Blockchain Şifreleme Algoritmaları: Güvenlik ve Teknoloji İlişkisi

Blockchain şifreleme algoritması nedir?

Blockchain şifreleme algoritması (şifrelemealgoritma)

asimetrik şifreleme algoritması, orijinal düz metin dosyasını veya verilerini okuyamayan bir seyirci koduna dönüştürmek için şifreleme anahtarlarını kullanır. Şifreleme işlemi geri döndürülemez. Yalnızca karşılık gelen şifre çözme tuşunu koruyarak şifrelenmiş bilgiler okunabilir düz metne çözülebilir. Şifreleme, özel verilerin düşük riskli kamu ağları üzerinden gönderilmesine, verilerin korunmasına ve üçüncü tarafların çalınmasına ve okumasına izin vermesini sağlar.

Blockchain teknolojisinin merkezi avantajı ademi merkeziyetçiliktir ve düğümlerin veri şifreleme, zaman damgası, merkezi olmayan fikir birliği ve ekonomik teşvikler kullanarak birbirlerine güvenmesi gerekmez - merkezi kredi akran işlemi, koordinasyon ve İşbirliği, merkezi kurumlarda yaygın olan yüksek maliyet, verimsizlik ve veri depolama istikrarsızlık sorunlarını çözmek için çözümler sunmaktadır.

Blockchain uygulama alanları arasında dijital para, jetonlar, finans, çatışma önleme ve izlenebilirlik, gizlilik koruması, tedarik zinciri, eğlence ve daha fazlasını içerir. Blockchain ve Bitcoin patlamaktadır, hepsi gelecekte kayıtlı birçok ilgili üst alan adı ile ve alan adı endüstrisi üzerinde nispeten büyük bir etkiye sahiptir.

Dijital İmza Algoritması

Dijital İmza Algoritmaları, dijital imza standardının bir alt kümesidir ve yalnızca dijital imzalar olarak kullanılan belirli genel anahtar algoritmalarını temsil eder. Anahtar, SHA-1: İmza'yı onaylamak için oluşturulan mesajla yürütülür. Mesajın karması yeniden hesaplanır, imza genel anahtar kullanılarak şifre çözülür ve sonuçlar karşılaştırılır. Kısaltma DSA'dır.

?

Dijital imzalar, dijital imzaların özel formlarıdır. Şimdiye kadar, en az 20 ülke Avrupa Birliği ve ABD dijital imza yasaları da dahil olmak üzere dijital imzalara izin veren yasalar çıkardı. , 2004. Dijital imzalar ISO 7498-2 standardında tanımlanır. . Dijital imza mekanizması, sahtecilik, ret, sahtekarlık ve kurcalama sorunlarını çözmek için kimlik doğrulama yöntemleri sağlar. İddia, gönderenin gelecekte verileri gönderdiği gerçeğini reddedilemez.

Dijital imzalar önemli bir kriptografi alanıdır. El yazısı imzaları geleneksel kağıt belgelerle değiştirmek için elektronik belgelerin imzalanması önerilmiştir, bu nedenle beş özellik gereklidir.

(1) İmzalar güvenilirdir.

(2) İmza takılamaz.

(3) İmzalar yeniden kullanılamaz.

(4) İmzalı dosyalar değiştirilemez.

(5) İmza reddedilemez.

karma (karma) algoritması

Hash, keyfi uzunlukta (pre mapping olarak da bilinir) girişleri karma algoritmalar yoluyla dönüştürmek için kullanılır. . Bu dönüşüm, karma değerlerin boşluğunun genellikle girişin boşluğundan çok daha küçük olduğu ve farklı girişlerin aynı çıktıya karma olabileceği, ancak giriş değerlerinin geri dönüşü olmayan bir şekilde türetildiği sıkıştırılmış bir haritadır. Basitçe söylemek gerekirse, herhangi bir uzunluktaki mesajları sabit uzunlukta bir mesaj özetine sıkıştıran bir işlevdir.

