Blockchain je zabezpečen prostřednictvím různých mechanismů, které zahrnují pokročilé kryptografické techniky, matematické teorie změny chování a rozhodovací mechanismy. Technologie blockchain je základní strukturou většiny systémů digitálních měn a je to, co zabraňuje duplikování/kopírování nebo zničení tohoto typu digitálních peněz.

Zkoumají se také způsoby, jak využít technologii blockchain v jiných kontextech, kde má neměnnost a bezpečnost dat vysokou hodnotu. Některé příklady zahrnují zaznamenávání a sledování charitativních darů, lékařské databáze a řízení dodavatelského řetězce.

Bezpečnost blockchainu však není jednoduché téma. Proto je důležité porozumět základním konceptům a mechanismům, které těmto inovativním systémům poskytují silnou ochranu.


Pojmy neměnnost (neměnnost) a kompatibilita

Přestože je s bezpečností blockchainu spojeno mnoho funkcí, dvě nejdůležitější jsou konsensus (konsensus) a neměnnost (nezměnitelnost). Konsensus označuje schopnost uzlů v rámci distribuované blockchainové sítě dohodnout se na skutečném stavu sítě a na platnosti transakcí. Proces dosahování konsensu se obvykle opírá o tzv. konsensuální algoritmy.

Na druhou stranu slovo neměnnost označuje schopnost blockchainu zabránit změně transakcí, které již byly potvrzeny. Ačkoli se tyto transakce většinou týkají převodu digitálních měn, mohou se také týkat záznamů jiných, nepeněžních forem digitálních dat.

Konsensus a neměnnost společně poskytují rámec pro bezpečnost dat v blockchainových sítích. Zatímco konsenzuální algoritmy zajišťují dodržování pravidel systému a shodu všech zúčastněných stran na aktuálním stavu sítě, neměnnost zajišťuje integritu dat a transakčních záznamů po ověření každé nové sady dat.


Role kryptografie v bezpečnosti blockchainu

Sítě blockchain do značné míry spoléhají na kryptografii, aby dosáhly zabezpečení svých dat. Jednou z důležitých kryptografických funkcí v tomto kontextu je hašovací funkce. Hašování je proces, při kterém algoritmus známý jako hašovací funkce přijímá data (jakékoli velikosti) a vrací specifikovaný výstup obsahující hodnotu s pevnou délkou.

Bez ohledu na velikost vstupu bude výstup vždy vypadat stejně dlouhý. Pokud se změní vstupy, změní se úplně výstup, ale pokud se nezmění vstupy, výsledný hash zůstane vždy konstantní bez ohledu na to, kolikrát hashovací funkci spustíte.

V blockchainu se tyto výstupní hodnoty známé jako hash používají jako jedinečné identifikátory pro bloky dat. Je vytvořen hash každého bloku spojený s hashem bloku, který mu předcházel. To je to, co spojuje bloky dohromady a tvoří řetězec bloků (blockchain). Kromě toho blokový hash závisí na datech v tomto bloku, což znamená, že jakákoli změna provedená v datech vyžaduje změnu blokového hashe.

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

Hašování se také používá v konsensuálních algoritmech používaných k ověřování transakcí. Například v bitcoinovém blockchainu používá algoritmus Proof of Work (PoW) používaný k dosažení konsensu a těžbě nových coinů hashovací funkci nazvanou SHA-256. SHA-256 přijímá data a vrací hash, který je dlouhý 256 bitů nebo 64 znaků, jak název napovídá. Kromě poskytování ochrany záznamů transakcí v účetních knihách. Kryptografie také hraje roli při zajišťování bezpečnosti peněženek používaných k ukládání jednotek digitálních měn. Spárované veřejné a soukromé klíče, které uživatelům umožňují přijímat a odesílat platby, jsou generovány pomocí asymetrické kryptografie nebo kryptografie veřejného klíče. Soukromé klíče se používají k vytváření digitálních podpisů pro transakce, což umožňuje ověřit vlastnictví odesílaných mincí.

Ačkoli podrobnosti přesahují rámec tohoto článku, povaha asymetrického šifrování brání komukoli kromě vlastníka soukromého klíče v přístupu k prostředkům uloženým v kryptoměnové peněžence, čímž jsou tyto prostředky v bezpečí, dokud se vlastník nerozhodne je utratit (pokud soukromý klíč není sdílený nebo hacknutý).


