Blockchain zwiększa bezpieczeństwo dzięki różnym mechanizmom, w tym zaawansowanej kryptografii i matematycznym modelom podejmowania decyzji i zachowań. Technologia Blockchain stanowi infrastrukturę większości systemów walut cyfrowych i zapobiega kopiowaniu i niszczeniu walut cyfrowych.

W innych środowiskach, w których nie można manipulować danymi, a wymagania bezpieczeństwa są bardzo wysokie, zastosowanie technologii blockchain jest również szczególnie ważne. Przykłady obejmują rejestrowanie i śledzenie darowizn na cele charytatywne, medyczne bazy danych i zarządzanie łańcuchem dostaw.

Jednak bezpieczeństwo blockchain nie jest sprawą prostą. Dlatego niezwykle ważne jest zrozumienie, w jaki sposób podstawowe koncepcje i mechanizmy tych innowacyjnych systemów zapewniają silną ochronę łańcucha bloków.


Pojęcie niezmienności i konsensusu

Chociaż z blockchainem wiąże się wiele funkcji bezpieczeństwa, dwie z najważniejszych to konsensus i niezmienność. Konsensus oznacza, że ​​węzły w rozproszonej sieci blockchain mogą osiągnąć porozumienie co do prawdziwego statusu sieci i ważności transakcji. Proces osiągania konsensusu często zależy od algorytmu konsensusu stosowanego w sieci.

Z drugiej strony niezmienność oznacza, że ​​blockchain zapobiega zmianie potwierdzonych zapisów transakcji. Chociaż transakcje te często kojarzą się z przeliczaniem waluty cyfrowej, czasami odnoszą się również do procesu rejestrowania innych niepieniężnych form danych elektronicznych.

Ogólnie rzecz biorąc, konsensus i niezmienność zapewniają podstawowe ramy bezpieczeństwa danych w sieciach blockchain. Algorytm konsensusu może zapewnić, że wszystkie węzły będą przestrzegać zasad systemu i rozpoznać aktualny stan sieci, a brak ingerencji w sieć może zapewnić integralność każdego bloku danych i rekordu transakcji, który został zweryfikowany pod kątem ważności.


Rola kryptografii w bezpieczeństwie blockchain

Blockchain opiera się głównie na technologii szyfrowania, aby zapewnić bezpieczeństwo danych. Kluczem do tej technologii jest kryptograficzna funkcja skrótu. Mieszanie to proces obliczeniowy, a algorytm mieszający to algorytm, który może wprowadzić dane o dowolnym rozmiarze i wygenerować przewidywalny skrót o stałym rozmiarze (tj. funkcję skrótu).

Niezależnie od rozmiaru danych wejściowych, na wyjściu są zawsze te same bajty. Ale jeśli zmieni się wejście, wynik będzie zupełnie inny. Dopóki dane wejściowe się nie zmienią, niezależnie od tego, ile razy uruchomisz funkcję skrótu, wyjściowa wartość skrótu będzie zawsze taka sama.

W blockchain te wartości wyjściowe (tj. skróty) są unikalnymi identyfikatorami bloków danych. Hash każdego bloku jest generowany w stosunku do hash poprzedniego bloku, co łączy bloki ze sobą, tworząc łańcuch bloków. Dodatkowo hash bloku jest określany na podstawie danych zawartych w bloku, co oznacza, że ​​wszelkie zmiany wprowadzone w danych spowodują zmianę hash bloku.

Dlatego dane tego bloku i skrót poprzedniego bloku razem określają skrót każdego bloku. Te identyfikatory skrótu odgrywają ważną rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa łańcucha bloków i uniemożliwiają manipulowanie nimi.

Funkcje skrótu są również wykorzystywane w algorytmach konsensusu do weryfikacji transakcji. Na przykład w łańcuchu bloków Bitcoin algorytm Proof of Work (PoW) wykorzystuje funkcję skrótu o nazwie SHA-256. Jak sama nazwa wskazuje, SHA-256 pobiera dane wejściowe i wyprowadza wartość skrótu o długości 256 bitów lub 64 znaków.

Oprócz zapewnienia ochrony zapisów transakcji w rozproszonych księgach kryptograficznych może również odgrywać ważną rolę w bezpieczeństwie portfeli przechowujących waluty cyfrowe. Pary kluczy publicznych i prywatnych umożliwiają użytkownikom odbieranie i wysyłanie walut cyfrowych przy użyciu odpowiednio kryptografii asymetrycznej lub klucza publicznego. Klucze prywatne służą do generowania podpisów elektronicznych wymaganych przy transakcjach, weryfikując w ten sposób własność wysyłanej waluty.

Choć szczegóły wykraczają poza zakres tego artykułu, właściwości kryptografii asymetrycznej mogą uniemożliwić komukolwiek innemu niż posiadacz klucza prywatnego dostęp do środków przechowywanych w portfelu walut cyfrowych, a tym samym zanim właściciel środków zdecyduje się z nich skorzystać . Przechowuj te fundusze w bezpiecznym miejscu (o ile klucze prywatne nie zostaną udostępnione ani nie wyciekną).


