Hvordan bruger kryptovalutaer kryptografi?

Da Bitcoin protokollen gik i luften i 2009, blev verden præsenteret for et nyt slags valutasystem, som er sikret og udstedt på en helt anden måde end traditionel valuta.

Fiat-valutaer som den amerikanske dollar eller den japanske yen er sikret af tillid til det etablerede banksystem og udstedt af hver lands respektive centralbank. Enhver ny valuta kommer i cirkulation baseret på en fleksibel pengepolitik besluttet af hver indenlandsk regering. I en forstand er fiat-valutaer støttet af tillid til den finansielle magt i de enkelte lande og de militære styrker, der beskytter denne magt.

Bitcoin, derimod, og efterfølgende alle kryptovalutaer, der blev skabt i kølvandet på Bitcoins lancering, er sikret og udstedt ved hjælp af den videnskabelige praksis "kryptografi." 

I sidste ende fungerer Bitcoin på en forudbestemt, computerstyret pengepolitik, som ingen enkeltperson, virksomhed eller regering kan ændre. I stedet for at placere tillid til regeringen eller institutioner, placerer Bitcoin-brugere tillid til kryptografien og protokollens gennemsigtige sæt af regler, der gør det muligt at fungere pålideligt uanset dens markedspris eller markedsstemning.

Kryptografi er studiet af at kryptere og dekryptere information. Kort sagt er det praksis at ændre en besked, så kun afsenderen og den tiltænkte modtager eller modtagere kan forstå den.

Hvis en krypteret besked skulle blive opsnappet af nogen andre end den tiltænkte modtager, ville kryptografi gøre det næsten umuligt for opsnapperen at forstå, hvilken information den indeholdt.

Et af de tidligste eksempler på kryptografi går tilbage til det 7. århundrede f.Kr., da de gamle grækere indviklede læderstrimler med hemmelige beskeder skrevet på dem omkring pinde – en krypteringsmetode kendt som scytale. Når læderstrimlen blev udfoldet, ville den have en krusedulle af bogstaver langs den, som kun en person med en lignende pind af samme diameter kunne tyde.

Under krigstid har kryptografi spillet en afgørende rolle i at sikre kommunikation, der kan blive opsnappet mellem distribuerede styrker. Under Anden Verdenskrig viste brugen af kryptografi til at dechifrere krypterede nazistiske radiotransmissioner fra Enigma-krypteringsmaskinen sig at være afgørende for at bringe en ende på invasionen i Europa.

Spol frem til i dag, og kryptografi spiller nu en grundlæggende rolle i sikkerheden og udstedelsen af kryptovalutaer som bitcoin. 

Kryptografi er en vigtig komponent i kryptovalutaer, der bruges til: 

• Oprette kryptovaluta tegnebog nøglepar
• Udstede nye bitcoin gennem minedriftsprocessen
• Digitalt underskrive transaktionsbeskeder

Den samlede sum af computerressourcer rettet mod minedrift af bitcoin hjælper med at sikre netværket mod cyberangreb. Dette er samlet kendt som et netværks "hash rate." Jo flere minearbejdere der er på netværket, jo højere er hash rate og jo større er den mængde computerkraft, der er nødvendig for at overmande netværket med et 51% flertal.

Et 51% angreb er en af de største trusler mod offentlige blockchain-netværk. Ondsindede agenter, der er i stand til at samle nok ressourcer til at kontrollere mindst 51% af en blockchains hash rate, får mulighed for at blokere indgående transaktioner, ændre rækkefølgen af transaktioner og bruge midlerne to gange. Men ved at gøre processen beregningsmæssigt vanskelig forhindrer bitcoin-netværket dårlige aktører i at tage kontrol over netværket.

SHA-256 hashing er også ansvarlig for at gøre blockchain-baserede transaktioner uforanderlige. 

Når transaktioner er samlet i nye blokke og verificeret af alle andre frivillige i netværket, bliver hver transaktionsbesked hash'et ved hjælp af SHA-256 kryptografisk algoritme. 

Disse allerede hash'ede transaktioner bliver derefter systematisk hash'et sammen i par for at skabe noget kendt som et "Merkle-træ." Par af transaktioner hash'es sammen, indtil alle transaktioner inden for blokken til sidst er repræsenteret af en enkelt hash-værdi. Denne enkelt værdi bliver Merkle Root og gemmes i blokheaderen.

Fordi hashes er deterministiske - hvilket betyder, at den samme input altid vil skabe den samme unikke outputværdi - vil ethvert forsøg fra dårlige aktører på at ændre en blok af transaktioner resultere i en helt ny Merkle Root-værdi. Andre frivillige i systemet ville være i stand til at se den ændrede Merkle Root sammenlignet med den gyldige blok og afvise den, enstemmigt forhindre korruption.

Den deterministiske natur af kryptografiske algoritmer tillader netværksbrugere at transaktionere bitcoin uden behov for en betroet mellemmand til at verificere og behandle betalinger.

