Доступно о том, как работают криптовалюты / Хабр

Что такое криптография и как применяется в криптовалюте

Изучая криптовалюты, однажды вы неизбежно наткнётесь на термин «криптография». В интересующей нас сфере криптография имеет множество функций. В их числе — защита данных, использование в составлении паролей, оптимизация банковской системы и т.д. В этой статье мы познакомим вас с основами криптографии и обсудим её значение для криптовалют.

История криптографии

Криптография — это метод безопасного сокрытия информации. Чтобы раскрыть информацию, читателю необходимо знать, каким образом информация была изменена или зашифрована. Если сообщение было качественно зашифровано, прочитать его смогут только отправитель и получатель.

Криптография отнюдь не нова, она существует уже тысячи лет. Исторически криптография использовалась для отправки важных сообщений, чтобы скрыть их от лишних глаз. Первые криптографические сообщения были найдены у древних египтян, однако подтверждённое использование шифров в стратегических целях относится к эпохе Древнего Рима.

По словам историков, Юлий Цезарь использовал криптографию и даже создал так называемый шифр Цезаря, чтобы отправлять секретные сообщения высокопоставленным генералам. Этот метод защиты конфиденциальной информации от нежелательных глаз использовался вплоть до новейшей истории.

Во время Второй мировой войны немцы использовали машину шифрования «Энигма», чтобы передавать важную информацию. Алан Тьюринг, математический человек и гений, в чью честь впоследствии был назван тест Тьюринга, нашёл способ её взломать. Сейчас взлом «Энигмы» считают одним из основных переломных моментов во Второй мировой.

Основы криптографии

Вышеупомянутый шифр Цезаря — один из простейших способов шифрования сообщений, полезный для понимания криптографии. Его также называют шифром сдвига, поскольку он заменяет исходные буквы сообщения другими буквами, находящимися в определённой позиции по отношению к первичной букве в алфавите.

Например, если мы зашифруем сообщение через шифр +3 на английском языке, то A станет D, а K станет N. Если же использовать правило -2, то D станет B, а Z станет X.

read everything on invest in blockchain

uhdghyhubwklqjrqlqyhvwlqeorfnfkdlq

Это самый простой пример использования криптографии, однако на похожей логике строится и любой другой метод. Существует сообщение, которое секретно для всех, кроме заинтересованных сторон, и процесс, направленный на то, чтобы сделать это сообщение нечитаемым для всех, кроме отправителя и получателя. Этот процесс называется шифрованием и состоит из двух элементов:

Шифр — это набор правил, которые вы используете для кодирования информации. Например, сдвиг на X букв в алфавите в примере с шифром Цезаря. Шифр не обязательно должен быть засекречен, потому что сообщение можно будет прочитать только при наличии ключа.

Ключ — значение, описывающее, каким именно образом использовать набор правил шифрования. Для шифра Цезаря это будет число букв для сдвига в алфавитном порядке, например +3 или -2. Ключ — это инструмент для дешифровки сообщения.

Таким образом, многие люди могут иметь доступ к одному и тому же шифру, но без ключа они всё равно не смогут его взломать.

Процесс передачи секретного сообщения идёт следующим образом:

  • сторона A хочет отправить сообщение стороне B, но при этом ей важно, чтобы никто другой его не прочитал;
  • сторона A использует ключ для преобразования текста в зашифрованное сообщение;
  • сторона B получает зашифрованный текст;
  • сторона B использует тот же ключ для расшифровки зашифрованного текста и теперь может читать сообщение.

Эволюция криптографии

Сообщения шифруются для защиты их содержимого. Это подразумевает, что всегда будут стороны, заинтересованные в получении данной информации. Поскольку люди так или иначе достигают успехов в расшифровке различных кодов, криптография вынуждена адаптироваться. Современная криптография далеко ушла от обычного смещения букв в алфавите, предлагая сложнейшие головоломки, которые решать с каждым годом всё труднее. Вместо банального смещения буквы теперь могут заменяться на числа, другие буквы и различные символы, проходя через сотни и тысячи промежуточных шагов.

