Hoe gebruiken cryptocurrencies cryptografie?

Toen het Bitcoin protocol in 2009 live ging, kreeg de wereld een nieuw soort valutasysteem voorgeschoteld dat op een heel andere manier wordt beveiligd en uitgegeven dan traditioneel geld.

Valuta's zoals de Amerikaanse dollar of Japanse yen worden gegarandeerd door het vertrouwen in het oude banksysteem en uitgegeven door de respectieve centrale bank van elk land. Elke nieuwe valuta komt in omloop op basis van een flexibel monetair beleid waartoe elke binnenlandse regering besluit. In zekere zin worden valuta gedekt door vertrouwen in de financiële macht van individuele landen en de militairen die die macht beschermen.

Bitcoin daarentegen, en vervolgens alle cryptocurrency's die werden gecreëerd in de nasleep van de lancering van Bitcoin, worden beveiligd en uitgegeven met behulp van de wetenschappelijke praktijk van "cryptografie". 

Uiteindelijk werkt Bitcoin op een vooraf bepaald, computergestuurd monetair beleid dat geen enkele persoon, bedrijf of overheid kan veranderen. In plaats van vertrouwen te stellen in de overheid of instellingen, stellen Bitcoin-gebruikers vertrouwen in de cryptografie en de transparante regels van het protocol, waardoor het betrouwbaar kan werken, ongeacht de marktprijs of het marktsentiment.

Cryptografie is de studie van het versleutelen en ontsleutelen van informatie. Kort gezegd is het de praktijk om een bericht zo te wijzigen dat alleen de afzender en de beoogde ontvanger(s) het kunnen begrijpen.

Als een versleuteld bericht door iemand anders dan de beoogde ontvanger zou worden onderschept, zou cryptografie het voor de onderschepper bijna onmogelijk maken om te begrijpen welke informatie het bevat

Een van de eerste voorbeelden van cryptografie dateert uit de 7e eeuw voor Christus, toen de oude Grieken lederen strips met geheime boodschappen erop rond stokken wikkelden – een versleutelingsmethode die bekend staat als scytale. Eenmaal afgewikkeld zou de lederen strip een reeks letters bevatten die alleen een persoon met een vergelijkbare stok van gelijke diameter kon ontcijferen.

In oorlogstijd heeft cryptografie een belangrijke rol gespeeld bij het beveiligen van communicatie die tussen gedistribueerde krachten kan worden onderschept. In de Tweede Wereldoorlog bleek het gebruik van cryptografie om versleutelde nazi-radio-uitzendingen te ontcijferen van de Enigma-coderingsmachine essentieel om een einde te maken aan de invasie in Europa.

Fast forward naar vandaag en cryptografie speelt nu een fundamentele rol in de beveiliging en uitgifte van cryptocurrency's zoals bitcoin. 

Cryptografie is een belangrijk onderdeel van cryptocurrencies en wordt gebruikt om: 

• Cryptowalletsleutelparen aanmaken
• Geef nieuwe bitcoin uit via het mijnproces
• Transactieberichten digitaal ondertekenen

De totale som van de rekenkracht gericht op het mijnen van Bitcoin is wat helpt om het netwerk te beveiligen tegen cyberaanvallen. Dit staat gezamenlijk bekend als de "hash rate" van een netwerk. Hoe meer mijners op het netwerk, hoe hoger de hash rate en hoe groter de hoeveelheid rekenkracht die nodig is om het netwerk met een meerderheid van 51% te overweldigen.

Een 51%-aanval is een van de grootste bedreigingen voor openbare blockchainnetwerken. Kwaadwillenden die genoeg middelen kunnen bundelen om minstens 51% van de hashsnelheid van een blockchain te controleren, krijgen de mogelijkheid om inkomende transacties te blokkeren, de volgorde van transacties te veranderen en geld dubbel uit te geven. Door het proces echter rekenkundig moeilijk te maken, voorkomt het Bitcoin-netwerk dat kwaadwillenden de controle over het netwerk overnemen.