Ved at forblive decentraliseret og fjerne menneskelig involvering kan transaktioner behandles betydeligt hurtigere, og gebyrer er ofte meget billigere end traditionelle bankløsninger.

Bitcoin bruger elliptisk kurvekryptografi (ECC) og Sikker Hash Algoritme 256 (SHA-256) til at generere offentlige nøgler fra deres respektive private nøgler.

En offentlig nøgle bruges til at oprette en kryptovaluta wallet-adresse til at modtage indgående transaktioner, mens den private nøgle er nødvendig for at underskrive transaktioner og bevise ejerskab af midler.

Du kan tænke på den private nøgle som din bank-PIN-kode og den offentlige nøgle som dit bankkontonummer. En hacker har brug for begge for at gøre noget uetisk med dine finanser.

Den private nøgle er den afgørende del af nøgleparret og opbevares i en kryptovaluta wallet. Teknisk set opbevarer en kryptovaluta wallet en persons adgang til deres kryptovaluta-midler – ikke selve kryptovalutaen. Midlerne selv er blot dataindtastninger registreret på blockchainen og kan identificeres og låses op ved hjælp af de nøgler, der er gemt i din wallet. 

ECC er brugen af en særlig matematisk kurve, der er horisontalt symmetrisk. Hvis du tegner en hvilken som helst linje gennem denne kurve, vil den krydse formen op til maksimalt tre gange. ECC er en vigtig del af kryptovaluta og er det, der gør det muligt for brugere at generere en offentlig nøgle.

For at generere et Bitcoin-nøglepar skal du først oprette en privat nøgle.

En bitcoin privat nøgle er et tilfældigt genereret 256-bit nummer (mellem 1 og 2²⁵⁶, eller to til potensen af to hundrede og seksoghalvfjerds – et utrolig stort nummer!). På tjenester som Kraken oprettes dette nummer automatisk, når du opsætter en ny kryptovaluta wallet.

Den offentlige nøgle genereres derefter fra dette nummer ved hjælp af elliptisk kurve-multiplikation. Dette involverer at tage et startpunkt på en elliptisk kurve (kendt som et generatorpunkt) og multiplicere det med det tilfældige private nøgle-nummer for at producere et nyt punkt på kurven.

Dette nye punkt bliver den offentlige nøgle med specifikke x- og y-koordinater. At finde den private nøgle, mens man kender den offentlige nøgle, er næsten umuligt på grund af hvor svært det ville være at gætte et tilfældigt 256-bit nummer. Der er cirka en ud af 150.000 billion billion billion billion billion billion billion billion chance for at få det rigtigt.

Teoretisk set ville det tage en kvantecomputer med mere end 13.000.000 fysiske qubits at finde dette nummer på en dag. Indtil videre besidder en af verdens mest avancerede kvantecomputere, IBM Eagle processor, kun 127 qubits (eller 0,00097% af det nødvendige antal qubits).

Med andre ord er de systemer, der bruges af kryptovalutaer, i det mindste for nu helt sikre.

For at oprette en bitcoin tegnebog adresse, bliver x- og y-koordinaterne kørt gennem SHA-256 algoritmen. 

Denne kryptografiske hash-funktion blev udviklet og offentliggjort af den amerikanske National Security Agency (NSA) i 2001, og omdanner i det væsentlige enhver input (i dette tilfælde de offentlige nøglekoordinater) til en unik, fast længde 256 bit kode.

Denne kode præsenteres i 64-tegn hexadecimal format, der indeholder en blanding af tal 0 til 9 og bogstaver A-F.

ECC og SHA-256 kryptografiske funktioner er kendt som "fælde" eller "deterministiske" funktioner. Det betyder, at de kun fungerer én vej og ikke kan reverseres for at afsløre de oprindelige inputs.

Selvom det er muligt at oprette en offentlig nøgle fra en privat nøgle, er det umuligt at reversere processen og afsløre den private nøgle. Det samme gælder for at forsøge at finde ud af, hvilken offentlig nøgle der blev brugt til at oprette en bitcoin tegnebog adresse. Kun indehaveren af den offentlige nøgle har den information og kan bruge den til at bevise ejerskab af bitcoin tegnebog adressen.

Har brug for en bedre måde at forstå dette på? Forestil dig, at nogen havde blandet en række forskellige farvede malinger fra et udvalg af, som vi nævnte før, 150.000 billion billion billion billion billion billion billion billion muligheder for at skabe én unik farve. 

Hvis du vidste de nøjagtige mængder af de rigtige malinger, ville du være i stand til at reproducere den præcise samme farve. Men hvad nu hvis du ikke gjorde? At forsøge at reversere processen ville være næsten umuligt. 

Dette er i essensen, hvordan disse fælde kryptografiske funktioner fungerer og hvad der gør deres inputs ugenkendelige, når de sammenlignes med output.

Nye enheder af bitcoin kommer ind i cirkulation gennem en proces kaldet mining.

