Асиметричне шифрування та Біткоїн

Що таке асиметричне шифрування

Будь-яке шифрування ставить собі за мету змінити дані чи інформацію таким чином, щоб лише конкретний користувач або обмежене коло людей мало змогу отримати до неї доступ. Однією з його головних цілей є попередження несанкціонованого доступу до даних третіми особами. Тому шифрування грає одну з вирішальних ролей для будь-якої цифрової грошової системи.

Загалом існує два основних підходи до шифрування: симетричне та асиметричне. Симетричний підхід передбачає наявність спільного секретного ключа, що є у розпорядженні осіб, які обмінюються повідомленнями один з одним. У цьому разі секретний ключ може використовуватися як для шифрування, так і для дешифрування повідомлень.

Хоча симетричне шифрування може бути ефективним у деяких випадках, очевидними є і його певні недоліки. По-перше, воно не може бути ефективно застосоване до користувачів, що знаходяться дуже віддалено один від одного і спілкуються за допомогою інтернету чи інших непрямих каналів зв’язку, адже передача секретного ключа може надати доступ до секретної інформації третім особам. По-друге, компрометація ключа одним із користувачів (наприклад, ненадійне його зберігання) завдасть прямої шкоди й іншим учасникам.

Через ці проблеми Біткоїн використовує асиметричне шифрування, яке передбачає генерування одразу двох ключів для кожного користувача: публічного та приватного. Інформація шифрується за допомогою публічного ключа, але дешифрується за допомогою приватного. Тож біткоїнери можуть відкрито обмінюватися своїми публічними ключами, адже це не створює загроз для отримання доступу до їхніх монет.

Коли надсилаються BTC на певний публічний ключ, лише власник ключа може здійснювати будь-які наступні операції з монетами. Попередній власник лише може перевірити, що транзакція відбулася й коїни надійшли на певну адресу, але тепер він не має жодної можливості ними розпоряджатися.

Еліптична крива

Велике значення у забезпеченні стабільності роботи Біткоїна та захищеності даних грають так звані «еліптичні криві». Головною їхньою особливістю є те, що вони дозволяють робити перетворення лише в одному напрямі. Наприклад, можна додавати й перемножувати дані, але не можна ділити або віднімати їх. Таким чином, з певної точки за допомогою еліптичної кривої можна потрапити в іншу точку через використання відповідної формули. Але, маючи формулу й кінцеву точку, не можна визначити початок руху.

Чому це важливо? Тому що цей механізм дозволяє постійно використовувати приватний ключ, не створюючи жодних загроз для його криптографічного розкриття. Використання приватного ключа дозволяє отримати відповідний публічний ключ, а потім і генерувати необмежену кількість адрес відповідно до потреб власника BTC. Але інформація про його адреси чи публічний ключ не дозволяє визначити приватний ключ. Як наслідок – забезпечується максимальна приватність та захищеність транзакцій.

У Біткоїні використовується еліптична крива Secp256k1, а всі точки на цій кривій відповідають публічним адресам Біткоїна. Для того, щоб визначити свою публічну адресу необхідно перемножити свій приватний ключ на певне фіксоване значення – Generator Point. Ще раз підкреслимо: неможливо отримати приватний ключ, якщо зробити зворотну дію: розділити публічний ключ на Generator Point.

Рівняння еліптичної кривої, що застосовується у Біткоїні має такий вигляд: y2 = x3 + 7. Її симетричне розташування дозволяє ідентифікувати публічний ключ лише за значенням x-координати. У такий спосіб досягається більша ефективність використання блокчейну, адже відпадає необхідність зберігання зайвих даних.

Практичне значення для користувачів

Розуміння загальних принципів асиметричного шифрування може бути корисним для всіх власників BTC. Особливо важливими є наступні моменти.

1. Біткоїн використовує найсучасніші й найнадійніші методи шифрування, що позбавляють хакерів чи зловмисників навіть теоретичної можливості визначити приватний ключ та отримати доступ до монет через дослідження публічної інформації (публічного ключа, адрес, відомостей про транзакції тощо).

2. Еліптичні криві дозволяють зрозуміти, що вислів біткоїнерів «Не ваші ключі – не ваші біткоїни» стосується саме приватних ключів. Якщо користувач знає свою seed-фразу, то він може без проблем відновити і публічний ключ, і генерувати нові адреси. У разі ж втрати приватного ключа монети залишаться у блокчейні, але він не матиме змоги підтвердити (підписати) транзакції, отже контроль над коштами буде втрачено.

3. Асиметричне шифрування дозволяє ефективно взаємодіяти власникам монет, що перебувають у різних країнах та континентах, не знають і не довіряють один одному. Незалежний контроль над власними приватними ключами означає можливість повністю контролювати власні активи і водночас активно та безпечно взаємодіяти з іншими користувачами по всьому світу. Отже, асиметричне шифрування виступає одним з елементів забезпечення децентралізації у мережі.

Висновки

Біткоїн використовує останні досягнення математики й криптографії задля захисту приватних даних своїх користувачів. Асиметричне шифрування створює два типи ключів: публічний і приватний. Зберігання приватного ключа (seed-фрази) є ключовим для забезпечення контролю над власними біткоїнами. Еліптичні криві забезпечують можливість відновлення публічного ключа з приватного й генерування нових адрес, але проведення зворотних операцій є неможливим. Такий підхід забезпечує максимальну захищеність ключів, але й потребує додаткової відповідальності від власників монет.