Hvordan bruker kryptovalutaer kryptografi?

Da Bitcoin-protokollen ble lansert i 2009, ble verden presentert for en ny type valutasystem som er sikret og utstedt på en helt annen måte enn tradisjonelle penger.

Fiat-valutaer som amerikanske dollar eller japanske yen er sikret av tillit til det etablerte banksystemet og utstedt av hvert lands respektive sentralbank. Enhver ny valuta kommer i omløp basert på en fleksibel pengepolitikk bestemt av hver enkelt nasjonal regjering. I en viss forstand er fiat-valutaer støttet av tillit til den finansielle makten til enkeltland og militærene som beskytter denne makten.

Bitcoin, derimot, og deretter alle kryptovalutaer som ble opprettet etter Bitcoins lansering, er sikret og utstedt ved hjelp av den vitenskapelige praksisen “kryptografi.” 

Til syvende og sist opererer Bitcoin med en forhåndsbestemt, datastyrt pengepolitikk som ingen enkeltperson, selskap eller regjering kan endre. I stedet for å stole på myndigheter eller institusjoner, stoler Bitcoin-brukere på kryptografien og protokollens transparente sett med regler som gjør at den kan fungere pålitelig uavhengig av markedspris eller markedssentiment.

Kryptografi er studiet av å kryptere og dekryptere informasjon. Kort sagt er det praksisen med å endre en melding slik at bare avsenderen og den tiltenkte mottakeren eller mottakerne kan forstå den.

Hvis en kryptert melding skulle bli fanget opp av noen andre enn den tiltenkte mottakeren, ville kryptografi gjøre det nesten umulig for avlytteren å forstå hvilken informasjon den inneholdt.

Et av de tidligste eksemplene på kryptografi dateres tilbake til det 7. århundre f.Kr. da gamle grekere viklet lærstrimler med hemmelige meldinger skrevet på dem rundt pinner – en krypteringsmetode kjent som skytale. Når lærstrimmelen ble rullet ut, ville den ha en rekke bokstaver langs seg som bare en person med en lignende pinne av lik diameter kunne tyde.

I krigstid har kryptografi spilt en viktig rolle i å sikre kommunikasjon som kan bli avlyttet mellom spredte styrker. Under andre verdenskrig viste bruken av kryptografi for å tyde krypterte nazistiske radiosendinger fra Enigma-krypteringsmaskinen seg å være avgjørende for å avslutte invasjonen i Europa.

Spol frem til i dag, og kryptografi spiller nå en fundamental rolle i sikkerheten og utstedelsen av kryptovalutaer som bitcoin. 

Kryptografi er en viktig komponent i kryptovalutaer, brukt til å: 

• Opprette nøkkelpar for kryptolommebøker
• Utstede nye bitcoin gjennom utvinningsprosessen
• Digitalt signere transaksjonsmeldinger

Den totale summen av beregningsressurser rettet mot utvinning av bitcoin er det som bidrar til å sikre nettverket mot cyberangrep. Dette er kollektivt kjent som et nettverks «hashrate». Jo flere minere på nettverket, desto høyere hashrate og desto større beregningskraft er nødvendig for å overvelde nettverket med en 51 % majoritet.

Et 51 %-angrep er en av de største truslene mot offentlige blokkjedenettverk. Ondsinnede aktører som er i stand til å samle nok ressurser til å kontrollere minst 51 % av en blokkjedes hashrate, får evnen til å blokkere innkommende transaksjoner, endre rekkefølgen på transaksjoner og dobbeltbruke midler. Men ved å gjøre prosessen beregningsmessig vanskelig, forhindrer bitcoin-nettverket ondsinnede aktører fra å ta kontroll over nettverket.

SHA-256-hashing er også ansvarlig for å gjøre blokkjede-baserte transaksjoner uforanderlige. 

Når transaksjoner er samlet i nye blokker og verifisert av alle andre frivillige i nettverket, hasjes hver transaksjonsmelding ved hjelp av den kryptografiske algoritmen SHA-256. 

Disse allerede hasjede transaksjonene hasjes deretter systematisk sammen i par for å skape noe kjent som et «Merkle Tree». Par av transaksjoner hasjes sammen inntil alle transaksjoner innenfor blokken til slutt er representert av en enkelt hash-verdi. Denne enkeltverdien blir Merkle Root og lagres i blokkens header.

Fordi hasher er deterministiske – noe som betyr at samme input alltid vil skape samme unike output-verdi – vil ethvert forsøk fra ondsinnede aktører på å endre en blokk med transaksjoner resultere i en helt ny Merkle Root-verdi. Andre frivillige i systemet vil kunne se den endrede Merkle Root sammenlignet med den gyldige blokken og avvise den, og dermed enstemmig forhindre korrupsjon.

Den deterministiske naturen til kryptografiske algoritmer gjør det mulig for nettverksbrukere å gjennomføre transaksjoner med bitcoin uten behov for en betrodd mellommann for å verifisere og behandle betalinger.

