Blockchainy jsou zabezpečeny pomocí různých mechanismů, včetně pokročilých kryptografických metod a matematických modelů chování a rozhodování. Technologie blockchain je základní strukturou většiny systémů kryptoměn a zabraňuje duplikaci nebo zničení takových digitálních peněz.

Využití technologie blockchain se také zkoumá v jiných kontextech, kde se vysoce oceňuje neměnnost a bezpečnost dat. Několik příkladů je registrace a sledování charitativních darů, lékařské databáze a řízení dodavatelského řetězce.

Bezpečnost blockchainu však zdaleka není jednoduché téma. Proto je důležité porozumět základním konceptům a mechanismům, které zajišťují spolehlivou ochranu těchto inovativních systémů.

Koncept neměnnosti a konsensu

Zatímco mnoho funkcí hraje roli v zabezpečení blockchainu, dva z nejdůležitějších jsou koncepty konsensu a neměnnosti. Konsensus označuje schopnost uzlů dohodnout se na skutečném stavu sítě a platnosti transakcí v distribuované blockchainové síti. Proces dosažení konsensu zpravidla závisí na tzv. konsensuálních algoritmech.

Na druhou stranu neměnnost označuje schopnost blockchainů zabránit změně již potvrzených transakcí. Ačkoli tyto transakce často zahrnují převod kryptoměn, mohou také zahrnovat zaznamenávání jiných nepeněžních forem digitálních dat.

Dohromady, konsensus a neměnnost poskytují základ 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 každého nového bloku dat.

Role kryptografie v bezpečnosti blockchainu

Blockchains do značné míry spoléhají na kryptografii, aby byla jejich data v bezpečí. V této souvislosti mají zásadní význam tzv. kryptografické hašovací funkce. Hašování je proces, ve kterém algoritmus (hashovací funkce) bere vstupní data libovolné velikosti a vrací výsledek (hash) obsahující předvídatelnou a pevnou velikost (nebo délku).

Bez ohledu na velikost vstupu bude mít výstup vždy stejnou délku. Pokud se ale změní vstup, výstup bude úplně jiný. Pokud se však vstup nezmění, výsledek hashování bude vždy stejný bez ohledu na to, kolikrát hashovací funkci spustíte.

V blockchainech se tyto nezpracované hodnoty, známé jako hash, používají jako jedinečné identifikátory pro bloky dat. Hash každého bloku je generován s odkazem na hash předchozího bloku, a to je to, co vytváří řetězec propojených bloků. Hash bloku závisí na datech obsažených v tomto bloku, což znamená, že jakákoli změna provedená v datech vyžaduje změnu hashe bloku.

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

Hašování se také používá v konsensuálních algoritmech, které se zase používají k ověřování transakcí. Například v bitcoinovém blockchainu používá algoritmus Proof of Work (PoW) hashovací funkci SHA-256. Jak název napovídá, SHA-256 přebírá vstup a vrací hash o délce 256 bitů nebo 64 znaků.

Kromě zabezpečení záznamů transakcí v účetních knihách hraje kryptografie roli také při zabezpečení peněženek používaných k ukládání jednotek kryptoměny. Páry veřejného a soukromého klíče, které umožňují uživatelům přijímat a odesílat platby, jsou vytvořeny pomocí asymetrické kryptografie nebo kryptografie veřejného klíče. Soukromé klíče se používají k vytváření digitálních podpisů pro transakce, což umožňuje prokázat vlastnictví odesílaných mincí.

Ačkoli v tomto článku nelze pokrýt všechny podrobnosti, povaha asymetrické kryptografie 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 (za předpokladu, že soukromý klíč nebude sdílen nebo ohrožen).

