• 29.02.2024 12:14
Популярные метки

Руководство для обывателей по криптографии

Дек 27, 2023 ,

Все говорят о «криптовалюте», обсуждая блокчейн, криптовалюты или DeFi, но что означает слово «криптовалюта»? Почему его применяют? И, самое главное, для чего необходимо знать, как это работает?

В переводе с греческого слово «крипто» означает «скрытый» или «тайный». Использование термина в приложениях на основе блокчейна происходит от слова «криптография», которое представляет собой технику безопасной передачи данных. Цель криптографии — взять сообщение и сделать его «скрытым» или «замаскированным» таким образом, чтобы его не мог увидеть тот, кто не наделен особым правом. Однако при этом, сообщение можно снова сделать читаемым для целевой аудитории без особых проблем. Криптография существует на протяжении тысячелетий и все время развивается.

Криптография довольно проста. На самом базовом уровне она требует превращения читаемого сообщения, называемого «открытым текстом», в нечто, не имеющее смысла ни для кого, кроме предполагаемого читателя, называемое «шифротекстом», и обратно. Такой код может быть простым, как шифр Цезаря. В этом коде каждая буква в сообщении заменяется на букву, расположенную через три позиции после нее в алфавите. Тот, кто знает это правило замены, сможет легко расшифровать сообщение, а тот, кто не знает, увидит бессмыслицу.

Наиболее известные примеры криптографии являются централизованными. Однако при централизации могут возникнуть сложности. Например, если большое количество людей использует одну и ту же систему для кодирования и декодирования сообщений — например, все они используют одну и ту же стандартизированную кодовую книгу, — то все их сообщения можно будет легко взломать, если кодовая книга попадет в руки постороннего человека.

Если обратиться к истории, то мы увидим, что многие чрезвычайно сложные для взлома коды были разгаданы благодаря тому, что взломщики заполучили ключи. Из-за ошибки одного из участников централизованной системы вся система была поставлена под угрозу. Однако, как показывает практика применения технологии блокчейна, почти всегда существует децентрализованная альтернатива большим централизованным системам. Оказывается, для обмена точной, безопасной, зашифрованной информацией между людьми не нужен центральный орган.

В этой статье мы рассмотрим, как криптография используется в децентрализованных системах для обеспечения работы блокчейна и криптовалютных приложений. Для начала давайте рассмотрим, как биткойн использует криптографию в децентрализованной системе. Протокол Bitcoin использует «асимметричную» или «публичную» криптографию1. Эта модель, изобретенная в 1970-х годах, позволяет большим группам людей безопасно взаимодействовать и обмениваться данными при минимальном надзоре в рамках созданной инфраструктуры.

В этой системе каждому участнику выдается два криптографических ключа. Первый — это «открытый ключ». Он позволяет зашифровать сообщение для конкретного получателя. Этот ключ можно распространять повсеместно.
Второй ключ, который есть у участника, называется «закрытый ключ». Он отличается от первого, и его очень сложно разгадать. Именно этот ключ позволяет расшифровывать сообщения, зашифрованные открытым ключом. На примере криптовалюты и блокчейна можно сказать, что открытый ключ позволяет вам отправлять токены на кошелек вашего друга. Закрытый ключ позволяет ему получить доступ к кошельку и использовать токены. Любой человек может зашифровать сообщение, чтобы отправить ему токены; только он может расшифровать сообщение и получить токены.

Подобные системы (не все блокчейны основаны на одной и той же модели) могут работать под минимальным контролем с момента их создания. Это позволяет использовать все преимущества безопасной криптографической системы и преимущества децентрализации. Благодаря этому становятся возможными преимущества технологии блокчейна. Помимо того, что криптография позволяет отправлять и получать закодированные сообщения, она имеет множество других применений в децентрализованных системах.

Прежде всего, они обеспечивают безопасную связь между пользователями. Такие системы позволяют использовать цифровые подписи и другие методы аутентификации, что дает пользователям уверенность в том, что они обращаются к нужному собеседнику, даже при сохранении некоторой анонимности. Они позволяют подтверждать данные и проверять целостность транзакций. Они позволяют использовать алгоритмы консенсуса. Гарантируя, что все участники имеют согласованную версию истории транзакций, эти алгоритмы поддерживают целостность и безопасность децентрализованных блокчейнов.

Конечно, теория и практика — две разные вещи. Давайте посмотрим, как децентрализованная криптография работает в различных приложениях, которые используются каждый день.

Цифровые кошельки

Представьте, что ваш друг хочет отправить вам сообщение. Однако очень важно, чтобы вы знали, что это именно от него, а не от самозванца. Это не проблема для вас обоих, поскольку он может отправить вам сообщение с цифровой подписью в нижней строке. Он отправит сообщение, а вы сможете подтвердить, что это был именно он. Цифровые подписи позволяют проверять сообщения или документы. Получатель сообщения с цифровой подписью может быть уверен, что оно пришло от конкретного отправителя. Эти подписи основаны на асимметричных системах, подобных тем, что описаны выше, но работают они немного иначе, чем большинство сообщений, отправляемых в подобных системах. Здесь подпись кодируется с помощью закрытого ключа и расшифровывается с помощью открытого ключа. Эта подпись прикрепляется к другому сообщению.

Прежде всего, открытый ключ в этой ситуации работает как ваш адрес. Зная открытый ключ, вы можете отправить токены, но не можете ими воспользоваться, точно так же, как вы можете знать физический адрес, но не можете претендовать на владение его домом. Между тем закрытый ключ позволяет получить доступ к кошельку и подтвердить владение токенами. Это похоже на ключ от дома — любой может отправить вам что-то по почте, но войти в дом может только тот, у кого есть ключ от входной двери.