Ved å forbli desentralisert og fjerne menneskelig involvering, kan transaksjoner behandles betydelig raskere og gebyrene er ofte mye billigere enn tradisjonelle bankløsninger.

Bitcoin bruker elliptisk kurve-kryptografi (ECC) og Secure Hash Algorithm 256 (SHA-256) til å generere offentlige nøkler fra deres respektive private nøkler.

En offentlig nøkkel brukes til å opprette en kryptolommebokadresse for å motta innkommende transaksjoner, mens den private nøkkelen trengs for å signere transaksjoner og bevise eierskap til midler.

Du kan tenke på den private nøkkelen som ditt bank-PIN-nummer og den offentlige nøkkelen som ditt bankkontonummer. En hacker trenger begge for å gjøre noe uhyggelig med økonomien din.

Den private nøkkelen er den avgjørende delen av nøkkelparet og lagres i en kryptolommebok. Teknisk sett lagrer en kryptolommebok en persons tilgang til sine kryptomidler – ikke selve kryptovalutaen. Midlene selv er rett og slett dataoppføringer registrert på blokkjeden og kan identifiseres og låses opp ved hjelp av nøklene som er lagret i lommeboken din. 

ECC er bruken av en spesiell matematisk kurve som er horisontalt symmetrisk. Hvis du tegner en hvilken som helst linje gjennom denne kurven, vil den krysse formen maksimalt tre ganger. ECC er en viktig del av kryptovaluta og er det som lar brukere generere en offentlig nøkkel.

For å generere et Bitcoin nøkkelpar, må du først opprette en privat nøkkel.

En Bitcoin privat nøkkel er et tilfeldig generert 256-bits tall (mellom 1 og 2²⁵⁶, eller to i potensen to hundre og femtiseks – et utrolig stort tall!). På tjenester som Kraken, opprettes dette tallet automatisk når du setter opp en ny kryptolommebok.

Den offentlige nøkkelen genereres deretter fra dette tallet ved hjelp av elliptisk kurve-multiplikasjon. Dette innebærer å ta et startpunkt på en elliptisk kurve (kjent som et generatorpunkt) og multiplisere det med det tilfeldige private nøkkel-tallet for å produsere et nytt punkt på kurven.

Dette nye punktet blir den offentlige nøkkelen med spesifikke x- og y-koordinater. Å finne den private nøkkelen når man kjenner den offentlige nøkkelen er nesten umulig på grunn av hvor vanskelig det ville være å gjette et tilfeldig 256-bits tall. Det er omtrent én til 150 000 milliarder milliarder milliarder milliarder milliarder milliarder milliarder milliarder sjanse for å treffe riktig.

Teoretisk sett ville det kreve en kvantedatamaskin med mer enn 13 000 000 fysiske kvantebiter for å finne dette tallet på én dag. Til dags dato besitter en av verdens mest avanserte kvantedatamaskiner, IBM Eagle-prosessoren, kun 127 kvantebiter (eller 0,00097 % av mengden nødvendige kvantebiter).

Med andre ord, systemene som brukes av kryptovalutaer er, i det minste for nå, helt sikre.

For å opprette en bitcoin lommebokadresse, sendes x- og y-koordinater gjennom SHA-256-algoritmen. 

Denne kryptografiske hash-funksjonen ble utviklet og publisert av United States National Security Agency (NSA) i 2001, og gjør i hovedsak enhver inndata (i dette tilfellet, den offentlige nøkkelens koordinater) om til en unik, fastlengde 256-bits kode.

Denne koden presenteres i et 64-tegns heksadesimalt format, som inneholder en blanding av tallene 0 til 9 og bokstavene A-F.

ECC- og SHA-256-kryptografiske funksjoner er kjent som “trapdoor” eller “deterministiske” funksjoner. Dette betyr at de kun fungerer én vei og kan ikke reverseres for å avsløre de opprinnelige inndataene.

Mens det er mulig å opprette en offentlig nøkkel fra en privat nøkkel, er det umulig å reversere prosessen og avsløre den private nøkkelen. Det samme gjelder for å prøve å finne ut hvilken offentlig nøkkel som ble brukt til å opprette en bitcoin lommebokadresse. Kun innehaveren av den offentlige nøkkelen har den informasjonen og kan bruke den til å bevise eierskap til bitcoin lommebokadressen.

Trenger du en bedre måte å forstå dette på? Tenk deg at noen hadde blandet sammen en rekke forskjellige fargede malinger fra et utvalg av, som vi bemerket tidligere, 150 000 billioner billioner billioner billioner billioner billioner billioner billioner alternativer for å skape én unik farge. 

Hvis du visste de nøyaktige mengdene av de riktige malingene, ville du kunne reprodusere nøyaktig samme farge. Men hva hvis du ikke gjorde det? Å prøve å reversere prosessen ville være nesten umulig. 

Dette er, i hovedsak, hvordan disse énveis kryptografiske funksjonene fungerer og hva som gjør at inndataene deres er ugjenkjennelige sammenlignet med utdataene.

