«Криптография в блокчейнах»: о хеш-функциях, ключах и цифровых подписях. Алгоритмы шифрования криптовалют


За семью печатями. Как связаны криптография и криптовалюты :: РБК.Крипто

Мессенджеры, проездные и цифровые деньги. Где, как и зачем применяется шифрование

С каждым годом криптография незаметно проникает в нашу жизнь сильнее и сильнее: Wi-Fi, цифровое телевидение, мессенджеры, проездные на метро, электронные пропуска, онлайн банкинг — это лишь малая часть огромного списка сервисов и услуг, в которых сейчас применяется шифрование. Впрочем, последний год все по большей части говорят не об этих сферах применения, а о криптовалютах (биткоин, LiteCoin, Dash и т.д.) и блокчейн, сюжеты о которых делают центральные каналы телевидения, а волатильность курса обсуждают не только биржевые аналитики, но и школьники, врачи, пенсионеры.

Сейчас государство и финансовый сектор решают, что делать с цифровыми валютами. Судя по последним официальным заявлениям, сама технология блокчейн представляет большой интерес, так как дает возможность сократить расходы в разных сферах экономики. Ей активно интересуются банковский и финансовый секторы. Уже тестируются и внедряются различные решения. Однако по поводу криптовалют мнения не так однополярны. Вариантов их регулирования предлагается множество: от полного запрета до отказа от контроля. Мы отвечаем на главные вопросы о криптографии, ее связи с криптовалютами и тому, как к этому относятся в разных странах.

Что такое криптография?

История любого государства всегда была связана с огромным количеством важнейших секретов, которые нужно было защищать от посторонних и даже своих. Зашифровывать информацию необходимо было таким образом, чтобы ее мог понять только человек, имеющий специальный код. Со временем тайнопись становилась все более изощренной, и появилась криптография — наука о методах обеспечения конфиденциальности.

Если раньше и для шифрования, и для расшифровки использовался человеческий мозг, то позже появились электромеханические устройства вроде машины «Энигма», взлом кода которой Аланом Тьюрингом (эта история легла в основу фильма «Игра в имитацию» с Бенедиктом Камбербэтчем в главной роли), как считается, смог приблизить день победы во Второй мировой войне на несколько лет и спас миллионы жизней. Сегодня же на первые роли вышла математическая криптография, где всю работу выполняют электронные чипы.

Как исторически регулировалось шифрование?

В течение XX-го века криптографию для частного использования пытались запрещать не один раз. Основными апологетами такого подхода выступали спецслужбы, которые аргументировали необходимость запрета борьбой со всеми внутренними и внешними угрозами: будь то терроризм, хакеры или обычный криминал. Ведь зашифрованные сообщения практически невозможно оперативно расшифровать, не потратив на это огромные ресурсы. Противники такой позиции опирались на то, что спецслужбы пытаются получить максимальный контроль над всеми средствами передачи информации. Дискуссия продолжается по сей день.

Как биткоин связан с криптографией?

И биткоин, и Litecoin, и Dash — криптовалюты, то есть цифровые валюты, создание и контроль за которыми базируются на методах криптографии. Для того, чтобы в цепочку блоков нельзя было внести изменения, то есть заменить блоки или поменять информацию в них, используются элементы криптографии.

Как регулируется обращение криптовалют в России?

В России в данный момент активно обсуждаются методы регулирования криптовалют. По слухам, закон должны принять в ближайшее время. На данный момент финальная позиция государства не определена, хотя часто звучат слова о том, что использование криптовалют несет серьезные риски, они могут быть направлены на отмывания денег и спонсирование терроризма.

Криптография и криптовалюты — это навсегда?

Благодаря криптографии в повседневной жизни происходит много позитивных изменений. В ближайшее время, наверняка, появятся совершенно новые разработки, которые найдут свое применение в неожиданных областях. Однако, когда и если ученые завершат разработку квантового компьютера, современные методы шифрования перестанут быть надежными, так как он сможет моментально расшифровывать любые алгоритмы

Уже сейчас разрабатываются новые методы шифрования алгоритмов и существуют экспериментальные устройства шифрования, основанные на принципах квантовой механики. Через какое время мы увидим коммерческую реализацию этих проектов, пока неизвестно. На данный момент в лабораториях реализованы отдельные элементы системы, которые могут выполнять задачи небольшой сложности. Но то, что эти разработки дадут новый толчок для развития всего цифрового мира, можно говорить уже сейчас.

www.rbc.ru

Алгоритмы шифрования (майнинга). Полный список 2018 и краткое описание

Доброго времени суток.

Друзья, приветствуем вас на сайте о криптовалютах bitbetnews. На нашем ресурсе, вы сможете найти интересующую информацию из мира цифровых валют и технологии блокчейн.

В данной статье, мы хотим рассмотреть алгоритмы шифрования криптовалют, которые часто называют алгоритмами майнинга или шифрования. Кроме их названий, мы укажем криптовалюты в которых они заложены, а также сделаем их краткое описание.

Что такое алгоритмы хеширования

Хэширование или хеширование – это процесс преобразования вводных в блокчейн данных любого объема в одну строку установленного формата и длины. Другими словами, при прохождении процедуры хеширования, вводимая в блокчейн информация зашифровывается. Расшифровать строку можно с помощью “Ключа”, которые ищут майнеры в момент добычи криптовалют.