Hash (karma) algoritması, tek yönlü bir kriptografik sistem. Başka bir deyişle, yalnızca şifreleme işlemleri ve şifre çözme işlemleri ile düz metinden şifreleme metinden geri dönüşü olmayan bir eşlemedir. Aynı zamanda, karma işlevi sabit uzunluk çıkışını elde etmek için herhangi bir uzunluktaki girişleri değiştirebilir. Karma işlevlerinin ve sabit çıktı veri uzunluğunun bu tek yönlü özelliği, mesaj veya veri oluşturmanızı sağlar.

Bitcoin blockchain'de temsil edildi. Bu blok zinciri, iş geçirmez ve sha (SHA256 (k)) ve ripemd160 (SHA256 (k)) gibi önemli kodlama sırasında ikincil bir karma kullanır. Bu yaklaşım, protokolü açıklığa kavuşturmadan iş yükünü artırmak veya çatlakların zorluğunu artırmaktır.

2.Ripemd160, esas olarak bitcoin adresleri oluşturmak için kullanılır. Bitcoin, aşağıdaki Şekil 1'de gösterildiği gibi genel anahtar adres işleminden oluşturulur.

Öğrenciler A ve B sınıfa paraları atın, temizlenecek, öne bakacak, sonra temiz, ters bakacak şekilde birine bahse girer. Temizler, bu strateji ile ilgili bir sorun değil.

Bununla birlikte, durum çevrimiçi sohbet odasına geçerse, A ve B de madeni para attığınız bir oyun oynuyorsa, B muhtemelen parasıyla aynı fikirde değil. spekülasyon yapmıyor. Bu bir tahmindir

B, B ön veya tersi olduğunda yanlışlıkla tahmin edildiğini söyleyebilirsiniz.

Bu problem nasıl çözülür? Neden önce madeni para atışınızın sonuçlarını şifrelemiyorsunuz ve sonra B tahmin et? Bu yöntemi deneyebilirsiniz.

Varsayalım ki tek bir sayı bir madalyonun önünü temsil eder ve eşit bir sayı tersi temsil eder. A 375 sayısını düşünür, sonra 258 ile çarpar, sonucu 96750'ye söyler, A 375'in anahtar olduğunu düşündüğünü beyan eder ve onu tuttuğunu beyan eder.

Sonraki, sonuçları kontrol ederek, 258 düşündüğü sayıdır, 375 anahtardır ve A hala yenilmezdir. A tuşuna önceden B'ye söylerse ne olur? B, orijinal numarayı doğrudan hesaplayabilir. Bu gizliliğin etkisini kaybedecektir.

Bu tür şifre çözme yöntemi, şifre çözme yönteminin açıkça çalışmadığını bilir, bu nedenle şifreleme yönteminin hala geri yükleyemeyeceğini öğrendikten sonra, orijinal metin onu geri yükleyemediğim bir yol var mı?

Açıkçası, şifreleme işlemi sırasında geri dönüşü olmayan işlemler eklemek sorun değil. Yeni bir şifreleme yöntemi tasarlama:

Sayı 375 olduğunu ve şifrelediğini varsayalım:

b 120943.

B, A'nın yalan söyleyip yalan söylemediğini görmek istiyorsa:

Sonunda bir madeni para atabilirsiniz

Bilgi Parçaları atan bu şifreleme yöntemine de denir Hashing algoritmaları olarak da bilinen "tek yönlü" şifreleme.

Bir sorun var:

Bu mümkündür, ancak çözülebilir. Bu, yukarıdaki algoritmanın zorluğunu arttırdığı için A bulmayı zorlaştırır

Yukarıdaki ifadeye göre, güvenilir bir karma algoritması

Karma işlevinin çarpışma direnci ve geri dönüşü vardır orijinal görüntü.

Çatışma, A öğrencisinin garip ve önceden, tutarlı karma sonuçları olduğu anlamına gelir, bu da hesaplama ile mümkün değildir.

