Blockchain realizează întărirea securității printr-o varietate de mecanisme, inclusiv criptografie avansată și modele matematice de luare a deciziilor și comportament. Tehnologia Blockchain este infrastructura majorității sistemelor monetare digitale și împiedică copierea și distrugerea monedelor digitale.

În alte medii în care datele nu pot fi modificate și cerințele de securitate sunt foarte ridicate, aplicarea tehnologiei blockchain este, de asemenea, deosebit de importantă. Exemplele includ înregistrarea și urmărirea donațiilor caritabile, bazele de date medicale și managementul lanțului de aprovizionare.

Cu toate acestea, securitatea blockchain este departe de a fi o problemă simplă. Prin urmare, este esențial să înțelegem modul în care conceptele și mecanismele de bază ale acestor sisteme inovatoare oferă o protecție puternică pentru blockchain.


Conceptul de imuabilitate și consens

În timp ce multe caracteristici de securitate sunt asociate cu blockchain, două dintre cele mai importante sunt consensul și imuabilitatea. Consensul înseamnă că nodurile dintr-o rețea blockchain distribuită pot ajunge la un acord cu privire la statutul real al rețelei și la valabilitatea tranzacțiilor. Procesul de atingere a consensului depinde adesea de algoritmul de consens utilizat de rețea.

Imuabilitatea, pe de altă parte, înseamnă că blockchain-ul împiedică modificarea înregistrărilor confirmate de tranzacții. În timp ce aceste tranzacții sunt adesea asociate cu conversia monedei digitale, uneori se referă și la procesul de înregistrare a altor forme nemonetare de date electronice.

În general, consensul și imuabilitatea oferă cadrul de bază pentru securitatea datelor în rețelele blockchain. Algoritmul de consens poate asigura că toate nodurile respectă regulile sistemului și recunosc starea curentă a rețelei, iar nemodificarea poate asigura integritatea fiecărui bloc de date și înregistrare a tranzacțiilor care a fost verificată pentru valabilitate.


Rolul criptografiei în securitatea blockchain

Blockchain se bazează în principal pe tehnologia de criptare pentru a asigura securitatea datelor. Funcția hash criptografică este cheia acestei tehnologii. Hashing este un proces de calcul, iar un algoritm de hash este un algoritm care poate introduce date de orice dimensiune și poate scoate un hash predictibil și de dimensiune fixă ​​(adică o funcție hash).

Indiferent de dimensiunea datelor de intrare, ieșirea este întotdeauna aceiași octeți. Dar dacă intrarea se schimbă, ieșirea va fi complet diferită. Atâta timp cât intrarea nu se modifică, indiferent de câte ori rulați funcția hash, valoarea hash de ieșire va fi întotdeauna aceeași.

Într-un blockchain, aceste valori de ieșire (adică hash-uri) sunt identificatori unici pentru blocurile de date. Hash-ul fiecărui bloc este generat în raport cu hash-ul blocului anterior, care este ceea ce leagă blocurile împreună pentru a forma un blockchain. În plus, hash-ul blocului este determinat de datele conținute în bloc, ceea ce înseamnă că orice modificări aduse datelor vor schimba hash-ul blocului.

Prin urmare, datele acestui bloc și hash-ul blocului anterior determină împreună hash-ul fiecărui bloc. Acești identificatori hash joacă un rol important în a se asigura că blockchain-ul este sigur și nu poate fi manipulat.

Funcțiile hash sunt, de asemenea, utilizate în algoritmii de consens pentru a verifica tranzacțiile. De exemplu, pe blockchain-ul Bitcoin, algoritmul Proof of Work (PoW) folosește o funcție hash numită SHA-256. După cum sugerează și numele, SHA-256 preia date de intrare și scoate o valoare hash care are 256 de biți sau 64 de caractere.

Pe lângă faptul că oferă protecție pentru înregistrările tranzacțiilor în registre distribuite, criptografia poate juca și un rol important în securitatea portofelelor care stochează monede digitale. Perechile de chei publice și private permit utilizatorilor să primească și să trimită monede digitale folosind criptografia asimetrică sau, respectiv, cu cheie publică. Cheile private sunt folosite pentru a genera semnăturile electronice necesare tranzacțiilor, verificând astfel dreptul de proprietate asupra monedei trimise.

Deși detaliile depășesc domeniul de aplicare al acestui articol, proprietățile criptografiei asimetrice pot împiedica pe oricine, altul decât deținătorul cheii private, să acceseze fondurile stocate într-un portofel de monede digitale și, astfel, înainte ca proprietarul fondurilor să decidă să le folosească . Păstrați aceste fonduri în siguranță (atâta timp cât cheile private nu sunt partajate sau scurse).