Advertisement

>>> Читайте также: Что такое хешрейт

algoritmi-shifrovania-bitbetnews Какие бывают алгоритмы майнинга

Исходя из способов и подходов к шифрованию информации, существует несколько видов алгоритмов хеширования, самыми основными являются: SHA-256, Scrypt, X11, X13, CrptoNight, Ethhash, Eqiuhash, ECDSA, Blake2b, LBRY, Blake256, Lyra2RE, NeoScrypt. Читая обзоры криптовалют, которые мы публикуем на нашем сайте в разделе “Альткоин”, эти алгоритмы хеширования будут вам встречаться наиболее часто.

Как известно, первым алгоритмом хеширования, который был использован в криптовалютах стал SHA256. Но, после того, как были разработаны ASIC устройства, а также выявлены некоторые “погрешности” в шифровании информации алгоритмом SHA256, команды криптовалют начали применять другие модели шифрования информации.

>>> Читайте также: Что такое алгоритмы консенсуса

Принадлежность алгоритмов к криптовалютам

Ниже, мы представим вам список криптовалют, которые используют тот или иной алгоритм хеширования.

Алгоритм SHA-256 используют Bitcoin, Bitcoin Cash, DigiByte, Steemit, PeerCoin, Unobtanium, Crown, NameCoin.

Алгоритм Scrypt используют Litecoin, Verge, DigiByte, Monacoin, Reddcoin, GameCredits, NavCoin, FeatherCoin, Einsteinium, Gulden, Viacoin, PotCoin, MoonCoin, DNotes.

Алгоритм CryptoNight используют Monero, Bytecoin, Electroneum, DigitalNote, Aeon.

Алгоритм X11 используют DASH, PinkCoin, MonetaryUnit.

Алгоритм X13 используют криптовалюты Navcoin, CloackCoin и DeepOnion.

Алгоритм Groestl используют Groestlcoin, Verge, Digibyte, Diamond.

Алгоритм Lyra2RE используют ZCoin и Vertcoin, а вторую версию данного алгоритма Lyra2REv2 использует криптовалюта Verge.

Алгоритм Blake256 используют Decred и Vcash.

Алгоритм Equihash используют Bitcoin Gold, Zcash, Komodo и Zencash.

Алгоритм Ethash используют Ethereum, Ethereum Classic и Metaverse.

Надеемся, что информация изложенная нами в данном разделе статьи будет служить вам в виде библиотеки.

Заключение

Друзья, если вы знаете больше криптовалют для каждого из алгоритмов, то вы можете написать их в комментариях под статьей и мы внесем правки. На этом все, больше информации о добыче цифровых валют можете прочитать в разделе сайта “Майнинг”.

www.bitbetnews.com

о хеш-функциях, ключах и цифровых подписях / Блог компании Bitfury Group / Хабр

Криптография — это сердце блокчейна, которое обеспечивает работу системы. Архитектура блокчейна предполагает, что доверие между участниками сети базируется на принципах математики и экономики, то есть является формализованным. Криптография также гарантирует безопасность, причем основанную на прозрачности и проверяемости всех операций, а не на традиционном для индустрии ограничении видимости системы (perimeter security).

Различные криптографические техники гарантируют неизменность журнала транзакций блокчейна, решают задачу аутентификации и контролируют доступ к сети и данным в блокчейне в целом. В сегодняшнем материале мы поговорим о хеш-функциях, ключах и цифровых подписях.

/ изображение BTC Keychain CC

Хеш-функции

Хеширование — это процесс преобразования массива входных данных произвольной длины в (выходную) битовую строку фиксированной длины. Например, хеш-функция может принимать строку с любым количеством знаков (одна буква или целое литературное произведение), а на выходе получать строку со строго определенным числом символов (дайджест).

Хеш-функции имеются практически в любом языке программирования. Например, они используются для реализации хеш-таблиц и множеств (HashMap/HashSet в Java, dict и set в Python, Map, Set и объекты в JavaScript и так далее). Отдельная категория хеш-функций — криптографические хеш-функции. К ним предъявляются существенно более строгие требования, чем к функциям, обычно используемым в хеш-таблицах. Поэтому и применяются они в более «серьезных» случаях, например для хранения паролей. Криптографические хеш-функции вырабатываются и тщательно проверяются исследователями по всему миру.

Поэкспериментировать с хеш-функциями можно, написав простую программу на Python:

import hashlib def hash_hex(message): return hashlib.sha256(message.encode()).hexdigest() Функция hash_hex() рассчитывает представление хеша в шестнадцатеричной записи для строки. В приведенном примере используется функция SHA-256 — та же, что и в биткойне.

Хорошая хеш-функция обеспечивает защиту от коллизий (невозможно получить два одинаковых хеша при разных начальных данных) и обладает так называемым эффектом лавины, когда малейшее изменение входных данных значительно преобразует выходное значение. Эффект лавины в хеш-функции SHA-256 выглядит следующим образом:

>>> hash_hex('Blockchain') '625da44e4eaf58d61cf048d168aa6f5e492dea166d8bb54ec06c30de07db57e1' >>> hash_hex('blockchain') 'ef7797e13d3a75526946a3bcf00daec9fc9c9c4d51ddc7cc5df888f74dd434d1' >>> hash_hex('Bl0ckchain') '511429398e2213603f4e5dd3fff1f989447c52162b0e0a28fe049288359220fc' Хеш-функции в блокчейнах гарантируют «необратимость» всей цепочки транзакций. Дело в том, что каждый новый блок транзакций ссылается на хеш предыдущего блока в реестре. Хеш самого блока зависит от всех транзакций в блоке, но вместо того, чтобы последовательно передавать транзакции хеш-функции, они собираются в одно хеш-значение при помощи двоичного дерева с хешами (дерево Меркла). Таким образом, хеши используются как замена указателям в обычных структурах данных: связанных списках и двоичных деревьях.

