ブロックチェーンの主要な暗号化アルゴリズムは何ですか？

SHA-256のようなハッシュ関数は、ブロックチェーンの整合性を確保し、ECDSAとRSAは取引を確保し、AESはデータを暗号化します。 ZKPSは、ZK-Snarksなどの証明でプライバシーを強化します。

2025/04/12 00:49

ブロックチェーンテクノロジーは、基本的に暗号化の原則に根ざしており、管理するデータのセキュリティと整合性を確保しています。ブロックチェーンシステムで使用される暗号化アルゴリズムは、トランザクションとネットワーク全体のプライバシーとセキュリティを維持するために重要です。この記事では、ブロックチェーンテクノロジーで使用されているメインの暗号化アルゴリズムを掘り下げ、機能と重要性を調査します。

ハッシュ関数

ハッシュ関数は、ブロックチェーン暗号化の基礎です。これらは、ブロックチェーンの整合性を維持するために不可欠なデータのユニークなデジタルフィンガープリントを作成するために使用されます。ブロックチェーンで最も一般的に使用されるハッシュ関数は、SHA-256（セキュアハッシュアルゴリズム256ビット）です。 SHA-256は入力を取り、256ビット（32バイト）ハッシュ値を生成します。このハッシュ値は入力データに固有のものであり、入力のわずかな変更でさえ、まったく異なるハッシュ出力になります。

ブロックチェーンでは、ハッシュ関数を使用してブロックをリンクします。各ブロックには、前のブロックのハッシュが含まれており、後続のハッシュを変更せずに変更できないブロックのチェーンを作成します。このプロパティは、ブロックチェーンの不変性を確保するために不可欠です。一部のブロックチェーンシステムで使用される別の重要なハッシュ関数はRipemd-160です。これは160ビットハッシュを生成し、追加のセキュリティレイヤーのためにSHA-256と併せてよく使用されます。

デジタル署名

デジタル署名は、ブロックチェーン暗号化のもう1つの重要なコンポーネントであり、トランザクションの信頼性と整合性を検証するために使用されます。ブロックチェーンでのデジタル署名の最も一般的なアルゴリズムは、楕円曲線デジタル署名アルゴリズム（ECDSA）です。 ECDSAは、楕円曲線暗号化（ECC）に基づいており、RSAのような他の暗号システムと比較して、キーの長さが短い強力なセキュリティを提供します。

ECDSAがブロックチェーンでどのように機能するかを理解するには、デジタル署名の作成と検証に伴う次の手順を検討してください。

• キー生成：ユーザーは、秘密鍵と公開キーというキーのペアを生成します。秘密鍵はトランザクションの署名に使用され、公開キーは検証に使用されます。
• 署名：ユーザーがトランザクションに署名したい場合、秘密鍵を使用してデジタル署名を作成します。この署名は、トランザクションデータと秘密鍵の関数です。
• 確認：誰でも、送信者の公開キーを使用して署名を確認できます。署名が有効な場合、トランザクションデータが変更されておらず、実際に秘密鍵の所有者によって署名されたことが確認されます。

ECDSAは、その効率とキーサイズが小さいため、ブロックチェーンで好まれています。これは、モバイルデバイスなどのリソースに制約されている環境に有益です。

パブリックキー暗号化

非対称暗号化としても知られるパブリックキー暗号化は、ブロックチェーンネットワークでの安全な通信に不可欠です。これには、一対のキーの使用が含まれます。これは、公然と共有される公開キーと、秘密にされている秘密鍵です。ブロックチェーンで使用される最も一般的なパブリックキー暗号化アルゴリズムはRSA（Rivest-Shamir-Adleman）ですが、ECDSAもこの目的に使用されます。

ブロックチェーンでは、次のようなさまざまな目的にパブリックキー暗号化が使用されています。

• アドレス生成：パブリックキーは、資金を受け取るために使用されるブロックチェーンアドレスを生成するために使用されます。アドレスは、一連のハッシュ関数を通じて公開鍵から派生しています。
• 暗号化：パブリックキーを使用して、対応する秘密キーによってのみ復号化できるメッセージまたはデータを暗号化し、安全な通信を確保できます。
• デジタル署名：前述のように、パブリックキーは、トランザクションの署名を検証するために使用されます。