Criptoeconomie

Pe lângă criptografie, un concept mai nou numit criptoeconomia joacă, de asemenea, un rol important în menținerea securității rețelelor blockchain. Este strâns legată de domeniul de studiu al teoriei jocurilor, care folosește principiile matematice pentru a simula deciziile luate de actori raționali în situații cu reguli și recompense stabilite. În timp ce teoria tradițională a jocurilor poate fi aplicată pe scară largă la o serie de cazuri de afaceri, criptoeconomia modelează și descrie în mod independent comportamentul nodurilor pe sistemele blockchain distribuite.

Mai simplu spus, criptoeconomia este studiul economiei în cadrul protocoalelor blockchain, iar principiile lor de proiectare pot produce rezultate diferite în funcție de comportamentul participanților lor. Securitatea criptoeconomiei se bazează pe modelul conform căruia sistemele blockchain oferă stimulente mai mari pentru ca nodurile să acționeze în mod autentic, mai degrabă decât rău intenționat sau greșit. În plus, algoritmul de consens pentru dovezi de lucru utilizat în minerit Bitcoin este un exemplu excelent de furnizare a acestui tip de stimulent.

Când Satoshi Nakamoto a venit cu cadrul pentru minerit Bitcoin, acesta a fost conceput în mod intenționat pentru a fi un efort costisitor și consumatoare de resurse. Datorită complexității și cerințelor sale de calcul, mineritul PoW implică o investiție semnificativă de bani și timp - indiferent de locația nodului de minerit și cine îl folosește. Prin urmare, această structură oferă o protecție puternică împotriva activităților rău intenționate și încurajează comportamentul onest în minerit. Nodurile rău intenționate sau ineficiente vor fi eliminate rapid din rețeaua blockchain, în timp ce minerii autentici și eficienți vor primi recompense mari de bloc.

De asemenea, echilibrul dintre riscuri și beneficii poate fi, de asemenea, atins prin plasarea majorității hash-ului unei rețele blockchain în mâinile unei singure organizații sau entități pentru a preveni potențialele atacuri care ar putea submina consensul. La fel ca binecunoscutul atac de 51%, odată cu succes, poate provoca pagube mari. Având în vedere mecanismul de concurență al dovezii de lucru și dimensiunea rețelei Bitcoin, posibilitatea ca un utilizator rău intenționat să obțină controlul asupra majorității nodurilor este foarte mică.

În plus, într-o rețea blockchain uriașă, puterea de calcul consumată pentru a implementa un atac de 51% va fi o cifră astronomică. Prin urmare, această investiție uriașă și diferența de rentabilitate potențială relativ mică joacă, de asemenea, un rol în apariția atacului efect inhibitor. Acest lucru contribuie, de asemenea, la o caracteristică tipică a blockchain-ului, și anume Byzantine Fault Tolerance (BFT), care ilustrează că, chiar dacă unele noduri sunt compromise sau apar comportamente rău intenționate, sistemul distribuit poate continua să funcționeze normal.

Atâta timp cât costul generării unui număr mare de noduri rău intenționate este prea mare și activitățile miniere reale pot fi mai bine stimulate, sistemul poate continua să crească fără rezistență. Cu toate acestea, este de remarcat faptul că sistemele de rețea blockchain relativ mici ar fi vulnerabile la atacuri, deoarece rata de hash totală utilizată pentru aceste sisteme este mult mai mică decât cea a rețelei Bitcoin.


Rezuma

Prin utilizarea combinată a teoriei jocurilor și a criptografiei, blockchain-ul poate obține o securitate mai mare ca un sistem distribuit. Cu toate acestea, ca și în cazul aproape tuturor sistemelor, aplicarea corectă a acestor două domenii de cunoaștere este critică. Echilibrul dintre descentralizare și securitate este crucial pentru construirea unei rețele de monedă digitală fiabilă și eficientă.

Pe măsură ce blockchain-ul continuă să se dezvolte și să se promoveze, sistemul său de securitate se va schimba și el pentru a răspunde nevoilor diferitelor aplicații. De exemplu, blockchain-urile private dezvoltate pentru întreprinderile comerciale se bazează astăzi mai mult pe securitatea oferită de controlul accesului, care este foarte diferită de mecanismele de teoria jocurilor (sau criptoeconomia) utilizate de majoritatea blockchain-urilor publice.