Postarea Criptografie 101: Cheia dezvoltării blockchain pentru începători a apărut prima dată pe Coinpedia Fintech News
Introducere
Privire de ansamblu asupra criptografiei
Criptografia este un scut în lumea noastră digitală, unde amenințările sunt comune. Este practica de a securiza comunicarea pentru a se asigura că numai persoanele autorizate pot accesa informații. Criptografia a fost despre convertirea mesajelor în text ilizibil și înapoi în formă lizibilă la celălalt capăt.
Criptografia modernă este mult mai avansată astăzi, combinând informatica și matematica. Algoritmii sunt proiectați pentru a rezolva probleme complexe, făcându-le greu de rezolvat. Chiar dacă acești algoritmi pot fi rezolvați teoretic, ei sunt practic indestructibili într-un timp rezonabil. Acest lucru face ca criptografia să fie crucială pentru păstrarea datelor în siguranță, protejarea confidențialității și confirmarea identităților.
Criptografia în tehnologia Blockchain
În tehnologia blockchain, criptografia este fundamentală. Blockchain se bazează pe criptografie pentru a menține securitatea. Fără el, progresele blockchain nu ar fi posibile. Iată cum funcționează:
Tranzacții sigure: Criptografia asigură că tranzacțiile sunt sigure și securizate.
Criptare: mesajele și informațiile importante despre tranzacție sunt codificate unic și pot fi decodificate numai de către destinatarul vizat.
Blocuri de hashing: blocurile din blockchain sunt hashing folosind o funcție de hash unică, dar aleatorie, care ajută la verificarea și protejarea acestora. Criptografia securizează tranzacțiile între nodurile de rețea, protejând confidențialitatea și integritatea datelor utilizatorilor. În esență, criptografia este coloana vertebrală a securității blockchain.
Context istoric și evoluție
O scurta istorie
Cei mai mulți dintre noi sunt familiarizați cu scenariul clasic care implică Alice, Bob și Eve, în care Alice și Bob comunică, iar Eve încearcă să asculte cu urechea. Acest scenariu evidențiază rădăcinile criptografiei tradiționale, care inițial sa concentrat pe păstrarea confidențialității mesajelor. Criptografia timpurie era despre criptarea mesajelor pentru a preveni interceptarea și decriptarea lor la primire. În vremurile străvechi, criptografia se baza pe lingvistică și modele în limbaj. Astăzi, se bazează pe diverse ramuri ale informaticii, inclusiv complexitatea computațională, teoria informației, teoria numerelor și combinatoria.
Impact asupra Blockchain-ului
Blockchain-urile sunt sisteme descentralizate care se bazează în mare măsură pe securitate și confidențialitate. Criptografia este esențială pentru tehnologia blockchain. Progresele criptografice cheie, cum ar fi funcțiile hash, criptarea cu cheie publică, semnăturile digitale și dovada muncii, sunt adaptări esențiale ale metodelor criptografice. Aceste progrese asigură securitatea și integritatea sistemelor blockchain.
Concepte criptografice esențiale pentru dezvoltatori
Criptare și decriptare
Criptarea este convertirea textului simplu într-un format ilizibil numit text cifrat. Decriptarea este procesul invers, în care textul cifrat este convertit înapoi în text simplu. Aceste două procese sunt fundamentale pentru criptografie. Din punct de vedere istoric, acest mecanism de dus-întors a fost utilizat pe scară largă de către armate și alte organizații datorită fiabilității sale.
Criptografie simetrică vs. asimetrică
Simetric: Această metodă folosește aceeași cheie atât pentru criptare, cât și pentru decriptare. Cunoscută ca criptare cu cheie secretă, este adesea implementată prin sisteme precum Standardul de criptare a datelor (DES). Numai persoanele cu acces la cheia secretă pot decripta datele. Criptografia simetrică este eficientă pentru criptarea unor cantități mari de date și este folosită în mod obișnuit în securitatea site-urilor web. Transferă datele rapid și necesită mai puțină putere de calcul.