Цифровая эпоха привела к экспоненциальному увеличению сложности шифрования. Это связано с тем, что компьютеры принесли с собой резкое увеличение вычислительной мощности. Человеческий мозг по-прежнему остаётся самой сложной информационной системой, но, когда дело доходит до выполнения вычислений, компьютеры намного быстрее и могут обрабатывать гораздо больше информации.

Криптография цифровой эры связана с электротехникой, информатикой и математикой. В настоящее время сообщения обычно шифруются и дешифруются с использованием сложных алгоритмов, созданных с использованием комбинаций этих технологий. Однако, независимо от того, насколько сильным будет шифрование, всегда будут люди, работающие над его взломом.

Взлом кода

Вы можете заметить, что даже без ключа шифр Цезаря не так сложно взломать. Каждая буква может принимать только 25 разных значений, а для большинства значений сообщение не имеет смысла. С помощью проб и ошибок вы сможете расшифровать сообщение без особых усилий.

Взлом шифрования с использованием всех возможных вариаций называют брутфорсом (bruteforce, англ. — грубая сила). Такой взлом предполагает подбор всех возможных элементов до тех пор, пока решение не будет найдено. С увеличением вычислительных мощностей брутфорс становится всё более реалистичной угрозой, единственный способ защиты от которой — увеличение сложности шифрования. Чем больше возможных ключей, тем сложнее получить доступ к вашим данным «грубой силой».

Современные шифры позволяют использовать триллионы возможных ключей, делая брутфорс менее опасным. Тем не менее утверждается, что суперкомпьютеры и в особенности квантовые компьютеры вскоре смогут взломать большинство шифров посредством брутфорса из-за своих непревзойдённых вычислительных мощностей.

Как уже говорилось, расшифровка сообщений со временем становится всё труднее. Но нет ничего невозможного. Любой шифр неотъемлемо связан с набором правил, а правила в свою очередь могут быть проанализированы. Анализом правил занимается более тонкий метод дешифровки сообщений — частотный анализ.

Читать статью  Как собрать майнинг ферму и насколько это выгодно?

С колоссальным усложнением шифров в наши дни эффективный частотный анализ можно осуществить только с использованием компьютеров, но это всё ещё возможно. Этот метод анализирует повторяющиеся события и пытается найти ключ, используя эту информацию.

Давайте снова рассмотрим пример шифра Цезаря, чтобы разобраться. Мы знаем, что буква E используется гораздо чаще, чем другие буквы в латинском алфавите. Когда мы применяем это знание к зашифрованному сообщению, мы начинаем искать букву, которая повторяется чаще всего. Мы находим, что буква H используется чаще других, и проверяем наше предположение, применяя к сообщению сдвиг -3. Чем длиннее сообщение, тем легче применить к нему частотный анализ.

uhdghyhubwklqjrqlqyhvwlqeorfnfkdlq

Криптография и криптовалюты

Большинство криптовалют служат совершенно другим целям, нежели отправка секретных сообщений, но, несмотря на это, криптография играет здесь ключевую роль. Оказалось, что традиционные принципы криптографии и используемые для неё инструменты имеют больше функций, чем мы привыкли считать.

Наиболее важные новые функции криптографии — это хеширование и цифровые подписи.

Хеширование

Хеширование — это криптографический метод преобразования больших объёмов данных в короткие значения, которые трудно подделать. Это ключевой компонент технологии блокчейн, касающийся защиты и целостности данных, протекающих через систему.

Этот метод в основном используется для четырёх процессов:

  • верификация и подтверждение остатков в кошельках пользователей;
  • кодирование адресов кошельков;
  • кодирование транзакций между кошельками;
  • майнинг блоков (для криптовалют, предполагающих такую возможность) путём создания математических головоломок, которые необходимо решить, чтобы добыть блок.

Цифровые подписи

Цифровая подпись в некотором смысле представляет собой аналог вашей реальной подписи и служит для подтверждения вашей личности в сети. Когда речь заходит о криптовалютах, цифровые подписи представляют математические функции, которые сопоставляются с определённым кошельком.

Таким образом, цифровые подписи — это своего рода способ цифровой идентификации кошелька. Прилагая цифровую подпись к транзакции, владелец кошелька доказывает всем участникам сети, что сделка исходила именно от него, а не от кого-либо другого.

