Kryptografi

Driften av alla kryptovalutor är baserad på kryptografi, men vad är kryptografi? Och vad är kryptografi med offentlig nyckel, digitala signaturer och hashfunktioner? Detta blogginlägg fördjupar bland annat dessa frågor.

              
Kryptografi
Ordet kryptovaluta består av två ord, varav ett är valuta, som betyder pengar, och ordet krypto, som i sin tur syftar på kryptografi. Dock är kryptografi ett ämne som är ganska främmande för många människor som äger kryptovalutor. Ordet cryptography är baserat på det grekiska ordet hemlig eller gömd, vilket ger en indikation på vilken typ av frågor kryptografi handlar om.
 
I praktiken avser kryptografi kryptering och dekryptering av information i närvaro av tredje part. Kryptografi är väldigt viktigt i vår nuvarande värld då kryptografi förutom kryptovalutor bland annat används i lösenordssystem och bankvärlden.
 
Kryptografi med offentlig nyckel och digitala signaturer
När det gäller kryptovalutor är det lämpligt att bekanta oss med kryptografiska krypteringsmetoder, särskilt kryptografi med offentliga nyckel. Public-key kryptografi hänvisar till en krypteringsmetod som använder nyckelpar. Vart och ett av dessa nyckelpar består av en publik nyckel såväl som en privat nyckel och dessa nycklar är matematiskt sammankopplade. En offentlig nyckel, som namnet antyder, hänvisar till en nyckel som kan delas fritt utan att äventyra informationssäkerheten. Som namnet antyder är den privata nyckeln privat, d.v.s. den får endast vara känd för ägaren av informationen. Den offentliga nyckelkryptografin möjliggör en av de viktigaste egenskaperna hos kryptovalutor, det vill säga att göra överföringar utan en tredje part, såsom en bank.
 
Till exempel är transaktioner på Bitcoin-nätverket baserade på kryptografi med publik nyckel och digitala signaturer. För en bitcoin-transaktion behöver du den offentliga nyckeln och den privata nyckeln till plånboken som skickar transaktionen, samt den offentliga nyckeln för mottagaren av transaktionen. Personen som skickar överföringen måste bevisa med en privat nyckel att de är ägare till plånboken som skickar överföringen. Plånbokens äganderätt verifieras genom att använda en privat nyckel för att skapa en digital signatur. I det här fallet talar vi dock inte om vilken digital signatur som helst, utan om en digital signatur baserad på kryptografi med publik nyckel.
 
En digital signatur liknar i princip en fysisk signatur. En digital signatur kan dock anses vara betydligt säkrare och pålitligare än en fysisk signatur. Till exempel kan en digitalt signerad transaktion inte redigeras i efterhand, eftersom varje genomförd ändring skulle ge en helt annan digital signatur. Enligt den grundläggande principen för kryptografi med offentlig nyckel behövs en privat nyckel för att göra en digital signatur, men verifieringen av signaturen kan göras av vem som helst med hjälp av den publika nyckeln och signaturen som används för att göra transaktionen utan att behov av en privat nyckel.
 
När vi tittade närmare på digitala signaturer bytte Bitcoin till digitala Schnorr-signaturer med Taproot-uppdateringen i slutet av 2021. Jämfört med den tidigare använda Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA) som många kryptovalutor fortfarande använder, Schnorr-signaturer ger Bitcoin bättre beräkningseffektivitet, lagring och integritet.
 
Hashing-funktioner vid brytning av kryptovaluta
I brytningen av kryptovalutor som Bitcoin, används hashfunktioner som SHA-256 för att verifiera informationens riktighet. Utöver detta används SHA-256 för att generera cryptocurrency-plånboksadresser. Grundtanken med SHA-256-funktionen är att ett ingångsvärde av en slumpmässig form och längd kan matas in i funktionen, från vilket SHA-256 bildar ett utdatavärde med fast längd. Denna process kallas hashing. Det är möjligt att prova på den här sidan.
 
SHA-256 är en kraftfull funktion, eftersom den är enkelriktad. Detta innebär att vem som helst kan använda SHA-256 genom att ange ingångsvärdet och få ut värdet. Av detta följer att det är mycket enkelt och snabbt att kontrollera det korrekta utgångsvärdet med hjälp av inmatningsvärdet. Detta fungerar dock inte åt andra hållet, eftersom det är praktiskt taget omöjligt att bilda det ursprungliga ingångsvärdet från utmatningsvärdet, eftersom skillnaden på ens ett tecken i ingångsvärdet gör utdatavärdet helt annorlunda. Till exempel, SHA-256-hash i meningen "The sun is shining" ser ut så här: "56a336db21a8c589bb4b5c00ddd53d049d4e599c62a9ebff8367f56ea4d88a3a". Om du lägger till ens ett tecken efter en mening, till exempel en punkt, blir hashen helt annorlunda. Hashen för frasen "The sun is shining." är som följer: "6205bf7bf9a44b7b7333d6436366752e562ba5e38df5cc3be77644d3b660e11e".
 
När man bryter kryptovalutor som Bitcoin spelar hashfunktionen SHA-256 en mycket nyckelroll. Inom Bitcoin-gruvdrift tävlar gruvarbetare, det vill säga högeffektiva datorer, vilken gruvarbetare som är den första som gissar rätt sätt att presentera ett nytt Bitcoin-block. I praktiken gissar gruvarbetare hashen för ett nytt block genom att ändra värdet på en variabel tills någon gruvarbetare hittar en hash som är tillräckligt nära den korrekta, det vill säga den uppfyller det lägsta nätverkskravet vid den tidpunkten. Gruvarbetaren får sedan rätten att lägga till det nya blocket som en del av Bitcoin blockkedjan.
 
Sammanfattning
Kryptografi idag är ett ämne som påverkar vardagen för nästan alla människor, även om de inte äger eller använder kryptovalutor. Kryptografi med offentlig nyckel och digitala signaturer spelar en viktig roll för att möjliggöra överföringar av kryptovaluta utan tredje part. Å andra sidan möjliggör hash-funktioner brytning av kryptovalutor såväl som generering av kryptovaluta-plånboksadresser.

Ville Viitaharju
Cryptocurrency specialist 

The original post is written in English. Translated with Google translator.