Mining er en del af proof-of-work konsensusmekanismen, der anvendes af Bitcoins blockchain til at vælge ærlige deltagere til at tilføje nye datablokke.

Det gør det gennem brugen af SHA-256 hashing. Tusindvis af netværksfrivillige – kendt som mining noder – konkurrerer mod hinanden ved hjælp af computere, der er specielt bygget til at generere billioner af hashes pr. sekund.

Minearbejdere tager først blokheaderen – den del, der indeholder alle de overordnede oplysninger om blokken, herunder dens tidsstempel, målværdien for minearbejdere at slå og andre nøglekomponenter – fra den seneste blok i kæden og justerer antallet af noget kaldet en nonce. 

Nonce er en mnemonisk, der repræsenterer et nummer, der kun bruges én gang. Det er den del af en blokheader, der kan ændres for at skabe en ny hash-værdi.

Målet med den kryptografi-baserede mining konkurrence er simpelt. Minearbejdere bruger deres maskiner til automatisk at justere nonce-nummeret i blokheaderen og køre det gennem SHA-256 hashing algoritmen for at producere en værdi.

Den minearbejder, der producerer en værdi, der har det samme eller flere nuller foran sammenlignet med målværdien, vinder konkurrencen. Hvis værdien ikke slår målværdien, justerer minearbejdere nonce-nummeret igen, rehash blokheaderen og producerer en ny værdi.

Denne proces gentages, indtil nogen er succesfuld.

Nypræget bitcoin tildeles hver succesfuld minearbejder baseret på en fast udstedelsesplan, der er forprogrammeret i Bitcoins kildekode af dens skaber, Satoshi Nakamoto. 

Kryptografi spiller en vital rolle i behandlingen af bitcoin-transaktioner og holder netværket sikkert gennem mining-processen. Du kan tjekke Kraken Learn Centers artikel Hvad er Bitcoin Mining? for at lære mere.

Digitale signaturer er afgørende for at tillade afsendere at bevise, at de ejer den tilsvarende private nøgle til en specifik offentlig nøgle uden at skulle afsløre deres private nøgle for nogen.

Bitcoin bruger en elliptisk kurve digital signatur algoritme (ECDSA) til kryptografisk at godkende og sende transaktioner fra en kryptovaluta tegnebog.

Dette involverer, at afsenderen tager en hash-værdi transaktionsbesked – som omfatter modtagerens tegnebogsadresse, det beløb af BTC, der sendes, eventuelle gebyrer knyttet til og hvor bitcoin oprindeligt kom fra – tilføjer deres private nøgle til det og skaber en digital signatur ved hjælp af en anden envejs matematisk proces.

Mere specifikt involverer det en proces, der ligner den førnævnte oprettelse af en offentlig nøgle fra en privat nøgle, med tilføjelse af et par ekstra trin.

Et tilfældigt nummer oprettes (lignende en privat nøgle), som derefter multipliceres med det samme generatorpunkt, der bruges til at oprette tegnebogen offentlige nøgle, for at skabe et nyt punkt på en elliptisk kurve. Lad os kalde dette Punkt A. 

X-koordinaten for Punkt A bliver derefter ganget med afsenderens private nøgle og lagt til den hashede transaktionsbesked. Alt dette bliver derefter delt med det tilfældige tal, der blev genereret i starten, for at producere en ny værdi. Denne værdi fungerer som den digitale signatur.

For at verificere den digitale signatur, afleder modtageren to punkter på en elliptisk kurve. Først deles beskeden med den digitale signaturværdi for at få generatorpunktet. Derefter deles X-koordinaten for generatorpunktet med den digitale signaturværdi for at afsløre det andet punkt på kurven.

Endelig producerer plotning af en linje gennem disse to punkter et tredje og sidste punkt på den elliptiske kurve. Dette sidste punkt skal have præcis den samme X-koordinat som Punkt A, hvilket beviser, at den digitale signatur blev oprettet ved hjælp af den korrekte tilsvarende private nøgle.

Heldigvis udfører en digital kryptovaluta tegnebog hele denne verificeringsproces automatisk, uden at brugeren skal give input.

Kryptografi spiller en væsentlig rolle i ikke kun at sikre kryptovaluta-netværk mod korruption, men også i at give et uomtvisteligt middel til at bevise ejerskab af midler uden at tvinge brugerne til at opgive deres følsomme private nøgleinformation.

Uden det ville kryptovaluta-netværk sandsynligvis være tvunget til at stole på betroede, centraliserede mellemmænd for at sikre deres information og lette betalinger - noget der helt modsiger den decentrale natur af offentlige blockchain-baserede kryptovalutaer.

Nu hvor du forstår teknologien bag kryptovalutaer, er det tid til at komme i gang med den mest gennemsigtige og betroede digitale aktivudveksling.

Klar til at tage det næste skridt i din kryptorejse med den betroede og gennemsigtige udveksling? Klik på knappen nedenfor for at komme i gang med Kraken i dag!