A blokkláncokat különböző mechanizmusok biztosítják, amelyek fejlett kriptográfiai technikákat, valamint a viselkedés és a döntéshozatal matematikai modelljeit foglalják magukban. A legtöbb kriptovaluta-rendszer alapját a blokklánc technológia adja, amely megakadályozza, hogy ezt a fajta digitális pénzt lemásolják vagy megsemmisítsék.
A blokklánc technológia alkalmazását más kontextusokban is fontolgatják, ahol az adatok megváltoztathatatlansága és biztonsága rendkívül fontos. Néhány példa erre a jótékonysági adományok nyilvántartása és nyomon követése, az orvosi adatbázisok és az ellátási lánc kezelése.
A blokklánc biztonsága azonban rendkívül összetett téma. Ezért fontos megérteni azokat az alapvető fogalmakat és mechanizmusokat, amelyek stabil védelmet biztosítanak ezeknek az innovatív rendszereknek.
A megváltoztathatatlanság és a konszenzus fogalma
Bár számos funkció játszik szerepet a blokklánc biztonságában, a két legfontosabb a konszenzus és a megváltoztathatatlanság fogalma. A konszenzus azt jelenti, hogy az elosztott blokklánchálózat csomópontjai képesek megegyezni a hálózat valódi állapotáról és a tranzakciók érvényességéről. A konszenzus elérésének folyamata jellemzően az úgynevezett konszenzusalgoritmusoktól függ.
A megváltoztathatatlanság viszont arra utal, hogy a blokkláncok képesek megakadályozni a már megerősített tranzakciók módosítását. Bár ezek a tranzakciók gyakran kriptovaluták átutalásával kapcsolatosak, utalhatnak a digitális adatok más, nem pénzbeli formáinak rögzítésére is.
A konszenzus és a megváltoztathatatlanság együttesen biztosítják az adatbiztonság keretrendszerét a blokklánchálózatokban. Míg a konszenzusalgoritmusok biztosítják a rendszer szabályainak betartását, és azt hogy minden érintett fél egyetértsen a hálózat aktuális állapotával kapcsolatban, addig a megváltoztathatatlanság garantálja az adatok és a tranzakciós nyilvántartások sértetlenségét minden új adatblokk érvényességének megerősítése után.
A kriptográfia szerepe a blokklánc biztonságában
A blokkláncok nagyban támaszkodnak a kriptográfiára az adatbiztonság eléréséhez. Ebben az összefüggésben kiemelkedő fontossággal bírnak az úgynevezett kriptográfiai hash-függvények. A hashelés egy olyan folyamat, amelynek során egy algoritmus (hash-függvény) tetszőleges méretű adatot kap, és egy olyan kimenetet (hash-t) generál, amely kiszámítható és fix méretű (vagy hosszúságú) adatot tartalmaz.
A bemenet méretétől függetlenül a kimenet mindig ugyanolyan hosszúságú lesz. De ha a bemenet megváltozik, a kimenet is teljesen más lesz. Ha azonban a bemenet nem változik, a kapott hash mindig ugyanaz lesz – függetlenül attól, hogy hányszor futtatja a hash-függvényt.
A blokkláncokon belül ezeket a hash néven ismert kimeneti értékeket az adatblokkok egyedi azonosítójaként használják. Egy adott blokkhoz tartozó hash az előző blokk hash-éhez kapcsolódva jön létre, és ez hozza létre a blokkok összekapcsolt láncolatát. A blokk-hash függ a blokkban található adatoktól, ami azt jelenti, hogy az adatok bárminemű módosítása a blokk-hash módosítását is szükségessé teszi.
Ezért az egyes blokkokhoz tartozó hash adott blokkban található adatok és az előző blokk hash-e alapján jön létre. Ezek a hash-azonosítók fontos szerepet játszanak a blokklánc biztonságának és megváltoztathatatlanságának biztosításában.
A tranzakciók érvényesítésére használt konszenzusalgoritmusokban is használják a hashelést. A Bitcoin blokkláncon például a Proof-of-Work (PoW) algoritmus az SHA-256 nevű hash-függvényt használja. Ahogy a neve is mutatja, az SHA-256 egy 256 bites vagy 64 karakter hosszúságú hash-t generál.
A kriptográfia a főkönyvek tranzakciós nyilvántartásinak védelme mellett a kriptovaluta-egységek tárolására használt tárcák biztonságát is garantálja. A párosított nyilvános és privátkulcsok, amelyek lehetővé teszik a felhasználók számára a fizetések fogadását és küldését, aszimmetrikus vagy nyilvános kulcsú kriptográfia alkalmazásával jönnek létre. A privátkulcsokat a tranzakciók digitális aláírásának létrehozására használják, lehetővé téve a küldött érmék tulajdonjogának hitelesítését.
