékolt címzettől eltérő személy elfogna, a kriptográfia szinte lehetetlenné tenné az elfogó számára, hogy megértse, milyen információkat tartalmazott.

A kriptográfia egyik legkorábbi példája az i.e. 7. századra nyúlik vissza, amikor az ókori görögök titkos üzenetekkel írt bőrcsíkokat tekertek botok köré – ez a titkosítási módszer szkütalé néven ismert. Feltekercselés után a bőrcsíkon betűk sorakoztak, amelyeket csak egy hasonló átmérőjű bottal rendelkező személy tudott megfejteni.

Háború idején a kriptográfia létfontosságú szerepet játszott a szétszórt erők közötti, esetlegesen elfogott kommunikáció biztosításában. A második világháborúban a kriptográfia használata a titkosított náci rádióadások megfejtésére az Enigma rejtjelező gépről kulcsfontosságúnak bizonyult az európai invázió befejezésében.

Napjainkban a kriptográfia alapvető szerepet játszik az olyan kriptovaluták, mint a Bitcoin biztonságában és kibocsátásában. 

A kriptográfia a kriptovaluták fontos összetevője, amelyet a következőkre használnak: 

• Kriptotárca kulcspárok létrehozása
• Új Bitcoin kibocsátása a bányászati folyamaton keresztül
• Tranzakciós üzenetek digitális aláírása

A Bitcoin bányászatára fordított számítási erőforrások összessége segít megvédeni a hálózatot a kibertámadásoktól. Ezt együttesen a hálózat „hash rátájának” nevezik. Minél több bányász van a hálózaton, annál magasabb a hash ráta, és annál nagyobb számítási teljesítményre van szükség a hálózat 51%-os többséggel történő túlterheléséhez.

Az 51%-os támadás az egyik legnagyobb fenyegetés a nyilvános blockchain hálózatokra. Azok a rosszindulatú szereplők, akik elegendő erőforrást tudnak összegyűjteni egy blockchain hash rátájának legalább 51%-ának ellenőrzéséhez, képessé válnak a bejövő tranzakciók blokkolására, a tranzakciók sorrendjének megváltoztatására és a pénzeszközök duplán elköltésére. Azonban azáltal, hogy a folyamatot számításilag nehézzé teszi, a Bitcoin hálózat megakadályozza a rosszindulatú szereplőket abban, hogy átvegyék az irányítást a hálózat felett.

Az SHA-256 hash-elés felelős a blockchain-alapú tranzakciók megváltoztathatatlanságáért is. 

Miután a tranzakciókat új blokkokba kötegelték és a hálózat összes többi önkéntese ellenőrizte, minden tranzakciós üzenet hash-elése az SHA-256 kriptográfiai algoritmussal történik. 

Ezeket a már hash-elt tranzakciókat ezután szisztematikusan párosítva hash-elik, hogy létrehozzanak valamit, amit „Merkle-fának” neveznek. A tranzakciópárokat addig hash-elik, amíg végül a blokkon belüli összes tranzakciót egyetlen hash érték nem képviseli. Ez az egyetlen érték lesz a Merkle-gyökér, és a blokk fejlécében tárolódik.

Mivel a hash-ek determinisztikusak – ami azt jelenti, hogy ugyanaz a bemenet mindig ugyanazt az egyedi kimeneti értéket hozza létre –, a rosszindulatú szereplők bármilyen kísérlete a tranzakciók blokkjának megváltoztatására teljesen új Merkle-gyökér értéket eredményez. A rendszer többi önkéntese látná a megváltozott Merkle-gyökeret az érvényes blokkhoz képest, és elutasítaná azt, egyhangúlag megakadályozva a korrupciót.

A kriptográfiai algoritmusok determinisztikus jellege lehetővé teszi a hálózati felhasználók számára, hogy Bitcoin tranzakciókat hajtsanak végre anélkül, hogy megbízható közvetítőre lenne szükség a fizetések ellenőrzéséhez és feldolgozásához.

A decentralizált működés és az emberi beavatkozás kiküszöbölése révén a tranzakciók jelentősen gyorsabban feldolgozhatók, és a díjak gyakran sokkal olcsóbbak, mint a hagyományos banki megoldások.

A Bitcoin elliptikus görbe kriptográfiát (ECC) és a Secure Hash Algorithm 256 (SHA-256) algoritmust használja a nyilvános kulcsok generálására a megfelelő privát kulcsokból.

A nyilvános kulcsot egy kriptotárca cím létrehozására használják a bejövő tranzakciók fogadásához, míg a privát kulcsra a tranzakciók aláírásához és a pénzeszközök tulajdonjogának igazolásához van szükség.

Gondoljon a privát kulcsra, mint a banki PIN-kódjára, és a nyilvános kulcsra, mint a bankszámlaszámára. Egy hackernek mindkettőre szüksége van ahhoz, hogy valami rosszat tegyen a pénzügyeivel.

A privát kulcs a kulcspár kulcsfontosságú része, és egy kriptotárcában tárolódik. Technikailag egy kriptotárca egy személy hozzáférését tárolja a kriptopénzeihez – nem magát a kriptovalutát. A pénzeszközök maguk egyszerű adatbejegyzések, amelyeket a blockchain rögzít, és a tárcájában tárolt kulcsok segítségével azonosíthatók és feloldhatók. 