Asimetric: Cunoscută și sub numele de criptare cu cheie publică, această metodă utilizează două chei diferite - publică și privată. Cheia publică este folosită pentru a partaja informații cu alții, în timp ce cheia privată este folosită pentru a decripta mesajele și a verifica semnăturile digitale. Această metodă este mai lentă și necesită mai multă putere de procesare, dar este crucială pentru autentificarea serverului web și comunicarea securizată. Spre deosebire de cheile simetrice, puteți obține cheia publică din cheia privată, dar nu invers. Exemplele includ Criptografia cu curbă eliptică (ECC) și Standardul de semnătură digitală (DSS).
Funcții hash criptografice
Funcțiile hash sunt o tehnică populară în informatică care nu utilizează chei, dar asigură totuși integritatea datelor. Hashing creează o ieșire de dimensiune fixă din datele de intrare, care este adesea un șir de caractere aparent aleatoriu. Funcțiile hash sunt cruciale în blockchain pentru a lega blocurile și pentru a asigura securitatea și integritatea datelor pe care le conțin.
Proprietățile cheie ale funcțiilor hash:
Determinism: o anumită intrare unică are întotdeauna același hash unic.
Rezistența la coliziune: este descurajant să descoperi două intrări diferite din același hash.
Efectul de avalanșă: Orice modificare de minut în mesajul sau secvența de intrare poate schimba complet funcția Hash.
Funcții specifice blockchain:
Funcțiile hash comune utilizate în blockchain includ SHA-256 și MD5. SHA-256, de exemplu, este folosit în Bitcoin pentru a asigura securitatea și integritatea tranzacțiilor. Funcțiile hash sunt vitale în blockchains, deoarece împiedică modificările neautorizate ale datelor, reduc nevoile de lățime de bandă și simplifică verificarea datelor.
Semnăturile digitale și importanța lor
Semnăturile digitale oferă dovada autenticității și integrității tranzacțiilor, asigurându-se că acestea sunt legitime și nemodificate. Pentru a crea o semnătură digitală, expeditorul își folosește cheia privată și datele tranzacției pentru a genera o semnătură unică folosind un algoritm specific. Destinatarul poate verifica această semnătură cu cheia publică a expeditorului pentru a-i confirma autenticitatea.
În blockchain, fiecare tranzacție este semnată cu cheia privată a expeditorului și verificată cu cheia publică corespunzătoare înainte de a fi adăugată în blockchain.
Cheile publice și private: coloana vertebrală a securității blockchain
Generarea perechii de chei
Cheile publice și private sunt generate folosind algoritmi criptografici, de obicei cu metode de criptare asimetrice. Algoritmii populari includ Criptografia cu curbe eliptice (ECC), Algoritmul de semnătură digitală (DSA) și Rivest-Shamir-Adleman (RSA). ECC este adesea preferat datorită dimensiunii mai mici a cheii. Cheile private trebuie păstrate secrete și în siguranță, în timp ce cheile publice pot fi partajate. Modulele de securitate hardware (HSM) ajută la protejarea cheilor private, iar backup-urile sunt esențiale pentru a preveni pierderea.
Rolul în tranzacții
Cheile publice și private sunt cruciale pentru securizarea și verificarea tranzacțiilor. Cheia privată este folosită pentru a crea o semnătură, în timp ce cheia publică este folosită pentru a o verifica, asigurându-se că tranzacția este autentică și nemodificată.
Gestionarea portofelului
Cheile sunt stocate în portofelele blockchain, care pot fi fie bazate pe software, fie pe bază de hardware. Portofelele sunt de două tipuri:
Portofele fierbinți: acestea sunt portofele online conectate la internet, cum ar fi portofelele mobile sau web, care sunt convenabile pentru tranzacții frecvente.
Cold Wallets sunt soluții de stocare offline, cum ar fi portofelele hardware sau de hârtie, care oferă securitate sporită pentru deținerile pe termen lung.
Utilizați criptare puternică, parole și expresii de acces pentru a vă asigura portofelul blockchain. Implementați practici de semnătură multiplă care necesită mai multe chei private pentru a autoriza tranzacțiile și utilizați autentificarea cu doi factori (2FA) pentru securitate sporită. Faceți întotdeauna copii de rezervă ale frazelor de bază și cheilor private în locații offline și alegeți portofele de renume, cu funcții de securitate robuste. Nu partajați niciodată cheia dvs. privată; utilizați parole puternice pentru a vă proteja portofelul.
