Криптография относится к разделу математической науки и представляет собой комплекс методов, направленных на создание условий цифровой безопасности и защиты данных.
Основной областью в данном направлении считаются хеш-функции, методы шифрования и создание подписей в цифровом формате. Эти ключевые элементы используются и развиваются для улучшения эффективности технологии в целом.
По данным Coinmarketrate, Bitcoin - это один из видов цифровых активов, именуемый криптовалютой, поскольку в ее фундаменте заложены принципы криптографии для обеспечения децентрализованной среды, платежи в которой происходят в формате P2P (peer-to-peer).
Разумеется, не только Биткоин использует подобную технологии. На сегодняшний день большая часть устройств, подключенных к цифровой среде используют те или иные виды криптографической защиты для хранения информации и проверки идентификации.
Например, такие решения имеются в смартфонах и компьютерах с паролями, распространены в банковских и государственных системах. Они также присутствуют в социальных сетях и других интернет-ресурсах.
Что такое шифрование и в чем его суть
Шифрованием именуется процедура сокрытия информации, сохранения ее в секрете. Тот, кто не обладает ключом для ее верной интерпретации, не сможет понять из нее ровным счетом ничего.
Сам процесс достаточно незатейлив, особенно если изучать его в общем. Он включает в себя преобразование той или иной информации из общедоступной (открытой) в секретный шифр.
Есть и обратный процесс, то есть, дешифрование - перевод информации в исходное открытое состояние.
Сейчас подобные инструменты повсеместно применяются во всех гаджетах и услугах в целях безопасности и защиты информации от сторонних лиц и потенциальных злоумышленников, желающих ею завладеть.
Хорошее шифрование обеспечивает вам безопасный серфинг интернета, защищает конфиденциальные данные и обеспечивает обмен сообщениями с другими пользователями без риска утечек.
Шифрование делится на множество видов, каждый из которых обладает своей степенью безопасности. Чаще всего для процесса создания шифра и расшифровки применяется от одного до нескольких ключей.
Количество используемых ключей и их вид напрямую связан со схемой самого шифрования. Часть из них обеспечивает должный уровень безопасности даже для масштабных вычислений, а другие рассчитаны на защиту от обычного среднестатистического взлома и проникновения.
Какое отношение это имеет к Bitcoin
Сам по себе блокчейн сети Биткоина, представляя собой распределенный реестр, не нуждается в шифровании. Все информационные потоки полностью прозрачны и общедоступны, что позволяет каждому взаимодействовать с этой экосистемой.
Но услуги, которые связаны с платежами в сети, нуждаются в дополнительных мерах безопасности. Одним из ярких примеров можно назвать систему хранения закрытых ключей в кошельках. В этом случае на помощь приходят разнообразные виды шифрования информации. Зачастую для усиления защиты применяют пароли, которые пользователь должен предоставить для идентификации.
Что такое хеш-функция и для чего она нужна
Хеш-функцией называют инструмент, отвечающий за прием входящей информации с последующим ее преобразованием в новый формат с другими характеристиками.
Различают множество видов данного алгоритма, однако все эти инструменты имеют схожие черты и фундаментальные основы, что обеспечивает их повсеместное применение не только в рамках сети Биткоина.
Конечным итогом работы хеш-функции является хеш, или так называемый дайджест, который характеризуется как строка из букв и цифр, обычно записанных в шестнадцатеричном формате. Невзирая на длину вводных данных, результат всегда одинакового размера.
Этот показатель связан с тем, какая именно хеш-функция применяется. К примеру, функция, используемая в сети Bitcoin, всегда выдает результат в 256 бит, при этом не имеет значения, какой длины были входящие данные.
Выход алгоритма также детерминирован. Это подразумевает под собой, что для одних и тех же вводных данных всегда выдается одинаковый хешированный выход. Но в случае изменения хотя бы в одном символе, конечный результат будет совершенно иным.
Последнее имеет особенное значение в контексте быстрой проверки на предмет связи того или иного информационного элемента с хешем. К примеру, при наличии крупного файла, который необходимо изучить на предмет изменения, можно воспользоваться хеш-функцией и сверить хеш с предыдущей проверкой.
