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 tradisjonelle banksystemet og utstedt av hvert lands respektive sentralbank. Enhver ny valuta settes i sirkulasjon basert på en fleksibel pengepolitikk bestemt av hver nasjonal regjering. På en måte er fiat-valutaer støttet av tillit til den finansielle makten til individuelle land og militærene som beskytter den makten.

Bitcoin, derimot, og deretter alle kryptovalutaer som ble opprettet i kjølvannet av Bitcoins lansering, er sikret og utstedt ved hjelp av den vitenskapelige praksisen «kryptografi».

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

Kryptografi er studiet av kryptering og dekryptering av 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 pakket lærstrimler med hemmelige meldinger skrevet på dem rundt pinner – en krypteringsmetode kjent som skytale. Når lærstrimmelen ble rullet ut, ville den ha en skrift med bokstaver langs seg som bare en person med en lignende pinne med lik diameter kunne tyde.

Under krigstid har kryptografi spilt en viktig rolle i å sikre kommunikasjon som kan bli fanget opp mellom distribuerte styrker. Under andre verdenskrig viste bruken av kryptografi for å tyde krypterte nazistiske radiosendinger fra Enigma-krypteringsmaskinen seg å være avgjørende for å få slutt på invasjonen i Europa.

Spol frem til i dag, og kryptografi spiller nå en grunnleggende 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 mining-prosessen
• Digitalt signere transaksjonsmeldinger

Den totale summen av beregningsressurser rettet mot mining av Bitcoin er det som bidrar til å sikre nettverket mot cyberangrep. Dette er samlet kjent som et nettverks «hash rate». Jo flere minere på nettverket, jo høyere hash rate og jo større mengde beregningskraft er nødvendig for å overvelde nettverket med et 51 % flertall.

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 hash rate, får muligheten til å blokkere innkommende transaksjoner, endre rekkefølgen av transaksjoner og dobbeltbruke midler. Ved å gjøre prosessen beregningsmessig vanskelig, forhindrer Bitcoin-nettverket imidlertid dårlige 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, blir hver transaksjonsmelding hashet ved hjelp av den kryptografiske SHA-256-algoritmen.

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

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

Den deterministiske naturen til kryptografiske algoritmer gjør at nettverksbrukere kan utføre Bitcoin-transaksjoner 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 kurvekryptografi (ECC) og Secure Hash Algorithm 256 (SHA-256) for 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 er nødvendig 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 uønsket 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 kryptomidlene deres – ikke selve kryptovalutaen. Midlene i seg selv er ganske enkelt 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 linje gjennom denne kurven, vil den krysse formen opptil maksimalt tre ganger. ECC er en viktig del av kryptovaluta og er det som gjør at brukere kan 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 opphøyd i to hundre og femtiseks – et utrolig stort tall!). På tjenester som Kraken opprettes dette nummeret automatisk når du setter opp en ny kryptolommebok.

Den offentlige nøkkelen genereres deretter fra dette nummeret ved hjelp av elliptisk kurvemultiplikasjon. Dette innebærer å ta et startpunkt på en elliptisk kurve (kjent som et generatorpunkt) og multiplisere det med det tilfeldige private nøkkelnummeret 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 mens 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 en sjanse på én av 150 000 milliarder milliarder milliarder milliarder milliarder milliarder milliarder milliarder for å gjette riktig.

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

Med andre ord er systemene som brukes av kryptovalutaer, i hvert fall foreløpig, helt sikre.

For å opprette en Bitcoin-lommebokadresse blir x- og y-koordinatene sendt 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 input (i dette tilfellet, de offentlige nøkkelkoordinatene) til en unik, fastlengde 256-bits kode.

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

ECC- og SHA-256-kryptografiske funksjoner er kjent som «trapdoor»- eller «deterministiske» funksjoner. Dette betyr at de bare fungerer én vei og ikke kan reverseres for å avsløre de opprinnelige inputene.

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. Bare 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 nevnte tidligere, 150 000 milliarder milliarder milliarder milliarder milliarder milliarder milliarder milliarder 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 om du ikke gjorde det? Å prøve å reversere prosessen ville være nesten umulig.

Dette er i hovedsak hvordan disse trapdoor-kryptografiske funksjonene fungerer og hva som gjør at deres input er ugjenkjennelige når de sammenlignes med output.

Nye enheter av 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.

Dette gjøres ved hjelp av SHA-256-hashing. Tusenvis av frivillige i nettverket – 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 blokkhodet – den delen som inneholder all toppnivåinformasjon om blokken, inkludert tidsstempel, målet for minere å slå og andre nøkkelkomponenter – fra den nyeste blokken i kjeden og justerer antallet av noe som kalles en nonce.

Nonce er et mnemonisk som representerer et nummer som bare brukes én gang. Det er den delen av et blokkhode som kan endres for å skape en ny hashet verdi.

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

Den mineren som produserer en verdi som har samme eller flere nuller foran seg sammenlignet med målverdien, vinner konkurransen. Hvis verdien ikke slår målverdien, justerer minere nonce-nummeret igjen, hasher blokkhodet på nytt og produserer en ny verdi.

Denne prosessen gjentas til noen lykkes.

Nylig preget Bitcoin tildeles hver vellykkede miner basert på en fast utstedelsesplan forhåndsprogrammert i Bitcoins kildekode av skaperen, Satoshi Nakamoto.

Kryptografi spiller en viktig rolle i behandlingen av Bitcoin-transaksjoner og i å holde nettverket sikkert gjennom mining-prosessen. Du kan sjekke ut Kraken Learn Centers artikkel Hva er Bitcoin Mining? for å lære mer.

Digitale signaturer er avgjørende for å la avsendere bevise at de eier den tilsvarende 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 å kryptografisk godkjenne og sende transaksjoner fra en kryptolommebok.

Dette innebærer at avsenderen tar en hashet transaksjonsmelding – som består av mottakerens lommebokadresse, mengden BTC som sendes, eventuelle gebyrer og hvor Bitcoin opprinnelig kom fra – legger til sin private nøkkel til den og oppretter en digital signatur ved hjelp av en annen enveis 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 (ligner på en privat nøkkel), som deretter multipliseres med samme generatorpunkt 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 den hashede transaksjonsmeldingen. Alt dette deles deretter med 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 med den digitale signaturverdien for å få generatorpunktet. Deretter deles X-koordinaten til generatorpunktet med den digitale signaturverdien 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 korrekte tilsvarende private nøkkelen.

Heldigvis utfører en digital kryptolommebok all denne verifiseringsprosessen automatisk, uten at brukeren trenger å gjøre noe.

Kryptografi spiller en viktig rolle, ikke bare i å sikre kryptovalutanettverk mot korrupsjon, men også i å tilby et ubestridelig middel for å bevise eierskap til midler uten å tvinge brukere til å gi fra seg sensitiv privat nøkkelinformasjon.

Uten det ville kryptovalutanettverk sannsynligvis bli tvunget til å stole på betrodde, sentraliserte mellomledd for å sikre informasjonen og lette betalinger – noe som fullstendig motsier den desentraliserte naturen til offentlige blokkjede-baserte kryptovalutaer.

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

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