İlk olarak, geniş bir uzay saunasının mesajını küçük bir alana sıkıştırmanız gerekir ve bir çarpışma olmalı.Karma uzunluğunun 256 bite sabitlendiği varsayılırsa, 1, 2, 2256+1 siparişini alırsanız, bu 2256+1 giriş değeri tek tek hesaplanacaktır ve iki giriş değerinin oluşturulabileceğini bulur: Onların karma.

Sınıf A, lütfen bunu görmek mutlu olmayın. Hesaplamak için zamana ihtiyacınız var, bu yüzden sizin. Bunu neden söylüyorsun?

Doğum günü paradoksuna göre, 2130+1 girişinin rastgele seçilmesi durumunda en az bir çarpışma girdisi bulunma şansı% 99,8'dir. İkincisi, 256 karma uzunluğuna sahip karma fonksiyonlar için, çarpışma çiftleri bulmak için ortalama 2128 karma hesaplama gereklidir. Bilgisayar saniyede 10.000 karma hesaplama gerçekleştirdiğinde, 2.128 karma hesaplamanın tamamlanması yaklaşık 1.027 yıl sürer.

Sınıf A, hile yapmayı düşünmeyin, muhtemelen bu kadar uzun yaşamadın. Tabii ki, bir bilgisayarın bilgi işlem gücü önemli ölçüde iyileştirilirse bu mümkündür.

Peki, başka hangi kullanımlar tutarlı? Bilginin bütünlüğünü doğrulamak için

kullanılır. Bunun nedeni, iletim işlemi sırasında bilginin kurcalanmadığı takdirde, karma hesaplaması yapılarak elde edilen karma değerinin orijinal karma değerinden farklı olmasıdır. Bu nedenle, bir blok zincirinde, karma fonksiyonun çarpışma direnci blokların ve işlemlerin bütünlüğünü doğrulamak için kullanılabilir.

Karma değerleri sayısız düz metinle karşılık gelir, bu yüzden teoride hangisini bilmiyoruz. Tıpkı 4+5 = 9 ve 2+7 = 9 sonuçları gibi, girdiğim sonucun 9 olduğunu görebilirsiniz, ancak girdiğim sayıyı biliyor musunuz?

hasing mesajı m rastgele bir önek r getirir ve karma h (r || m) karma değerine dayanarak, karma işlevini temsil eden m mesajını kurtarmak zorsa, değer m mesajı m'dır. .

Bu nedenle, orijinal verileri sonuçlara göre ters çevirmek istiyorsanız, saman yığınında nadiren bir iğne bulacaksınız.

Zor aşinalık, özel gereksinimleri karşılayan karma değerler üretmenin uygun bir yolunun eksikliğini ifade eder. Rayman açısından, kısayol yoktur. Bunu adım adım hesaplamanız gerekir. Karma sonucun ilk 3 bitte bulunan karma değeri, ilk 6 bitte bulunan karma değeri ve ilk 6 bitte görülen karma değeri ve ilk 6'da görülen karma değeri ile başlaması gerekiyorsa Bitler, hahas olmalı. Hesaplama sayısı belirli bir miktarla ilgilidir.

Bunu nasıl kullanabilirim? Blockchain'de, fikir birliği algoritmaları için bir çalışma kanıtı olarak kullanılabilir.

Esas olarak karma işlevinin üç önemli özelliğini açıklar. Çarpışma direnci, orijinal görüntünün geri dönüşü olmayan ve problem dostu.

Bu önemli özellikler nedeniyle, blockchain bloklarının doğrulanması ve işlem bütünlüğü, konsensüs algoritmalarının çalışma kanıtı vb. Karma fonksiyonlar kullanılarak uygulanır.

