Blockchain panāk drošības nostiprināšanu, izmantojot dažādus mehānismus, tostarp progresīvu kriptogrāfiju un matemātiskos lēmumu pieņemšanas un uzvedības modeļus. Blockchain tehnoloģija ir lielākās daļas digitālo valūtu sistēmu infrastruktūra, un tā neļauj digitālajām valūtām kopēt un iznīcināt.

Citās vidēs, kur datus nevar manipulēt un drošības prasības ir ļoti augstas, īpaši svarīga ir arī blokķēdes tehnoloģijas pielietošana. Piemēri: labdarības ziedojumu reģistrēšana un izsekošana, medicīniskās datu bāzes un piegādes ķēdes pārvaldība.

Tomēr blokķēdes drošība nebūt nav vienkārša problēma. Tāpēc ir ļoti svarīgi saprast, kā šo novatorisko sistēmu pamatjēdzieni un mehānismi nodrošina spēcīgu blokķēdes aizsardzību.


Neizmaināmības un konsensa jēdziens

Lai gan daudzas drošības iezīmes ir saistītas ar blokķēdi, divas vissvarīgākās iezīmes ir konsenss un neizmaināmība. Konsenss attiecas uz to, ka izplatītā blokķēdes tīkla mezgli var vienoties par tīkla reālo stāvokli un darījumu spēkā esamību. Konsensa sasniegšanas process parasti ir atkarīgs no tīkla izmantotā konsensa algoritma.

No otras puses, neizmaināmība attiecas uz to, ka blokķēde var novērst jau apstiprinātu darījumu ierakstu izmaiņas. Lai gan šie darījumi parasti ir saistīti ar digitālās valūtas maiņu, dažreiz tie var attiekties uz citu ne-naudas veidu elektronisko datu ierakstu procesu.

Kopumā, konsenss un neizmaināmība nodrošina pamata struktūru datu drošībai blokķēdes tīklā. Konsensa algoritmi var nodrošināt, ka visi mezgli ievēro sistēmas noteikumus un atzīst tīkla pašreizējo stāvokli, bet neizmaināmība var garantēt katra validēta bloka datu un darījumu ierakstu integritāti.


Kriptogrāfijas loma blokķēdes drošībā

Blokķēde galvenokārt paļaujas uz šifrēšanas tehnoloģijām, lai nodrošinātu datu drošību. Šifrēšanas haša funkcija ir šīs tehnoloģijas atslēga. Hašs ir aprēķinu process, bet haša algoritms ir algoritms, kas var pieņemt datus jebkurā lielumā un izvadīt prognozējamu un fiksētu lielumu hašu (t.i., haša funkciju).

Neatkarīgi no ievades datu lieluma, izvade vienmēr ir tāda pati baitu secība. Bet, ja ievade mainās, izvade būs pilnīgi cita. Tikai ievade nemainoties, neatkarīgi no tā, cik reizes tiek veikta haša funkcija, izvades haša vērtība vienmēr paliks tāda pati.

Blokķēdē šīs izvades vērtības (t.i., haši) ir datu bloku unikālie identifikatori. Katram blokam hašs tiek ģenerēts attiecībā uz iepriekšējā bloka hašu, un tas ir iemesls, kāpēc bloki ir savienoti kopā, veidojot blokķēdi. Turklāt bloka hašs ir atkarīgs no tajā iekļautajiem datiem, kas nozīmē, ka jebkura izmaiņa datos mainīs bloka haša vērtību.

Tādējādi, šī bloka dati un iepriekšējā bloka hašs kopīgi nosaka katra bloka hašu. Šie haša identifikatori spēlē svarīgu lomu blokķēdes drošības un neizmaināmības nodrošināšanā.

Haša funkcijas tiek izmantotas arī darījumu konsensa algoritmu validēšanai. Piemēram, Bitcoin blokķēdē darba pierādījuma (PoW) algoritms izmanto haša funkciju, kas pazīstama kā SHA-256. Kā norāda nosaukums, SHA-256 ievades dati tiek apstrādāti un tiek izvadīts 256 bitu vai 64 rakstzīmju garš haša vērtība.

Papildus aizsardzībai, ko tā sniedz izplatītajā grāmatā esošajiem darījumu ierakstiem, kriptogrāfija var spēlēt svarīgu lomu digitālās valūtas maku drošībā. Piemēram, pāri publiskajām un privātajām atslēgām ļauj lietotājiem saņemt un nosūtīt digitālo valūtu, izmantojot asimetrisko vai publisko atslēgu kriptogrāfiju. Privātā atslēga tiek izmantota, lai radītu darījumiem nepieciešamo elektronisko parakstu, kas ļauj verificēt nosūtītās valūtas īpašumtiesības.

Lai gan konkrētais saturs ir pārsniedzis šī raksta robežas, asimetriskās kriptogrāfijas īpašības novērš ikvienam, izņemot privātās atslēgas turētāju, piekļuvi līdzekļiem, kas uzglabāti digitālās valūtas makos, tādējādi nodrošinot šo līdzekļu drošību, līdz to īpašnieks nolemj tos izmantot (tik ilgi, kamēr privātā atslēga netiek koplietota vai noplūsta).