Цифровые подписи используют криптографию для идентификации кошелька и тайно связаны с общедоступным и приватным ключами кошелька. Ваш общедоступный ключ — это аналог вашего банковского счёта, в то время как приватный ключ — ваш пин-код. Не имеет значения, кто знает номер вашего банковского счета, потому что единственное, что с ним смогут сделать, — это внести деньги на ваш счёт. Однако, если они знают ваш пин-код, у вас могут возникнуть реальные проблемы.

В блокчейне приватные ключи используются для шифрования транзакции, а открытый ключ — для дешифровки. Это становится возможным, потому что отправляющая сторона отвечает за транзакцию. Передающая сторона шифрует транзакцию своим приватным ключом, но её можно дешифровать с помощью открытого ключа получателя, потому что единственное назначение этого процесса заключается в верификации отправителя. Если открытый ключ не срабатывает при дешифровке транзакции, она не выполняется.

В такой системе открытый ключ распространяется свободно и тайно соотносится с приватным ключом. Проблемы нет, если открытый ключ известен, но приватный ключ всегда должен находиться в тайне. Несмотря на соотношение двух ключей, вычисление приватного ключа требует невероятных вычислительных мощностей, что делает взлом финансово и технически невозможным.

Необходимость защиты ключа — основной недостаток этой системы. Если кому-то станет известен ваш приватный ключ, он сможет получить доступ к вашему кошельку и совершать с ним любые транзакции, что уже происходило с Bloomberg, когда один из ключей сотрудников был показан по телевизору.

Заключение

Криптография в блокчейне имеет множество разных уровней. В этой статье рассматриваются только основы и общие принципы использования криптографии, однако этот вопрос куда глубже, чем может показаться на первый взгляд.

Важно понимать взаимосвязь между криптографией и технологией блокчейн. Криптография позволяет создать систему, в которой сторонам не нужно доверять друг другу, так как они могут положиться на используемые криптографические методы.

С момента своего появления в 2009 году криптографическая защита блокчейна биткоина выдержала все попытки подделки данных, а их было бесчисленное множество. Новые криптовалюты реализуют ещё более безопасные методы криптографии, некоторые из которых даже защищены от брутфорса квантовых процессоров, то есть предупреждают угрозы будущего.

Без криптографии не могло быть биткоина и криптовалют в целом. Удивительно, но этот научный метод, изобретённый тысячи лет назад, сегодня держит наши цифровые активы в целости и сохранности.

Доступно о том, как работают криптовалюты

Сначала мы расплачивались за чашку кофе. Потом покупали билеты на самолет. Чуть позже — оплачивали обучение. Сейчас по принципу краудфандинга собираем огромные суммы на невероятные изобретения и проекты. Все перечисленное объединяет то, что осуществлялись платежи не обычными деньгами, а с помощью криптовалют, чья технология, как считается, изменит мир. Но как работают криптовалюты и чем отличаются от других платежных способов и тех же электронных денег? Эта статья даст ответы на эти и некоторые другие вопросы.

Как это работает: анатомия криптовалют

Криптовалюты — это разновидность альтернативных валют. В отличие от множественных электронных денег и финансовых инструментов, криптовалюты децентрализованы, а это означает, что они не контролируются правительством какого-либо государства или организацией. Также криптовалюты являются одноранговым инструментом (P2P), что позволяет отдельным пользователям покупать и продавать товары друг другу напрямую, без посредничества сторонних организаций, таких как, например, крупные банки. Некоторые криптовалюты являются анонимными, но это не является их общей чертой.

Если мы рассмотрим основные криптовалюты, то обнаружим, что их всех объединяет набор базовых технологий и концепций, которые позволяют брать на себя ответственность (т.е. организовывать платежные сервисы, — прим. ред.) и отслеживать транзакции между банками и пользователями.

Блокчейн

Когда вы совершаете банковский перевод (или любую транзакцию, — прим. ред.), ваш банк-эмитент на самом деле сразу же не берет деньги с вашего счета и не переводит их на счет получателя. Банк просто хранит информацию о платеже в своей базе данных столько, сколько ему нужно и удобно. Моментально изменяется только баланс на вашем банковском счету и, возможно, баланс получателя. Деньги сейчас перемещаются по принципу изменения записей в базах данных, а не физически.

