Table of Contents
В присъствието на злонамерени трети страни, известни като противници, криптографията позволява сигурна комуникация. Криптирането превръща входните данни (т.е. обикновен текст) в криптирани изходни данни (т.е. криптиран текст), като използва алгоритъм и ключ.
Блокчейн технологията се състои от две различни криптографски формули: алгоритми с асиметричен ключ и хеш функции. Използвайки алгоритъма за хеширане SHA-256, всеки участник може да създаде една уникална версия на блокчейна въз основа на собствения си поглед. Това дава възможност на всяко лице да разбере и да получи достъп до едно-единствено представяне на цялата верига, като едновременно с това се запазва нейната точност за всички останали участници, свързани с нея.
Сатоши Накамото.
Кой е Сатоши Накамото? Никой не знае кой е Сатоши Накамото, на когото се приписва изобретяването на първата и най-популярна криптовалута в света – Биткойн. Накамото е първият миньор на веригата биткойн и публикува технически документ за цифровата валута.
Елон Мъск, титан на технологичната индустрия, наскоро разкри основните си инвестиции в три известни криптовалути: Биткойн, Етериум и Dogecoin. Това разкритие със сигурност ще промени пазарите на криптовалути и ще има далечни последици за тези, които се интересуват от това пространство.
Криптографията е изучаването и прилагането на сигурни съобщения. С помощта на криптографията транзакциите с цифрова валута могат да бъдат псевдонимни, сигурни и “ненадеждни”, без да е необходима банка или друг посредник.
Името “монета” идва от гръцката дума, която означава “тайна”. Това е много широк термин, който обхваща много форми на цифрови пари. Криптографията, като наука и практика за изпращане на сигурни, криптирани съобщения или данни между две или повече страни, е това, което представлява криптовалутата. Криптографията е процес на писане или четене на тайни съобщения. При криптографията съобщението първо се криптира, което скрива съдържанието му от всеки друг, освен от получателя, за когото е предназначено. След това получателят декриптира съобщението, което му позволява да види съдържанието му.
Транзакциите с криптовалута стават анонимни, сигурни и “ненадеждни” с помощта на криптовалута. В средата на транзакцията се намира правителството или друга трета страна. А когато става въпрос за цифрови пари, криптографията не е просто важна; нашите компютри и мрежи постоянно криптират и декриптират данни – от всичко, което правите в Google, до всеки имейл, който изпращате.
Защо криптографията е толкова важна?
Криптовалутите се основават на сложна математика. Сатоши Накамото, псевдоним на неизвестно лице или група от хора, изобретява биткойн през 2009 г. като официален документ, публикуван на уебсайт за криптография.
Проблемът с двойното харчене беше най-трудният въпрос, който Сатоши Накамото реши. Тъй като Биткойн е само набор от кодове, какво пречи на някого да създаде и похарчи множество копия на парите си? Подходът на Накамото се основаваше на криптиране с публичен и частен ключ, което е добре познат метод за криптиране, използван днес.
Използването на криптиране с публични и частни ключове, както е при биткойн (както и при Етериум и други криптовалути), позволява на непознати лица да извършват сигурни трансакции, без да е необходим “доверен посредник”, като например банка или PayPal по средата.
Каква е разликата между криптирането с публичен и частен ключ?
Всички потребители имат частен ключ (по същество много силна парола), от който мрежата на Биткойн генерира свързан публичен ключ. Можете свободно да споделяте публичния си ключ с когото и да било; всъщност това е всичко, от което се нуждае всеки, за да ви изпрати биткойни. За да получите достъп до тези средства обаче, ще ви е необходим секретен ключ.
Част от привлекателността на биткойн е партньорската мрежа, която използва криптографски техники за удостоверяване на трансакциите.
С помощта на операция с низове от данни, наречена “хеширане”, публичният ви ключ се генерира от частния ви ключ. Хеширането е много трудно да се обърне, така че никой не може да получи достъп до частния ви ключ, ако знае само публичния ви ключ.
Вашият биткойн е ваш, докато разполагате с частния си ключ, тъй като публичният и частният ви ключ са свързани.
Липсата на посредник има няколко последици. Един от тях е, че транзакциите с биткойни са необратими (защото няма компания за кредитни карти, с която да се свържете, ако направите грешка). Но това не е недостатък, а по-скоро предимство: постоянните трансакции са от съществено значение за решаване на проблема с двойното харчене.
Останалата част от решението е биткойн-блокчейн, който представлява масивна децентрализирана счетоводна книга (представете си банковите баланси), която документира всяка транзакция и постоянно се проверява и актуализира от всички машини в мрежата.
Техники за криптография
Криптографията е практика за създаване и разбиване на кодове, която използва математически алгоритми за кодиране и декодиране на данни. Този клон на математиката често невидимо крие информация на видно място, като използва методи като микроточки, сливане на думи и други прикрития на картини.
В днешния свят, доминиран от компютри, криптографията обаче най-често се занимава с криптирането на обикновен текст в криптиран текст (процес, наречен криптиране) и след това обратно (известен като декриптиране). Криптографите са тези, които практикуват тази дисциплина.
Следват четирите цели на съвременната криптография:
- Поверителност. Знанието не може да бъде разбрано от тези, които не са предназначени да го получат.
- Интегритет. Информацията не може да бъде променена по време на пренасяне или съхранение, без да бъде открита.
- Неотменимост. Създателят/изпращачът на информацията не може по-късно да отрече намеренията си да я създаде или предаде.