Krypto ekonomika

Kromě kryptografie hraje roli v zabezpečení blockchainových sítí také relativně nový koncept známý jako kryptoekonomie. To souvisí se studijním oborem známým jako teorie her, který matematicky modeluje rozhodovací proces racionálních subjektů v situacích s definovanými pravidly a odměnami. Zatímco tradiční teorii her lze široce aplikovat na řadu situací, kryptoekonomie specificky modeluje a popisuje chování uzlů v distribuovaných blockchain systémech.

Stručně řečeno, kryptoekonomie je studium ekonomiky blockchainových protokolů a možných výsledků, které jejich vývoj může přinést v závislosti na chování účastníků. Zabezpečení prostřednictvím kryptoekonomie je založeno na představě, že blockchainové systémy poskytují uzlům více pobídek, aby se chovaly čestně, než aby se chovaly zlomyslně nebo chybně. Dobrým příkladem této motivační struktury je opět konsenzuální algoritmus Proof of Work používaný při těžbě bitcoinů.

Když Satoshi Nakamoto vytvořil platformu pro těžbu bitcoinů, byl záměrně navržen tak, aby to byl drahý a na zdroje náročný proces. Těžba PoW vyžaduje vzhledem ke své složitosti a výpočetním nárokům značné finanční a časové investice bez ohledu na to, kde se těžební uzel nachází a kdo jej spravuje. V důsledku toho tato struktura poskytuje silný odrazující prostředek pro zákeřnou činnost a významné pobídky pro poctivou těžbu. Nepoctivé nebo neefektivní uzly budou rychle vyhozeny z blockchainové sítě, zatímco poctiví a efektivní těžaři mohou získat dobré blokové odměny.

Stejně tak tato rovnováha rizik a odměn poskytuje ochranu před potenciálními útoky, které by mohly podkopat konsenzus tím, že většinu hashratu blockchainové sítě umístí do rukou jediné skupiny nebo organizace. Takové útoky, známé jako 51% útoky, mohou při úspěšném provedení způsobit vážné poškození. Vzhledem ke konkurenční povaze těžby Proof of Work a rozsahu bitcoinové sítě je pravděpodobnost, že útočník získá kontrolu nad většinou uzlů, extrémně nízká.

Navíc náklady na výpočetní výkon potřebný k dosažení 51% kontroly nad masivní blockchainovou sítí by byly astronomické, což by se okamžitě stalo překážkou pro tak velkou investici za relativně malou potenciální odměnu. Tato skutečnost přispívá k další charakteristice blockchainů známé jako Byzantine Fault Tolerance (BFT), což je v podstatě schopnost distribuovaného systému pokračovat v normálním provozu i v případě, že některé uzly budou kompromitovány nebo jednat zlomyslně.

Dokud zůstanou náklady na vytvoření většiny škodlivých uzlů neúměrně vysoké a budou existovat lepší pobídky pro poctivou činnost, systém bude schopen prosperovat bez výrazného narušení. Nicméně stojí za zmínku, že malé blockchainové sítě jsou rozhodně náchylné k většinovým útokům, protože celkový hash rate přiřazený těmto systémům je mnohem nižší než u bitcoinu.

Výsledek

Díky kombinovanému použití teorie her a kryptografie mohou blockchainy dosáhnout vysoké úrovně bezpečnosti jako distribuované systémy. Stejně jako u téměř všech systémů je však velmi důležité správně aplikovat tyto dvě oblasti odbornosti. Pečlivá rovnováha mezi decentralizací a bezpečností je velmi důležitá pro vytvoření spolehlivé a efektivní krypto sítě.

Vzhledem k tomu, že se používání blockchainů neustále vyvíjí, změní se také jejich bezpečnostní systémy, aby vyhovovaly potřebám různých případů použití. Soukromé blockchainy, které jsou v současnosti vyvíjeny pro komerční podniky, spoléhají mnohem více na bezpečnost prostřednictvím řízení přístupu než na mechanismy teorie her (nebo kryptoekonomie), které jsou vyžadovány pro bezpečnost většiny veřejných blockchainů.