Blockchainy sú zabezpečované rôznymi mechanizmami. Patria sem pokročilé kryptografické techniky a matematické modely správania a rozhodovania. Technológia blockchain je základnou štruktúrou väčšiny systémov kryptomien. Je to presne to, čo bráni duplikovaniu alebo zničeniu tohto druhu digitálnych peňazí.
Využitie technológie blockchain sa skúma aj v iných oblastiach, kde je vysoko hodnotená nemennosť a bezpečnosť údajov. Ako príklady je možné spomenúť zaznamenávanie a sledovanie charitatívnych darov, lekárskych databáz a riadenie dodávateľského reťazca.
Bezpečnosť blockchainu však ani zďaleka nie je jednoduchou otázkou. Preto je dôležité porozumieť základným konceptom a mechanizmom, ktoré týmto inovatívnym systémom poskytujú takúto mohutnú ochranu.
Koncepty nemennosti a konsenzu
Aj keď v bezpečnosti spojenej s blockchainom zohráva úlohu množstvo funkcií, dvomi z najdôležitejších sú koncepty konsenzu a nemennosti. Konsenzus sa týka schopnosti uzlov v distribuovanej blockchainovej sieti dohodnúť sa na skutočnom stave siete a platnosti transakcií. Proces dosiahnutia konsenzu typicky závisí od takzvaných algoritmov konsenzu.
Nemennosť, na druhej strane, sa týka schopnosti blockchainov zabrániť úprave už potvrdených transakcií. Aj keď tieto transakcie často súvisia s prevodom kryptomien, môžu sa vzťahovať aj na záznam iných nepeňažných foriem digitálnych údajov.
Kombinácia konsenzu a nemennosti poskytuje rámec pre bezpečnosť údajov v blockchainových sieťach. Zatiaľ čo algoritmy konsenzu zabezpečujú dodržiavanie pravidiel systému a zhodu všetkých zúčastnených strán na aktuálnom stave siete, nemennosť zaručuje integritu dát a záznamov o transakciách po potvrdení platnosti každého nového bloku dát.
Úloha kryptografie v bezpečnosti blockchainu
Blockchainy sa pri dosahovaní bezpečnosti údajov vo veľkej miere spoliehajú na kryptografiu. V tejto súvislosti majú zásadný význam takzvané kryptografické hašovacie funkcie. Hašovanie je proces, pri ktorom algoritmus (hašovacia funkcia) prijíma vstupné údaje ľubovoľnej veľkosti a vracia výstup (hash), ktorý obsahuje predvídateľnú a pevnú veľkosť (alebo dĺžku).
Bez ohľadu na veľkosť vstupu, dĺžka výstupu bude vždy rovnaká. Ale ak sa vstup zmení, výstup bude úplne iný. Ak sa však vstup nezmení, výsledný hash bude vždy rovnaký. Bez ohľadu na to, koľkokrát hašovaciu funkciu spustíte.
V rámci blockchainov sa tieto výstupné hodnoty, známe ako hash, používajú ako jedinečné identifikátory pre dátové bloky. Hash každého bloku sa generuje vo vzťahu k hashu predchádzajúceho bloku. Toto je presne to, čo vytvára reťazec prepojených blokov. Hash bloku závisí od údajov obsiahnutých v tomto bloku, čo znamená, že akákoľvek zmena vykonaná v údajoch by si vyžadovala zmenu hashu bloku.
Preto pre vygenerovanie hashu každého bloku sú potrebné údaje obsiahnuté v tomto bloku a hash predchádzajúceho bloku. Tieto identifikátory hash zohrávajú hlavnú úlohu pri zaisťovaní bezpečnosti a nemennosti blockchainu.
Hašovanie sa využíva aj v algoritmoch konsenzu používaných na overovanie transakcií. Na blockchaine Bitcoin napríklad algoritmus Proof of Work (PoW) využíva hašovaciu funkciu s názvom SHA-256. Ako už názov napovedá, SHA-256 berie vstupy údajov a vracia hash s dĺžkou 256 bitov alebo 64 znakov.
Okrem poskytovania ochrany záznamov transakcií v ledgeroch zohráva kryptografia dôležitú úlohu aj pri zaisťovaní bezpečnosti peňaženiek používaných na ukladanie kryptomien. Spárované verejné a privátne kľúče, ktoré používateľom umožňujú prijímať a odosielať platby, sa vytvárajú pomocou asymetrickej kryptografie alebo kryptografie s použitím verejného kľúča. Privátne kľúče sa používajú na generovanie digitálnych podpisov pre transakcie, čo umožňuje overenie vlastníctva odosielaných mincí.
