Hogyan használnak a kriptovaluták kriptográfiát?

Amikor a Bitcoin protokoll 2009-ben elindult, a világ egy új típusú valutarendszerrel 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 adott ország központi bankja bocsátja ki őket. Bármely új valuta egy rugalmas monetáris politika alapján kerül forgalomba, amelyet az adott hazai kormány határoz meg. Bizonyos értelemben a fiat valutákat az egyes országok pénzügyi erejébe és az ezt az erőt védő hadseregekbe vetett bizalom támasztja alá.

A Bitcoin, másrészt, és később az összes kriptovaluta, amelyet a Bitcoin elindulása után hoztak létre, a „kriptográfia” tudományos gyakorlatával biztosított és kibocsátott.

Végül, a Bitcoin egy előre meghatározott, számítógép-vezérelt monetáris politika alapján működik, amelyet egyetlen személy, vállalat vagy kormány sem változtathat meg. A kormányba vagy intézményekbe vetett bizalom helyett a Bitcoin felhasználók a kriptográfiába és a protokoll átlátható szabályrendszerébe vetik bizalmukat, amely lehetővé teszi, hogy megbízhatóan működjön piaci árától vagy piaci hangulatától függetlenül.

A kriptográfia az információk titkosításának és visszafejtésének tudománya. Röviden, ez egy olyan üzenet megváltoztatásának gyakorlata, hogy csak a küldő és a szándékolt címzett vagy címzettek érthessék meg.

Ha egy titkosított üzenetet a szándékolt címzeten kívül más is elfogna, a kriptográfia szinte lehetetlenné tenné az elfogó számára, hogy megértse, milyen információt tartalmaz az üzenet.

A kriptográfia egyik legkorábbi példája az i.e. 7. századra nyúlik vissza, amikor az ókori görögök titkos üzenetekkel írt bőrcsíkokat tekertek pálcák köré – ezt a titkosítási módszert szkütalének nevezték. Miután letekerték, a bőrcsíkon betűk firkái jelentek meg, amelyeket csak egy hasonló, azonos átmérőjű pálcával rendelkező személy tudott megfejteni.

Háborús időkben a kriptográfia létfontosságú szerepet játszott az elosztott erők közötti kommunikáció biztosításában, amelyeket esetleg elfoghattak. A második világháborúban a kriptográfia használata a titkosított náci rádióadások megfejtésére az Enigma kódológépről döntő jelentőségűnek bizonyult Európa inváziójának befejezésében.

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

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

• Kripto pénztárca kulcspárok létrehozása
• Új bitcoin kibocsátása a bányászati folyamat során
• Tranzakciós üzenetek digitális aláírása

A bitcoin bányászatára fordított számítási erőforrások összessége az, ami segít a hálózat védelmében a kiber támadások ellen. Ezt együttesen egy 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 blokklánc hálózatokra. Azok a rosszindulatú szereplők, akik elegendő erőforrást tudnak gyűjteni ahhoz, hogy egy blokklánc hash rátájának legalább 51%-át irányítsák, képesek blokkolni a bejövő tranzakciókat, megváltoztatni a tranzakciók sorrendjét és kétszeres költést végrehajtani. Azonban azáltal, hogy a folyamat számítási szempontból nehéz, a bitcoin hálózat megakadályozza, hogy a rosszindulatú szereplők átvegyék az irányítást a hálózat felett.

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

Miután a tranzakciókat új blokkokba csoportosították és a hálózat összes többi önkéntese ellenőrizte, minden tranzakciós üzenet hashelésre kerül az SHA-256 kriptográfiai algoritmussal. 

Ezeket a már hashelt tranzakciókat ezután szisztematikusan párosítva hashelik össze, hogy létrehozzanak valamit, amit „Merkle fának” neveznek. A tranzakciópárokat addig hashelik, amíg végül a blokkon belüli összes tranzakciót egyetlen hash érték 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 egy tranzakcióblokk megváltoztatására teljesen új Merkle gyökér értéket eredményez. A rendszerben lévő többi önkéntes láthatja a megváltozott Merkle gyökeret az érvényes blokkhoz képest, és elutasíthatja azt, egyhangúlag megakadályozva a korrupciót.

