Адам Теппер - Адам Теппер. Биткойн – деньги для всех

Итак, теперь мы знаем, как Алиса может безопасно послать письмо Бобу, но, когда Боб получит письмо, как он может быть уверен, что письмо отправила Алиса, а не кто-нибудь другой? Оказывается, асимметричные ключи могут решить и эту проблему. Алиса также генерирует пару ключей: открытый и закрытый ключ. Как и Боб, Алиса раскрывает свой открытый ключ всему миру. Алиса может подписать содержимое письма «цифровой подписью», используя свой закрытый ключ. Затем, используя открытый ключ Алисы, Боб может определить, что письмо действительно было подписано Алисой, поскольку никто другой не может подписать письмо без доступа к закрытому ключу Алисы. Таким образом, письмо Алисы может прочитать только Боб, и Боб может удостовериться, что письмо написала именно Алиса.

Это очень полезная и мощная идея – она до сих пор впечатляет меня сегодня, несмотря на повседневное ее использование. Вы можете оценить ее полезность для военных коммуникаций, и, на самом деле, многие годы Соединенные Штаты пытались остановить экспорт программ, которые используют сильную асимметричную криптографию.

Рис. 2. Асимметричное шифрование. Алиса посылает подписанное зашифрованное сообщение Бобу.

Теперь, когда мы понимаем принцип работы асимметричной криптографии, как это относится к биткойну? Помните, в Главе третьей мы проводили аналогию и говорили, что в некоторых отношениях биткойн работает по принципу чековой книжки? Мы говорили, что один пользователь послал биткойны на биткойн-адрес другого пользователя, и что транзакция была подписана отправителем транзакции. Это и есть та точка, где все начинает соединяться: дело в том, что биткойн-адрес – это производная открытого ключа.

Давайте рассмотрим наш изначальный пример с чековой книжкой более подробно, поскольку теперь мы понимаем идею открытого ключа. У меня есть 50 биткойнов на моем мобильном телефоне, и я хотел бы отправить их на мобильный телефон моего друга Джо. Сперва Джо нажимает кнопку на своем телефоне, чтобы сгенерировать новый биткойн-адрес. Хотя, на самом деле, он создает пару асимметричных ключей. Закрытый ключ хранится на телефоне Джо, а производная от открытого ключа (биткойн-адрес) отображается на экране и затем пересылается мне. Используя биткойн-адрес Джо, я начинаю транзакцию на своем телефоне, указывая сумму, которую хочу отправить ему. Затем я подписываю эту транзакцию цифровой подписью, используя мой закрытый ключ, и отправляю транзакцию в интернет. Помните, мы говорили, что выписать чек – это то же самое, что написать в банк письмо, разрешающее банку выделить средства с моего счета указанному человеку. В случае с биткойном, транзакция, в сущности, является публичным объявлением о передаче контроля над XBT 50, зарегистрированными на мой адрес, биткойн-адресу, который я указываю. Только мой закрытый ключ позволяет мне разрешить передачу биткойнов на адрес Джо, и я даю это разрешение, когда подписываю транзакцию цифровой подписью.

Когда транзакция отправлена, Джо может подтвердить в биткойн-сети, что у него есть право потратить эти биткойны – транзакция окончательная. Разумеется, несмотря на все эти технические шаги, все это происходит автоматически, за кулисами, посредством нажатия нескольких кнопок на телефоне.

Рис. 3. Адам посылает Джо биткойны через биткойн-сеть

В Главе четвертой мы рассмотрели, как биткойны генерируются и вводятся в экономику. Мы объяснили, что биткойны генерируются примерно каждые десять минут в ходе решения математической задачи. В этой главе мы рассмотрим более подробно, как это работает. Чтобы разобраться в добыче биткойна, нам нужно познакомиться с другой идеей из компьютерных наук: это хеширование, или криптографический хеш.

Хеширование – это очень интересная концепция, которая, как и асимметричная криптография, является одной из ключевых идей в сфере безопасности программного обеспечения. Как мы делали ранее, давайте начнем с представления задачи. Если у меня есть компьютерная система, как я мог бы безопасно хранить пароль каждого пользователя таким образом, что если система будет скомпрометирована, то пользовательские пароли – не будут? Другими словами, по очевидным причинам это плохая идея – хранить базу данных, содержащую тысячи или миллионы пользовательских паролей.

Решение этой задачи включает в себя криптографический хеш. Процесс хеширования получает нечто на вход, например, пароль, и пропускает эти входные данные через алгоритм, который выводит большое число, называемое «хеш». Хеш определяют две отличительные особенности. Во-первых, для одних и тех же входных данных процесс хеширования всегда возвращает одинаковый результат. Например, если вы вводите пароль, который пропускается через алгоритм хеширования, генерирующий определенное число, то каждый раз будет генерироваться одно и то же число. Во-вторых, хеширование – это однонаправленный процесс. Невозможно взять значение хеша и при помощи обратной разработки раскрыть, что было на входе. Эти два свойства и определяют криптографический хеш. Если бы процесс был обратим, он назывался бы не хешированием, а старым добрым шифрованием/дешифрованием, и это совершенно другая тема.

Оказывается, процесс хеширования значений имеет множество полезных особенностей в приложении к компьютерным наукам. Одной из задач, которые мы предлагали выше, была задача о безопасном хранении пользовательских паролей в системе. Вместо того, чтобы хранить пароль пользователя, мы сперва хешируем его пароль {8} 8 Процесс хеширования пользовательского пароля немного более сложен, и включает добавление к паролю случайного значения, известного как «соль». Таким образом, если у двух человек будет одинаковый пароль, это обеспечивает разные значения хеша, делая систему более безопасной. и храним значение хеша. Когда пользователь пытается в следующий раз войти в систему при помощи пароля, нам не нужно знать, каким был его пароль, мы только должны знать, что пароль совпадает с тем, что был введен в прошлый раз. Другими словами, если хеш введенного пароля совпадает с хешем, хранящимся в базе данных, мы знаем, что пользователь ввел правильный пароль – хотя мы не знаем и не хотим знать, что это был за пароль. Если позже наша система будет скомпрометирована, атакующий получит только список хешей паролей, необратимых и не имеющих никакой ценности.