Читать статью  Poloniex криптобиржа, плюсы и минусы, как торговать на Полоникс

Для того, чтобы криптовалюта функционировала независимо от любого централизованного посредника, всем участникам процесса необходимо иметь способ записи и хранения финансовых транзакций, чтобы исключить проблему двойного списания, которая позволяет дважды расплатиться одним и тем же криптографическим токеном, то есть, «купить» товаров на вдвое большую, чем имеющаяся, сумму. При этом проблема должна решаться без использования какого-то центрального сервера и базы, как это делается в банках.

В большинстве существующих криптовалют используется открытый криптографически защищенный распределенный реестр транзакций, который называется «blockchain» — «цепочка блоков». Блокчейн — это цепочка из блоков с записями транзакций, которые связаны между собой и защищаются с использованием криптографии. При этом каждый блок содержит свой собственный уникальный криптографический идентификатор, который указывает (связывает) его с предыдущим блоком цепи.

После добавления в блокчейн, блоки уже невозможно изменить без потери данных о всей последующей цепи, что незамедлительно дает другим пользователям знать, что было совершено стороннее вмешательство в обход правил. Это дает возможность просто отказать в использовании модифицированной версии цепочки (потому что без признания модифицированного блока со стороны большинства участников процесса он бесполезен) и продолжать работать с исходной ветвью.

Электронные криптовалютные кошельки могут быть привязаны к блокчейну, чтобы гарантировать, что их баланс соответствует действительности, а новые транзакции проверяются с помощью данных в цепочке блоков для гарантии того, что каждая из них — настоящая и была произведена криптовалютой, которая реально принадлежит плательщику (или его кошельку).

Майнинг

Чтобы достичь консенсуса относительно того, какие блоки транзакций действительно должны быть добавлены в цепочку блоков и для того, чтобы банально создавать эти блоки данных, некоторые пользователи участвуют в так называемом процессе майнинга (с англ. mining — добыча (руды), горное дело. Нужно понимать, что для того, чтобы пользоваться криптовалютой, ее не обязательно «добывать», — прим. ред).

Эти так называемые майнеры с помощью вычислительных мощностей своего оборудования выполняют все более и более сложные математические вычисления для того, чтобы «доказать выполнение работы». Proof-of-work (доказательство работой) — это одна из форм экономического регулирования блокчейна. Придумана она была для того, чтобы предотвратить различные атаки с использованием вычислительных мощностей, такие как фальшивые записи, отказы в проведении транзакции, спам и так далее.

Поскольку эффективный майнинг сейчас — чрезвычайно дорогое мероприятие (если речь идет об «основных» криптовалютах, например, биткоине), отдельный человек не может начать добавлять собственные блоки в обход правил без одобрения всей сети. Остальные просто не признают их настоящими. Глобальные изменения возможны только при концентрации 51% вычислительных мощностей, что приведет лишь к созданию новой «ветви» блоков — так называемому форку. Фактически, это происходило и уже не раз, так как технологии почти десять лет. При этом форк-ветка не совместима с оригинальной, но может развиваться параллельно.

Кошельки

В отличие от привычных нам денег, криптовалюты не хранятся на привычных нам банковских счетах. Вместо этого пользователи криптовалют используют специальные программные и/или аппаратные кошельки. Каждый такой кошелек содержит в себе уникальный криптографический ключ, который позволяет владельцу получить доступ к своим накоплениям, которые хранятся в рамках общедоступного блокчейна.

При этом кошельки могут быть как «горячими» — то есть размещаться где-то в интернете в рамках онлайн-сервиса (как пример — coinbase или Xapo), так и «холодными» — хранение криптовалюты происходит без доступа к сети. «Холодный» кошелек, фактически, является файлом на компьютере, потеря которого обернется безвозвратной потерей доступа к кошельку и криптовалюте внутри него. При этом файл может размещаться в любых хранилищах: на жестком диске, съемном носителе, а некоторые стартапы предлагают даже купить физический кошелек-брелок, доступ к которому дополнительно защищается пользовательским пин-кодом.