Bár ebben a cikkben nem részletezzük, az aszimmetrikus kriptográfia jellege megakadályozza, hogy a privátkulcs tulajdonosán kívül bárki hozzáférjen a kriptotárcában tárolt pénzeszközökhöz, így azok biztonságban maradnak, amíg a tulajdonos nem dönt úgy, hogy elkölti őket (mindaddig, amíg a privátkulcs nem kerül megosztásra vagy nem tudódik ki).
Kriptogazdaságtan
A kriptográfia mellett egy viszonylag új koncepció, a kriptogazdaságtan is szerepet játszik a blokklánchálózatok biztonságának fenntartásában. A játékelmélet nevű tudományterülethez kapcsolódik, amely matematikailag modellezi a racionális szereplők döntéshozatalát előre meghatározott szabályokkal és jutalmakkal rendelkező helyzetekben. Míg a hagyományos játékelmélet széles körben alkalmazható számos esetre, a kriptogazdaságtan kifejezetten az elosztott blokkláncrendszerek csomópontjainak viselkedését modellezi és írja le.
Röviden, a kriptogazdaságtan a blokklánc-protokollokon belüli közgazdaságtan és a résztvevők viselkedésén alapuló lehetséges eredmények tanulmányozása. A kriptogazdaságtanon keresztül megvalósuló biztonság azon az elképzelésen alapul, hogy a blokkláncrendszerek nagyobb ösztönzést nyújtanak a csomópontok számára, hogy tisztességesen cselekedjenek, mint hogy rosszindulatú vagy hibás magatartást tanúsítsanak. A Bitcoin-bányászatban használt Proof-of-Work konszenzus algoritmus jó példa erre az ösztönzési struktúrára.
Amikor Satoshi Nakamoto megalkotta a Bitcoin-bányászat keretrendszerét, azt szándékosan költséges és erőforrás-igényes folyamatnak tervezte. A PoW-bányászat összetettsége és számítási igénye miatt jelentős pénz- és időbefektetéssel jár – függetlenül attól, hogy hol és ki a bányászcsomópont. Ezért egy ilyen struktúra hatékonyan visszatartja a rosszindulatú tevékenységet, és jelentősen ösztönzi a tisztességes bányászati tevékenységet. A tisztességtelen vagy nem hatékony csomópontok gyorsan kikerülnek a blokklánchálózatból, míg a becsületes és hatékony bányászok jelentős blokkjutalomban részesülhetnek.
Hasonlóképpen, a kockázatok és jutalmak megfelelő egyensúlya is védelmet nyújt a potenciális támadások ellen, amelyek alááshatják a konszenzust azáltal, hogy a blokklánchálózat többségi hash-rátáját egyetlen csoport vagy szervezet kezébe adják. Az ilyen, 51 százalékos támadások rendkívül károsak lehetnek, ha sikeresen végrehajtják őket. A Proof-of-Work bányászat versenyképessége és a Bitcoin-hálózat nagysága miatt rendkívül kicsi annak a valószínűsége, hogy egy rosszindulatú szereplő átvegye az irányítást a csomópontok többsége felett.
Továbbá a nagy blokklánchálózatok feletti 51 százalékos irányítás eléréséhez szükséges számítási teljesítmény költsége csillagászati lenne, ami azonnali visszatartó erőt jelentene egy ilyen nagy befektetéshez viszonylag alacsony összegű potenciális jutalom mellett. Ez a tény hozzájárul a blokkláncok bizánci hibatűrés (BFT) néven ismert tulajdonságához, amely lényegében egy elosztott rendszer azon képességére utal, hogy akkor is képes megfelelően működni, ha néhány csomópont kompromittálódik vagy rosszindulatú magatartást tanúsít.
Mindaddig, amíg a rosszindulatú csomópontok többségének létrehozása megfizethetetlen marad, és jobb ösztönzők vannak a tisztességes magatartásra, a rendszer képes lesz jelentős fennakadások nélkül működni. Érdemes azonban megjegyezni, hogy a kisebb blokklánchálózatok jobban ki vannak téve a többségi támadásnak, mivel az ilyen rendszerekre fordított teljes hashráta lényegesen alacsonyabb, mint a Bitcoiné.
Záró gondolatok
A játékelmélet és a kriptográfia együttes alkalmazásával a blokkláncok elosztott rendszerként magas szintű biztonságot képesek elérni. Mint szinte minden rendszer esetében, itt is kritikus fontosságú azonban, hogy ezt a két tudományterületet megfelelően alkalmazzák. A decentralizáció és a biztonság közötti gondos egyensúly elengedhetetlen egy megbízható és hatékony kriptovaluta-hálózat kiépítéséhez.
Ahogy a blokklánc felhasználási lehetőségei egyre tovább fejlődnek, úgy fognak változni a biztonsági rendszereik is, hogy megfeleljenek a különböző alkalmazásoknak. A jelenleg üzleti vállalkozások számára kifejlesztett privát blokkláncok például sokkal inkább a hozzáférés-szabályozáson keresztül elért biztonságra támaszkodnak, mint a legtöbb publikus blokklánc biztonságához nélkülözhetetlen játékelméleti (vagy kriptogazdasági) mechanizmusokra.