V přítomnosti zlomyslných třetích stran známých jako protivníci umožňuje kryptografie bezpečnou komunikaci. Šifrování převádí vstup (tj. otevřený text) na zašifrovaný výstup (tj. zašifrovaný text) pomocí algoritmu a klíče.
Technologie blockchain je založena na dvou třídách kryptografických algoritmů: algoritmech asymetrických klíčů a hashovacích funkcích. Každý účastník získá jednu reprezentaci blockchainu pomocí hashovacích funkcí, které se používají k realizaci možnosti každé osoby vidět jednu konkrétní reprezentaci blockchainu. Jako hašovací funkce se v blockchainech často používá hašovací algoritmus SHA-256.
Satoshi Nakamoto.
Kdo je Satoshi Nakamoto? Nikdo neví, kdo je Satoshi Nakamoto, osoba, které se připisuje vynález první a nejpopulárnější kryptoměny na světě, Bitcoinu. Nakamoto byl prvním těžařem bitcoinového řetězce a vydal technický dokument k této digitální měně.
Elon Musk prozradil, že je investorem do kryptoměn, investoval do bitcoinu, etherea a dodgcoinu.
Kryptografie se zabývá studiem a aplikací bezpečného zasílání zašifrovaných zpráv mezi dvěma nebo více osobami. Kryptografie umožňuje, aby transakce v digitální měně byly pseudonymní, bezpečné a “nedůvěryhodné”, bez potřeby banky nebo jiného prostředníka.
Název “mince” pochází z řeckého kořene slova “tajemství”. Jedná se o velmi široký pojem, který zahrnuje mnoho forem digitálních peněz. Kryptografie, jakožto nauka a praxe posílání bezpečných, zašifrovaných zpráv nebo dat mezi dvěma nebo více stranami, je to, o čem se kryptoměny zabývají. Odesílatel zprávu zašifruje a skryje její obsah před třetími stranami. Příjemce zprávu dešifruje a může si její obsah prohlédnout.
Kryptoměnové transakce jsou pomocí kryptoměn anonymní, bezpečné a “nedůvěryhodné”. Uprostřed transakce je vláda nebo jakákoli jiná třetí strana. A pokud jde o digitální peníze, kryptografie není důležitá jen v tomto případě; naše počítače a sítě neustále šifrují a dešifrují data od všeho, co děláte na Googlu, až po každý odeslaný e-mail.
Proč je kryptografie tak důležitá?
Kryptoměny jsou založeny na složité matematice. Satoshi Nakamoto, což je pseudonym pro neznámou osobu nebo skupinu osob, vynalezl Bitcoin v roce 2009 jako oficiální dokument zveřejněný na kryptografickém webu.
Problém dvojího utrácení byl nejobtížnějším problémem, který Satoshi Nakamoto řešil. Protože Bitcoin je pouze soubor kódu, co brání někomu vytvořit a utratit více kopií svých peněz? Nakamotův přístup byl založen na šifrování pomocí veřejného a soukromého klíče, což je dobře známá metoda šifrování. Kdo vynalezl šifrování?
Použití šifrování pomocí veřejného a soukromého klíče, jak je známo z Bitcoinu (stejně jako z Etherea a dalších kryptoměn), umožňuje cizím osobám provádět bezpečné transakce bez nutnosti “důvěryhodného prostředníka”, jako je banka nebo PayPal.
Jaký je rozdíl mezi šifrováním veřejným a soukromým klíčem?
Všichni uživatelé mají soukromý klíč (v podstatě velmi silné heslo), z něhož síť Bitcoin generuje propojený veřejný klíč. Svůj veřejný klíč můžete svobodně sdílet s kýmkoli; ve skutečnosti je to vše, co kdokoli potřebuje, aby vám mohl poslat bitcoiny. K přístupu k těmto prostředkům však budete potřebovat tajný klíč.
Síť peer-to-peer, která k ověřování transakcí používá kryptografické techniky, je součástí přitažlivosti Bitcoinu.
Pomocí postupu známého jako “hashování” je váš veřejný klíč vygenerován z vašeho soukromého klíče provedením operace na řetězci dat. Tento postup je velmi obtížné zvrátit, takže nikdo nemůže z vašeho veřejného klíče uhodnout váš soukromý klíč.
Vaše bitcoiny jsou vaše, dokud máte svůj soukromý klíč, protože váš veřejný a soukromý klíč jsou propojeny.
Absence zprostředkovatele má řadu důsledků. Jedním z nich je, že transakce s bitcoiny jsou nevratné (protože neexistuje žádná společnost vydávající kreditní karty, kterou byste mohli kontaktovat, pokud uděláte chybu). To však není nedostatek, spíše výhoda: trvalé transakce jsou nezbytné pro řešení problému dvojího utrácení.
Zbytek řešení tvoří bitcoinový blockchain, což je masivní decentralizovaná účetní kniha (představte si bankovní rozvahu), která dokumentuje každou transakci a je neustále ověřována a aktualizována všemi stroji v síti.
Kryptografické techniky
Kryptografie je obor matematiky, který se zabývá studiem a používáním kódů, často nazývaných šifry. Zahrnuje metody, jako jsou mikrotečky, spojování slov s obrázky a další způsoby, jak zakrýt data při ukládání nebo přenosu.
V dnešním světě ovládaném počítači se však kryptografie nejčastěji zabývá šifrováním otevřeného textu (plaintext) na zašifrovaný text (proces se nazývá šifrování) a poté zpět (tzv. dešifrování). Kryptografové jsou ti, kteří se touto disciplínou zabývají.