- Удостоверяване. Изпращачът и получателят могат да проверят самоличността си, както и произхода/получателя на информацията.
Криптосистемите са процедури и протоколи, които отговарят на повечето, ако не и на всички, изисквания за сигурна система. Криптосистемите често се разглеждат като изключително математически процедури и компютърни програми; те обаче включват и регулация на човешкото поведение, като например създаване на трудни пароли, изключване на безполезни системи и отказ от разкриване на секретни методи пред непознати.
Собствени или патентовани алгоритми
Криптосистемите използват шифрови алгоритми за кодиране и декодиране на данни, което прави комуникацията между устройствата и приложенията по-сигурна.
Един алгоритъм криптира, друг удостоверява автентичността на съобщенията, а трети предава ключове в набор от шифри. Тази процедура, която е част от протоколите и е записана в компютърен софтуер, работещ в операционни системи (ОС) и мрежови компютърни системи, включва следните стъпки:
- За криптиране/декриптиране на данни е необходимо генериране на публичен и частен ключ.
- Цифрово подписване и удостоверяване на автентичността на съобщенията
- обмен на ключове.
Криптографията има три основни вида
Блоковият шифър, известен също като алгоритъм за криптиране с фиксирана дължина, се използва за криптиране на данни (криптиране) и декриптиране, като се използва таен ключ, установен от създателя/изпращача за криптиране на данните (криптиране) и от получателя за декриптиране. Стандартът за усъвършенствано криптиране (Advanced Encryption Standard) ( AES криптиране ) е един от примерите за криптография със симетричен ключ.
Усъвършенстваният стандарт за криптиране (AES криптиране) е одобрен от NIST федерален стандарт за обработка на информация (FIPS 197) за защита на чувствителни данни. Стандартът е разрешен от правителството на Съединените щати и се използва широко в търговския сектор.
През юни 2003 г. правителството на САЩ одобри използването на AES за чувствителни данни. Това е свободна спецификация, която се прилага както в софтуер, така и в хардуер по целия свят. AES криптирането е новият стандарт за криптиране на данни, който замества DES и DES3. За да се предотвратят атаки с груба сила и други проблеми със сигурността, той използва по-дълги ключове – 128, 192 или 256 бита.
Тази фигура сравнява симетричното и асиметричното криптиране.
Симетричната криптография използва един ключ, докато асиметричната криптография използва двойка ключове за криптиране и декриптиране на данни.
За алгоритмите за криптиране с публичен ключ е необходима двойка ключове: публичен ключ, който се използва за криптиране на съобщенията, и частен ключ, който е известен само на изпращача (освен ако не е споделен или той не реши да го направи) и може да се използва за декриптиране.
По-долу са дадени някои примери за криптография с публичен ключ:
- RSA се използва широко в интернет.
- Алгоритъм за цифрово подписване с елиптична крива (ECDSA), използван от биткойните
- Алгоритъмът за цифров подпис (DSA), който е признат от NIST като федерален стандарт за обработка на информация за цифрови подписи във FIPS 186-4, е един от трите алгоритъма, поддържани от Bitcoin.
Обмен на ключове Diffie-Hellman
Функциите за хеширане са математически алгоритми, които преобразуват входна стойност във фиксиран размер данни. Целта на това е да се поддържа целостта на данните в криптографията. Една от най-широко използваните хеш функции е SHA-1 (Secure Hash Algorithm 1).
Проблеми с криптографията
Сигурността на комуникациите чрез криптография е застрашена и от нападатели, които могат да заобиколят криптирането, да проникнат в компютрите, които отговарят за криптирането и декриптирането на данните, и да използват лоши реализации, като например използване на ключове по подразбиране. От друга страна, криптографията затруднява достъпа на нападателите до криптираните съобщения и данни.
NIST работи по нови стандарти за криптография с публичен ключ, за да се подготви за навлизането на квантовите компютри, което би застрашило сегашните криптографски методи за криптиране. През 2016 г. NIST обяви покана за представяне на документи от математическата и научната общност, в която се търсеше разработване на нови стандарти за криптография с публичен ключ поради нарастващите опасения относно изчислителната мощ на квантовите компютри, която би могла да наруши настоящите методи за криптиране.
За разлика от конвенционалните компютри квантовите компютри използват квантови битове (кюбити), които могат да представляват както 0, така и 1, което им позволява да изпълняват две задачи едновременно. Според NIST, въпреки че мащабен квантов компютър може да не бъде построен през следващото десетилетие, настоящата инфраструктура налага стандартизиране на добре познати и разбрани алгоритми за криптография с публичен ключ, които са устойчиви на атаки с квантови компютри.
Защо криптографията е толкова важна?
Криптографията все повече се превръща в най-добрия метод за защита на чувствителни от гледна точка на сигурността данни. Уникалната комбинация от код, ключ и изчисления, необходими за криптиране и декриптиране на данни, прави тази техника ефективен начин за предпазване на информацията от неоторизиран достъп. Тъй като все повече хора използват интернет за бизнес и лични комуникации, криптирането е от съществено значение за всички чувствителни данни.
Телефоните се подслушваха постоянно – властите нямаха нужда от заповед, можеха просто да подслушват когото си поискат. Благодарение на криптографията обаче това притеснение вече не съществува, тъй като всяко изпратено съобщение може да бъде декодирано само от получателя, за когото е предназначено. Това се отнася за всичко – от лични съобщения до поверителна банкова информация.