Az ECC egy speciális matematikai görbe használata, amely vízszintesen szimmetrikus. Ha bármilyen vonalat húz ezen a görbén keresztül, az legfeljebb háromszor metszi a formát. Az ECC a kriptovaluta fontos része, és ez teszi lehetővé a felhasználók számára a nyilvános kulcs generálását.

Bitcoin kulcspár generálásához először létre kell hoznia egy privát kulcsot.

A Bitcoin privát kulcs egy véletlenszerűen generált 256 bites szám (1 és 2²⁵⁶ között, vagyis kettő a kétszázötvenhatodik hatványon – hihetetlenül nagy szám!). Az olyan szolgáltatásokon, mint a Kraken, ez a szám automatikusan létrejön egy új kriptotárca beállításakor.

A nyilvános kulcsot ezután ebből a számból generálják elliptikus görbe szorzással. Ez magában foglalja egy kiindulási pont (generátor pontként ismert) felvételét egy elliptikus görbén, és annak megszorzását a véletlenszerű privát kulcs számmal, hogy új pontot hozzon létre a görbén.

Ez az új pont lesz a nyilvános kulcs specifikus x és y koordinátákkal. A privát kulcs megtalálása a nyilvános kulcs ismeretében szinte lehetetlen, mert rendkívül nehéz lenne kitalálni egy véletlenszerű 256 bites számot. Körülbelül egy az 150 000 milliárd milliárd milliárd milliárd milliárd milliárd milliárd milliárdhoz az esélye, hogy eltalálja.

Elméletileg egy olyan kvantumszámítógépnek, amely több mint 13 000 000 fizikai qubitet tartalmaz, egy napba telne megtalálni ezt a számot. Eddig a világ egyik legfejlettebb kvantumszámítógépe, az IBM Eagle processzor, mindössze 127 qubittel rendelkezik (vagyis a szükséges qubitek mennyiségének 0,00097%-ával).

Más szóval, a kriptovaluták által használt rendszerek, legalábbis egyelőre, teljesen biztonságosak.

Bitcoin tárcacím létrehozásához az x és y koordinátákat az SHA-256 algoritmuson keresztül vezetik. 

Ezt a kriptográfiai hash függvényt az Egyesült Államok Nemzetbiztonsági Ügynöksége (NSA) fejlesztette ki és tette közzé 2001-ben, és lényegében bármilyen bemenetet (ebben az esetben a nyilvános kulcs koordinátáit) egy egyedi, fix hosszúságú 256 bites kóddá alakít.

Ez a kód 64 karakteres hexadecimális formátumban jelenik meg, amely 0-tól 9-ig terjedő számok és A-tól F-ig terjedő betűk keverékét tartalmazza.

Az ECC és SHA-256 kriptográfiai függvényeket „csapóajtó” vagy „determinisztikus” függvényeknek nevezik. Ez azt jelenti, hogy csak egy irányba működnek, és nem fordíthatók vissza az eredeti bemenetek felfedésére.

Bár lehetséges nyilvános kulcsot létrehozni egy privát kulcsból, lehetetlen megfordítani a folyamatot és felfedni a privát kulcsot. Ugyanez vonatkozik arra is, hogy megpróbáljuk felfedezni, melyik nyilvános kulcsot használták egy Bitcoin tárcacím létrehozásához. Csak a nyilvános kulcs tulajdonosa rendelkezik ezzel az információval, és felhasználhatja a Bitcoin tárcacím tulajdonjogának igazolására.

Szüksége van egy jobb módra ennek megértéséhez? Képzelje el, hogy valaki különböző színű festékeket kevert össze egy, ahogy korábban megjegyeztük, 150 000 milliárd milliárd milliárd milliárd milliárd milliárd milliárd milliárd lehetőség közül, hogy egy egyedi színt hozzon létre. 

Ha ismerné a megfelelő festékek pontos mennyiségét, képes lenne pontosan ugyanazt a színt reprodukálni. De mi van, ha nem? A folyamat megfordítása szinte lehetetlen lenne. 

Ez lényegében az, ahogyan ezek a csapóajtó kriptográfiai függvények működnek, és ami lehetővé teszi, hogy bemeneteik felismerhetetlenek legyenek a kimenethez képest.

Új Bitcoin egységek kerülnek forgalomba egy bányászatnak nevezett folyamaton keresztül.

A bányászat része a Bitcoin blockchain által alkalmazott proof-of-work konszenzus mechanizmusnak, amely a becsületes résztvevőket választja ki új adatblokkok hozzáadására.

Ezt az SHA-256 hash-elés használatával teszi. Több ezer hálózati önkéntes – bányász node néven ismert – versenyez egymással olyan számítógépek segítségével, amelyeket kifejezetten arra építettek, hogy másodpercenként billió hash-t generáljanak.