Pekin'den Dijital Para Birimi Zou: 2016.7

[3], 2016.6

6 blockchain teknolojisi için çekirdek algoritmalar

blockchain için çekirdek algoritmalar: Bizans anlaşmaları

Belki bu durum: Bizans İmparatorluğu Büyük bir servete sahip ve etrafındaki 10 komşu uzun zamandır var, ancak Bizans duvarları kayalar olarak uzun ve komşular normal. Bir komşunun müdahalesi başarısız olabilir ve diğer dokuz komşu tarafından istila edilebilir. Bizans imparatorluğu o kadar güçlü savunma yeteneklerine sahipti ki, komşu ülkelerin en az yarısının bu mümkün olabilmesi için eşzamanlı olarak saldırmak zorunda kaldı. Bununla birlikte, komşu devletlerden biri veya daha fazlası birlikte saldırmayı kabul ederse, ancak gerçek süreç ihanetse, işgalciler silinebilir. Bu nedenle, her iki taraf dikkatli davrandı ve sadece komşularına güvenmeye cesaret edemedi. Bu Bizans General'in bir sorusu.

Bu dağıtılmış ağda, her general gerçek zamanlı olarak diğer generallerle senkronize edilmiş bir mesaj defteri vardır. Hesap defterindeki her bir generalin imzası kimlik açısından doğrulanabilir. Tutarsız bir mesaj varsa, hangi generallerin tutarsız olduğunu bilebilirsiniz. Tutarsız haberlere rağmen, yarısından fazlası saldırıyı kabul ettiği sürece, azınlık çoğunluğu takip eder ve bir fikir birliğine varır. Dağıtılmış bir sistemde, kötü bir adam olmasına rağmen, kötü adam yanıt vermemek, bir hata mesajı göndermek, farklı düğümlere farklı bir karar göndermek gibi her şeyi yapabilir. (Protokole tabi değil kısıtlamalar). Yanlış düğüm kuvvetleri birleştirir ve kötü bir şey yapar. Bununla birlikte, çoğu insan iyi insanlar olduğu sürece, yukarıdaki Bizans anlaşmasında bir blockchain fikir birliği elde etmek tamamen mümkündür, blockchain çekirdek algoritması 2: Asimetrik şifreleme teknolojisi

On generalden bazıları aynı anda bir mesaj başlattı, kaçınılmaz olarak sistemdeki kaosa neden oluyor, her bir kişinin saldırı zaman planını tartışmasına izin veriyor ve bu da zor. Herkes saldırgan bir mesaj başlatabilir, ancak gerçekten kim gönderir? Bir düğüm birleşik bir saldırı mesajı gönderdiğinde, her düğüm kimliğini doğrulamak için mesajı başlatmalı ve mühürlemelidir.

Güncel bir bakış açısıyla, asimetrik şifreleme teknikleri bu imza sorunu tamamen çözebilir. Asimetrik şifreleme algoritmalarının şifrelemesi ve şifre çözülmesi iki farklı anahtar kullanır. Genel olarak, genel ve özel anahtarlar, mesajın genel anahtarla şifrelenmesi ve ayrıca mesaj özel bir anahtarla şifrelenmişse, genel anahtara karşılık gelen özel bir anahtar gerektirir. Özel bir anahtara karşılık gelmesi için şifresini çözmek gerekir.

Blockchain çekirdek algoritması III: Hata tolerans sorunları

Mesajların bu ağda kaybolabileceğini, hasar görebileceğini, geciktirilebileceğini ve gönderilebileceğini varsayar. .Ayrıca, düğümün davranışı keyfi olabilir. İstediğiniz zaman, ağı birleştirebilir ve sonlandırabilir, mesajları yok edebilir, mesajları zorlayabilir, çalışmayı durdurabilir ve çeşitli insan veya insan olmayan arızaları. Algoritmalarımız hem güvenlik hem de kullanılabilirliği içerir ve herhangi bir ağ ortamı için uygun konsensüs düğümlerinden oluşan bir konsensüs sistemi için arıza toleransı sağlar.

