Blockchain: Kryptografie v akci

Blockchain je distribuovaná, decentralizovaná databáze (nebo také sdílená účetní kniha), která uchovává neustále rostoucí seznam záznamů. Jeho bezpečnost a nezměnitelnost stojí na třech pilířích kryptografie.

Základem blockchainu je kryptografický hash (typicky algoritmus SHA-256). Každý blok v řetězci obsahuje:

• Data (např. transakce).
• Vlastní hash bloku.
• Hash předchozího bloku.

Právě odkaz na hash předchozího bloku vytváří „řetězec“. Pokud by útočník změnil data v jednom bloku, změní se jeho hash. Tím se přeruší vazba na následující blok a celý zbytek řetězce se stane neplatným.

—

Aby bylo zajištěno, že transakci může vytvořit pouze majitel prostředků, používá blockchain asymetrickou kryptografii (často na bázi eliptických křivek - ECDSA).

• Privátní klíč: Slouží k „podpisu“ transakce. Je to váš digitální přístup k prostředkům.
• Veřejný klíč: Slouží ostatním uzlům v síti k ověření, že podpis je pravý, aniž by znali váš privátní klíč.
• Adresa: Je odvozena z veřejného klíče a slouží jako „číslo účtu“.

—

Pro efektivní ověřování velkého množství transakcí v jednom bloku se používá datová struktura zvaná Merkle Tree.

• Všechny transakce jsou hašovány v párech, dokud nezbyde jeden jediný výsledný hash – Merkle Root.
• Merkle Root je uložen v hlavičce bloku. To umožňuje lehkému klientovi (např. mobilní peněžence) ověřit, že transakce je součástí bloku, aniž by musel stahovat všechna data celého blockchainu.

—

V distribuovaném systému (viz Distribuované systémy) musí všechny uzly souhlasit s tím, který blok je další. V Bitcoinu se k tomu používá Proof of Work (PoW).

• Těžaři hledají tzv. Nonce – číslo, které po přidání k datům bloku vytvoří hash začínající určitým počtem nul.
• Nalezení takového hashe je matematicky nesmírně obtížné a vyžaduje obrovský výpočetní výkon, ale jeho ověření ostatními je okamžité.

—

Platformy jako Ethereum rozšiřují blockchain o možnost ukládat nejen data, ale i spustitelný kód.

• Decentralizované aplikace (dApps): Kód, který běží přesně tak, jak byl naprogramován, bez možnosti cenzury, podvodu nebo zásahu třetí strany.
• Využití v e-commerce: Automatické uvolnění platby dodavateli až po potvrzení doručení zboží dopravcem.

Související články:

• Základy kryptografie
• Teorie distribuovaných systémů
• Budoucnost financí a DeFi

Tagy: it blockchain cryptography sha256 bitcoin ethereum decentralization