Nye enheter med bitcoin kommer i sirkulasjon gjennom en prosess kalt mining.

Mining er en del av proof-of-work konsensusmekanismen som brukes av Bitcoins blokkjede for å velge ærlige deltakere til å legge til nye datablokker.

Den gjør dette gjennom bruk av SHA-256-hashing. Tusenvis av nettverksfrivillige – kjent som mining-noder – konkurrerer mot hverandre ved hjelp av datamaskiner som er spesialbygd for å generere billioner av hashes per sekund.

Minere tar først blokkheaderen – den delen som inneholder all informasjon på toppnivå om blokken inkludert tidsstempel, målet for minere å slå og andre nøkkelkomponenter –  fra den nyeste blokken i kjeden og justerer nummeret på noe som kalles en nonce. 

Nonce er en huskeregel som representerer et nummer som bare brukes én gang. Det er den delen av en blokkheader som kan endres for å skape en ny hashverdi.

Målet med den kryptografibaserte mining-konkurransen er enkel. Minere bruker maskinene sine til automatisk å justere nonce-nummeret i blokkheaderen og kjøre det gjennom SHA-256 hash-algoritmen for å produsere en verdi.

Den mineren som produserer en verdi som har like mange eller flere nuller foran seg sammenlignet med målet, vinner konkurransen. Hvis verdien ikke slår målet, justerer minerne nonce-nummeret igjen, rehasher blokkheaderen og produserer en ny verdi.

Denne prosessen gjentas til noen lykkes.

Nylig preget bitcoin tildeles hver vellykket miner basert på en fast utstedelsesplan forhåndsprogrammert i Bitcoins kildekode av dens skaper, Satoshi Nakamoto. 

Kryptografi spiller en viktig rolle i behandlingen av bitcointransaksjoner og i å holde nettverket sikkert gjennom miningprosessen. Du kan sjekke ut Kraken Læresenters artikkel Hva er Bitcoin mining? for å lære mer.

Digitale signaturer er avgjørende for å la avsendere bevise at de eier den korresponderende private nøkkelen til en spesifikk offentlig nøkkel uten å måtte avsløre sin private nøkkel for noen.

Bitcoin bruker en elliptisk kurve digital signaturalgoritme (ECDSA) for kryptografisk å godkjenne og sende transaksjoner fra en kryptolommebok.

Dette innebærer at avsenderen tar en hash-transaksjonsmelding – som omfatter mottakerens lommebokadresse, mengden BTC som sendes, eventuelle tilhørende gebyrer og hvor bitcoinene opprinnelig kom fra – legger til sin private nøkkel og oppretter en digital signatur ved hjelp av en annen énveis matematisk prosess.

Mer spesifikt innebærer det en prosess som ligner på den nevnte opprettelsen av en offentlig nøkkel fra en privat nøkkel, med tillegg av noen ekstra trinn.

Et tilfeldig tall opprettes (tilsvarende en privat nøkkel), som deretter multipliseres med det samme generatorpunktet som ble brukt til å opprette lommebokens offentlige nøkkel, for å skape et nytt punkt på en elliptisk kurve. La oss kalle dette Punkt A. 

X-koordinaten til Punkt A multipliseres deretter med avsenderens private nøkkel og legges til hash-transaksjonsmeldingen. Alt dette deles deretter på det tilfeldige tallet som ble generert i starten for å produsere en ny verdi. Denne verdien fungerer som den digitale signaturen.

For å verifisere den digitale signaturen, utleder mottakeren to punkter på en elliptisk kurve. Først deles meldingen på verdien av den digitale signaturen for å få generatorpunktet. Deretter deles X-koordinaten til generatorpunktet på verdien av den digitale signaturen for å avsløre det andre punktet på kurven.

Til slutt, ved å tegne en linje gjennom disse to punktene, produseres et tredje og siste punkt på den elliptiske kurven. Dette siste punktet skal ha nøyaktig samme X-koordinat som Punkt A, og dermed bevise at den digitale signaturen ble opprettet ved hjelp av den riktige korresponderende private nøkkelen.

Heldigvis utfører en digital kryptolommebok all denne verifiseringsprosessen automatisk, uten behov for brukerens input.

Kryptografi spiller en viktig rolle, ikke bare i å sikre kryptovalutanettverk mot korrupsjon, men også i å gi et ubestridelig middel for å bevise eierskap til midler uten å tvinge brukere til å gi fra seg sin sensitive informasjon om private nøkler.

Uten kryptografi ville kryptovalutanettverk sannsynligvis bli tvunget til å stole på pålitelige, sentraliserte mellomledd for å sikre informasjonen og lette betalinger – noe som fullstendig strider mot den desentraliserte naturen til offentlige blokkjedebaserte kryptovalutaer.

Nå som du forstår teknologien som driver kryptovalutaer, er det på tide å komme i gang med den mest transparente og pålitelige kryptobørsen.

Klar til å ta neste steg på din kryptoreise med den pålitelige og transparente børsen? Klikk på knappen nedenfor for å komme i gang med Kraken i dag!