Токены, которые ваш друг хочет потратить, не существуют в кошельке; они существуют как записи в блокчейне. Когда он хочет отправить свои токены, он использует свой закрытый ключ, чтобы подтвердить, что он владеет своими токенами, а затем поступает с ними по своему усмотрению. Вот почему так важно держать свои приватные ключи в секрете — любой, у кого есть приватный ключ от кошелька, имеет полный контроль над средствами.

Цифровые подписи

Представьте, что ваш друг хочет отправить вам сообщение. Однако очень важно, чтобы вы знали, что это именно от него, а не от самозванца. Это не проблема для вас обоих, поскольку он может отправить вам сообщение с цифровой подписью в нижней строке. Он отправит сообщение, а вы сможете подтвердить, что это был именно он.

Цифровые подписи позволяют проверять сообщения или документы. Получатель сообщения с цифровой подписью может быть уверен, что оно пришло от конкретного отправителя. Эти подписи основаны на асимметричных системах, подобных тем, что описаны выше, но работают они немного иначе, чем большинство сообщений, отправляемых в подобных системах. Здесь подпись кодируется с помощью закрытого ключа и расшифровывается с помощью открытого ключа. Эта подпись прикрепляется к другому сообщению.

Как и прежде, для каждого человека существует только один закрытый ключ, в то время как открытый ключ может находиться в широком доступе. В алгоритмах, позволяющих создавать цифровые подписи, таких как DSA, ECDSA или RSA, открытый ключ можно использовать для определения того, что для отправки сообщения был использован соответствующий закрытый ключ.

Смарт-контракты

Смарт-контракты — одна из самых интересных команд, работающих на блокчейне. Предположим, на базе блокчейна Ethereum пишется и размещается контракт, который будет взаимодействовать с людьми так, как предопределено кодом.

Представим, что ваш друг решил начать арт-бизнес. Он пишет смарт-контракт, который будет отправлять готовые цифровые произведения искусства для загрузки каждому, кто отправит ему достаточно средств. Контракт хранится в блокчейне, и с ним может взаимодействовать каждый, кто использует эту сеть. Вы решаете стать его первым клиентом. Используя открытый ключ контракта, вы отправляете одну монету. Контракт, увидев, что вы отправили достаточно денег, предоставляет доступ к открытому ключу, чтобы загрузить вашу картинку. Затем, контракт отправляет вашему другу деньги, которые вы заплатили, используя его открытый ключ. Деньги попадают в его кошелек.

Хранение и поиск данных

Криптография упрощает хранение информации в блокчейне. Как вы, вероятно, знаете, транзакции в блокчейне записываются в блок, а затем хранятся на протяжении всего времени в распределенных учетных записях. Децентрализованная природа подобной базы данных позволяет ей оставаться достоверной, поскольку обновления каждой записи делают очевидными любые ошибки в одной из них.

Когда данные хранятся, фрагменты данных копируются, чтобы предотвратить их потерю, и шифруются с помощью закрытого ключа. Копии отправляются на хранение во множество различных учетных записей. Теперь данные надежно хранятся в надежных местах, где их невозможно изменить. Когда вы захотите получить их обратно, вы сможете использовать закрытый ключ для их расшифровки. Хотя различные системы хранения данных имеют разные преимущества, это недорогой способ записать данные, сохранить их в закодированном виде и защитить от сбоев.

Криптография дает блокчейну и криптовалютам инструменты, необходимые для обеспечения секретности, безопасности и стабильности коммуникаций. Децентрализованная криптография дает пользователям возможность общаться, безопасно пересылать средства, заключать контракты и хранить данные, не прибегая к помощи властного центрального органа.

• • •

ARPA Network (ARPA) — это децентрализованная сеть для защищенных вычислений, созданная для улучшения честности, безопасности и конфиденциальности блокчейнов. Сеть ARPA с поддержкой пороговых подписей BLS — это инфраструктура для проверяемых генераторов случайных чисел (RNG), безопасных кошельков, кроссчейновых мостов и децентрализованных служб доверительного хранения средств на нескольких блокчейнах.

Проект ARPA был ранее известен как ARPA Chain, сеть многосторонних вычислений с сохранением конфиденциальности, основанная в 2018 г. За прошедшие годы основная сеть ARPA выполнила свыше 224 000 вычислительных задач. Наш опыт в многосторонних вычислениях и других направлениях криптографии стал основой для разработки инновационной системы схем пороговых подписей BLS (TSS-BLS) и привел нас к сегодняшней сети ARPA Network.

Проверяемый генератор случайных чисел Randcast — это первое применение ARPA как инфраструктуры. Randcast предлагает криптографически сгенерированный источник случайных чисел с высочайшей безопасностью и низкой стоимостью по сравнению с другими решениями. Благодаря защищенной от вмешательства случайности Randcast может помочь метавселенным, играм, лотереям, при выпуске токенов NFT, добавлении в список избранных и распределении заданий для валидаторов.

Чтобы получить дополнительную информацию об ARPA или стать членом нашей команды, свяжитесь с нами по адресу about@arpachain.io.

Выражаем благодарность русскоязычному сообществу ARPA за предоставленный контент.

Vk: https://vk.com/arpa_russia

Канал анонсов ARPA в Telegram: https://t.me/ARPA_News_Ru