Blockchainurile sunt securizate printr-o varietate de mecanisme care includ tehnici criptografice avansate și modele matematice de comportament și de luare a deciziilor. Tehnologia blockchain este structura de bază a majorității sistemelor de criptomonede și este cea care împiedică duplicarea sau distrugerea acestui tip de bani digitali.
Utilizarea tehnologiei blockchain este, de asemenea, explorată în alte contexte în care imuabilitatea și securitatea datelor sunt foarte importante. Câteva exemple includ actul de înregistrare și urmărire a donațiilor de caritate, baze de date medicale și managementul lanțului de aprovizionare.
Cu toate acestea, securitatea blockchain este departe de a fi un subiect simplu. Prin urmare, este important să înțelegem conceptele și mecanismele de bază care acordă protecție robustă acestor sisteme inovatoare.
Conceptele de imuabilitate și consens
Deși există multe caracteristici în joc atunci când vine vorba de securitatea asociată blockchainului, două dintre cele mai importante sunt conceptele de consens și imuabilitate. Consensul se referă la capacitatea nodurilor din cadrul unei rețele blockchain distribuite de a conveni asupra adevăratei stări a rețelei și asupra validității tranzacțiilor. De obicei, procesul de obținere a consensului depinde de așa-numiții algoritmi de consens.
Imuabilitatea, pe de altă parte, se referă la capacitatea blockchainurilor de a preveni modificarea tranzacțiilor care au fost deja confirmate. Deși aceste tranzacții sunt adesea legate de transferul de criptomonede, ele se pot referi și la înregistrarea altor forme nemonetare de date digitale.
Combinate, consensul și imuabilitatea oferă cadrul pentru securitatea datelor în rețelele blockchain. În timp ce algoritmii de consens asigură respectarea regulilor sistemului și că toate părțile implicate sunt de acord cu privire la starea curentă a rețelei - imuabilitatea garantează integritatea datelor și a înregistrărilor tranzacțiilor după ce fiecare nou bloc de date este confirmat ca fiind valabil.
Rolul criptografiei în securitatea blockchain
Blockchainurile se bazează în mare măsură pe criptografie pentru a-și menține securitatea datelor. În acest context, așa-numitele funcții de hashing criptografic sunt de o importanță fundamentală. Hashingul este un proces prin care un algoritm (o funcție hash) primește o intrare de date de orice dimensiune și returnează o ieșire (un hash) care conține o dimensiune (sau lungime) previzibilă și fixă.
Indiferent de dimensiunea intrării, ieșirea va prezenta întotdeauna aceeași lungime. Dar dacă intrarea se schimbă, ieșirea va fi complet diferită. Cu toate acestea, dacă intrarea nu se modifică, hashul rezultat va fi întotdeauna același - indiferent de câte ori rulați funcția hash.
În cadrul blockchainurilor, aceste valori de ieșire, cunoscute sub numele de hash, sunt folosite ca identificatori unici pentru blocurile de date. Hash-ul fiecărui bloc este generat în raport cu hash-ul blocului anterior și acesta este ceea ce creează un lanț de blocuri conectate. Hash-ul blocului depinde de datele conținute în acel bloc, ceea ce înseamnă că orice modificare adusă datelor ar necesita o modificare a hash-ului blocului.
Prin urmare, hash-ul fiecărui bloc este generat atât pe baza datelor conținute în acel bloc, cât și pe baza hash-ului blocului anterior. Acești identificatori hash joacă un rol major în asigurarea securității și imuabilității blockchainului.
Hashingul este, de asemenea, valorificat în algoritmii de consens folosiți pentru validarea tranzacțiilor. Pe blockchainul Bitcoin, de exemplu, algoritmul Proof of Work (PoW) utilizează o funcție hash numită SHA-256. După cum sugerează și numele, SHA-256 preia date introduse și returnează un hash care are 256 de biți sau 64 de caractere.
Pe lângă faptul că oferă protecție pentru înregistrările tranzacțiilor din registre, criptografia joacă, de asemenea, un rol în asigurarea securității portofelelor utilizate pentru stocarea unităților de criptomonedă. Cheile publice și private asociate care permit utilizatorilor să primească și să trimită plăți sunt create prin utilizarea criptografiei asimetrice sau cu cheie publică. Cheile private sunt folosite pentru a genera semnături digitale pentru tranzacții, făcând posibilă autentificarea dreptului de proprietate asupra monedelor care sunt trimise.