За счет использования хешей общее состояние блокчейна — все когда-либо выполненные транзакции и их последовательность — можно выразить одним-единственным числом: хешем самого нового блока. Поэтому свойство неизменности хеша одного блока гарантирует неизменность всего блокчейна.

Ниже приведена рекурсивная реализация дерева Меркла, используемая в биткойне, на языке Python (по ссылке вы найдете примеры работы). На вход функции подается список хешей транзакций. На каждом этапе вычисления последовательные пары хешей склеиваются при помощи хеш-функции; если хешей нечетное число, то последний дублируется. В результате остается единственный хеш, который и является конечным хеш-значением для всего списка.import hashlib def merkle_root(lst): # Биткойн использует для склеивания хешей два прогона SHA-256 и изменение # порядка байтов. Зачем, не до конца понятно. sha256d = lambda x: hashlib.sha256(hashlib.sha256(x).digest()).digest() hash_pair = lambda x, y: sha256d(x[::-1] + y[::-1])[::-1] if len(lst) == 1: return lst[0] # Дублирование элементов в дереве приводит к интересной уязвимости - # получается, что различные списки транзакций могут иметь один и тот же хеш. # По этой причине в биткойне даже есть специальный комментарий, # предостерегающий разработчиков новых криптовалют: # https://github.com/bitcoin/bitcoin/blob/master/src/consensus/merkle.cpp#L9 if len(lst) % 2 == 1: lst.append(lst[-1]) return merkle_root([ hash_pair(x, y) for x, y in zip(*[iter(lst)] * 2) ]) Хеш-деревья имеют много применений помимо блокчейнов. Они используются в файловых системах для проверки целостности файлов, распределенных БД для быстрой синхронизации копий и в управлении ключами для надежного журналирования выдачи сертификатов. Git использует обобщение хеш-деревьев — направленные ациклические графы на основе хешей. В блокчейне использование хеш-деревьев продиктовано соображениями производительности, так как они делают возможным существование «легких клиентов», которые обрабатывают лишь малую часть транзакций из блокчейна.

Цифровые подписи

Цифровые подписи в блокчейнах базируются на криптографии с открытым ключом. В ней используются два ключа. Первый — закрытый ключ — нужен для формирования цифровых подписей и хранится в секрете. Второй — открытый ключ — используется для проверки электронной подписи. Открытый ключ реально вычислить на основе закрытого ключа, а вот обратное преобразование требует невозможного на практике объема вычислений, сравнимого с брут-форсом. Существует множество различных схем криптографии с открытым ключом. Две самые популярные из них — это схемы на основе разложения на множители (RSA) и схемы на основе эллиптических кривых. Последние более популярны в блокчейнах из-за меньшего размера ключей и подписей. Например, в биткойне используется стандарт эллиптической криптографии ECDSA вместе с эллиптической кривой secp256k1. В ней закрытый ключ имеет длину 32 байта, открытый — 33 байта, а подпись — около 70 байт. Общая идея подписей с открытым ключом выглядит следующим образом. Предположим, что Алиса хочет перевести Бобу один биткойн. Для этого она формирует транзакцию, где записывает, откуда его следует брать (указание на предыдущую транзакцию, в которой Алиса получила биткойн от кого-то еще) и кому отправить (открытый ключ Боба). Алиса знает открытый ключ Боба из сторонних источников — Боб может послать его Алисе через мессенджер или даже опубликовать его на сайте.

Затем Алиса подписывает транзакцию, используя свой секретный ключ. Любой узел в биткойн-сети может проверить, что транзакция подписана определенным открытым ключом (аутентификация), с которым до выполнения транзакции был ассоциирован один биткойн (авторизация). Если эти условия выполнены, то переведенный биткойн начинает ассоциироваться с открытым ключом Боба.

Поскольку в блокчейне нет центрального узла, который может авторизовать произвольные транзакции, безопасность системы становится децентрализованной, а вероятность успешного вмешательства в работу блокчейна снижается практически до нуля.

Таким образом, блокчейн использует цифровые подписи для аутентификации и обеспечения целостности транзакций (и иногда блоков). В случае криптовалюты процесс аутентификации означает, что потратить средства может только тот человек, которому они были посланы другой, более ранней, транзакцией. Особенность блокчейна состоит в том, что информация об аутентификации «вшита» в каждую транзакцию, а не отделена от бизнес-логики, поэтому блокчейн считается более защищенным. В обычной системе можно взломать или административно обойти механизм аутентификации и провести манипуляции с бэкэндом, а в блокчейне сделать этого не получится по определению.

P.S. В наших следующих постах мы планируем затронуть такие моменты, как смарт-контракты и алгоритмы консенсуса, а также поговорить о том, что будет означать распространение квантовых компьютеров для блокчейна.

P.P.S. Немного дополнительных источников:

habr.com

Криптовалюта и криптография. От шифровальных машин к виртуальным деньгам

Но в 1977 возникла проблема — появилось шифрование нового поколения: несимметричное шифрование RSA (по фамилиям разработчиков: Rivest, Shamir, Adleman). Бесстыдство нового метода состояло в том, что депеши не надо было даже прятать: их можно было гнать совершенно открыто по открытым каналам, пусть противник слушает, никакого материала накопить ему не удастся. Потому что главная подлость заключалась в том, что у нового поколения шифров не было ключа, который должны знать двое — отправляющий и получающий. (Ведь как мы помним из пословицы, знают двое — знает и свинья).