В случае совпадения хешей станет понятным, что никаких изменений в файле не происходило. Однако если ситуация обратная, это значит, что изменения все же были.
Кроме того, результат хеш-функции всегда односторонний. То есть, мы не можем использовать его для внесения корректировок в исходные данные. Но при этом он также не раскрывает ничего о входе и никак не способствует в его поисках.
Данный аспект особенно важен в связи с фиксацией данных в условиях строгой конфиденциальности. Это именно то, что используется в протоколе Proof-Of-Work.
Как это используется в Bitcoin
Сеть Bitcoin применяет алгоритм SHA-256, когда появляется необходимость в хешировании данных. Этот алгоритм и формирует техническую основу консенсуса PoW.
Для процесса подтверждения блока в реестре, майнер должен отыскать хеш заголовка искомого блока. Данная процедура имеет непредсказуемый характер, поэтому бывают не только успехи, но и ошибки. Единственное, что вы можете сделать в такой ситуации - это пробовать дальше.
Также хеширование обеспечивает неизменность Биткоина. В каждом отдельном блоке создается так называемое древо Меркла. Это достигается посредством проверки транзакций, записывающихся в реестр. Ни одна транзакция не может быть после этого подделана или изменена.
Более того, таким способом обеспечивается фиксация предыдущих блоков, информация о которых вносится в новые и образуют непрерывную цепочку. Это и представляет собой базовый принцип блокчейна.
Зачем нужна цифровая подпись
Данный инструмент схож со знакомыми всем подписями на документах, только имеет гораздо более крепкие гарантии безопасности. Как и физическая подпись, он закрепляет отношение того или иного элемента информации к реальной личности, однако его невозможно каким-либо образом копировать и перенести куда-либо. Каждая цифровая подпись индивидуальна.
Алгоритм цифровой подписи можно разделить на несколько частей:
● Объект, к которому привязывается подпись: любой контент в виде аудио, текста, визуального изображения или чего-то подобного.
● Открытый ключ того, кто вносит свою подпись - подтверждение действий подписанта и средство идентификации.
● Непосредственно подпись, как подтверждение согласия подписавшего на указанную выше информацию, последний этап.
Немаловажно то, что закрытый ключ нужен для регистрации подписи, однако в нем нет необходимости при прохождении проверки. Достаточно иметь открытый ключ, саму подпись и исходный объект, что позволит пройти проверку.
Следует также упомянуть, что цифровую подпись можно проанализировать, потому что она создается на основе хеша подписанного объекта. Это позволит понять, вносились изменения в подписанные данные или нет.
Каким образом цифровая подпись участвует в работе Bitcoin
Биткоин включает в себя протокол ECDSA, в основе которого лежит принцип эллиптических кривых.
Зачастую алгоритм использует закрытый ключ в качестве подписи для контента самых разнообразных форматов, конкретно в этом случае им подписываются транзакции и переводы монет внутри экосистемы.
Это дает возможность отправлять биткоины на открытый ключ, а затем в дело вступает цифровая подпись закрытого ключа, активируя их для дальнейших манипуляций.
Благодаря этому достигается прозрачность и открытость, при которой каждый пользователь может проверить ту или иную информацию о действиях, совершаемых внутри сети.
Таким образом, Bitcoin характеризуется как система с одноранговыми платежами, поскольку перевод средств осуществляется исключительно между двумя людьми и не требует участия третьей стороны.
В свою очередь, пока майнеры обрабатывают каждую транзакцию, они не могут генерировать действительные подписи от имени других людей и поэтому не могут украсть у них средства.
Одновременно с этим, участники майнинга не могут создавать подписи от лица других пользователей, пока добывают новый блок и обрабатывают активность в сети, что делает невозможным любое мошенничество.
Подводя итог
Если суммировать все написанное, нетрудно прийти к выводу, что криптография обеспечивает тот функционал криптовалют, который ныне знают их пользователи. Каждый из ее аспектов повышает безопасность и надежность работы всей системы, что делает криптовалюту и, в частности, Bitcoin, прозрачной и защищенной, а, следовательно, расширяет их сферу применения.