A bányászok először a blokk fejlécét – azt a részt, amely a blokkról szóló összes felső szintű információt tartalmazza, beleértve az időbélyegzőt, a bányászok által legyőzendő cél értéket és egyéb kulcsfontosságú összetevőket – veszik a lánc legutóbbi blokkjából, és módosítják egy nonce nevű számot. 

A nonce egy mnemonikus, amely egy csak egyszer használt számot képvisel. Ez a blokk fejlécének az a része, amely megváltoztatható egy új hash-elt érték létrehozásához.

A kriptográfia alapú bányászati verseny célja egyszerű. A bányászok gépeiket használják a nonce szám automatikus beállítására a blokk fejlécében, és átfuttatják az SHA-256 hash algoritmuson, hogy értéket hozzanak létre.

Az a bányász nyeri a versenyt, aki olyan értéket produkál, amelynek elején ugyanannyi vagy több nulla van, mint a cél értéknek. Ha az érték nem éri el a cél értéket, a bányászok ismét beállítják a nonce számot, újra hash-elik a blokk fejlécét, és új értéket hoznak létre.

Ez a folyamat addig ismétlődik, amíg valaki sikeres nem lesz.

Az újonnan kibocsátott Bitcoin minden sikeres bányásznak a Bitcoin forráskódjába a létrehozója, Satoshi Nakamoto által előre beprogramozott fix kibocsátási ütemezés alapján kerül odaítélésre. 

A kriptográfia létfontosságú szerepet játszik a Bitcoin tranzakciók feldolgozásában és a hálózat biztonságának fenntartásában a bányászati folyamaton keresztül. További információkért tekintse meg a Kraken Learn Center cikkét: Mi a Bitcoin bányászat?

A digitális aláírások kulcsfontosságúak ahhoz, hogy a feladók bizonyítani tudják, hogy egy adott nyilvános kulcshoz tartozó privát kulcs tulajdonosai, anélkül, hogy felfednék privát kulcsukat valakinek.

A Bitcoin elliptikus görbe digitális aláírási algoritmust (ECDSA) használ a tranzakciók kriptográfiai jóváhagyására és küldésére egy kriptotárcából.

Ez magában foglalja, hogy a feladó egy hash-elt tranzakciós üzenetet – amely tartalmazza a címzett tárcacímét, az elküldött BTC mennyiségét, a kapcsolódó díjakat és azt, hogy honnan származik a Bitcoin – hozzáadja a privát kulcsát, és egy digitális aláírást hoz létre egy másik egyirányú matematikai folyamat segítségével.

Pontosabban, ez egy olyan folyamatot foglal magában, amely hasonló a fent említett nyilvános kulcs privát kulcsból történő létrehozásához, néhány extra lépéssel kiegészítve.

Létrehoznak egy véletlenszerű számot (hasonlóan egy privát kulcshoz), amelyet ezután megszoroznak ugyanazzal a generátor ponttal, amelyet a tárca nyilvános kulcsának létrehozásához használtak, hogy új pontot hozzanak létre egy elliptikus görbén. Nevezzük ezt A pontnak. 

Az A pont X koordinátáját ezután megszorozzák a feladó privát kulcsával, és hozzáadják a hash-elt tranzakciós üzenethez. Mindezeket ezután elosztják a kezdetben generált véletlenszerű számmal, hogy új értéket kapjanak. Ez az érték szolgál digitális aláírásként.

A digitális aláírás ellenőrzéséhez a címzett két pontot vezet le egy elliptikus görbén. Először az üzenetet elosztják a digitális aláírás értékével, hogy megkapják a generátor pontot. Ezután a generátor pont X koordinátáját elosztják a digitális aláírás értékével, hogy felfedjék a görbe második pontját.

Végül, ha egy vonalat húzunk ezen a két ponton keresztül, az egy harmadik és utolsó pontot eredményez az elliptikus görbén. Ennek az utolsó pontnak pontosan ugyanazt az X koordinátát kell tartalmaznia, mint az A pontnak, ezzel bizonyítva, hogy a digitális aláírás a megfelelő privát kulcs használatával készült.

Szerencsére egy digitális kriptotárca mindezt az ellenőrzési folyamatot automatikusan elvégzi, anélkül, hogy a felhasználónak bármilyen beavatkozásra lenne szüksége.

A kriptográfia alapvető szerepet játszik nemcsak a kriptovaluta hálózatok korrupció elleni védelmében, hanem vitathatatlan eszközt is biztosít a pénzeszközök tulajdonjogának igazolására anélkül, hogy a felhasználóknak fel kellene adniuk érzékeny privát kulcs adataikat.

Enélkül a kriptovaluta hálózatok valószínűleg kénytelenek lennének megbízható, centralizált közvetítőkre támaszkodni az információk biztonságának és a fizetések megkönnyítésének biztosításában – ami teljesen ellentmond a nyilvános blockchain-alapú kriptovaluták decentralizált jellegének.

Most, hogy megértette a kriptovalutákat működtető technológiát, ideje elkezdeni a legátláthatóbb és legmegbízhatóbb digitális eszköz tőzsdével.

Készen áll a következő lépésre a kripto utazásában a megbízható és átlátható tőzsdével? Kattintson az alábbi gombra, hogy még ma elkezdje a Kraken használatát!