ブロックチェーン ネットワークのセキュリティを確保する上で暗号化はどのような役割を果たしますか?

ブロックチェーンの整合性の基盤としての暗号化

1. 暗号化では、SHA-256 などの暗号化ハッシュ関数を使用して、ブロックチェーンに記録されるすべてのトランザクションの改ざん防止を確保します。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、単一のレコードを変更すると後続のすべてのハッシュを再計算する必要がある、破壊できないチェーンが作成されます。

2. 公開キー暗号化から派生したデジタル署名は、ユーザー ID を認証し、デジタル資産の所有権を検証します。ユーザーが取引を開始するとき、秘密鍵で署名し、ネットワークは対応する公開鍵を使用して取引を検証し、許可された当事者のみが資金を送金できるようにします。

3.ブロックチェーン データの不変性は、暗号原理に直接依存します。安全なハッシュおよび署名スキームがなければ、悪意のある攻撃者がトランザクション履歴を改ざんしたり、ユーザーになりすましたりして、分散システムの信頼を損なう可能性があります。

4. Proof-of-Work などのコンセンサスメカニズムは、ブロック作成を規制する暗号パズルに依存しています。マイナーは、ターゲット値を下回るハッシュを生成するノンスを見つけなければなりません。これは、スパムやシビル攻撃を阻止するために多大な計算量を必要とするプロセスです。

5. 暗号コミットメントスキームは、ゼロ知識証明などの高度なプロトコルで使用され、一方の当事者が情報自体を明らかにすることなく情報の知識を証明できるようにします。これにより、Zcash などのネットワークで見られるプライバシー保護トランザクションが可能になります。

ウォレットセキュリティにおける公開鍵インフラストラクチャ

1. すべての暗号通貨ウォレットは、秘密にしておく必要がある秘密鍵と、資金を受け取るためのアドレスとして機能する公開鍵のペアの暗号鍵を中心に構築されています。資産のセキュリティは、完全に秘密キーを保護するかどうかにかかっています。

2. 楕円曲線デジタル署名アルゴリズム (ECDSA) は、安全な署名を生成するために Bitcoin とイーサリアムで広く使用されています。その強みは、たとえ膨大な処理能力を備えていたとしても、公開鍵から秘密鍵を導出する計算が難しいことにあります。

3.秘密鍵が公開または紛失した場合、関連する資金は盗難に対して脆弱になるか、永久にアクセスできなくなり、資産管理における暗号化の重要な役割が強調されます。

4. ハードウェア ウォレットは、秘密キーを隔離された環境に保存し、暗号化モジュールを使用して、侵害された可能性のあるデバイスにキーを公開することなくトランザクションに署名することで、セキュリティを強化します。

5. マルチ署名スキームは複数の秘密キーを使用して単一のトランザクションを承認し、信頼を複数の当事者に分散します。これらのセットアップは、施設保管ソリューションや分散型自律組織 (DAO) で一般的です。

ハッシュ関数とデータの永続性

1. 暗号化ハッシュ関数は、入力データを高感度で固定サイズの出力に変換します。入力内の 1 文字を変更すると、まったく異なるハッシュが生成されます。これは、アバランシェ効果として知られる特性です。

2. マークル ツリーは、トランザクション ハッシュを単一のルート ハッシュに集約し、ブロック ヘッダーに保存します。この構造により、大規模なデータセットの効率的かつ安全な検証が可能になり、軽量クライアントがブロックチェーン全体をダウンロードせずにトランザクションを確認できるようになります。

3.ハッシュ関数の決定論的な性質により、ノード間の一貫性が確保されます。すべての参加者は、同じ入力が同じ出力を生成することを独立して検証し、データの整合性に関するネットワーク全体の合意を維持できます。

4. プリイメージ耐性により、元のデータのハッシュからのリバース エンジニアリングが防止され、検証を可能にしながらトランザクションの詳細が保護されます。この機能は、監査可能性を犠牲にすることなくプライバシーを保護するために不可欠です。

5. 衝突耐性により、2 つの異なる入力が同じハッシュを生成しないことが保証され、検出されずに 1 つのトランザクションが別のトランザクションに置き換えられる可能性が排除されます。

よくある質問

暗号ハッシュはどのようにして二重支出を防ぐのでしょうか?各トランザクションは一意にハッシュされ、ブロックに含まれます。トランザクションを変更するとハッシュが変更され、チェーンが切断されるため、資金を再利用しようとする試みはネットワークのコンセンサス ルールによって即座に検出可能になります。

量子コンピューターはブロックチェーン暗号を破ることができるのでしょうか?現在の量子コンピューティング機能がもたらす脅威は最小限ですが、将来の進歩によって ECDSA や同様のアルゴリズムが侵害される可能性があります。研究者らはすでに、このシナリオに備えるポスト量子暗号手法の開発を進めている。

なぜデジタル署名を偽造できないのでしょうか?デジタル署名は、一方向に計算するのは簡単ですが、逆に計算することは事実上不可能な数学的問題に依存しています。秘密キーにアクセスできなければ、有効な署名を生成することは計算上不可能です。

2 つのブロックが同じハッシュを持つ場合はどうなりますか?衝突が発生するとシステムの信頼性が損なわれますが、SHA-256 などの最新のハッシュ関数は、衝突が天文学的に起こりにくくなるように設計されています。通常の条件下では、SHA-256 衝突の成功は記録されていません。