Ключ для расшифровки отныне хранился только в одном месте — в далеком кабинете далекого воображаемого Гитлера, получателя шифровки. А отправитель просто шлет некий информационный мусор, который не смог бы расшифровать даже он сам при всем желании. Если отправитель пойман, обворован или перевербован — пароля у него все равно нет и никогда не было, он умеет только отправлять. И вы, спецслужбы, тоже можете отправлять. И любой человек мира может написать шифровку далекому воображаемому Гитлеру, а прочтет ее только Гитлер. Спецслужбы напряглись: да как такое вообще возможно, это же против логики? Но математика отвечала: такое теперь возможно.

И мы сейчас разберемся, как. Чтобы не вдаваться в сложную математику, обойдемся простой: представим, будто у математики в нашем мире не существует операции деления, только умножение.

Алгоритм RSA по вашей просьбе рождает случайную пару из двух ключей. Например, это числа: 5 и 0.2 Конечно, вы догадываетесь, что они не случайные. Но чисто внешне общего у них довольно мало. Один из этих ключей открытый: 5. Вы его можете писать на заборах, публиковать в газетах и подписывать им свои бумажные письма: мол, каждый, кто хочет послать мне шифровку, просто каждую цифру (или номер буквы) должен умножать на 5. А закрытая половина — 0.2 хранится в тайне только у вас. Получая от своих собеседников закодированные цифры, вы просто умножаете их на 0.2 и получите расшифровку!

А как видят переписку наблюдатели? Они прочли на заборе ваш открытый ключ 5. И это им ничего не дало. Они проникли в тайну переписки и видят, что к вам идут потоки зашифрованных цифр, умноженных на 5… Ну казалось бы, достаточно обратно поделить на 5, но мы же помним: в математике нашего условного мира деления нет. Не существует такой обратной операции для умножения! Есть тайный множитель 0.2, но отгадать его нельзя. Итог: на глазах у всего мира любой человек может шифровать открытым ключом информацию для адресата — владельца второй половины ключа. Но ни сам отправитель, ни случайные зрители, ни спецслужбы расшифровать ее не смогут.

Пока спецслужбы решали, как им отныне жить с этой проблемой государственных шпионов и военных радистов, подоспел интернет, в который побежали огромные толпы простых людей. А в 1991 программист Филипп Циммерман написал программку PGP, в которой подарил шифрование RSA всем желающим для электронной переписки, которую невозможно вскрыть…

Спецслужбы США — как любые спецслужбы любой страны — испокон веков считали своим законным правом читать всю переписку граждан. В интересах государства, разумеется, не просто так. И в послевоенные десятилетия им показалось, что они наконец-то получили такую возможность, и так отныне будет всегда. Поэтому программу PGP восприняли как страшный плевок в душу. И пришли в такое огорчение, что для начала пытались посадить Циммермана в тюрьму. Негодование спецслужб было совершенно искренним и по-человечески понятным.

А вот для народа оставалось загадкой: по какому закону невинный математик, сделавший какой-то там шифр, заслужил уголовное наказание? И как вообще можно запретить человеку что-то зашифровать — мою переписку с любовницей, например? Вы, спецслужбы, вообще что имеете в виду, вы реально ее прочитать планировали? В итоге дело закрыли, Циммерман остался на свободе, и сегодня без шифрования цивилизация немыслима: все банки, все платежки, все электронные подписи, и даже все сайты, начинающиеся с https — все они используют эти принципы.

coin-lab.ru

Что такое криптография: шифрование и криптовалюты (2018)

В процессе изучения криптовалют, вы наверняка сталкивались с таким термином, как «криптография». На самом деле, она связана напрямую с криптовалютами.

Тем не менее, это понятие используется и в других направлениях, таких как защита информации, банкоматах, компьютерных паролях и иных.

В статье даются основы криптографии и обсуждается их роль в криптовалютах.

Что такое криптография в современном мире и откуда растут ее ноги?

Что такое криптография

Содержание:

История криптографии

Этот метод позволяет скрывать информацию и защищать содержимое. Для того, чтобы получить доступ к информации, пользователю необходимо знать, каким образом она, информация, была изменена или зашифрована.

Зашифрованное сообщение (при правильном использовании этого метода) может быть прочитано только отправителем и получателем.

Криптография используется уже давно (порядка 1000 лет и более). Исторически, этот метод применялся для отправки важных писем, который предназначались только узкому кругу лиц. Первое такое сообщение найдено на раскопках в Египте. Что касается первого упоминания о криптографии, оно восходит к временам Рима.

Историки отмечают, что Юлий Цезарь использовал зашифрованные донесения, создав так называемый Шифр Цезаря для отправки секретных посланий своим высокопоставленным генералам. Такой метод сокрытия важной информации от посторонних использовался до настоящего времени.Во время Второй Мировой Войны, немцы применяли специальный криптографические аппараты (Энигма) для отправки секретных шифровок. Естественно, несмотря на то, что донесения шифровались, их можно было взломать. Известный математик Алан Тьюринг сумел взломать шифры и сегодня считается, что это стало одной из поворотных точек в той войне.

перейти к содержанию ↑

Основы криптографии

Упомянутый выше Шифр Цезаря является одним из простейших методов шифрования сообщений и понимания криптографии.

Он также называется «сдвиговым шифром» так как в нем оригинальные буквы текста заменяются другими посредством сдвига вверх или вниз по алфавиту.