Algoritmi de consens care folosesc criptografia
Dovada muncii (PoW):
Proof of Work, denumită adesea mining, este un sistem descentralizat în care membrii rețelei, sau minerii, concurează pentru a rezolva puzzle-uri criptografice. Primul miner care a rezolvat puzzle-ul adaugă următorul bloc la blockchain și primește o recompensă. Acest proces folosește hashing pentru a securiza blockchain-ul. Dificultatea puzzle-urilor PoW asigură că blockchain-ul rămâne sigur și controlează viteza cu care sunt adăugate blocuri noi.
Dovada mizei (PoS):
Proof of Stake selectează validatorii pentru noile blocuri în funcție de numărul de monede pe care le dețin și de miza lor ca garanție. Cu toate acestea, această selecție nu se bazează numai pe numărul de monede, ci și pe factori precum vârsta monedelor și aleatorietatea. Validatorii sunt aleși în funcție de cea mai mică valoare hash și cea mai mare miză. PoS este mai eficient din punct de vedere energetic decât PoW.
Alte mecanisme de consens includ Delegated Proof of Stake (DPoS), care utilizează delegații aleși și reputația pentru validarea tranzacțiilor și Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT), utilizat pentru a obține consens în sistemele blockchain.
Aplicații practice ale criptografiei în dezvoltarea blockchain
Securizarea tranzacțiilor
Criptografia este vitală pentru securizarea tranzacțiilor prin diferite metode:
Semnături digitale: Asigurați autenticitatea, integritatea și nerepudiarea tranzacțiilor.
Criptare: Menține confidențialitatea tranzacțiilor.
Funcții Hash: Verificați dacă datele rămân neschimbate; orice modificare a detaliilor tranzacției perturbă funcția hash.
Contracte inteligente
Principiile criptografice asigură că contractele inteligente sunt sigure și fiabile:
Autorizare: Gestionat prin semnături digitale.
Integritate: asigurată prin hashing, care previne manipularea.
Predictibilitate: Execuția deterministă asigură executarea fiabilă a contractului.
Confidențialitate: Menținută prin criptare, restricționând accesul numai la părțile autorizate.
Dezvoltarea DApps
Criptografia este esențială în dezvoltarea aplicațiilor securizate descentralizate (DApps):
Autentificarea utilizatorului: folosește criptografia cu cheie publică în loc de ID-urile de utilizator tradiționale pentru autentificare fără probleme.
Securitatea datelor: asigurată prin tehnici de criptare și hashing.
Securitatea tranzacțiilor: gestionată prin semnături digitale.
Exemplele includ platformele DeFi și DApp-urile de gestionare a lanțului de aprovizionare.
Atacurile criptografice comune și strategiile de atenuare
Tipuri de atacuri
Atac cu forță brută: Atacatorii încearcă toate combinațiile posibile pentru a rupe criptarea. Parolele slabe sau scurte sunt deosebit de vulnerabile.
Atacul Man-in-the-Middle (MitM): un atacator interceptează comunicarea dintre expeditor și destinatar, modificând potențial datele și încălcând securitatea.
Atac de reluare: tranzacțiile frauduloase folosesc date valide din tranzacțiile anterioare pentru a retransmite sau repeta tranzacțiile neautorizat.
Tehnici de atenuare
Utilizați criptare puternică: folosiți chei lungi și rotiți-le în mod regulat.
Stocare securizată a cheilor: utilizați module de securitate hardware (HSM) și restricționați accesul.
Activați autentificarea în doi factori (2FA): adaugă un nivel suplimentar de securitate.
Utilizați certificate digitale: previne atacurile Man-in-the-Middle.
Utilizați chei complexe: asigurați-vă că cheile sunt imprevizibile și complexe.
Implementați criptare end-to-end: securizează datele pe parcursul călătoriei sale.
Utilizați marcaje temporale: previne atacurile de reluare prin urmărirea când au loc tranzacții.