Blockchain 4 Çekirdek Algoritması: Paxos algoritması (Tutarlılık Algoritması)

Paxos algoritması tarafından çözülen problem, dağıtılmış bir sistemin belirli bir değeri (çözünürlük) nasıl kabul ettiğidir. Tipik bir senaryo, dağıtılmış bir veritabanı sisteminde, her düğümün tutarlı bir başlangıç ​​durumuna sahip olması ve her bir düğüm aynı işlem sırasını gerçekleştirdiğinde, sonuçta tutarlı bir şey alabilir. durum. Her düğümün aynı komut sırasını yürüttüğünden emin olmak için, her bir düğümde görülen talimatların her talimatta yürütülmesi için tutarlı olduğundan emin olmak için bir "tutarlılık algoritması" gereklidir. Yaygın tutarlılık algoritmaları birçok senaryoya uygulanabilir ve dağıtılmış hesaplamada kritik bir konudur. İki düğüm iletişimi modeli vardır: paylaşılan bellek ve mesajlaşma. Paxos algoritması, bir mesajlaşma modeline dayanan bir tutarlılık algoritmasıdır.

Blockchain Çekirdek Algoritması 5: Konsensüs Mekanizması

Blockchain Konsensüs Algoritmaları öncelikle iş geçirmez ve stok geçirmez. Aslında, bitcoin teknik açıdan geri dönüştürülmüş bir karma nakit olarak kabul edilebilir. Yeni gizli para madenciliği yaparken, blok oluştururken, tüm katılımcılar tüm katılımcılardan onay almalı ve madenciler bloktaki tüm veriler için POW iş kanıtı almalıdır. Aynı zamanda, madenciler her zaman bu görevi ayarlamanın zorluğunu gözlemlemelidir, çünkü ağ gereksinimi ortalama 10 dakika başına bir blok oluşturmaktır.

Blockchain çekirdek algoritması 6: Dağıtılmış Depolama

Dağıtılmış depolama, her makinenin disk alanını bir ağ üzerinde kullanan ve bu depolama kaynaklarını dağıtan bir veri depolama teknolojisidir. cihaz ve veriler ağın çeşitli köşelerinde saklanır. Bu nedenle, verileri her bilgisayara saklamak yerine, dağıtılmış depolama teknolojisi keser ve farklı bilgisayarlarda saklar. Aynı sepet yerine 100 yumurta depolamak gibi çeşitli yerlerde açılırlar ve toplamları 100'dür.

1.1

Karma, hash işlevini kullanarak verileri haritalamak için kullanılabilir. Tipik olarak, endüstri onu temsil etmek için y = karma (x) kullanır ve karma fonksiyonu, hash değerini hesaplamak için x'in hesaplanmasını uygular.

Blockchain karma fonksiyon özellikleri:

Verimli hesaplama çatışmaları küçük: x! = y =Hash (x)! = Hash (y)

Orijinal bilgileri gizleyin: Örneğin, yalnızca blockchain'deki farklı düğümler arasındaki işlemleri doğrulamak için bilgilerin entropisini doğrulamanız gerekiyorsa. orijinal bilgi. Düğüm, işlem karma işaretçisinin bir karmasını göndermelidir.

A karma işaretçisi, gerçek verilerden hesaplanan bir değişkenin değerini ifade eder ve hem gerçek veri içeriğini hem de depolama konumunu temsil edebilir. Gerçek veriler. Aşağıdaki diyagram, bir karma işaretçinin şematik bir diyagramıdır. Blockchain'in bloklarda, blockchain blokları aracılığıyla gösterilen karma işaretçileri bloklar arasındaki işaretlerden kullandığını anlamak önemlidir. Bu tür veri yapılarının avantajı, sonraki blokların önceki tüm bloklarda bilgi arayabilmesidir. Bir bloğun hashpointer hesaplaması, blok zincirinin bazı haksız kurcalama özelliklerini garanti eden önceki bloklardan gelen bilgiler içerir. İkinci amaç, Merkletree'nin farklı düğümlerini oluşturmaktır.

Karma, işlem doğrulaması ve dijital imzalar gibi diğer teknolojilerde de kullanılır.