Kriptovalūtu ekonomika

Papildus kriptogrāfijai, jauna koncepcija, kas pazīstama kā kriptovalūtu ekonomika, arī spēlē svarīgu lomu blokķēdes tīkla drošības uzturēšanā. Tā ir cieši saistīta ar spēļu teorijas pētniecības jomu, kas ar matemātiskiem principiem modelē racionālo dalībnieku pieņemtos lēmumus noteiktu noteikumu un atlīdzību situācijās. Lai gan tradicionālā spēļu teorija var plaši tikt pielietota virknei komerciālu gadījumu, kriptovalūtu ekonomika var patstāvīgi modelēt un aprakstīt uzblockēdes sistēmā esošo mezglu uzvedību.

Vienkāršoti sakot, kriptovalūtu ekonomika ir saistīta ar ekonomikas pētījumiem blokķēdes protokolos, kuru dizaina principi var radīt atšķirīgus rezultātus, balstoties uz dalībnieku uzvedību. Kriptovalūtu ekonomikas drošība balstās uz šo modeli, ka blokķēdes sistēma nodrošina mezgliem lielākus stimulus, lai tie rīkoties reāli, nevis veikt ļaunprātīgas vai nepareizas darbības. Turklāt Bitcoin ieguvē izmantotais darba pierādījuma konsensa algoritms ir lielisks šāda stimulēšanas modeļa piemērs.

Kad Satoshi Nakamoto izstrādāja Bitcoin ieguves struktūru, tā tika apzināti izstrādāta kā dārga un resursus patērējoša darbība. Ņemot vērā tās sarežģītību un skaitļošanas prasības, PoW ieguve prasa milzīgas naudas un laika investīcijas — neatkarīgi no ieguves mezglu atrašanās vietas un lietotāju. Tādēļ šī struktūra spēj efektīvi novērst ļaunprātīgas darbības un stimulēt godīgu ieguves uzvedību. Ļaunprātīgi vai neefektīvi mezgli ātri tiks izslēgti no blokķēdes tīkla, bet godīgi un efektīvi ieguvēji var iegūt ievērojamas bloku atlīdzības.

Tāpat, risks un ieguvums starp līdzsvaru var tikt novērsts, novirzot lielāko daļu blokķēdes tīkla hashrates uz vienu organizāciju vai struktūru, lai novērstu potenciālo uzbrukumu, kas varētu apdraudēt konsensu, rašanos. Tāpat kā labi zināmais 51% uzbrukums, kas, ja tas izdodas, var radīt milzīgu postu. Ņemot vērā darba pierādījumu konkurences mehānismu un Bitcoin tīkla apjomu, ļaunprātīgu lietotāju iespēja iegūt kontroli pār vairumu mezglu ir ļoti maza.

Turklāt milzīgā blokķēdes tīklā, lai īstenotu 51% uzbrukumu, patērētā skaitļošana būs astronomiska summa, tādēļ šī milzīgā investīcija un salīdzinoši maza potenciālā atdeve tieši kavē šādu uzbrukumu rašanos. Tas arī veicina blokķēdes tipisku iezīmi, proti, Bizantijas toleranci (BFT), kas norāda, ka pat ja daži mezgli ir bojāti vai veic ļaunprātīgas darbības, izplatītā sistēma joprojām var turpināt normāli darboties.

Kamēr ļaunprātīgu mezglu ražošanas izmaksas ir pārāk augstas un reāli ieguves pasākumi var saņemt labāku stimulāciju, šī sistēma var nepārtraukti augt bez jebkādām grūtībām. Tomēr vērts atzīmēt, ka relatīvi mazi blokķēdes tīkla sistēmas var būt viegli pakļautas uzbrukumiem, jo vispārējā hashrate, kas tiek izmantota šīm sistēmām, ir ievērojami zemāka nekā Bitcoin tīkla hashrate.


Kopsavilkums

Apvienojot spēļu teoriju un kriptogrāfiju, blokķēde var iegūt augstāku drošību kā izplatīta sistēma. Tomēr, tāpat kā ar visām sistēmām, ir ļoti svarīgi pareizi pielietot šos divus zinātnes laukus. Līdzsvars starp decentralizāciju un drošību ir izšķirošs, lai izveidotu uzticamu un efektīvu digitālo valūtu tīklu.

Attīstoties un popularizējoties blokķēdei, tās drošības sistēma arī mainīsies, lai apmierinātu dažādu lietojumprogrammu vajadzības. Piemēram, tagad izstrādātās privātās blokķēdes komercuzņēmumiem vairāk paļaujas uz piekļuves kontroli nodrošināto drošību, kas ir ļoti atšķirīga no lielākās daļas publisko blokķēžu izmantotajiem spēļu teorijas mehānismiem (vai kriptovalūtu ekonomikas).