Hoci špecifiká sú nad rámec tohto článku, povaha asymetrickej kryptografie bráni komukoľvek (okrem držiteľa privátneho kľúča) v prístupe k finančným prostriedkom uloženým v kryptopeňaženke. Vďaka tomuto sú tieto prostriedky v bezpečí, kým sa vlastník nerozhodne minúť ich (za predpokladu, že privátny kľúč nebol zdieľaný alebo kompromitovaný).
Kryptoekonomika
Okrem kryptografie zohráva úlohu pri udržiavaní bezpečnosti blockchainových sietí aj relatívne nový koncept známy ako kryptoekonomika. Súvisí so študijným odborom známym ako teória hier, ktorý matematicky modeluje rozhodovanie racionálnych aktérov v situáciách s vopred definovanými pravidlami a odmenami. Zatiaľ čo tradičnú teóriu hier je možné vo veľkej miere aplikovať na celý rad prípadov, kryptoekonomika špecificky modeluje a opisuje správanie uzlov na systémoch distribuovaných blockchainov.
Stručne povedané, kryptoekonomika je štúdium ekonomiky v rámci blockchainových protokolov a možných výsledkov, ktoré môže predstavovať ich dizajn na základe správania účastníkov. Bezpečnosť prostredníctvom kryptoekonomiky je založená na myšlienke, že blockchainové systémy poskytujú väčšie stimuly pre uzly, aby konali čestne, než aby sa správali škodlivo alebo robili chyby. Dobrým príkladom tejto štruktúry založenej na stimuloch je opäť algoritmus konsenzu Proof of Work používaný pri ťažbe v sieti Bitcoin.
Keď Satoshi Nakamoto vytvoril rámec pre ťažbu bitcoinov, zámerne bol navrhnutý ako proces náročný na zdroje. Vzhľadom na zložitosť a výpočtovú náročnosť zahŕňa ťažba PoW značnú investíciu vo forme peňazí a času. Bez ohľadu na to, kde sa nachádza uzol a kto ním je. Takáto štruktúra preto výrazne odrádza od zlomyseľnej činnosti a významne stimuluje poctivú ťažbu. Nečestné alebo neefektívne uzly budú rýchlo vylúčené z blockchainovej siete, zatiaľ čo čestní a efektívni ťažiari majú potenciál získať značné odmeny za blok.
Táto rovnováha rizík a odmien tiež poskytuje ochranu pred potenciálnymi útokmi, ktoré by mohli podkopať konsenzus vložením väčšiny hash rate blockchainovej siete do rúk jedinej skupiny alebo subjektu. Ak by sa takéto útoky, známe ako útoky 51 %, vyskytli, mohli by byť mimoriadne škodlivé. Vzhľadom na konkurencieschopnosť ťažby Proof of Work a veľkosť siete Bitcoin je pravdepodobnosť, že zlomyseľný aktér získa kontrolu nad väčšinou uzlov, extrémne minimálna.
Okrem toho by náklady na výpočtový výkon potrebné na dosiahnutie 51-percentnej kontroly nad obrovskou blockchainovou sieťou boli astronomické, čo v podstate odrádza od takej veľkej investície za potenciálne relatívne malú odmenu. Táto skutočnosť prispieva k charakteristike blockchainov známej ako byzantská odolnosť proti chybám (BFT), čo je v podstate schopnosť distribuovaného systému pokračovať v štandardnom fungovaní aj vtedy, keď sú niektoré uzly ohrozené alebo sa správajú zákerne.
Pokiaľ náklady na vytvorenie väčšiny škodlivých uzlov zostanú neúmerné vysoké a budú existovať lepšie stimuly pre poctivú činnosť, systém bude schopný rozkvitať bez výrazného narušenia. Stojí však za zmienku, že malé blockchainové siete sú určite náchylné na väčšinový útok, pretože celkový hash rate venovaný týmto systémom je podstatne nižší ako hash rate Bitcoinu.
Záverečné myšlienky
Vďaka kombinácii použitia teórie hier a kryptografie sú blockchainy schopné dosiahnuť vysokú úroveň bezpečnosti ako distribuované systémy. Ako pri takmer všetkých systémoch, dôležité je, aby sa tieto dve oblasti znalostí správne aplikovali. Dôkladná rovnováha medzi decentralizáciou a bezpečnosťou je životne dôležitá pre vybudovanie spoľahlivej a efektívnej siete kryptomien.
Keďže používanie blockchainu sa neustále vyvíja, aj jeho bezpečnostné systémy sa budú meniť tak, aby spĺňali potreby rôznych aplikácií. Súkromné blockchainy, ktoré sa v súčasnosti vyvíjajú pre obchodné firmy, sa napríklad oveľa viac spoliehajú na bezpečnosť prostredníctvom kontroly prístupu než na mechanizmy teórie hier (alebo kryptoekonomiky), ktoré sú nevyhnutné pre bezpečnosť väčšiny verejných blockchainov.