2. Orijinal metni almak için gizli bir anahtar aracılığıyla şifresini çözün. Şifreleme partisinin ve şifre çözme partisinin aynı özel tuşa sahip olup olmadığına bağlı olarak, şifreleme algoritması kabaca üç alt tipe ayrılabilir:

simetrik şifreleme

şifreleme bu yöntemin avantajlarını kullanır , AES,

Asimetrik şifreleme

Asimetrik şifreleme sistemleri şifreleme ve şifre çözme, şifreleme cihazlarında da genel ve özel anahtarlara sahiptir. Kriptografik ajan daha sonra genel anahtarı diğer ilgili taraflara gönderebilir ve özel anahtar kesinlikle kendisi için tutulur. Örneğin, bankalar tarafından bireysel kullanıcılara verilen özel anahtarlar kişisel şifreleme ile depolanırken, diğerleri genel anahtarları kullanır ve tam tersi, genellikle çalışma süresi için daha karmaşıktır. Diğer yaygın asimetrik şifreleme algoritmaları arasında RSA ve ECC bulunur.

simetrik ve asimetrik şifreleme kombinasyonu

Bu yöntem, şifreleme işlemini asimetrik bir anahtar kullanarak iki aşamaya ayırır ve anahtarı dağıtmakla ilgili bir sır kullanır. Simetrik şifrelemenin özel anahtarını, güvenlik ve orijinal metin Faz 2 simetrik şifreleme kullanılarak şifrelenir ve şifrelenir.

2.2 Dijital İmza

Halka açık dijital imzalar olarak da bilinen dijital imzalar, kağıt üzerine yazılmış fiziksel imzalardır. Dijital imzalar öncelikle imzalayanları tanımlamak ve veri değişikliklerinden yinelemenin önlenmesini önlemek için kullanılır. Dijital imzalar üç önemli özellik içerir:

Kendi dijital imzanızı imzalayabilirsiniz, ancak imzanın sizin tarafınızdan verilip verilmediğini görebilirsiniz. Dijital belgeler aslında kağıt medya tarafından bağlanır.

İlk olarak, kişisel bir kamu ve özel anahtar çifti oluşturmanız gerekir:

(SK, PK): = Generekeys (KeySize), kullanıcının SK Private Anahtar Tutulması ile birlikte kullanmalıdır. -PK genel anahtarları başkalarına dağıtılabilir

Sonra SK: = Sign (SK, Mesaj) ile belirli bir mesajı imzalayabilirsiniz. İmza Sig

Son olarak, imza genel anahtarına sahip olan parti imza doğrulaması yapabilir:

isValid: = Doğrula (pk, mesaj, sig)

hepsi Veri İşlemleri Blockchain sistemlerinin her biri bir imza gerektirir ve kullanıcının genel anahtarı, Bitcoin tasarım işlemi sırasında kullanıcının Bitcoin adresini temsil etmek için doğrudan kullanılır. Bu şekilde, kullanıcı aktarım gibi bir bitcoin işlemi başlattığında kullanıcı işlemlerinin yasallık doğrulamasını uygun şekilde gerçekleştirebilirsiniz.

2.3 Dijital Sertifikalar ve Sertifikasyon Merkezi

2.3.1 Dijital Sertifikalar (Dijital Sertifikalar)

Dijital sertifikalar "Dijital Kimlik Kartları" ve "olarak da bilinir. Ağ Kimlik Kartı "Bu, Sertifikalı Merkez tarafından onaylanan ve Public Anahtar Sahibi ve Genel Anahtar ile ilgili bilgiler içeren Sertifikalı Merkez tarafından dijital olarak imzalanan ve Dijital Sertifika, sahibinin kimliğini belirlemek için kullanılabilir. .

Dijital sertifikalar, Sertifika Adı Bilgileri, Sertifika Yetkili Yöneticisinin Dijital İmzaları ve Sertifikalar Bir Veritabanında Depolanır. Kullanıcılar ağ üzerinden birbirleriyle sertifika alışverişi yapabilir. Sertifika iptal edildikten sonra, sertifikayı yayınlayan CA, gelecekte olası anlaşmazlıkları çözmek için sertifikanın bir kopyasını tutar.

2.3.2 Sertifika Otoritesi

Sertifika merkezleri genellikle CAS olarak adlandırılır. Her kullanıcı. Ad ve genel anahtar içeren benzersiz bir dijital sertifika.

2.4 Ortak şifreleme algoritmalarının karşılaştırılması