Например, если мы хотим зашифровать текст методом прибавления трех букв, А станет Г, К станет Н. И наоборот, если мы хотим использовать метод -2, Д станет В, а Я превратится в Э.

Несмотря на то, что это один из простейших методов шифрования, логика, которая в него заложена, встречается во всех подобных решениях.

Есть сообщение, которое необходимо прочитать только заинтересованным лицам и есть процесс, с помощью которого это сообщение будет шифроваться таким образом, чтобы прочитать его мог узкий круг лиц.

Это и есть процесс шифрования и у него есть два основных элемента:

  • Шифр – набор правил, которые используются для кодирования информации. Например, это может быть сдвиг букв на определенное число (такой метод использовал Юлий Цезарь). При этом, сам шифр не является чем-то секретным. Ведь только отправитель и получатель (или получатели) смогут прочитать его.
  • Ключ – подсказывает, как применять правила шифра. Для способа, использовавшегося Юлией Цезарем, это было количество букв, на которое производился сдвиг (к примеру, +3 или -2). Ключ – это инструмент для расшифровки сообщений.

Таким образом, доступ к шифру может получить каждый, но без ключа прочитать сообщение не получится. Процесс шифрования выглядит следующим образом:

  • Допустим, отправитель хочет передать сообщение получателю таким образом, чтобы никто другой не мог его прочитать.
  • Для этого используется специальный ключ, позволяющий трансформировать текст в шифр.
  • Затем текст передается получателю.
  • Он использует ключ для того, чтобы расшифровать сообщение и прочитать его содержание.
перейти к содержанию ↑

Развитие технологии шифрования

Суть этого процессазаключается в том, чтобы защитить содержимое сообщения от тех, кто, возможно, захочет получить доступ к информации.

В истории человечества есть множество примеров тому, как люди взламывали различные шифры.

Соответственно, сама методика постепенно претерпевала изменения, адаптируясь к новым реалиям.

Криптография постепенно вышла за рамки простого сдвига букв в алфавите, превратившись в сложную мозаику, разгадать которую очень непросто.

Вместо замены лишь нескольких букв в алфавите, буквы превращаются в цифры, другие буквы и символы. И все это базируется на множестве промежуточных шагов.

С развитием компьютерных технологий, криптография претерпела существенные изменения в сторону усложнения. Связано это с тем, что появление ЭВМ существенно увеличило расчетные мощности. Несмотря на то, что человеческий мозг остается самым сложным «компьютером», но с точки зрения расчетов, компьютеры делают их намного быстрее и могут справиться с большим количеством задач.

перейти к содержанию ↑

Взлом кода

Шифр Цезаря довольно легко разгадать даже без ключа. Каждая буква может принимать только 25 разных значений и для большинства из них, суть шифровки останется неизвестным.

Методом проб и ошибок вы сможете разгадать смысл сообщения, не прилагая к этому серьезных усилий.

Взлом шифра с использованием всех возможностей и комбинаций называется брутфорсом. Такой способ применяется до тех пор, пока не найдено правильное решение. С увеличением компьютерных мощностей, угроза применения брутфорс атак существенно увеличилась и защититься от них можно лишь усложнив шифрование.

Чем больше возможных ключей для шифра, тем сложнее провести брутфорс атаку и разгадать содержимое сообщения. Современные шифровальные машины позволяют устанавливать триллионы возможных ключей, снижая возможность их взлома.

Однако бытует мнение, что с появлением суперкомпьютеров и особенно квантовых машин, появится возможность взламывать большинство шифров посредством брутфорс атак с учетом более высокой вычислительной мощности.

Как уже отмечалось выше, дешифровка сообщение становится сложнее. Но нет ничего невозможного.

Все дело в том, что шифр все еще основан на наборе правил. Правила могут анализироваться и предоставлять возможность дешифровки сообщения посредством частотного анализа.

С существенным увеличением сложности шифров, такое под силу только компьютерам, но все же, решить задачу реально. Такая техника позволяет проанализировать повторяющиеся события и найти ключ посредством этого способа.

Возвращаясь к Шифру Цезаря, можно отметить, что некоторые буквы чаще повторяются в словах, чем другие. Соответственно, применяя это знание к Шифру Цезаря, можно найти ту букву, которая чаще всего встречается в тексте. В зависимости от того, какой будет эта буква, можно произвести расчет и выяснить исходную. Но главное даже не это. Таким образом, мы получаем ключ, с помощью которого расшифровывается все сообщение.

перейти к содержанию ↑

Криптография и криптовалюты

Большинство криптовалют создаются не для того, чтобы передавать зашифрованные сообщения. Но криптография здесь играет ключевую роль. Получается, что у традиционных принципов криптографии и инструментов, которые используются в этом методе, применение намного шире, чем мы думали. Недавно были открыты такие функции, как хеширование и цифровые подписи.

Хэширование

Это криптографический метод для трансформации больших объемов данных в короткие номера, которые сложно подделать.

Это ключевой компонент технологии блокчейн и его основная задача – обеспечение защиты и целостности информации, передаваемой в сети блокчейн.

Такой подход, в основном, используется для следующих процессов:

  • Верификация и валидация балансов счетов в кошельках.
  • Кодировка адресов кошельков.
  • Кодировка транзакций меду кошельками.
  • Добыча блоков (для тех, криптовалют, у которых предусмотрен майнинг) путем создания математических задач, которые необходимо решить для получения нового блока.

Цифровые подписи

Они похожи на подписи, которые каждый из нас ставит под документами для подтверждения личности. Когда речь идет о криптовалютах, цифровые подписи представляют собой математические функции, которые подходят к определенному кошельку.