Kryptoekonomia

Oprócz kryptografii, w utrzymaniu bezpieczeństwa sieci blockchain ważną rolę odgrywa również nowsza koncepcja zwana kryptoekonomią. Jest ściśle powiązany z dziedziną teorii gier, która wykorzystuje zasady matematyczne do symulacji decyzji podejmowanych przez racjonalnych aktorów w sytuacjach z ustalonymi zasadami i nagrodami. Podczas gdy tradycyjną teorię gier można szeroko zastosować w szeregu przypadków biznesowych, kryptoekonomia również niezależnie modeluje i opisuje zachowanie węzłów w rozproszonych systemach blockchain.

Mówiąc najprościej, kryptoekonomia to nauka o ekonomii protokołów blockchain, a zasady ich projektowania mogą dawać różne wyniki w zależności od zachowań ich uczestników. Bezpieczeństwo kryptoekonomiczne opiera się na modelu, zgodnie z którym systemy blockchain zapewniają węzłom większą zachętę do autentycznego działania, a nie złośliwego lub błędnego działania. Co więcej, algorytm konsensusu proof-of-work stosowany w wydobywaniu Bitcoinów jest doskonałym przykładem zapewniania tego rodzaju zachęty.

Kiedy Satoshi Nakamoto wymyślił platformę do wydobywania Bitcoinów, celowo zaprojektowano ją tak, aby była kosztowna i wymagała dużych zasobów. Wydobycie PoW ze względu na swoją złożoność i wymagania obliczeniowe wiąże się ze znaczną inwestycją pieniędzy i czasu – niezależnie od lokalizacji węzła wydobywczego i tego, kto z niego korzysta. Dlatego ta struktura zapewnia silną ochronę przed złośliwymi działaniami i zachęca do uczciwego zachowania w górnictwie. Złośliwe lub nieefektywne węzły zostaną szybko wyeliminowane z sieci blockchain, a prawdziwi i wydajni górnicy prawdopodobnie otrzymają duże nagrody za bloki.

Podobnie równowagę między ryzykiem a korzyściami można również osiągnąć, umieszczając większość hashrateu sieci blockchain w rękach pojedynczej organizacji lub podmiotu, aby zapobiec potencjalnym atakom, które mogłyby podważyć konsensus. Podobnie jak dobrze znany atak 51%, gdy się powiedzie, może wyrządzić ogromne szkody. Biorąc pod uwagę konkurencyjny mechanizm proof-of-work i rozmiar sieci Bitcoin, możliwość przejęcia kontroli nad większością węzłów przez złośliwego użytkownika jest bardzo mała.

Ponadto w ogromnej sieci blockchain moc obliczeniowa zużyta na realizację ataku 51% będzie liczbą astronomiczną, dlatego też ta ogromna inwestycja i stosunkowo niewielka różnica potencjalnego zwrotu również odgrywają rolę w wystąpieniu ataku A efekt hamujący. Przyczynia się to również do typowej cechy blockchain, a mianowicie bizantyjskiej tolerancji błędów (BFT), która pokazuje, że nawet jeśli niektóre węzły zostaną naruszone lub wystąpią złośliwe zachowania, rozproszony system może nadal normalnie działać.

Dopóki koszt wygenerowania dużej liczby złośliwych węzłów jest zbyt wysoki i można lepiej zachęcać do rzeczywistej działalności wydobywczej, system może nadal rozwijać się bez oporu. Warto jednak zauważyć, że stosunkowo małe systemy sieciowe typu blockchain byłyby podatne na ataki, ponieważ całkowita szybkość mieszania stosowana w tych systemach jest znacznie niższa niż w sieci Bitcoin.


Podsumować

Dzięki połączeniu teorii gier i kryptografii blockchain może osiągnąć wyższe bezpieczeństwo, podobnie jak system rozproszony. Jednakże, podobnie jak w przypadku prawie wszystkich systemów, prawidłowe zastosowanie tych dwóch obszarów wiedzy ma kluczowe znaczenie. Równowaga między decentralizacją a bezpieczeństwem ma kluczowe znaczenie dla budowy niezawodnej i wydajnej sieci walut cyfrowych.

W miarę dalszego rozwoju i promocji blockchainu, jego system bezpieczeństwa również ulegnie zmianie, aby sprostać potrzebom różnych aplikacji. Na przykład prywatne łańcuchy bloków opracowane dziś dla przedsiębiorstw komercyjnych w większym stopniu opierają się na bezpieczeństwie zapewnianym przez kontrolę dostępu, która bardzo różni się od mechanizmów teorii gier (lub kryptoekonomii) stosowanych w większości publicznych łańcuchów bloków.