A kriptográfiai algoritmusok determinisztikus természete lehetővé teszi a hálózati felhasználóknak, hogy bitcoin tranzakciókat hajtsanak végre anélkül, hogy egy 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 megoldásoknál.

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

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

Gondoljon a privát kulcsra úgy, 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 létfontosságú része, és egy kriptotárcában tárolódik. Technikailag egy kriptotárca egy személy hozzáférését tárolja a kriptoalapjaihoz – nem magát a tényleges kriptovalutát. Maguk az alapok egyszerűen adatbejegyzések a blokkláncon, amelyeket a tárcájában tárolt kulcsok segítségével lehet azonosítani és feloldani. 

Az ECC egy speciális matematikai görbe használata, amely vízszintesen szimmetrikus. Ha bármilyen vonalat húz át ezen a görbén, az legfeljebb háromszor metszi az alakzatot. Az ECC a kriptovaluta fontos része, és ez teszi lehetővé a felhasználók számára, hogy nyilvános kulcsot generáljanak.

Bitcoin kulcspár generálásához először létre kell hoznia egy privát kulcsot.

Egy bitcoin privát kulcs egy véletlenszerűen generált 256 bites szám (1 és 2²⁵⁶ között, azaz kettő a kétszázötvenhatodikon – egy hihetetlenül nagy szám!). Az olyan szolgáltatásokon, mint a Kraken, ez a szám automatikusan létrejön, amikor új kriptotárcát hoz létre.

A nyilvános kulcsot ezután ebből a számból generálják elliptikus görbés szorzás segítségével. Ez azt jelenti, hogy egy elliptikus görbén lévő kiindulási pontot (generáló pontot) megszoroznak a véletlenszerű privát kulcs számmal, hogy új pontot hozzanak 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 a 150 000 milliárd milliárd milliárd milliárd milliárd milliárd milliárd milliárdhoz az esélye, hogy eltalálja.

Elméletileg egy kvantumszámítógépnek, amely több mint 13 000 000 fizikai qubittel rendelkezik, egy napig tartana megtalálni ezt a számot. Eddig a világ egyik legfejlettebb kvantumszámítógépe, az IBM Eagle processzor mindössze 127 qubittel rendelkezik (ami a szükséges qubitek mennyiségének 0,00097%-a).

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

Egy bitcoin tárcacím létrehozásához az x és y koordináták a SHA-256 algoritmuson keresztül kerülnek feldolgozásra. 

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-F betűk keverékét tartalmazza.

Az ECC és a SHA-256 kriptográfiai függvények „csapóajtó” vagy „determinisztikus” függvényekként ismertek. 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 annak kiderítésére, hogy melyik nyilvános kulcsot használták egy bitcoin tárcacím létrehozásához. Csak a nyilvános kulcs tulajdonosa rendelkezik ezzel az információval, és használhatja azt a bitcoin tárcacím tulajdonjogának igazolására.

Szüksége van egy jobb módra ennek megértéséhez? Képzelje el, hogy valaki különböző színű festékeket kevert össze egy kiválasztott, mint korábban említettük, 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. 

Lényegében így működnek ezek a csapóajtó kriptográfiai függvények, és ez teszi lehetővé, hogy a bemenetek felismerhetetlenek legyenek a kimenethez képest.

Az új bitcoin egységek a forgalomba a bányászatnak nevezett folyamat révén kerülnek.

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

Ezt a SHA-256 hash-elés használatával teszi. Hálózati önkéntesek ezrei – akiket bányász csomópontoknak neveznek – versenyeznek egymással olyan számítógépek segítségével, amelyeket másodpercenként billió hash generálására építettek.

A bányászok először a blokkfejlécet – azt a részt, amely tartalmazza a blokkról szóló összes legfelső szintű információt, beleértve az időbélyegzőjét, a bányászok számára legyőzendő cél értéket és más kulcsfontosságú komponenseket – veszik a lánc legutóbbi blokkjából, és beállítják egy úgynevezett nonce számát. 