SHA-256-hashing is er ook verantwoordelijk voor dat op blockchain gebaseerde transacties onveranderlijk zijn. 

Zodra transacties zijn gebundeld in nieuwe blokken en geverifieerd door alle andere vrijwilligers in het netwerk, wordt elk transactiebericht gehasht met behulp van het cryptografische algoritme SHA-256. 

Deze reeds gehashte transacties worden vervolgens systematisch in paren samengevoegd om iets te creëren dat bekend staat als een "merkboom". Transactieparen worden samen gehasht totdat uiteindelijk alle transacties binnen het blok worden weergegeven door een enkele hashwaarde. Deze enkele waarde wordt de merkle-root en wordt opgeslagen in de blokheader.

Omdat hashes deterministisch zijn - wat betekent dat dezelfde invoer altijd dezelfde unieke uitvoerwaarde creëert - zal elke poging van kwaadwillenden om een blok transacties te veranderen resulteren in een geheel nieuwe merkle-wortelwaarde. Andere vrijwilligers in het systeem zouden de veranderde Merkle Root kunnen zien in vergelijking met het geldige blok en het kunnen afwijzen, waardoor corruptie unaniem wordt voorkomen.

De deterministische aard van cryptografische algoritmen stelt netwerkgebruikers in staat Bitcoin te traden zonder dat er een vertrouwde tussenpersoon nodig is om betalingen te verifiëren en te verwerken.

Door gedecentraliseerd te blijven en menselijke betrokkenheid weg te nemen, kunnen transacties aanzienlijk sneller worden verwerkt en zijn de kosten vaak veel goedkoper dan traditionele bankoplossingen.

Bitcoin gebruikt elliptische curvecryptografie (ECC) en het Secure Hash Algorithm 256 (SHA-256) om publieke sleutels te genereren uit hun respectievelijke privésleutels.

Een publieke sleutel wordt gebruikt om een cryptowalletadres aan te maken voor het ontvangen van inkomende transacties, terwijl de privésleutel nodig is om transacties te ondertekenen en het eigendom van geld aan te tonen.

Je kunt de privésleutel zien als de pincode van je bank en de publieke sleutel als je bankrekeningnummer. Een hacker heeft beide nodig om iets onaardigs met je financiën te doen.

De privésleutel is het cruciale onderdeel van het sleutelpaar en wordt opgeslagen in een cryptowallet. Technisch gezien slaat een cryptowallet iemands toegang tot zijn crypto-activa op, niet de eigenlijke cryptocurrency zelf. Het geld zelf zijn simpelweg gegevensinvoer die is vastgelegd op de blockchain en kan worden geïdentificeerd en ontgrendeld met behulp van de sleutels die zijn opgeslagen in je wallet. 

ECC is het gebruik van een speciale wiskundige curve die horizontaal symmetrisch is. Als je een lijn door deze curve trekt, snijdt deze de vorm maximaal drie keer. ECC is een belangrijk onderdeel van cryptocurrency en stelt gebruikers in staat om een publieke sleutel te genereren.

Om een Bitcoin-sleutelpaar te genereren, moet je eerst een privésleutel aanmaken.

Een Bitcoin-privésleutel is een willekeurig gegenereerd 256-bits getal (tussen 1 en 2256, of twee tot de macht van tweehonderdzesenvijftig – een ongelooflijk groot getal!). Bij diensten als Kraken wordt dit nummer automatisch aangemaakt bij het aanmaken van een nieuwe cryptowallet.

De publieke sleutel wordt vervolgens gegenereerd uit dit getal met behulp van elliptische curvevermenigvuldiging. Dit houdt in dat een beginpunt op een elliptische kromme (bekend als een generatorpunt) wordt genomen en vermenigvuldigd met het willekeurige privésleutelnummer om een nieuw punt op de kromme te produceren.

Dit nieuwe punt wordt de publieke sleutel met specifieke x- en y-coördinaten. De privésleutel vinden terwijl je de publieke sleutel kent is bijna onmogelijk, omdat het moeilijk zou zijn om een willekeurig 256-bits getal te raden. Er is ongeveer één op de 150.000 miljard miljard miljard miljard miljard miljard miljard kans om het goed te doen.