Tendințe viitoare în criptografie pentru blockchain
Criptografie post-cuantică
Pe măsură ce computerele cuantice avansează, ele amenință în mod semnificativ algoritmii criptografici actuali. Calculul cuantic folosește qubiți și mecanică avansată care ar putea rupe metode de criptare precum Criptografia cu curbe eliptice (ECC) și RSA. Pentru a aborda această amenințare, cercetătorii dezvoltă criptografia post-cuantică - noi algoritmi conceputi pentru a fi siguri împotriva atacurilor cuantice. Exemplele acestor algoritmi rezistenți la cuanți includ criptografia polinomială pe bază de rețea, bazată pe hash și multivariată.
Standarde criptografice în evoluție
Standardele criptografice evoluează constant pentru a aborda noile amenințări de securitate. Dezvoltatorii trebuie să fie la curent cu cele mai recente progrese pentru a se asigura că măsurile lor de securitate blockchain rămân solide. Învățarea continuă, implementarea celor mai bune practici și interacțiunea cu comunitatea criptografică sunt esențiale pentru dezvoltarea soluțiilor sigure.
Ghid practic de implementare
Instrumente și biblioteci
Iată câteva instrumente și biblioteci utilizate pe scară largă pentru implementarea criptografiei:
OpenSSL: un set de instrumente open-source folosit în mod obișnuit pentru implementarea SSL/TLS.
Bouncy Castle: O colecție de API-uri care oferă funcții criptografice ușoare și furnizori Java Cryptography Extension (JCE).
Libsodium: O bibliotecă criptografică populară, cunoscută pentru ușurința în utilizare și caracteristicile de securitate puternice.
PyCryptodome: Un pachet Python pentru operațiuni criptografice de nivel scăzut.
web3.js și ether.js: bibliotecile JavaScript sunt folosite pentru a interacționa cu blockchain-ul Ethereum.
Exemple de fragmente de cod:
Acest fragment de cod arată:
Generarea perechii de chei folosind OpenSSL:
# Generați o cheie privată
openssl genpkey -algoritm RSA -out cheie_privată.pem -pkeyopt rsa_keygen_bits:2048
# Extrageți cheia publică
openssl rsa -pubout -in private_key.pem -out public_key.pem
Hashing:
# Hash un fișier folosind SHA-256
openssl dgst -sha256 fișier.txt
Semnarea unei tranzacții:
din Crypto.Signature import pkcs1_15
din Crypto.Hash import SHA256
mesaj = b’Tranzacție blockchain’
hash_obj = SHA256.new(mesaj)
semnătură = pkcs1_15.new(private_key).sign(hash_obj)
Concluzie
Pentru a finaliza, Criptografia joacă un rol vital în blockchain, oferind încredere, integritate și securitate aplicațiilor, făcându-le robuste și fiabile. Dezvoltatorii trebuie să aibă o stăpânire puternică a progreselor recente și a tuturor tendințelor din acest domeniu pentru a dezvolta aplicații descentralizate securizate. Folosiți cele mai bune practici și fiți atenți la potențialele încălcări și coduri pentru a asigura securitatea!
Întrebări frecvente
Ce este criptografia în blockchain?
Criptografia în blockchain este fundația sistemului de securitate, asigurând transmiterea securizată și privată.
Cum funcționează criptarea în dezvoltarea blockchain?
Criptarea este o tehnică prin care un mesaj sau date sunt convertite într-un cifr care poate fi decriptat numai de către părțile autorizate.
Ce sunt semnăturile digitale și care sunt cazurile lor de utilizare în blockchain?
Măsura autenticității este o semnătură digitală care este utilizată pentru autentificare și integritate.
Care este diferența dintre criptografia simetrică și asimetrică în blockchain?
Symmetric folosește aceeași cheie pentru criptare și descriere, în timp ce asymmetric utilizează chei diferite.
Cum sunt gestionate cheile publice și private în dezvoltarea blockchain?
Cheile publice sunt distribuite deschis, în timp ce cheile private sunt păstrate secrete.
Ce rol joacă criptografia în algoritmii de consens blockchain?
Principiile criptografice sunt utilizate în mecanisme de consens precum Pow și PoS.
Cum se pot proteja dezvoltatorii împotriva atacurilor criptografice?
Dezvoltatorii pot folosi o criptare puternică și pot avea un management eficient al cheilor.
Care este importanța criptografiei post-cuantice pentru blockchain?
Acest lucru pregătește blockchain-ul pentru viitoare potențiale amenințări.