Τα κρυπτονομίσματα όπως το Bitcoin και το Ethereum έχουν κερδίσει τεράστια δημοτικότητα χάρη στην αποκεντρωμένη, ασφαλή και σχεδόν ανώνυμη φύση τους, η οποία υποστηρίζει την peer-to-peer αρχιτεκτονική και καθιστά δυνατή τη μεταφορά κεφαλαίων και άλλων ψηφιακών περιουσιακών στοιχείων μεταξύ δύο διαφορετικών ατόμων χωρίς καμία κεντρική αρχή ή την ανάγκη ενός διαμεσολαβητή.
Πώς όμως αυτό το αυτοματοποιημένο και ψευδώνυμο σύστημα κρυπτονομισμάτων διασφαλίζει ότι όλες οι συναλλαγές διεκπεραιώνονται με τη δέουσα επιμέλεια και αυθεντικότητα χωρίς καμία παρέμβαση; Παρακάτω θα δούμε την υποκείμενη έννοια και τα εργαλεία της κρυπτογραφίας, τα οποία αποτελούν τη ραχοκοκαλιά των κρυπτονομισμάτων.
Το “Crypto” στο Cryptography; #
Η λέξη «crypto» κυριολεκτικά σημαίνει κρυμμένο ή μυστικό. “Cryptography” σημαίνει “μυστική γραφή” – η ικανότητα ανταλλαγής μηνυμάτων που μπορούν να διαβαστούν μόνο από τον παραλήπτη που θέλει κάποιος. Ανάλογα με τη διαμόρφωση, η τεχνολογία της κρυπτογραφίας μπορεί να διασφαλίσει ψεύδο- ή πλήρης ανωνυμία. Στα κρυπτονομίσματα, η κρυπτογραφία εγγυάται την ασφάλεια των συναλλαγών και των συμμετεχόντων και την ανεξαρτησία των πράξεων από μια κεντρική αρχή και την προστασία από το double spending.
Η τεχνολογία της κρυπτογραφίας χρησιμοποιείται για πολλούς σκοπούς – για τη διασφάλιση των διαφόρων συναλλαγών που πραγματοποιούνται στο δίκτυο, για τον έλεγχο της δημιουργίας νέων νομισμάτων και για την επαλήθευση της μεταφοράς ψηφιακών περιουσιακών στοιχείων και tokens.
Ας κάνουμε μια αναλογία με μια παραδοσιακή συναλλαγή – όπως την υπογραφή μιας τραπεζικής επιταγής – που χρειάζεται την υπογραφή σας. Μια αξιόπιστη και ασφαλής υπογραφή απαιτεί να έχει τις ακόλουθες ιδιότητες:
- Θα πρέπει να επαληθεύεται από άλλους ότι είναι πράγματι η υπογραφή σας.
- Θα πρέπει να είναι ανθεκτική στην παραποίηση, έτσι ώστε κανείς άλλος να μην μπορεί να πλαστογραφήσει την υπογραφή σας.
- Θα πρέπει να προστατεύεται από κάθε πιθανή άρνηση του υπογράφοντα αργότερα – δηλαδή, να μην μπορείτε να παραιτηθείτε από μια δέσμευση μόλις την υπογράψετε.
Τα κρυπτονομίσματα μιμούνται την έννοια των παραδοσιακών υπογραφών χρησιμοποιώντας τεχνικές κρυπτογραφίας και κλειδιά κρυπτογράφησης. Οι μέθοδοι κρυπτογράφησης χρησιμοποιούν προηγμένους μαθηματικούς κωδικούς για την αποθήκευση και τη μετάδοση των δεδομένων σε ασφαλή μορφή που διασφαλίζει ότι μόνο εκείνοι για τους οποίους προορίζονται τα δεδομένα ή η συναλλαγή μπορούν να λαμβάνουν, να διαβάζουν και να επεξεργάζονται τα δεδομένα και να διασφαλίζουν την αυθεντικότητα της συναλλαγής και του συμμετέχοντα, ακριβώς όπως και μια παραδοσιακή υπογραφή στον φυσικό κόσμο.