Они работают как подтверждение того, что определенный кошелек действительно является именно тем кошельком.

Можно сказать, что это средство цифровой идентификации.

Подписывая сделку такой цифровой подписью, никто уже не сможет оспорить, что перевод пришел с другого кошелька.

Цифровые подписи используют криптографию для идентификации кошельков. Публичный ключ можно сравнить с номером банковского счета, а приватный ключ является пин-кодом. Номер счета не является чем-то секретным, так как единственное, что человек может сделать, зная ваш номер счета – положить туда деньги. Что касается пин-кода, если он известен третьим лицам, появляются проблемы.

В технологии блокчейн, приватные ключи используются для шифрования транзакций, а публичные для дешифровки. Это возможно благодаря тому, что отправитель несет ответственность за сделку. Она шифруется приватным ключиком отправителя и расшифровывается публичным кеем получателя, так как здесь требуется только подтверждение того, что именно вы отправляли средства. Если public key отправителя не может расшифровать транзакцию, значит она отправляется не из кошелька.

В такой системе, публичный ключ находится в свободном доступе и к нему необходим privat key.

И не важно, известен ли публичный ключ всем или нет. Самое главное, чтобы секретные кеи оставались недоступными для посторонних.

И даже несмотря на то, что оба ключа идут вместе, рассчитать приватный на основании публичного крайне сложно и невыгодно с экономической точки зрения.

Защита key является главным недостатком этого метода. Если кто-то получит доступ к нему, он сможет войти в кошелек и проводить транзакции.

перейти к содержанию ↑

Заключение

Криптография, которая используется в технологии блокчейн, имеет многослойную структуру.

В этой статье рассказано про основы методики и ее применения в блокчейне.

Но на самом деле, все намного сложнее с технической точки зрения.

Важно понимать, что криптография обеспечивает защиту технологии блокчейн.

Она позволяет создать систему, в которой сторонам сделки не нужно доверять друг другу, так как они могут использовать методы криптографии.

С появлением биткоина в 2009 году, технология блокчейн выдержала многочисленные попытки взлома и похищения информации. В новых криптовалютах используются еще более изощренные методы криптографии, некоторые из них имеют защиту от квантовых компьютеров и некоторых других угроз будущего.Без криптографии, не было бы ни биткоина, ни других криптовалют. Поразительно то, что этот метод, разработанный тысячи лет назад, применяется и сегодня для обеспечения безопасности цифровых активов.

 

Что такое криптография: шифрование и криптовалюты

Голосуй

bitgid.com

Какие алгоритмы шифрования используются в криптовалютах

В основе функционирования криптовалют, как популярных, так и малоизвестных, лежит использование различных алгоритмов шифрования. В результате обработки данных по заданному алгоритму происходит майнинг — генерация новых единиц валюты. Чтобы понять, как работают эти алгоритмы, необходимо разобраться, что такое хэширование. Так называют определенный способ обработки информации: на вход алгоритма подается массив данных произвольной длинны, он преобразуется по определенным правилам и в результате получается короткая строчка. Ее называют «хэш-суммой» или просто «хэшем». Для получения хэша могут использоваться разные алгоритмы.

Процесс хэширования используется и в майнинге биткоинов. Майнер вычисляет хэши, перебирая различные наборы данных, пока не получит «красивый хэш», то есть строчку, которая отвечает определенным требованиям. За нахождение такой строчки пользователь системы получает вознаграждение в виде определенного количества криптовалюты. Сходным образом ведется и майнинг других криптовалют, но в них используются алгоритмы, которые иначе задействуют мощности компьютера.

 

SHA-256 — алгоритм в основе биткойна

Первым хэш-алгоритмом, который был использован для функционирования криптовалюты, стал SHA-256. Он широко используется в интернете, например, в защищенных сертификатах сайтов. Расчет хэш-функции устроен так, что по его результату невозможно восстановить, какие данные были поданы на вход алгоритма. Поэтому единственным способом поиска «красивого хэша» является перебор вариантов, а это занимает много времени и требует больших вычислительных мощностей.

Со временем поиск новых блоков, отвечающих требованиям, становится все сложнее, а значит, майнинг требует больше ресурсов. Обычных домашних компьютеров стало для этого недостаточно. Поэтому для выполнения расчетов стали использоваться мощные видеокарты. Следующим шагом стало создание специализированных вычислительных устройств (ASIC, или «асиков»), единственным назначением которых является вычисление хэша по алгоритму SHA-256. Поскольку они на аппаратном и программном уровне приспособлены для таких вычислений, пользователи обычных компьютеров уже не могут с ними конкурировать.

 

Scrypt — новый алгоритм хэширования

Вскоре был разработан новый алгоритм хэширования, предназначенный уже специально для криптовалют. Одной из его задач была борьба с применением специализированных устройств для майнинга. Принцип действия алгоритма тот же, что и у SHA-256, но ресурсы компьютера задействуются иначе. Алгоритм намеренно построен так, чтобы усложнить процесс вычислений и вовлечь в них больший объем оперативной памяти. В результате специализированные аппаратные решения, подобные ASIC, уже не позволяют получить больших преимуществ.

Оптимальным устройством для майнинга криптовалют, основанных на Scrypt, может стать компьютер с большим количеством оперативной памяти и мощной видеокартой. Scrypt используется в популярной криптовалюте Litecoin, а также в нескольких менее известных валютах — Dogecoin, Bottlecaps и других. Следует учитывать, что в последнее время появляются и «асики», приспособленные под майнинг по алгоритму Scrypt.

