Blockchain-urile sunt securizate printr-o varietate de mecanisme care includ tehnici criptografice avansate și modele matematice de comportament și luare a deciziilor. Tehnologia blockchain este structura de bază a celor mai multe sisteme de criptomonedă și este ceea ce împiedică acest tip de bani digitali să fie duplicat sau distrus.

Utilizarea tehnologiei blockchain este, de asemenea, explorată în alte contexte în care imutabilitatea și securitatea datelor sunt extrem de valoroase. Câteva exemple includ actul de înregistrare și urmărire a donațiilor de caritate, bazele de date medicale și gestionarea lanțului de aprovizionare.

Cu toate acestea, securitatea blockchain-ului este departe de a fi un subiect simplu. Prin urmare, este important să înțelegem conceptele și mecanismele de bază care oferă protecție robustă acestor sisteme inovatoare.


Conceptul de imutabilitate și consens

Deși multe caracteristici contribuie la securitatea asociată cu blockchain-ul, două dintre cele mai importante sunt conceptele de consens și imutabilitate. Consensul se referă la abilitatea nodurilor dintr-o rețea blockchain distribuită de a fi de acord cu adevărata stare a rețelei și cu validitatea tranzacțiilor. De obicei, procesul de atingere a consensului depinde de așa-numitele algoritmi de consens.

Imutabilitatea, pe de altă parte, se referă la abilitatea blockchain-urilor de a preveni modificarea tranzacțiilor care au fost deja confirmate. Deși aceste tranzacții se referă adesea la transferul de criptomonede, ele pot face, de asemenea, referire la înregistrarea altor forme de date digitale non-monetare.

Combinate, consensul și imutabilitatea oferă cadrul pentru securitatea datelor în rețelele blockchain. În timp ce algoritmii de consens asigură că regulile sistemului sunt respectate și că toate părțile implicate sunt de acord cu starea curentă a rețelei - imutabilitatea garantează integritatea datelor și a înregistrărilor de tranzacții după ce fiecare nou bloc de date este confirmat ca fiind valid.


Rolul criptografiei în securitatea blockchain-ului

Blockchain-urile se bazează puternic pe criptografie pentru a-și atinge securitatea datelor. În acest context, așa-numitele funcții de hashing criptografic au o importanță fundamentală. Hashing-ul este un proces prin care un algoritm (funcția hash) primește o intrare de date de orice dimensiune și returnează o ieșire (hash) care conține o dimensiune (sau lungime) predictibilă și fixă.

Indiferent de dimensiunea intrării, ieșirea va prezenta întotdeauna aceeași lungime. Dar dacă intrarea se schimbă, ieșirea va fi complet diferită. Cu toate acestea, dacă intrarea nu se schimbă, hash-ul rezultat va fi întotdeauna același - indiferent de câte ori rulați funcția hash.

În cadrul blockchain-urilor, aceste valori de ieșire, cunoscute sub numele de hash-uri, sunt folosite ca identificatori unici pentru blocurile de date. Hash-ul fiecărui bloc este generat în raport cu hash-ul blocului anterior, iar acesta este ceea ce creează un lanț de blocuri legate. Hash-ul blocului depinde de datele conținute în acel bloc, ceea ce înseamnă că orice modificare adusă datelor ar necesita o modificare a hash-ului blocului.

Prin urmare, hash-ul fiecărui bloc este generat pe baza atât a datelor conținute în acel bloc, cât și a hash-ului blocului precedent. Acești identificatori hash joacă un rol major în asigurarea securității și imutabilității blockchain-ului.

Hashing-ul este, de asemenea, folosit în algoritmii de consens utilizați pentru a valida tranzacțiile. Pe blockchain-ul Bitcoin, de exemplu, algoritmul Proof of Work (PoW) utilizează o funcție hash numită SHA-256. Așa cum sugerează numele, SHA-256 ia o intrare de date și returnează un hash care are 256 de biți sau 64 de caractere lungime.

În plus față de protejarea înregistrărilor de tranzacții pe registre, criptografia joacă, de asemenea, un rol în asigurarea securității portofelelor folosite pentru a stoca unități de criptomonedă. Cheile publice și private pereche, care permit utilizatorilor să primească și să trimită plăți, sunt create prin utilizarea criptografiei asimetrice sau cu cheie publică. Cheile private sunt folosite pentru a genera semnături digitale pentru tranzacții, făcând posibilă autentificarea proprietății monedelor care sunt trimise.