Theoretisch gezien zou er een kwantumcomputer met meer dan 13.000.000 fysieke qubits nodig zijn om dit getal in een dag te vinden. Tot op heden bezit een van de meest geavanceerde quantumcomputers ter wereld, de IBM Eagle-processor, slechts 127 qubits (of 0,00097% van de hoeveelheid benodigde qubits).

Met andere woorden, de systemen die door cryptocurrency's worden gebruikt zijn, althans voor nu, volledig veilig.

Om een Bitcoin Wallet-adres aan te maken, worden x- en y-coördinaten door het SHA-256-algoritme gehaald. 

Deze cryptografische hashfunctie werd in 2001 ontwikkeld en gepubliceerd door de National Security Agency (NSA) van de Verenigde Staten en zet in wezen elke invoer (in dit geval de coördinaten van de openbare sleutel) om in een unieke 256-bits code met een vaste lengte.

Deze code wordt weergegeven in een hexadecimaal formaat van 64 tekens, bestaande uit een combinatie van de cijfers 0 tot en met 9 en de letters A-F.

De cryptografische functies ECC en SHA-256 staan bekend als "valluik" of "deterministische" functies. Dit betekent dat ze maar op één manier werken en niet kunnen worden teruggedraaid om de originele invoer te onthullen.

Hoewel het mogelijk is om een publieke sleutel te maken op basis van een privésleutel, is het onmogelijk om het proces om te keren en de privésleutel te onthullen. Hetzelfde geldt voor het proberen te ontdekken welke publieke sleutel is gebruikt om een Bitcoin Wallet-adres aan te maken. Alleen de publieke sleutelhouder heeft die informatie en kan deze gebruiken om het eigendom van het Bitcoin-walletadres aan te tonen.

Heb je een betere manier nodig om dit te begrijpen? Stel je voor dat iemand een verscheidenheid aan verschillende kleuren verf had gemengd uit een selectie van, zoals we eerder opmerkten, 150.000 miljard miljard miljard miljard miljard miljard opties om één unieke kleur te creëren. 

Als je de exacte hoeveelheden van de juiste verf wist, zou je exact dezelfde kleur kunnen reproduceren. Maar wat als je dat niet deed? Proberen het proces om te keren zou bijna onmogelijk zijn. 

Dit is in essentie hoe deze cryptografische functies werken en waardoor hun invoer onherkenbaar kan zijn in vergelijking met de uitvoer.

Nieuwe eenheden bitcoin komen in omloop via een proces dat mijnen wordt genoemd.

Mijnen maakt deel uit van het proof-of-work consensusmechanisme dat wordt gebruikt door Bitcoins blockchain om eerlijke deelnemers te selecteren om nieuwe gegevensblokken toe te voegen.

Het doet dit door het gebruik van SHA-256 hashing. Duizenden netwerkvrijwilligers, ook wel mining nodes genoemd, strijden tegen elkaar met computers die speciaal zijn gebouwd om biljoenen hashes per seconde te genereren.

Mijners nemen eerst de blokheader – het deel dat alle informatie op het hoogste niveau over het blok bevat, inclusief de tijdstempel, de doelwaarde voor mijners om te verslaan en andere belangrijke componenten – van het meest recente blok in de chain en passen het nummer aan van iets dat een nonce wordt genoemd. 

Nonce is een mnemonic die een getal slechts eenmaal gebruikt vertegenwoordigt. Het is het deel van een blokheader dat kan worden gewijzigd om een nieuwe gehashte waarde te maken.

Het doel van de op cryptografie gebaseerde mijncompetitie is eenvoudig. Mijners gebruiken hun machines om automatisch het nonce-nummer in de blokheader aan te passen en dit door het SHA-256 hashalgoritme te halen om een waarde te produceren.

De mijner die een waarde produceert die dezelfde of meer nullen vooraan heeft in vergelijking met de doelwaarde, wint de wedstrijd. Als de waarde de doelwaarde niet haalt, passen mijners het nonce-nummer opnieuw aan, herhappen de blokheader en produceren een nieuwe waarde.