RSAは、その堅牢性と主要な管理システムの実装の容易さのために広く使用されています。ただし、ECCと比較して同等のセキュリティレベルに必要なキーサイズが大きいため、RSAは効率が優先事項であるブロックチェーンアプリケーションではあまり好まれていません。

対称暗号化

ブロックチェーンのコンテキストではあまり一般的には議論されていませんが、対称的な暗号化は、ブロックチェーンネットワークの特定の側面を確保する上で役割を果たします。対称暗号化は、暗号化と復号化の両方に同じキーを使用するため、非対称暗号化よりも高速になりますが、キー分布には安全な方法が必要です。

ブロックチェーンで最も一般的に使用される対称暗号化アルゴリズムはAES（高度な暗号化標準）です。 AESは、ブロックチェーンネットワーク内の静止または輸送中のデータを暗号化するために使用され、機密情報が機密のままであることを保証します。 AESにはいくつかの重要な長さがあり、 AES-256は最も安全で、ブロックチェーンアプリケーションで一般的に使用されています。

ブロックチェーンでは、AEを使用して、トランザクション内で機密データを暗号化したり、ノード間の通信チャネルを保護したりする場合があります。ただし、重要な分布が必要なため、対称暗号化は通常、非対称暗号化と組み合わせて使用​​され、キーを安全に交換できるようにします。

ゼロ知識証明

ゼロ知識証明（ZKPS）は、プライバシーとセキュリティを強化するために、一部のブロックチェーンシステムで使用されるより高度な暗号化技術です。 ZKPSにより、ある当事者は、ステートメント自体の有効性を超えた情報を明らかにすることなく、ステートメントが真であることを別の当事者に証明することができます。ブロックチェーンでのZKPの最も顕著な実装は、ZCASHなどの暗号通貨で使用されるZK-SNARKS（Zero-Knowledgeの簡潔な非対話的議論）にあります。

ZK-Snarksは、送信者、受信機、またはトランザクション額を明らかにすることなく、トランザクションを検証できるようにし、高レベルのプライバシーを提供します。 zk-snarksを使用するプロセスには、いくつかの複雑なステップが含まれます。

• セットアップ：信頼できるセットアップフェーズは、証明と検証に使用されるパブリックパラメーターを生成します。
• 証明生成：Proverは、声明自体を明らかにすることなく、声明が真であるという証明を生成します。
• 検証：検証者は、パブリックパラメーターを使用して証明をチェックして、追加情報を学習せずにステートメントの有効性を確認します。

ZKPはブロックチェーンシステムに大きなプライバシーの利点を追加しますが、セキュリティを確保するために計算の複雑さも高め、慎重な実装が必要です。

よくある質問

1.ハッシュ関数は、ブロックチェーンのセキュリティにどのように貢献しますか？

ハッシュ関数は、データの整合性と不変性を確保することにより、ブロックチェーンのセキュリティに貢献します。ブロックチェーンの各ブロックには、前のブロックのハッシュが含まれており、変更が非常に困難なチェーンが作成されます。ブロック内のデータが変更された場合、そのブロックのハッシュが変更され、その後のすべてのハッシュが変更され、不正な変更が簡単に検出できます。

2.多くのブロックチェーンアプリケーションでRSAよりもECDSAが好まれるのはなぜですか？

ECDSAは、多くのブロックチェーンアプリケーションでRSAよりも優先されます。これは、キーの長さが短くなると同等のセキュリティが提供され、計算が速く、リソース要件が削減されるためです。これにより、ECDSAは、モバイルデバイスやIoTアプリケーションなど、効率が重要な環境により適しています。

3.ブロックチェーンで対称暗号化はどのような役割を果たしますか？

AESなどの対称暗号化は、ブロックチェーンで使用され、安静時または輸送中のデータを保護します。これにより、ノード間のトランザクションまたは通信内の機密情報が秘密になることが保証されます。ただし、安全なキー分布が必要なため、ブロックチェーンシステムの非対称暗号化と組み合わせて対称暗号化がよく使用されます。

4.ゼロ知識証明は、ブロックチェーンのプライバシーをどのように強化しますか？

ZK-SNARKSのようなゼロ知識証明は、送信者、受信機、またはトランザクションの金額を明らかにすることなくトランザクションを検証できるようにすることにより、ブロックチェーンのプライバシーを強化します。これは、ネットワークがトランザクションの有効性を確認できる一方で、これらのトランザクションの詳細はプライベートであり、高レベルの匿名性とセキュリティを提供することを意味します。