Následují čtyři účely současné kryptografie:
- Ochrana osobních údajů. Vědomosti nemohou být pochopeny těmi, kdo je nemají přijímat.
- Integrita. Informace nemohou být při přenosu nebo ukládání změněny, aniž by byly zjištěny.
- Neodvolatelnost. Původce/odesílatel informace nemůže později popřít svůj záměr vytvořit nebo předat informaci.
- Ověřování. Odesílatel a příjemce si mohou vzájemně ověřit svou totožnost a také původce/příjemce informace.
Kryptosystémy jsou postupy a protokoly, které splňují alespoň některé z výše uvedených požadavků. Kryptosystémy jsou často považovány za výhradně matematické postupy a počítačové programy; zahrnují však také regulaci lidského chování, jako je stanovení obtížných hesel, vypínání nepotřebných systémů a odmítání vyzrazení tajných metod cizím osobám.
Vlastní nebo patentované algoritmy
Kryptosystémy používají k šifrování a dešifrování dat různé metody známé jako kryptografické algoritmy nebo šifry, které slouží k zabezpečení komunikace v počítačové síti, zařízení a aplikacích.
Jeden algoritmus šifruje, jiný ověřuje zprávy a další přenáší klíče v sadě šifer. Tento postup, který je součástí protokolů a je zapsán v počítačovém softwaru běžícím v operačních systémech (OS) a síťových počítačových systémech, zahrnuje následující kroky:
- Pro šifrování/dešifrování dat je nutné vygenerovat veřejný a soukromý klíč.
- Digitální podepisování a ověřování zpráv
- výměna klíčů.
Kryptografie má tři hlavní typy
Bloková šifra, známá také jako šifrovací algoritmus s pevnou délkou, se používá k šifrování (zašifrování) a dešifrování dat pomocí tajného klíče, který si tvůrce/odesílatel stanoví k zašifrování dat (šifrování) a příjemce k jejich dešifrování. Jedním z příkladů kryptografie se symetrickým klíčem je Advanced Encryption Standard ( šifrování aes ).
Šifrování Advanced Encryption Standard (aes) je federální standard zpracování informací schválený organizací NIST (FIPS 197) pro ochranu citlivých dat. Tento standard je schválen vládou Spojených států a široce používán v komerčním sektoru.
Americká vláda v červnu 2003 schválila používání AES pro citlivá data. Jedná se o volně šiřitelnou specifikaci, která je implementována v softwaru i hardwaru po celém světě. šifrování AES je náhradou standardu DES ( Data Encryption Standard ) a DES3. Aby se zabránilo útokům hrubou silou a dalším bezpečnostním problémům, používá delší klíče – 128, 192 nebo 256 bitů.
Tento obrázek porovnává symetrické a asymetrické šifrování.
Symetrická kryptografie používá jeden klíč, zatímco asymetrická kryptografie používá k šifrování a dešifrování dat dvojici klíčů.
U šifrovacích algoritmů s veřejným klíčem je vyžadován pár klíčů: veřejný klíč, který se používá k šifrování zpráv, a soukromý klíč, který zná pouze odesílatel (pokud jej nesdílí nebo se tak nerozhodne) a který lze použít k dešifrování.
Následují příklady kryptografie s veřejným klíčem:
- RSA , široce používaný na internetu.
- Algoritmus digitálního podpisu eliptickou křivkou (ECDSA), který používají Bitcoiny.
- Algoritmus digitálního podpisu (Digital Signature Algorithm, DSA), který je uznán NIST jako federální standard pro zpracování informací pro digitální podpisy ve standardu FIPS 186-4, je jedním ze tří algoritmů podporovaných systémem Bitcoin.
Výměna klíčů Diffie-Hellman
Hašovací funkce, které převádějí data na určitou datovou velikost pomocí deterministického výstupu ze vstupní hodnoty, se používají k mapování dat na pevnou datovou velikost za účelem zachování integrity dat v kryptografii. Schéma SHA-1 (Secure Hash Algorithm 1) je jedním z nejoblíbenějších typů kryptografických hashovacích funkcí.
Problémy s kryptografií
Bezpečnost komunikace prostřednictvím kryptografie ohrožují také útočníci, kteří mohou obejít šifrování, proniknout do počítačů, které mají na starosti šifrování a dešifrování dat, a používat špatné implementace, například používat výchozí klíče. Na druhou stranu kryptografie útočníkům ztěžuje přístup k šifrovaným zprávám a datům.
NIST pracuje na nových standardech kryptografie s veřejným klíčem, aby se připravil na nástup kvantové výpočetní techniky, která by ohrozila současné kryptografické šifrovací metody. V roce 2016 vyhlásil NIST výzvu k předkládání dokumentů matematické a vědecké komunitě, která usilovala o vývoj nových standardů kryptografie s veřejným klíčem kvůli rostoucím obavám z výpočetní síly kvantových počítačů, jež by mohly narušit současné šifrovací metody.
Kvantové počítače na rozdíl od běžných počítačů využívají kvantové bity (qubity), které mohou reprezentovat jak 0, tak 1, což umožňuje provádět dvě úlohy současně. Podle NIST sice v příštím desetiletí nemusí být postaven rozsáhlý kvantový počítač, ale současná infrastruktura vyžaduje standardizaci dobře známých a srozumitelných algoritmů pro kryptografii s veřejným klíčem, které jsou odolné vůči útokům na kvantové počítače.