Πως λειτουργεί η κρυπτογραφία; #
Σκεφτείτε να λαμβάνετε σήματα ραδιοφώνου στο ραδιόφωνο του αυτοκινήτου σας που σας επιτρέπει να ακούτε την εκπομπή. Αυτή η μετάδοση είναι δημόσια γνωστή και ανοιχτή για όλους. Αντίθετα, σκεφτείτε τις επικοινωνίες στο επίπεδο της άμυνας, όπως αυτές μεταξύ των στρατιωτών σε μια μάχη. Αυτή η επικοινωνία θα είναι ασφαλής και κρυπτογραφημένη. Θα την λάβουν και θα την γνωρίζουν μόνο οι συμμετέχοντες που πρέπει αντί να είναι ανοιχτή σε ολόκληρο τον κόσμο. Η κρυπτογραφία των κρυπτονομισμάτων λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο.
Με πιο απλούς όρους, η κρυπτογραφία είναι μια τεχνική για την αποστολή ασφαλών μηνυμάτων μεταξύ δύο ή περισσότερων συμμετεχόντων – ο αποστολέας κρυπτογραφεί/αποκρύπτει ένα μήνυμα χρησιμοποιώντας έναν τύπο κλειδιού και αλγορίθμου, στέλνει αυτό το κρυπτογραφημένο μήνυμα στον αποδέκτη και αυτός το αποκρυπτογραφεί ώστε να δημιουργήσει το αρχικό μήνυμα.
Τα κρυπτογραφικά κλειδιά είναι η πιο σημαντική πτυχή της κρυπτογραφίας. Κάνουν ένα μήνυμα, μια συναλλαγή ή κάποια δεδομένα μη αναγνώσιμα για μη εξουσιοδοτημένους αναγνώστες ή παραλήπτες και μπορούν να διαβαστούν και να υποβληθούν σε επεξεργασία μόνο από τον αποδέκτη που προορίζονται. Τα κλειδιά αυτά καθιστούν τις πληροφορίες “crypto” ή μυστικές.
Πολλά κρυπτονομίσματα, όπως το Bitcoin, μπορεί να μην χρησιμοποιούν άμεσα τέτοια μυστικά, κρυπτογραφημένα μηνύματα, καθώς οι περισσότερες πληροφορίες που περιλαμβάνουν οι συναλλαγές του Bitcoin είναι δημόσιες σε μεγάλο βαθμό. Ωστόσο, υπάρχουν και κρυπτονομίσματα προσανατολισμένα στην φύλαξη της ιδιωτικότητας, όπως το ZCash και το Monero, που μπορούν να χρησιμοποιήσουν την κρυπτογράφηση για να αποκρύψουν την αξία και τον παραλήπτη μιας συναλλαγής.
Ορισμένα από τα εργαλεία που αναπτύχθηκαν ως μέρος της κρυπτογραφίας έχουν βρει σημαντική χρήση στα κρυπτονομίσματα. Περιλαμβάνουν λειτουργίες κατακερματισμού (hashing) και ψηφιακές υπογραφές (digital signatures) που αποτελούν αναπόσπαστο μέρος του Bitcoin, ακόμη και αν το Bitcoin δεν χρησιμοποιεί άμεσα τα μυστικά μηνύματα.
Μέθοδοι κρυπτογράφησης που χρησιμοποιούνται στα κρυπτονομίσματα #
Υπάρχουν πολλές μέθοδοι κρυπτογράφησης στην κρυπτογραφία και που χρησιμοποιούνται στα κρυπτονομίσματα.
Symmetric Encryption Cryptography (Συμμετρική Κρυπτογραφία) #
Η πρώτη μέθοδος είναι η Συμμετρική Κρυπτογραφία. Χρησιμοποιεί το ίδιο μυστικό κλειδί για να κρυπτογραφήσει το ακατέργαστο μήνυμα στην αρχή, να μεταδώσει το κρυπτογραφημένο μήνυμα στον παραλήπτη και στη συνέχεια να αποκρυπτογραφήσει το μήνυμα στον προορισμό. Ένα απλό παράδειγμα είναι η αναπαράσταση αλφαβήτων με αριθμούς – ας πούμε, το “A” είναι 01, το “B” είναι 02 και ούτω καθεξής. Ένα μήνυμα όπως “HELLO” θα κρυπτογραφηθεί ως “0805121215” και αυτή η τιμή θα μεταδοθεί μέσω του δικτύου σε κάποιον παραλήπτη. Μόλις ληφθεί, ο παραλήπτης θα το αποκρυπτογραφήσει χρησιμοποιώντας την ίδια αντίστροφη μεθοδολογία – “08” είναι H, “05” είναι E και ούτω καθεξής, για να λάβει την αρχική τιμή μηνύματος “HELLO”. Ακόμη και αν τα μη εξουσιοδοτημένα μέρη λάβουν το κρυπτογραφημένο μήνυμα “0805121215”, δεν θα έχει καμία αξία για αυτούς, εκτός εάν γνωρίζουν τη μέθοδο της κρυπτογράφησης.