 

Другие алгоритмы

Хотя наиболее популярные криптовалюты используют SHA-256 и Scrypt, существует множество других вариантов. Алгоритмы могут включать в себя последовательное использование нескольких хэш-функций. Например, так действует алгоритм PoW (Proof of Work), который положен в основу криптовалюты Quark. А если для добычи валюты используется не майнинг, а форджинг (процесс, при котором чем больше сумма у пользователя на счету, тем больше новых денег он получает), он функционирует с помощью похожего алгоритма PoS (Proof of Stake). Так работают криптовалюты LSK, NXT и некоторые другие.

Поскольку использование нескольких хэш-функций в одном алгоритме считается одной из мер противодействия специализированным устройствам для майнинга, это направление разработки активно развивается. Например, на основе PoW были созданы алгоритмы Х11, Х13, Х15, которые используют одиннадцать, тринадцать и пятнадцать функций соответственно. Этот вид алгоритмов также имеет большое распространение.

Непрерывно продолжается работа над новыми алгоритмами, которые должны обеспечивать лучшую защиту данных пользователей и противостоять майнингу с использованием ASIC. В числе новых алгоритмов следует упомянуть Ethash (используется в криптовалюте Эфириум), CryptoNote (Monero), Scrypt-Jane (Yacoin, Cryptonerd).

 

Понимать, какой алгоритм лежит в основе той или иной валюты, полезно, чтобы грамотно подобрать подходящее оборудование для майнинга.

Рекомендуемые статьи

info-miner.ru

Методы криптографии на службе Биткоина

Об алгоритме шифрования, применяемом в системе альтернативных денежных единиц, сказано много. Как ни крути, но использованные методы криптографии доказали свою состоятельность и обеспечивают высокие показатели конфиденциальности и сохранности информации как об участниках денежных трансферов, так и данные об осуществленных криптовалютных сделках за всю историю существования феномена цифровых валют.

Целю нашего повествования не является посвятить заинтересованных читателей в сложные для восприятия неспециалистами алгоритмы шифрования, сложность терминологии и алгоритмов осуществления которых может ввести в заблуждение рядовых граждан. Поговорим о практической стороне вопроса. Речь будет идти о том, как методы криптографического шифрования были приняты на вооружение создателем первой криптовалюты Сатоши Накамото и продолжают с успехом применять последователи гениального программиста, подарившего миру новый финансовый феномен, возможности которого только предстоит миру открыть и оценить полностью уже в обозримом будущем.

Приступая к повествованию, следует отметить, что господин Накамото, приступая к разработке инновационного финансового актива, взяв за основу классические методы шифрования, не «открывал Америку». Основы криптографии были хорошо известны узкому кругу специалистов, но он догадался применить их, улучшив и найдя не совсем стандартное применение, создав прорыв в секторе финансов. Как показало время, это изобретение может сыграть решающее значение для дальнейшего развития не только феномена денег, но и всей цивилизации человеческой.

Как работали стандартные системы до применения методов криптографии

 Человечеству пристало охватывать мысленным взором будущее, реалии и очертания завтрашнего дня планеты. При этом наличие подобных умственных возможностей и размаха взгляда, является не всеобщим стандартом и присуща только отдельным индивидуумам. В большинстве случаев, общество состоит из заурядных личностей, но отдельные из нас преодолевают локальный ареал мышления и выходят далеко за обычные рамки.

Обычные системы и разработки, как правило, перед внедрением в массивное производство и применение, претерпевают значительные видоизменения. Нововведения укореняются, если они являются легкими для восприятия и удобными для эксплуатации. Конкретное изобретение, как необходимой бы оно не было, будет использоваться только ограниченной группой специалистов, если для этого необходимы технические знания. Вряд ли у человека появится желание прибегнуть к услугам лифта, если для этого придется использовать клавиатуру, панель управления и командную строку в стиле DOS. Прокатиться на подъемнике, который управляется с помощью программного управления, наверняка, захочется компьютерным фанатам, тогда как обыкновенный человек предпочтет простое управление путем нажатия кнопки для достижения нужного этажа. Вы может представить автомобиль, управляющийся с применением джойстика? Может это и лучше (кто его знает?), но мы привыкли к рулю и так и будет всегда.

Пользователям только начинающим познавать мир криптовалют, на первом этапе непросто дается понятие адреса Биткоин-кошелька. Проблема при этом возникает из-за того, что просто невозможно провести аналогию с чем-то. Просто не существует такой вещи, которая была бы основана на таком же принципе. Можно сказать, что у системы имеется нечто общее с адресами электронной почты, создаваемых бесплатно без установки ограничений количества. Но в нашем случае их присвоение происходит случайным образом и они непросто запоминаются.

Возникает ассоциация с телефонными номерами, но адресам системы необязательно быть двусторонними. Согласитесь, обычному человеку, живущему в окружении материальных вещей и ценностей, было весьма трудно привыкнуть к виртуальному аналогу фидуциарных банкнот. Тем более трудно воспринять факт, что монеты, хотя и не имеющие физического воплощения, цена которых растет с невиданным темпом, можно хранить на нефизических аналогах обычных портмоне, являющихся в повседневной жизни обычным аксессуаром. Нечего и говорить о том, что многие с недоверием относятся к факту, что сбережения следует доверять посторонним поставщикам услуг по хранению криптосбережений.

Возьмем, для примера, такой вариант, при котором пользователю поступили деньги от компаньона, с условием их возврата. Принадлежать первоначальный адрес, с которого были отправлены монеты, может как отправителю, так и сервису, используемому им.

