Blockchain je zabezpečen prostřednictvím různých mechanismů, které zahrnují pokročilé kryptografické techniky, modely chování a matematické rozhodování. Technologie blockchain je strukturou většiny systémů digitálních měn a je to, co zabraňuje duplikaci a zničení těchto digitálních měn.

Užitečnost technologie blockchain se také zkoumá v jiných kontextech, kde je neměnnost a bezpečnost dat cenná. Mezi příklady patří zaznamenávání a sledování charitativních darů, lékařské databáze a řízení dodavatelského řetězce.

Bezpečnost blockchainu však zdaleka není jednoduchá záležitost. Proto je velmi důležité porozumět základním konceptům a mechanismům, které poskytují silnou ochranu těmto inovativním systémům.

Koncept věčnosti a konsensu

I když existuje mnoho funkcí, které hrají roli v bezpečnosti spojené s blockchainem, dva nejdůležitější rysy jsou koncepty konsensu a neměnnosti. Konsensus se týká schopnosti uzlů v distribuované blockchainové síti dohodnout se na stavu sítě a platnosti transakcí. Obecně platí, že proces dosažení konsenzu závisí na tom, co se nazývá algoritmus konsensu.

Na druhé straně, Immutability, odkazuje na schopnost blockchainu zabránit změnám potvrzených transakcí. I když se tyto transakce často týkají převodu digitální měny, mohou se také týkat jiných forem digitálních dat, jako je nefinanční historie.

Kombinace konsenzu a neměnnosti poskytuje rámec pro bezpečnost dat v blockchainových sítích. Přestože je konsensus algoritmus tím, co určuje systémová pravidla, která je třeba dodržovat, a všichni relevantní účastníci se musí shodnout na aktuálním stavu sítě – neměnnost zajišťuje integritu dat a transakční historii poté, co je každý nový blok dat potvrzen pro svou platnost .

Role kryptografie v zabezpečení blockchainu

Blockchainy se do značné míry spoléhají na kryptografii, aby zajistily bezpečnost svých dat. Jednou z kryptografických funkcí, která je v tomto kontextu velmi důležitá, je hašování. Hašování je proces, kdy algoritmus známý jako hašovací funkce přijímá vstupní data (jakékoli velikosti) a vytváří předem určený výstup, který má hodnotu určité délky.

Bez ohledu na velikost vstupu bude mít výstup vždy stejnou délku. Pokud se změní vstup, změní se odpovídajícím způsobem i výstup. Pokud se však vstup nezmění, výsledek hashování bude vždy stejný – i když je hashovací funkce provedena několikrát.

V blockchainu se výstupní hodnota, známá jako hash, používá jako jedinečný identifikátor bloku dat. Hash každého výsledného bloku souvisí s hashem předchozího bloku. Navíc blok hash závisí na datech obsažených v bloku, což znamená, že jakékoli změny, ke kterým dojde v těchto datech, budou vyžadovat změny v bloku hash.

Proto je hash každého bloku generován na základě dat obsažených v tomto bloku a hash předchozího bloku. Tyto hash markery hrají důležitou roli při zajišťování bezpečnosti a neměnnosti blockchainu.

Hašování také hraje roli v konsensuálním algoritmu používaném k ověřování transakcí. Například algoritmus Proof of Work (PoW) používaný v bitcoinovém blockchainu k dosažení konsenzu a těžbě nových coinů používá hashovací funkci nazvanou SHA-256. Jak název napovídá, SHA-256 bere vstupní data a vytváří hash, který je dlouhý 256 bitů nebo 64 znaků.

Kromě poskytování ochrany historie transakcí v účetní knize hraje kryptografie také roli při zajišťování bezpečnosti peněženek používaných k ukládání digitální měny. Páry veřejného a soukromého klíče, které uživatelům umožňují přijímat a odesílat platby, jsou vytvářeny pomocí kryptografie veřejného nebo „asymetrického“ klíče. Soukromý klíč se používá k vytvoření digitálního podpisu pro transakci a umožňuje ověření vlastnictví odeslaných mincí.

