Blockkedjor sÀkras genom en mÀngd olika mekanismer som inkluderar avancerade kryptografiska tekniker och matematiska modeller för beteende och beslutsfattande. Blockkedjetekniken Àr den underliggande strukturen för de flesta kryptovalutasystem och Àr det som förhindrar att denna typ av digitala pengar dupliceras eller förstörs.
AnvÀndningen av blockkedjetekniken utforskas ocksÄ i andra sammanhang dÀr oförÀnderlighet och sÀkerhet inom data Àr mycket vÀrdefulla. NÄgra exempel inkluderar registrering och spÄrning av vÀlgörenhetsdonationer, medicinska databaser och hantering av försörjningskedjan.
Blockkedjans sÀkerhet Àr dock lÄngt ifrÄn ett enkelt Àmne. DÀrför Àr det viktigt att förstÄ de grundlÀggande begreppen och mekanismerna som ger ett robust skydd för dessa innovativa system.
Begreppen oförÀnderlighet och konsensus
Ăven om mĂ„nga funktioner spelar in i sĂ€kerheten i samband med blockkedjan, Ă€r tvĂ„ av de viktigaste begreppen konsensus och oförĂ€nderlighet. Konsensus hĂ€nvisar till nodernas förmĂ„ga inom ett distribuerat blockkedjenĂ€tverk att komma överens om nĂ€tverkets Ă€kta tillstĂ„nd och om transaktionernas giltighet. Vanligtvis Ă€r processen för att uppnĂ„ konsensus beroende av de sĂ„ kallade konsensusalgoritmerna.
OförĂ€nderlighet hĂ€nvisar Ă„ andra sidan till blockkedjornas förmĂ„ga att förhindra förĂ€ndring av transaktioner som redan har bekrĂ€ftats. Ăven om dessa transaktioner ofta Ă€r relaterade till överföring av kryptovalutor, kan de Ă€ven hĂ€nvisa till register över andra icke-monetĂ€ra former av digitala data.
Kombinerat ger konsensus och oförĂ€nderlighet ramverket för datasĂ€kerhet i blockkedjenĂ€tverk. Ăven om konsensusalgoritmer sĂ€kerstĂ€ller att systemets regler följs och att alla inblandade parter Ă€r överens om nĂ€tverkets nuvarande tillstĂ„nd, garanterar oförĂ€nderlighet integriteten hos data och transaktionsposter efter att varje nytt datablock har bekrĂ€ftats vara giltigt.
Kryptografins roll inom blockkedjesÀkerhet
Blockkedjor förlitar sig starkt pÄ kryptografi för att uppnÄ datasÀkerhet. I detta sammanhang Àr de sÄ kallade kryptografiska hashfunktionerna av grundlÀggande betydelse. Hashing Àr en process dÀr en algoritm (hashfunktion) tar emot indata av vilken storlek som helst och returnerar utdata (hash) som innehÄller en förutsÀgbar och fast storlek (eller lÀngd).
Oavsett storleken pĂ„ indata kommer utdata alltid att ha samma lĂ€ngd. Men om indata Ă€ndras kommer utdata att vara helt annorlunda. Men om indata inte Ă€ndras kommer den resulterande hashen alltid att vara densamma â oavsett hur mĂ„nga gĂ„nger du kör hashfunktionen.
Inom blockkedjor anvÀnds dessa vÀrden pÄ utdata, sÄ kallade hashar, som unika identifierare för datablock. Hash för varje block genereras i förhÄllande till hashen i det föregÄende blocket och det Àr detta som skapar en kedja av lÀnkade block. Ett blockhash Àr beroende av data som finns i det blocket, vilket innebÀr att alla Àndringar som gjorts i data skulle krÀva en Àndring av blockhash.
DÀrför genereras hashen för varje block baserat pÄ bÄde data som finns i det blocket och hashen frÄn det föregÄende blocket. Dessa hashidentifierare spelar en viktig roll för att sÀkerstÀlla blockkedjans sÀkerhet och oförÀnderlighet.
Hashing utnyttjas ocksÄ i konsensusalgoritmerna som anvÀnds för att validera transaktioner. PÄ Bitcoins blockkedja anvÀnder algoritmen bevis pÄ arbete till exempel en hashfunktion som heter SHA-256. Som namnet antyder tar SHA-256 indata och returnerar en hash som Àr 256 bitar eller 64 tecken lÄng.
Förutom att ge skydd för transaktionsposter pÄ huvudböcker, spelar kryptografi ocksÄ en roll för att garantera sÀkerheten för plÄnböckerna som anvÀnds för att lagra enheter av kryptovaluta. De kopplade offentliga och privata nycklarna som tillÄter anvÀndare att ta emot och skicka betalningar skapas med hjÀlp av asymmetrisk eller offentlig nyckelkryptering. Privata nycklar anvÀnds för att generera digitala signaturer för transaktioner, vilket gör det möjligt att autentisera Àgandet av de coin som skickas.