В процессе осуществления разных финансовых манипуляций с применением конкретных цифро-буквенных идентификаторов (адрес виртуального кошелька), трансферы могут дойти до конечного получателя только при условии создания им копии кошелька, или поступить в хранилища, являющимися собственностью администрации конкретного сервиса. Так или иначе, но правильный ввод данных о кошельке получателя денежного перевода является необходимым условием удачного осуществления транзакций, которые являются безвозвратными, а перспектива потери сбережений никого не прельщает.

Помимо этого, у получателя транзакции редко возникает возможность идентификации отправителя или определения сути перевода, и в этом заключается еще одно отличие от звонка, полученного по телефону или письма, поступившего на электронную почту. Ведь у адреса Биткоин-кошелька отсутствует код, определяющий территориальную привязку, а также аналог номера второго участника.

Некоторому количеству пользователей, посвятивших много времени тщательному изучению внутреннего принципа работы Bitcoin может показаться, что отправлять валюту по одному и тому же адресу некоторое количество раз небезопасно. Причиной этого становится ошибочное понимание методов, применяемых для обеспечения конфиденциальности.

По части адресов система похожа на Интернет до того момента, когда появилась DNS. Это сегодня посещение различных веб-сайтов стало удобным, благодаря использованию простых доменных имен, таких, например, как Google.com. А ведь раньше для подключения к другой сети приходилось пользоваться непонятным набором цифр, таким, например, — 208.232.19.232.

В IP-адресах хранится основная информация о протоколах, используемых для подключения устройства. Однако со временем системные разработчики и программисты смогли сделать ее скрытой для пользователей, произведя увязку доменных адресов с IP-аналогами. Теперь у пользователей имеется возможность при работе в интернете пользоваться понятными адресами и именами. В качестве примера можно привести опять же поисковую систему Google.

Перспективы методов криптографии

Для привлечения к Биткоину новой целевой аудитории имеется необходимость во внедрении системы разрешения адресов, с помощью которой появилась бы возможность увязки неудобных адресов с отдельными пользователями или организациями, сотрудничающим с пользователем. Однако при рассмотрении адреса Биткоин-кошелька без его увязки с пользовательским интерфейсом, необходимо быть очень осторожными.

Кроме решения главных технических трудностей, имеющих отношение к повторному использованию адресов, встает еще одна задача — упростить денежные операции, осуществляемые пользователями. Заманчивой идеей является создать стороннюю классическую поисковую систему. Однако это может привести к появлению риска хищений и обнародования личных данных в системе, отличающейся конфиденциальностью и защищенностью. Это может привести к тому, что Bitcoin станет ценной базой данных, которая будет зондироваться хакерами для обнаружения очередной жертвы.

Для пользователей важны не только конфиденциальность и безопасность, но и возможность использовать удобное программное обеспечение. И требовать от неискушенных в технических деталях людей отказаться от одного ради другого будет некорректным.

В требованиях клиентов к конфиденциальности и безопасности имеются отличия, однако вряд ли удастся найти пользователя или компанию, готовых к разглашению данных о своих доходах и затратах, защищенных методами обеспечения конфиденциальности. При этом неважно получат ли доступ к этой информации друзья, провайдеры услуг или сторонние аналитические компании.

Сама возможность разглашения этих сведений оказала бы негативное влияние на принятие Биткоина пользователями. А потому прилагаются все возможные усилия для нахождения простых идентификаторов транзакций с сохранением безопасности и конфиденциальности пользователей разных уровней. При этом должны быть обойдены подводные камни, сопровождающие решения третьих сторон.

Методы криптографии — давно и незаслуженно забытое старое

Разработчиками Bitcoin было найдено решение, позволяющее ответить на другие проблемные вопросы. Для этого они воспользовались давними криптографическими исследованиями.

В 2013 году разработчикам удалось устранить проблему с резервным копированием кошельков. Для этого им пришлось воспользоваться функцией формирования ключа и многоуровневым управлением зашифрованного доступа. Ими пользовались в конце 90-х и начале нового тысячелетия. До этого Биткоин-пользователям приходилось постоянно заниматься резервным копированием кошельков. Нововведения сделали возможным создание такой копии только один раз в момент открытия виртуального хранилища. При этом нет ограничений на число Bitcoin-адресов, требуемых для проведения транзакций.

Разработки методов криптографии, благодаря которым система могла стать удобней, пришлись на 70-е годы. Именно в это время было осуществлено большое количество важных исследований в области технологий. Со временем они и стали основой ныне здравствующего Интернета.

Стимулом для многих криптографов того времени было сознание того, что их работе, возможно, суждено стать ключевой при создании Паутины в качестве средства, позволяющего свободно выражать мысли. Кроме того, на его просторах могла проводиться безопасная глобальная торговля. При этом он не был бы постоянно подконтролен правительствам и корпорациям.

Вторая половина 70-х годов прошлого столетия была ознаменована разработкой очень важной технологии. Ее суть заключалась в том, для обеспечения безопасности и конфиденциальности при взаимодействии компьютеров, должен происходить обмен ключами, с помощью которых становится возможным расшифровка сообщений и их шифровка. Благодаря протоколу обмена ключами создается комплект ключей, информация о которых имеется только у двух участвующих сторон.

Результат, полученный благодаря использованию гениального метода асимметричной криптографии, может быть сравнен с возможностью ведения деловых разговоров в помещении, битком набитом шпионами, без опасения быть услышанными.

allchangers.ru


Смотрите также