Ačkoli existuje mnoho vlastností asymetrické kryptografie, které nejsou zahrnuty v tomto článku, tato asymetrická kryptografie zabraňuje komukoli mimo vlastníka soukromého klíče v přístupu k prostředkům uloženým v peněžence digitální měny a zajišťuje prostředky, dokud se vlastník nerozhodne použít (pokud soukromý klíč není prozrazen a kompromitován).

Kryptoekonomické

Kromě kryptografie navíc hraje roli v udržování bezpečnosti blockchainových sítí i nový koncept známý jako kryptoekonomie. Týká se oblasti učení známé jako teorie her. Což je matematický model racionálního rozhodování v situacích, kdy byla určena pravidla a odměny. Zatímco tradiční teorii her lze aplikovat na mnoho použití, kryptoekonomie konkrétně modeluje a popisuje chování uzlů v distribuovaných systémech blockchain.

Stručně řečeno, kryptoekonomie je studium ekonomie v rámci blockchainových protokolů a možných výsledků chování účastníků. Zabezpečení odvozené z kryptoekonomie je založeno na myšlence, že blockchainové systémy poskytují větší pobídky pro uzly, aby jednaly čestně, než aby se zapojovaly do škodlivého nebo nesprávného chování. Dobrým příkladem tohoto druhu pobídkové struktury je opět konsenzuální algoritmus Proof of Work používaný při těžbě bitcoinů.

Když Satoshi Nakamoto vytvořil rámec pro těžbu bitcoinů, záměrně jej navrhl jako nákladný proces náročný na zdroje. Vzhledem ke své složitosti a výpočetní náročnosti vyžaduje těžba na algoritmu PoW obrovské investice peněz a času – bez ohledu na to, kde a kdo je těžebním uzlem. Taková struktura tedy poskytuje nevýhodu pro záškodnické činnosti a výhodu pro poctivou těžební činnost. Nepoctivé nebo neefektivní uzly budou rychle odstraněny z blockchainové sítě, kde mají poctiví a efektivní těžaři potenciál získat velké blokové odměny.

Stejně tak tato rovnováha rizika a odměny také poskytuje ochranu před potenciálními útoky, které by mohly narušit konsenzus. Toho lze dosáhnout přiřazením většiny hash ratio blockchainové sítě skupině nebo entitě. Útok, jako je tento, známý jako 51% útok, může být extrémně škodlivý, pokud je úspěšně proveden. Vzhledem k vysoké konkurenceschopnosti těžby Proof of Work a samotné velikosti bitcoinové sítě je vysoce nepravděpodobné, že se někomu se zlými úmysly podaří získat kontrolu nad většinou uzlů.

Navíc náklady na výpočetní výkon potřebný k získání 51% kontroly nad obří blockchainovou sítí jsou astronomické, což je přímá nevýhoda při srovnání tohoto obrovského množství investic s relativně malou potenciální odměnou. To přispívá k charakteristice blockchainu známé jako Byzantská odolnost proti chybám (BFT), což je v podstatě schopnost distribuovaného systému nadále normálně fungovat, pokud jsou některé uzly kompromitovány nebo jednat nesprávně.

Dokud náklady potřebné k tomu, aby většina uzlů jednala zlomyslně, nebudou ziskové a na druhé straně budou poskytovat větší pobídky pro uzly, aby jednaly čestně, systém se bude moci dále vyvíjet bez většího narušení. Je však důležité vědět, že malé blockchainové sítě jsou velmi zranitelné vůči masovým útokům, protože celkový hash ratio vyhrazený systému je mnohem nižší než u bitcoinu.

Závěr

Díky kombinovanému použití teorie her a kryptografie může mít blockchain jako distribuovaný systém vyšší úroveň zabezpečení. K dosažení tohoto cíle však téměř všechny systémy vyžadují správnou aplikaci těchto dvou oblastí znalostí. Správná rovnováha mezi decentralizací a bezpečností je nezbytná pro rozvoj spolehlivé a efektivní sítě digitálních měn.

Jak se vyvíjejí využití blockchainu, změní se i jejich bezpečnostní systémy, aby vyhovovaly potřebám různých aplikací. Nyní se pro společnosti začínají vyvíjet soukromé blockchainy, které se více spoléhají na bezpečnost prostřednictvím řízení přístupu než na mechanismy teorie her (nebo kryptoekonomické), které nejsou pro bezpečnost veřejných blockchainů rozhodující.