Ăven om vi inte gĂ„r in pĂ„ smĂ„detaljerna i denna artikel, kan man sĂ€ga att karaktĂ€ren av asymmetrisk kryptografi hindrar nĂ„gon annan Ă€n den privata nyckelinnehavaren frĂ„n att fĂ„ Ă„tkomst till tillgĂ„ngar som lagras i en kryptovalutaplĂ„nbok, vilken hĂ„ller dessa tillgĂ„ngar sĂ€kra tills Ă€garen bestĂ€mmer sig för att spendera dem (sĂ„ lĂ€nge den privata nyckeln inte delas eller hackas).
Kryptoekonomi
Förutom kryptografi spelar ett relativt nytt koncept som kallas kryptoekonomi ocksĂ„ en roll för att upprĂ€tthĂ„lla sĂ€kerheten för blockkedjenĂ€tverk. Detta Ă€r relaterat till ett studieomrĂ„de som kallas spelteori, som matematiskt modellerar beslutsfattande av rationella aktörer i situationer med fördefinierade regler och belöningar. Ăven om traditionell spelteori i stort sett kan tillĂ€mpas pĂ„ flera olika omrĂ„den, modellerar och beskriver kryptoekonomi specifikt beteendet hos noder pĂ„ distribuerade blockkedjesystem.
Kort sagt Àr kryptoekonomi studien av ekonomin inom blankningsprotokoll och de möjliga resultaten som deras design kan ge baserat pÄ deltagarnas beteende. SÀkerhet genom kryptoekonomi bygger pÄ uppfattningen att blockkedjesystem ger större incitament för noder att agera Àrligt Àn att anta skadliga eller felaktiga beteenden. à terigen erbjuder konsensusalgoritmen bevis pÄ arbete som anvÀnds inom Bitcoin-utvinning ett bra exempel pÄ denna incitamentsstruktur.
NĂ€r Satoshi Nakamoto skapade ramverket för Bitcoin-utvinning var det avsiktligt utformat för att vara en kostsam och resurskrĂ€vande process. PĂ„ grund av dess komplexitet och berĂ€kningskrav innebĂ€r arbetsbevis-utvinning en betydande investering av pengar och tid â oavsett var och vem utvinningsnoden Ă€r. DĂ€rför ger en sĂ„dan struktur ett starkt avskrĂ€ckande för skadlig aktivitet och betydande incitament för Ă€rlig utvinningsaktivitet. OĂ€rliga eller ineffektiva noder kommer snabbt att avvisas frĂ„n blockkedjenĂ€tverket, medan alla Ă€rliga och effektiva miners har potential att fĂ„ betydande block-belöningar.
PÄ samma sÀtt ger denna balans mellan risker och belöningar ocksÄ skydd mot potentiella attacker som kan förstöra en konsensus genom att placera den större delen av hashhastigheten för ett blockkedjenÀtverk i hÀnderna pÄ en enda grupp eller enhet. SÄdana attacker, kÀnda som 51-procentsattacker, kan vara extremt skadliga om de lyckas. PÄ grund av konkurrenskraften hos utvinning med bevis pÄ arbete och storleken pÄ Bitcoin-nÀtverket Àr sannolikheten för att en skadlig aktör fÄr kontroll över en majoritet av noderna extremt minimal.
Dessutom skulle kostnaden för datorkraft som behövs för att uppnĂ„ 51 procent kontroll över ett stort blockkedjenĂ€tverk vara astronomiska, vilket gör det omedelbart avskrĂ€ckande för att göra en sĂ„ stor investering för en relativt liten potentiell belöning. Detta faktum bidrar till en egenskap hos blockkedjor som kallas bysantinsk feltolerans(BFT), vilket i huvudsak Ă€r förmĂ„gan hos ett distribuerat system att fortsĂ€tta fungera normalt Ă€ven om vissa noder Ă€ventyras eller agerar skadligt.Â
SÄ lÀnge kostnaden för att etablera en majoritet av skadliga noder förblir oöverkomliga och bÀttre incitament finns för Àrlig aktivitet, kommer systemet att kunna fungera utan betydande störningar. Det Àr dock vÀrt att notera att smÄ blockkedjenÀtverk verkligen Àr mottagliga för majoritetsattacker, eftersom den totala hashhastigheten som Àgnas Ät dessa system Àr betydligt lÀgre Àn för Bitcoin.
Sammanfattningsvis
Genom den kombinerade anvÀndningen av spelteori och kryptografi kan blockkedjor uppnÄ höga sÀkerhetsnivÄer som distribuerade system. Som med nÀstan alla system Àr det dock viktigt att dessa tvÄ kunskapsomrÄden tillÀmpas korrekt. En noggrann balans mellan decentralisering och sÀkerhet Àr avgörande för att bygga ett pÄlitligt och effektivt kryptovalutanÀtverk.
I och med att anvÀndningen av blockkedjan fortsÀtter att utvecklas kommer dess sÀkerhetssystem ocksÄ att förÀndras för att tillgodose behoven hos olika tillÀmpningar. De privata blockkedjorna som nu utvecklas för affÀrsföretag förlitar sig till exempel mycket mer pÄ sÀkerhet genom Ätkomstkontroll Àn pÄ spelteorimekanismerna (eller kryptoekonomi), som Àr oumbÀrligt för sÀkerheten för de flesta offentliga blockkedjor.