Асимметричная криптография системы кода с открытым ключом — концепции биткойнов

Биткоин - Асимметричная криптография

В этой статье мы расскажем об основах асимметричной или криптографии с открытым ключом в основе биткоина, чтобы понять ее значимость в протоколе биткойнов. Основным преимуществом симметричной криптографии от асимметричной криптографии является ее скорость. Это быстрее, потому что используемые методы шифрования более простые, поэтому шифрование и дешифрование происходит намного быстрее, но теперь мы увидим важность проблемы распространения ключа для криптографии.

Проблема распределения ключа с симметричной криптографией

Коммуникации с использованием симметричной криптографии подразумевают, что ключ известен только отправителю и получателю зашифрованного сообщения.

Проблема с симметричной криптографией заключается в том, как отправить получателю ключ, которым было зашифровано сообщение. Потому что, если это человек, которого вы знаете и он живет поблизости, вы можете доставить ключ лично. Но если вы живете далеко или вам нужно отправлять сообщения многим людям, тогда это будет невозможно. До середины двадцатого века очень немногие действительно нуждались в использовании криптографии: военные, дипломаты и некоторые компаний.

Военные могли отправить их под охраной солдат, политики могли защитить их силами безопасности, а крупные компании могли нанимать агентов безопасности. В конце 20-го века спрос на использование криптографии возрастал, поэтому необходимо было найти механизм, способный быстро и безопасно распределять секретные пароли.

Как безопасно отправлять секретный ключ через небезопасный канал?

Вернемся к навесным замкам. Подумайте о простой блокировке с помощью ключа. Замок будет представлять алгоритм шифрования, и ключ будет представлять собой ключ шифрования. С помощью замка можно выполнять две операции: открывать и закрывать.
1. Закрыть. Чтобы закрыть его, просто нажмите на крючок, пока он не щелкнет, все могут это сделать.
2. Открыть. Чтобы открыть замок, вам нужен ключ, и это может сделать только один человек.

И как отправить секретный ключ с помощью замка?

Представьте, что вы управляете службой обмена сообщениями среди группы людей и хотите, чтобы сообщения не могли быть перехвачены. Клиенты помещали свое письмо в поле и закрывали замок, чтобы отправить сообщение члену группы. Проблема с этой услугой будет заключаться в том, что каждый должен иметь один и тот же ключ для открытия блокировок, и если бы у всех были разные ключи, было бы очень сложно управлять распределением соответствующих полей и ключей. Эта аналогия объясняет проблему симметричной криптографии.

С асимметричной криптографией у нас есть другие решения для службы обмена сообщениями. Вместо того, чтобы каждый человек использовал разные личные ключи, мы можем создать два типа ключей. Один ключ является приватным, а другой ключ является общедоступным, открытый ключ выводится математически из закрытого ключа, но вы не можете вывести закрытый ключ, зная открытый ключ. В системах с открытым ключом важна только защита частного ключа. Это основа того, как работает криптография с открытым ключом.

Основы криптографии с открытым ключом

Чтобы зашифровать информацию, мы не будем использовать блокировки для шифрования информации, мы используем аналогию, которая помогает нам понять, как работают алгоритмы шифрования открытого ключа. Доступны два ключа: один является общедоступным и поэтому известен во всем мире, а другой является частным и известен только его владельцу. Хотя любой может шифровать с помощью открытого ключа, только тот, у кого есть соответствующий секретный ключ, сможет его расшифровать.

В этом типе криптографии используется пара ключей: одна для шифрования и другая для расшифровки. Открытый ключ должен быть известен всем, что облегчает его распространение. В протоколе Bitcoin открытый ключ — это адрес, по которому мы можем отправлять биткойны другим пользователям. Общественный ключ интересует всех, кто его знает. Таким образом, вы можете повесить его на веб-странице, отправить по электронной почте или даже записать на визитную карточку.

Когда кто-то знает ваш открытый ключ, он может отправлять вам зашифрованные сообщения с защитой, но вы можете расшифровать их, потому что только у вас есть закрытый ключ, соответствующий этому открытому ключу. Частный ключ очень важен, чтобы держать его в секрете, и его должен знать только владелец. Вот почему криптография с открытым ключом также называется асимметричной.

Если сообщение зашифровано открытым ключом, его нельзя расшифровать с использованием того же открытого ключа. Вам нужно будет использовать закрытый ключ. То, что зашифровано ключом, должно быть расшифровано с другим.

Цифровая подпись: можно ли также зашифровать с помощью закрытого ключа?

Да, нет оснований использовать открытый ключ только для шифрования. Это также можно сделать наоборот. Если вы зашифруете что-то своим личным ключом, тогда любой, кто знает ваш открытый ключ, сможет его расшифровать.

Поскольку эта операция может быть выполнена только с помощью закрытого ключа, интересная вещь заключается в том, что тогда вы также можете подписывать сообщение с цифровой подписью. Шифрование сообщения с помощью закрытого ключа эквивалентно его подписанию, потому что никто, кроме владельца закрытого ключа, не мог зашифровать это сообщение. Когда вы подписываете что-то своим личным ключом, вы демонстрируете свое авторство: только вы можете его зашифровать. Это то, что называется аутентификацией. Хотя шифрование с помощью вашего закрытого ключа не обеспечивает конфиденциальность сообщения, то есть оно не добавляет секретности, оно обеспечивает аутентификацию. Любой может расшифровать сообщение с помощью открытого ключа, что эквивалентно проверке подписи.

На практике, поскольку асимметричные алгоритмы шифрования очень медленные, они обычно не используются для шифрования всего сообщения, а скорее его части. Мы объясним это понятие в однонаправленных функциях.

Если злоумышленник расшифровывает сообщение, которое я зашифровал с помощью своего закрытого ключа, используя мой открытый ключ, а затем шифрует его с помощью своего закрытого ключа, что произойдет?

Когда получатели пытаются проверить подпись или то же самое дешифрование с использованием нашего открытого ключа, вы получаете текст без какого-либо смысла, потому что вы не можете расшифровать зашифрованный текст с помощью закрытого ключа через открытый ключ, который не соответствует.

Асимметричная криптография в биткойне

Система шифрования с открытым ключом является фундаментальной частью протокола биткойнов для отправки и приема биткойн валюты среди участников системы.

Например, общедоступным ключом биткойна может быть произвольный адрес 1ABC, поскольку все общедоступные адреса биткойнов всегда начинаются с 1 или 3. Пример закрытого ключа 5ABC. Биткойн закрытых ключей всегда начинается с 5.

Когда деньги отправляются из кошелька (клиента), транзакция должна быть подписана с закрытым ключом, отправив ее на ключ или публичный адрес получателя. Каждый может проверить баланс открытого ключа на странице, например Blockchain.info, но только владелец закрытого ключа этой учетной записи может использовать доступный остаток в открытом ключе. В этом смысле протокол биткойнов работает по тому же принципу, что и цифровая подпись или отправка зашифрованных сообщений.

*Предлагаемые к заключению договоры или финансовые инструменты являются высокорискованными и могут привести к потере внесенных денежных средств в полном объеме. До совершения сделок следует ознакомиться с рисками, с которыми они связаны.

Ссылка на основную публикацию