A nonce egy mnemonikus kifejezés, amely a csak egyszer használt számot jelenti. Ez a blokkfejléc azon része, amely módosítható egy új hash-elt érték létrehozásához.

A kriptográfia alapú bányászverseny célja egyszerű. A bányászok gépeiket használva automatikusan beállítják a nonce számot a blokkfejlécben, és átfuttatják a SHA-256 hash algoritmuson, hogy értéket állítsanak elő.

Az a bányász nyeri a versenyt, amelyik olyan értéket produkál, amelyiknek az elején ugyanannyi vagy több nulla van, mint a cél értéknek. Ha az érték nem éri el a cél értéket, a bányászok újra beállítják a nonce számot, újra hash-elik a blokkfejlécet, és új értéket állítanak elő.

Ez a folyamat addig ismétlődik, amíg valaki sikerrel jár.

Az újonnan kibocsátott bitcoin minden sikeres bányásznak a Bitcoin forráskódjába annak alkotója, 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 folyamat során. További információkért olvassa el a Kraken Tudásközpont „Mi az a bitcoinbányászat?” című cikkét.

A digitális aláírások kulcsfontosságúak ahhoz, hogy a küldők anélkül bizonyíthassák, hogy egy adott nyilvános kulcshoz tartozó magánkulccsal rendelkeznek, hogy felfednék magánkulcsukat valakinek.

A Bitcoin egy elliptikus görbéjű digitális aláírási algoritmust (ECDSA) használ a kriptográfiai jóváhagyáshoz és a tranzakciók kriptotárcából történő küldéséhez.

Ez magában foglalja, hogy a küldő vesz egy hash-elt tranzakciós üzenetet – amely tartalmazza a címzett tárca címét, az elküldött BTC mennyiségét, az esetleges díjakat és azt, hogy honnan származik eredetileg a bitcoin –, hozzáadja a magánkulcsát, és egy újabb egyirányú matematikai eljárással digitális aláírást hoz létre.

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

Létrehozunk egy véletlen számot (hasonlóan egy magánkulcshoz), amelyet ezután megszorzunk ugyanazzal a generátor ponttal, amelyet a tárca nyilvános kulcsának létrehozásához használtak, hogy egy új pontot hozzunk létre egy elliptikus görbén. Nevezzük ezt „A” pontnak. 

Az „A” pont X koordinátáját ezután megszorozzák a küldő magánkulcsával, és hozzáadják a hash-elt tranzakciós üzenethez. Mindezeket ezután elosztják a kezdetben generált véletlen számmal, hogy új értéket kapjanak. Ez az érték szolgál digitális aláírásként.

A digitális aláírás ellenőrzéséhez a címzett két pontot származtat 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 feltárják a görbe második pontját.

Végül, e két ponton keresztül egy vonal rajzolása egy harmadik és utolsó pontot eredményez az elliptikus görbén. Ennek az utolsó pontnak pontosan ugyanazzal az X koordinátával kell rendelkeznie, mint az „A” pont, ezzel bizonyítva, hogy a digitális aláírás a helyes, megfelelő magánkulcs segítségével készült.

Szerencsére egy digitális kriptotárca mindezt az ellenőrzési folyamatot automatikusan elvégzi, anélkül, hogy bármilyen beavatkozásra lenne szükség a felhasználó részéről.

A kriptográfia alapvető szerepet játszik abban, hogy ne csak a kriptovaluta-hálózatokat védje a korrupciótól, hanem megdönthetetlen eszközt biztosítson a pénzeszközök tulajdonjogának bizonyítására anélkül, hogy a felhasználókat arra kényszerítené, hogy feladják érzékeny magánkulcs-adataikat.

Enélkül a kriptovaluta-hálózatok valószínűleg kénytelenek lennének megbízható, centralizált közvetítőkre támaszkodni az információik biztosításához és a fizetések megkönnyítéséhez — ami teljesen ellentmond a nyilvános blokklánc-alapú kriptovaluták decentralizált jellegének.

Most, hogy megérti a kriptovalutákat meghajtó technológiát, itt az ideje, hogy belevágjon a legátláthatóbb és legmegbízhatóbb digitális eszköz tőzsdébe.

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