Dit proces wordt herhaald totdat iemand succesvol is.

Nieuw gemunte Bitcoin wordt toegekend aan elke succesvolle mijner op basis van een vast uitgifteschema dat voorgeprogrammeerd is in de broncode van Bitcoin door de maker, Satoshi Nakamoto. 

Cryptografie speelt een belangrijke rol in het verwerken van Bitcoin-transacties en het veilig houden van het netwerk via het ming-proces. Je kunt het artikel Wat is Bitcoin Mining? van Kraken Leercentrum lezen voor meer informatie.

Digitale handtekeningen zijn cruciaal om verzenders te laten bewijzen dat ze de bijbehorende privésleutel van een specifieke publieke sleutel bezitten zonder hun privésleutel aan iemand te hoeven onthullen.

Bitcoin gebruikt een elliptisch curve-algoritme voor digitale handtekeningen (ECDSA) om transacties cryptografisch goed te keuren en te versturen vanuit een cryptowallet.

Dit houdt in dat de verzender een gehasht transactiebericht opneemt – met daarin het walletadres van de ontvanger, het bedrag aan BTC dat wordt verzonden, eventuele bijbehorende kosten en waar de bitcoin oorspronkelijk vandaan komt – en er een digitale handtekening aan toevoegt met behulp van een ander wiskundig proces in één richting.

Meer specifiek gaat het om een proces dat lijkt op het eerder genoemde aanmaken van een publieke sleutel uit een privésleutel, met toevoeging van een paar extra stappen.

Er wordt een willekeurig getal gemaakt (vergelijkbaar met een privésleutel), dat vervolgens wordt vermenigvuldigd met hetzelfde generatorpunt dat wordt gebruikt om de publieke sleutel van de wallet te maken, om een nieuw punt op een elliptische curve te maken. Laten we dit punt A noemen. 

De X-coördinaat van punt A wordt vervolgens vermenigvuldigd met de privésleutel van de afzender en toegevoegd aan het gehashte transactiebericht. Dit alles wordt vervolgens gedeeld door het willekeurige getal dat aan het begin wordt gegenereerd om een nieuwe waarde te produceren. Deze waarde dient als digitale handtekening.

Om de digitale handtekening te verifiëren, leidt de ontvanger twee punten af op een elliptische kromme. Eerst wordt het bericht gedeeld door de waarde van de digitale handtekening om het generatorpunt te krijgen. Vervolgens wordt de X-coördinaat van het generatorpunt gedeeld door de waarde van de digitale handtekening om het tweede punt in de curve te onthullen.

Tot slot levert het uitzetten van een lijn door deze twee punten een derde en laatste punt op de elliptische kromme op. Dit laatste punt moet precies dezelfde X-coördinaat hebben als punt A, wat bewijst dat de digitale handtekening is gemaakt met de juiste bijbehorende privésleutel.

Gelukkig voert een digitale cryptowallet al dit verificatieproces automatisch uit, zonder dat de gebruiker daar input voor nodig heeft.

Cryptografie speelt een essentiële rol in het niet alleen beveiligen van cryptocurrencynetwerken tegen corruptie, maar biedt ook een onweerlegbaar middel om het eigendom van fondsen te bewijzen zonder gebruikers te dwingen hun gevoelige privésleutelgegevens op te geven.

Zonder dit systeem zouden cryptocurrencynetwerken waarschijnlijk moeten vertrouwen op vertrouwde, gecentraliseerde tussenpersonen om hun informatie te beveiligen en betalingen mogelijk te maken. Dit is volledig in tegenspraak met de gedecentraliseerde aard van openbare, op blockchain gebaseerde cryptocurrencies.

Nu je de technologie achter cryptocurrencies begrijpt, is het tijd om aan de slag te gaan met de meest transparante en betrouwbare beurs voor digitale assets.

Klaar om de volgende stap op je cryptoreis te zetten met de vertrouwde en transparante beurs? Klik op de knop hieronder om vandaag nog aan de slag te gaan met Kraken!