Асимметричное шифрование и Биткоин

Асимметричное шифрование и Биткоин

Стабильность работы Биткоина, а также надежная защита активов и транзакций пользователей предполагают применение соответствующих технических решений. Понимание преимуществ асимметричного шифрования и связи между публичным и приватным ключами через эллиптическую кривую позволит лучше осознать преимущества Биткоина.

Что такое асимметричное шифрование

Любое шифрование ставит целью изменить данные или информацию таким образом, чтобы только конкретный пользователь или ограниченный круг людей имел возможность получить к ней доступ. Одной из его главных целей является предупреждение несанкционированного доступа к данным третьими лицами. Поэтому шифрование играет одну из решающих ролей любой цифровой денежной системы.

В целом, существует два основных подхода к шифрованию: симметричное и асимметричное. Симметричный подход предполагает наличие общего секретного ключа, имеющегося в распоряжении лиц, обменивающихся сообщениями друг с другом. В этом случае секретный ключ может использоваться как для шифрования, так и для дешифрования сообщений.

Хотя симметричное шифрование может быть эффективным в некоторых случаях, очевидны и его некоторые недостатки. Во-первых, оно не может быть эффективно применено к пользователям, которые находятся очень удаленно друг от друга и общаются посредством интернета или других косвенных каналов связи, ведь передача секретного ключа может предоставить доступ к секретной информации третьим лицам. Во-вторых, компрометация ключа одним из пользователей (например, ненадежное его хранение) нанесет прямой ущерб и другим участникам.

Из-за этих проблем Биткоин использует асимметричное шифрование, предполагающее генерирование сразу двух ключей для каждого пользователя: публичного и приватного. Информация шифруется с помощью публичного ключа, но дешифруется с помощью приватного. Поэтому биткоинеры могут открыто обмениваться своими публичными ключами, ведь это не создает угроз для получения доступа к их монетам.

Асимметричное шифрование и Биткоин
Общая схема ассиметричного шифрования. Источник: SSL2BUY

При отправке BTC на определенный публичный ключ только владелец ключа может осуществлять любые последующие операции с монетами. Предыдущий владелец может только проверить, что транзакция состоялась и коины поступили на определенный адрес, но теперь у него нет никакой возможности ими распоряжаться.

Эллиптическая кривая

Большое значение в обеспечении стабильности работы Биткоина и защищенности данных играют так называемые эллиптические кривые. Главной их особенностью является то, что они позволяют делать преобразования только в одном направлении. Например, можно добавлять и перемножать данные, но нельзя делить или вычитать их. Таким образом, из определенной точки с помощью эллиптической кривой можно попасть в другую точку, используя соответствующую формулу. Но, имея формулу и конечную точку, нельзя найти начало движения.

Асимметричное шифрование и Биткоин
Эллиптическая кривая. Источник: Boot

Почему это важно? Потому что этот механизм позволяет постоянно использовать приватный ключ, не создавая никаких угроз для его криптографического раскрытия. Использование приватного ключа позволяет получить соответствующий публичный ключ, а затем и генерировать неограниченное количество адресов в соответствии с потребностями владельца BTC. Но информация о его адресах или публичном ключе не позволяет определить частный ключ. Как следствие обеспечивается максимальная конфиденциальность и защищенность транзакций.

В Биткоине используется эллиптическая кривая Secp256k1, а все точки на этой кривой соответствуют публичным адресам Биткоина. Для того чтобы определить свой публичный адрес, необходимо перемножить свой частный ключ на определенное фиксированное значение – Generator Point. Еще раз подчеркнем: невозможно получить приватный ключ, если произвести обратное действие: разделить публичный ключ на Generator Point.

Уравнение эллиптической кривой, применяемой в Биткоине, выглядит следующим образом: y2 = x3 + 7. Ее симметричное расположение позволяет идентифицировать публичный ключ только по значению x-координаты. Таким образом, достигается большая эффективность использования блокчейна, ведь отпадает необходимость хранения лишних данных.

Практическое значение для пользователей

Понимание общих принципов асимметричного шифрования может быть полезно для всех владельцев BTC. Особенно важны следующие моменты.

1. Биткоин использует самые современные и надежные методы шифрования, которые лишают хакеров или злоумышленников даже теоретической возможности определить приватный ключ и получить доступ к монетам через исследования публичной информации (публичного ключа, адресов, сведений о транзакциях и т.п.).

2. Эллиптические кривые позволяют понять, что выражение биткоинеров «Не ваши ключи – не ваши биткоины» касается именно приватных ключей. Если пользователь знает свою seed-фразу, он может без проблем восстановить и публичный ключ, и генерировать новые адреса. В случае же потери приватного ключа монеты останутся в блокчейне, но он не сможет подтвердить (подписать) транзакции, следовательно, контроль над средствами будет потерян.

3. Асимметричное шифрование позволяет эффективно взаимодействовать владельцам монет, находящихся в разных странах и континентах, не знающих и не доверяющих друг другу. Независимый контроль над собственными частными ключами означает возможность полностью контролировать свои активы и одновременно активно и безопасно взаимодействовать с другими пользователями по всему миру. Следовательно, асимметричное шифрование выступает одной из составляющих обеспечения децентрализации в сети.

Выводы

Биткоин использует последние достижения математики и криптографии для защиты частных данных своих пользователей. Асимметричное шифрование создает два типа ключей: публичный и приватный. Хранение приватного ключа (seed-фразы) является ключевым для обеспечения контроля над собственными биткоинами. Эллиптические кривые обеспечивают возможность восстановления публичного ключа с приватного и генерирования новых адресов, но проведение обратных операций невозможно. Такой подход обеспечивает максимальную защищенность ключей, но требует дополнительной ответственности от владельцев монет.

Что такое полнота по Тьюрингу и при чем здесь Биткоин Что такое полнота по Тьюрингу и при чем здесь Биткоин Одним из важных терминов современной математики и программирования является полнота по Тьюрингу. Скриптовый язык программирования, используемый в Биткоине (Script), – один из примеров отказа от полноты по Тьюрингу. Рассмотрим, почему это важно и что это означает на практике. Дмитрий Харьков 06 февраля 2023
Как формируется цена биткоина Как формируется цена биткоина В то время как Биткоин-энтузиасты уделяют основное внимание технологии и философии Биткоина, большинство людей традиционно фокусируется на ценообразовании BTC. Они воспринимают биткоин исключительно как инвестиционный актив и хотят разобраться, от чего зависит его стоимость. Дмитрий Харьков 03 февраля 2023
Налогообложение биткоина: каким оно может быть в Украине Налогообложение биткоина: каким оно может быть в Украине Украина – один из мировых лидеров по доле собственников BTC среди граждан. Государство делает определенные шаги по урегулированию рынка и уже сейчас становится понятно, как в Украине планируют облагать налогом биткоин. Дмитрий Харьков 01 февраля 2023