Deși detaliile depășesc domeniul de aplicare al acestui articol, natura criptografiei asimetrice împiedică pe oricine, în afară de deținătorul cheii private, să acceseze fondurile stocate într-un portofel de criptomonede, păstrând astfel fondurile în siguranță până când proprietarul decide să le cheltuiască (atât timp cât cheia nu este partajată sau compromisă).
Criptoeconomie
Pe lângă criptografie, un concept relativ nou cunoscut sub numele de criptoeconomie joacă, de asemenea, un rol în menținerea securității rețelelor blockchain. Este legat de un domeniu de studiu cunoscut sub numele de teoria jocurilor, care modelează matematic luarea deciziilor de către actori raționali în situații cu reguli și recompense predefinite. În timp ce teoria tradițională a jocurilor poate fi aplicată pe scară largă într-o serie de cazuri, criptoeconomia modelează și descrie în mod specific comportamentul nodurilor pe sistemele blockchain distribuite.
Pe scurt, criptoeconomia este studiul economiei în cadrul protocoalelor blockchain și a posibilelor rezultate pe care proiectarea acestora le poate prezenta pe baza comportamentului participanților. Securitatea prin criptoeconomie se bazează pe ideea că sistemele blockchain oferă stimulente mai mari pentru ca nodurile să acționeze cinstit decât să adopte comportamente rău intenționate sau incorecte. Încă o dată, algoritmul de consens Proof of Work utilizat în mineritul Bitcoin oferă un bun exemplu al acestei structuri de stimulente.
Când Satoshi Nakamoto a creat cadrul pentru mineritul Bitcoin, acesta a fost conceput în mod intenționat pentru a fi un proces costisitor și consumator de resurse. Datorită complexității și cerințelor sale de calcul, mineritul PoW implică o investiție considerabilă de bani și timp - indiferent de unde și cine este nodul de minerit. Prin urmare, o astfel de structură descurajează puternic activitățile rău intenționate și oferă stimulente semnificative pentru activitatea de minerit cinstită. Nodurile necinstite sau ineficiente vor fi expulzate rapid din rețeaua blockchain, în timp ce minerii cinstiți și eficienți au potențialul de a obține recompense substanțiale de bloc.
În mod similar, acest echilibru de riscuri și recompense oferă, de asemenea, protecție împotriva potențialelor atacuri care ar putea submina consensul, punând rata de hash majoritară a unei rețele blockchain în mâinile unui singur grup sau al unei singure entități. Astfel de atacuri, cunoscute sub numele de atacuri de 51%, ar putea fi extrem de dăunătoare dacă sunt executate cu succes. Datorită competitivității mineritului Proof of Work și amplorii rețelei Bitcoin, probabilitatea ca un actor rău intenționat să câștige controlul asupra majorității nodurilor este extrem de mică.
În plus, costul puterii de calcul necesar pentru a obține un control de 51% asupra unei rețele blockchain uriașe ar fi astronomic, descurajând imediat o investiție atât de mare pentru o recompensă potențială relativ mică. Acest fapt contribuie la o caracteristică a blockchainurilor cunoscută sub numele de Byzantine Fault Tolerance (BFT), care este, în esență, capacitatea unui sistem distribuit de a continua să funcționeze normal, chiar dacă unele noduri devin compromise sau acționează rău intenționat.
Atât timp cât costul înființării majorității nodurilor rău intenționate rămâne prohibitiv și există stimulente mai bune pentru activitatea cinstită, sistemul va putea să prospere fără întreruperi semnificative. Cu toate acestea, merită remarcat faptul că rețelele mici de tip blockchain sunt, cu siguranță, susceptibile la atacuri majoritare, deoarece rata hash totală dedicată acelor sisteme este considerabil mai mică decât cea a Bitcoin.
Gânduri de încheiere
Prin utilizarea combinată a teoriei jocurilor și a criptografiei, blockchainurile sunt capabile să atingă niveluri ridicate de securitate ca sisteme distribuite. La fel ca în aproape toate sistemele, însă, este esențial ca aceste două domenii de cunoaștere să fie aplicate corect. Un echilibru atent între descentralizare și securitate este vital pentru construirea unei rețele de criptomonede fiabile și eficiente.
Pe măsură ce utilizările blockchainului continuă să evolueze, sistemele lor de securitate se vor schimba și ele pentru a răspunde nevoilor diferitelor aplicații. Blockchainurile private dezvoltate acum pentru companii, de exemplu, se bazează mult mai mult pe securitate prin controlul accesului decât pe mecanismele teoriei jocurilor (sau criptoeconomie) care sunt indispensabile pentru siguranța majorității blockchainurilor publice.