Kryptoekonomie

Kromě kryptografie hraje roli v zabezpečení blockchainových sítí relativně nový koncept známý jako kryptoekonomie. Je spojena se studijním oborem známým jako teorie her, který matematicky modeluje rozhodování racionálních činitelů v situacích s předem stanovenými pravidly a odměnami. Zatímco tradiční teorie her může být široce aplikována v řadě situací, kryptoekonomie definuje a popisuje chování uzlů na distribuovaných blockchain systémech.

Stručně řečeno, kryptoekonomie je studiem ekonomiky v rámci blockchainových síťových protokolů a potenciálních výsledků, které jejich návrh může poskytnout na základě chování jejich účastníků. Zabezpečení prostřednictvím kryptoekonomie je založeno na myšlence, že blockchainové systémy poskytují větší pobídky pro uzly, aby jednaly čestně, než aby se pokoušely zapojit do škodlivého nebo chybného chování.

Dobrým příkladem této pobídkové struktury je opět algoritmus Proof of Work/PoW konsensu používaný při těžbě bitcoinů.

Když Satoshi Nakamoto vytvořil rámec pro těžbu bitcoinů, byl záměrně navržen jako nákladný proces náročný na zdroje. Kvůli své složitosti a výpočetním nárokům vyžaduje těžba používaná v algoritmu proof-of-work značnou investici peněz a času bez ohledu na to, kde a kým jsou uzly těženy. Taková struktura proto poskytuje silnou bariéru pro zákeřnou činnost a významné pobídky pro poctivou těžební činnost. Nedostatečné nebo neefektivní uzly jsou rychle vyhozeny z blockchainové sítě, zatímco aktivní a efektivní těžař má potenciál získat velké blokové odměny.

Podobně tato rovnováha rizika a odměny také chrání před potenciálními útoky, kterým může konsenzus čelit, když je většinový hash rate blockchainové sítě vložen do rukou jediné skupiny nebo subjektu. Takové útoky, známé jako 51% útoky, mohou být extrémně destruktivní, pokud jsou úspěšně provedeny. Vzhledem ke konkurenceschopnosti těžebního systému PoW a velikosti sítě bitcoinů je možnost, že by většinu uzlů ovládal zlomyslný aktér, vysoce nepravděpodobná.

Kromě toho by náklady na výpočetní techniku ​​potřebné k provedení úspěšného 51% útoku na síť velikosti bitcoinu byly astronomické. Díky tomu je pobídka pro takový útok velmi malá vzhledem k velmi velké investici, kterou by vyžadoval.

Tato skutečnost, známá jako byzantská chyba (BFT), přispívá k vlastnostem blockchainu. Což je v podstatě schopnost distribuovaného systému pokračovat v normálním provozu, i když jsou některé uzly vystaveny nebezpečí nebo škodlivé akci.

Dokud zůstanou náklady na vytvoření většiny škodlivých uzlů neúměrné a budou existovat lepší pobídky pro poctivou činnost, systém bude moci prosperovat bez jakéhokoli většího narušení, je však třeba poznamenat, že malé blockchainové sítě jsou jistě zranitelné vůči a většinový útok (útok 51 %), protože celkový přidělený hash rate Tyto systémy jsou mnohem nižší než bitcoiny.


Závěrečné myšlenky

 Blockchainové systémy mohou dosáhnout vysoké úrovně zabezpečení jako distribuované systémy prostřednictvím kombinovaného využití teorie her a kryptografie. Jako téměř u všech systémů je důležité správně aplikovat tyto dvě oblasti znalostí. Křehká rovnováha mezi decentralizací a bezpečností je zásadní pro vybudování spolehlivé a efektivní sítě kryptoměn.

Vzhledem k tomu, že se používání blockchainu neustále vyvíjí, jejich bezpečnostní systémy se budou také měnit, aby vyhovovaly potřebám různých aplikací. Například soukromé blockchainové systémy, které jsou v současné době vyvíjeny pro podniky, spoléhají více na zabezpečení prostřednictvím řízení přístupu než na mechanismy teorie her (nebo kryptoekonomie), které jsou nepostradatelné pro integritu většiny veřejných blockchainů.