Το παραπάνω είναι ένα από τα πιο απλά παραδείγματα της συμμετρικής κρυπτογράφησης, αλλά υπάρχουν πολλές και πιο πολύπλοκες παραλλαγές που αυξάνουν την ασφάλεια. Αυτή η μέθοδος προσφέρει πλεονεκτήματα όπως η απλή εφαρμογή με ελάχιστη λειτουργική επιβάρυνση και κόστος, αλλά υποφέρει από ζητήματα ασφάλειας λόγω του κοινού κλειδιού αλλά και προβλήματα κλιμάκωσης.
Asymmetric Encryption Cryptography (Ασύμμετρη Κρυπτογραφία) #
Η δεύτερη μέθοδος είναι η ασύμμετρη κρυπτογραφία, η οποία χρησιμοποιεί δύο διαφορετικά κλειδιά – ένα δημόσιο και ένα ιδιωτικό – για την κρυπτογράφηση και την αποκρυπτογράφηση των δεδομένων. Το δημόσιο κλειδί μπορεί να διαδοθεί σε όλους χωρίς κανένα πρόβλημα, όπως η διεύθυνση ενός παραλήπτη, ενώ το ιδιωτικό κλειδί είναι γνωστό μόνο στον κάτοχο και δε πρέπει να γίνει γνωστό σε κανέναν άλλο. Σε αυτήν τη μέθοδο, ένα άτομο μπορεί να κρυπτογραφήσει ένα μήνυμα χρησιμοποιώντας το δημόσιο κλειδί του παραλήπτη, αλλά μπορεί να αποκρυπτογραφηθεί μόνο με το ιδιωτικό κλειδί του παραλήπτη.
Αυτή η μέθοδος βοηθάει στην επίτευξη των δύο σημαντικών λειτουργιών του ελέγχου ταυτότητας και της κρυπτογράφησης για τις συναλλαγές των κρυπτονομισμάτων. Το πρώτο επιτυγχάνεται καθώς το δημόσιο κλειδί επαληθεύει το συζευγμένο ιδιωτικό κλειδί για τον γνήσιο αποστολέα του μηνύματος, ενώ το δεύτερο πραγματοποιείται καθώς μόνο ο αντιστοιχισμένος κάτοχος του ιδιωτικού κλειδιού μπορεί να αποκρυπτογραφήσει με επιτυχία το κρυπτογραφημένο μήνυμα.
secp256k1
Η ασσύμετρη Μέθοδος στο bitcoin ονομάζεται elliptical curve cryptography. η συγκεκριμένη μέθοδος ονομάζεται secp256k1 και επιλέχθηκε από τον satoshi για τον μοναδικό λόγο ότι ήταν διαθέσιμη τότε.
Hashing #
Η τρίτη μέθοδος κρυπτογραφίας είναι το Hashing, το οποίο χρησιμοποιείται για την αποτελεσματική επαλήθευση της ακεραιότητας των δεδομένων των συναλλαγών στο δίκτυο. Διατηρεί τη δομή των δεδομένων του blockchain, κωδικοποιεί τις διευθύνσεις των λογαριασμών των χρηστών, αποτελεί αναπόσπαστο μέρος της διαδικασίας της κρυπτογράφησης των συναλλαγών που πραγματοποιούνται μεταξύ των χρηστών και καθιστά δυνατό το mining.
Επιπλέον, οι ψηφιακές υπογραφές συμπληρώνουν αυτές τις διάφορες μεθόδους κρυπτογράφησης, επιτρέποντας στους συμμετέχοντες να αποδείξουν την ταυτότητά τους στο δίκτυο.
Πολλές παραλλαγές των παραπάνω μεθόδων με τις επιθυμητές τροποποιήσεις μπορούν να εφαρμοστούν σε διάφορα δίκτυα των κρυπτονομισμάτων.
Συμπέρασμα #
Η ανωνυμία και η απόκρυψη είναι βασικές πτυχές των κρυπτονομισμάτων και οι διάφορες μεθόδοι που χρησιμοποιούνται μέσω κρυπτογραφικών τεχνικών διασφαλίζουν ότι οι συμμετέχοντες, καθώς και οι δραστηριότητές τους, παραμένουν κρυμμένες στον επιθυμητό βαθμό στο δίκτυο.