Как используют криптовалюты

Первой децентрализованной криптовалютой был биткоин, который сейчас является наиболее широкоиспользуемым и самым известным криптографическим токеном в мире. Биткоин был создан в начале 2009 года. Именно тогда его автор — некто под псевдонимом Сатоши Накамото — запустил сеть и первые биткоин-кошельки. Некоторые отсчитывают момент создания биткоина с момента публикации Сатоши манифеста биткоина в октябре 2008 года, в котором этот аноним описал основной принцип работы и регулирования децентрализованной сети. Кто именно создал биткоин до сих пор неизвестно. Автор так и не раскрыл свои реальные данные и самоутранился от работы над проектом в 2010 году, оставив на своем кошельке один миллион биткоинов. Найти его до сих пор не удалось, платежи с кошелька не производятся.

Биткоин же продолжил жить своей жизнью и сейчас принимается в качестве альтернативного метода оплаты тысячами организаций и предприятий по всему миру. К этому списку можно причислить такие компании и ресурсы как Microsoft, WordPress, Reddit, Subway, Namecheap, Expedia, Newegg, Steam, Wikipedia, Zynga, Whole Foods, Bloomberg, Suntimes, Shopify. И это только начало крайне длинного списка.

Биткоин свободно обменивается на другие криптовалюты или фиатные (обычные, эмитируемые государственными банками, — прим. ред.) валюты. Также он торгуется на специализированных криптовалютных биржах, таких как Bitfinex, Poloniex, Kraken, Coinbase или Bitstamp. Все эти площадки помогают пользователям хранить их криптовалюты, а некоторые из них предлагают даже удобные мобильные кошельки для носимых устройств (смартфонов, планшетов), которые можно связать с учетной записью.

Но биткоин — это не единственная криптовалюта. Сейчас на рынке существует более 1000 различных криптографических токенов, которые также, как и биткоин, базируются на технологии блокчейна. Суммарно криптовалютный рынок оценивается в 150 млрд долларов. Половина этой капитализации приходится на первую криптовалюту — биткоин.

Читать статью  Курс Эфириума к рублю на сегодня, курс Ethereum к рублю, график ETH

Зачем использовать криптовалюты?

Из-за их доступности, неизменности и низких комиссий за транзакции и, потенциально, высокой скорости (вкупе с анонимностью, если необходимо), у криптовалют чуть ли не ежедневно появляются все новые и новые области применения. При этом нам только предстоит узнать, на что на самом деле способна эта технология.

С появлением на этом рынке тысяч мелких предприятий, крупных корпораций и целых государств, лишь вопрос времени, когда криптовалюты станут новым стандартом финансовых операций.

Но даже не смотря на то, что преимущества от использования криптовалют очевидны, по-прежнему существуют серьезные препятствия к их массовому принятию. В первую очередь, это низкий уровень осведомленности и непонимание технологии широкой общественностью, отсутствие нормативной документации для криптовалютных транзакций и смарт-контрактов, нечеткий правовой статус криптовалют, технические проблемы и т.д.

В ряде стран все эти правовые сложности уже частично решены, но техническая сложность интеграции блокчейн-решений и отсутствие ориентированных на бизнес продуктов по-прежнему являются основными препятствиями имплементации криптовалют в экономическую деятельность бизнеса. Приватный блокчейн, который строится командой Jincor, позволит бизнесу любых размеров легко включиться в криптоэкономику без каких-либо юридических, технических или эксплуатационных трудностей, при этом дешево, вне зависимости от того, планируете вы работать на B2C или B2B рынках.

Если вы хотите узнать больше о нашем продукте, можете ознакомиться с дополнительной информацией на нашем сайте или пообщайтесь с командой и задайте любые вопросы в нашем англоязычном телеграм-канале.

За семью печатями. Как связаны криптография и криптовалюты

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.

Источник https://coinspot.io/technology/chto-takoe-kriptografiya-i-kak-primenyaetsya-v-kriptovalyute/

Источник https://habr.com/ru/company/jincor/blog/407949/

Источник https://www.rbc.ru/crypto/news/5aba11659a79476a1a0daf4f

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.