Deși detaliile sunt dincolo de scopul acestui articol, natura criptografiei asimetrice împiedică pe oricine, în afară de deținătorul cheii private, să acceseze fondurile stocate într-un portofel de criptomonedă, menținând astfel aceste fonduri în siguranță până când proprietarul decide să le cheltuie (atâta timp cât cheia privată nu este împărtășită sau compromisă).


Criptoeconomia

În plus față de criptografie, un concept relativ nou cunoscut sub numele de criptoeconomia joacă, de asemenea, un rol în menținerea securității rețelelor blockchain. Acesta este legat de un domeniu de studiu cunoscut sub numele de teoria jocurilor, care modelează matematic procesul de luare a deciziilor de către actori raționali în situații cu reguli și recompense prestabilite. Deși teoria jocurilor tradiționale poate fi aplicată pe scară largă în diferite cazuri, criptoeconomia modelează și descrie în mod specific comportamentul nodurilor din sistemele blockchain distribuite.

Pe scurt, criptoeconomia este studiul economiei din cadrul protocoalelor blockchain și rezultatele posibile pe care designul acestora le poate prezenta pe baza comportamentului participanților. Securitatea prin criptoeconomie se bazează pe noțiunea că sistemele blockchain oferă stimulente mai mari pentru noduri să acționeze onest decât să adopte comportamente malițioase sau defectuoase. Din nou, algoritmul de consens Proof of Work folosit în mineritul Bitcoin oferă un bun exemplu al acestei structuri de stimulente.

Când Satoshi Nakamoto a creat cadrul pentru mineritul Bitcoin, acesta a fost conceput intenționat să fie un proces costisitor și consumator de resurse. Datorită complexității și cerințelor computaționale, mineritul PoW implică o investiție considerabilă de bani și timp - indiferent de locația și cine este nodul de minerit. Prin urmare, o astfel de structură oferă un puternic dezavantaj pentru activitățile malițioase și stimulente semnificative pentru activitatea de minerit onest. Nodurile necorespunzătoare sau ineficiente vor fi rapid excluse din rețeaua blockchain, în timp ce minerii cinstiți și eficienți au potențialul de a obține recompense substanțiale pentru blocuri.

În mod similar, acest echilibru între riscuri și recompense conferă, de asemenea, protecție împotriva atacurilor potențiale care ar putea submina consensul prin plasarea ratei majoritare de hash a unei rețele blockchain în mâinile unui singur grup sau entitate. Astfel de atacuri, cunoscute sub numele de atacuri de 51 la sută, ar putea fi extrem de dăunătoare dacă ar fi executate cu succes. Datorită competitivității mineritului Proof of Work și magnitudinii rețelei Bitcoin, probabilitatea ca un actor malițios să obțină controlul asupra majorității nodurilor este extrem de minimă.

În plus, costul puterii de calcul necesar pentru a obține controlul de 51 la sută asupra unei rețele blockchain uriașe ar fi astronomic, oferind un dezavantaj imediat pentru a face o astfel de investiție mare pentru o recompensă potențial relativ mică. Acest fapt contribuie la o caracteristică a blockchain-urilor cunoscută sub numele de Toleranță la Defecțiuni Bizantine (BFT), care este esențialmente abilitatea unui sistem distribuit de a continua să funcționeze normal chiar dacă unele noduri devin compromise sau acționează malițios.

Atâta timp cât costul de a stabili o majoritate de noduri malițioase rămâne prohibitiv și există stimulente mai bune pentru activitatea onestă, sistemul va putea prospera fără întreruperi semnificative. Este de menționat, totuși, că rețelele blockchain mici sunt cu siguranță susceptibile la atacuri de majoritate, deoarece rata totală de hash dedicată acestor sisteme este considerabil mai mică decât cea a Bitcoin.


Gânduri finale

Prin utilizarea combinată a teoriei jocurilor și criptografiei, blockchain-urile sunt capabile să atingă niveluri înalte de securitate ca sisteme distribuite. La fel ca în aproape toate sistemele, totuși, este esențial ca aceste două domenii de cunoștințe să fie aplicate corect. Un echilibru atent între descentralizare și securitate este vital pentru construirea unei rețele de criptomonedă fiabile și eficiente.

Pe măsură ce utilizările blockchain-ului continuă să evolueze, sistemele lor de securitate se vor schimba, de asemenea, pentru a răspunde nevoilor diferitelor aplicații. Blockchain-urile private care sunt acum dezvoltate pentru întreprinderi, de exemplu, se bazează mult mai mult pe securitate prin controlul accesului decât pe mecanismele teoriei jocurilor (sau criptoeconomia) care sunt indispensabile pentru siguranța celor mai multe blockchain-uri publice.