공개 키 암호화는 블록 체인에서 어떻게 작동합니까?

블록 체인의 공개 키 암호화 이해

비대칭 암호화라고도하는 공개 키 암호화는 블록 체인 기술의 기본 보안 메커니즘입니다. 중앙 권한을 필요로하지 않고 안전한 디지털 아이덴티티, 트랜잭션 인증 및 데이터 무결성을 가능하게합니다. 이 시스템에서 각 사용자는 수학적으로 연결된 키 쌍의 공개 키 와 개인 키가 있습니다. 공개 키는 공개적으로 공유 될 수 있으며 자금을 받거나 서명을 확인하는 데 사용되며, 개인 키는 비밀로 유지되어야하며 거래 서명 또는 소유권을 증명하는 데 사용됩니다.

키 간의 수학적 관계는 공개 키로 암호화 된 데이터가 해당 개인 키로 만 해독 할 수 있고 그 반대도 마찬가지입니다. 더 중요한 것은 블록 체인의 경우 개인 키로 생성 된 서명을 공개 키를 사용하여 확인할 수 있으며, 메시지가 개인 키를 노출시키지 않고 정당한 소유자로부터 유래했음을 확인합니다.

핵심 생성 및 지갑 생성

사용자가 cryptocurrency 지갑을 생성하면 첫 번째 단계는 키 쌍을 생성하는 것입니다. 이 프로세스는 Bitcoin 및 Ethereum에서 일반적으로 사용되는 타원 곡선 디지털 서명 알고리즘 (ECDSA) 과 같은 암호화 알고리즘에 의존합니다. 개인 키는 무작위로 생성 된 다수이며 일반적으로 길이가 256 비트입니다. 이 개인 키에서 공개 키는 타원 곡선 곱셈과 관련된 일원 수학적 기능을 통해 도출됩니다.

• 암호화 적으로 안전한 임의의 숫자 생성기는 개인 키를 생성합니다.
• 개인 키는 공개 키를 계산하기 위해 ECDSA 알고리즘에 입력됩니다.
• 그런 다음 공개 키는 SHA-256 및 Ripemd-160을 사용하여 해시되어 지갑 주소를 만듭니다.
• 결과 주소는 인간 가독성을 위해 (종종 Base58 또는 BECH32에서) 인코딩됩니다.

이 단방향 파생은 공개 키와 주소가 개인 키에서 생성 될 수 있지만 프로세스를 역전시키는 것은 계산적으로 불가능합니다. 이는 공개 주소가 블록 체인에서 보이는 경우에도 사용자를 보호합니다.

거래 서명 및 확인

사용자가 거래를 시작하면 공개 키 암호화는 진정성과 무결성을 보장합니다. 발신자는 개인 키를 사용하여 트랜잭션 데이터에 대한 디지털 서명을 만듭니다. 이 서명은 트랜잭션과 개인 키 모두에 고유하므로 트랜잭션 세부 사항의 사소한 변경조차 서명을 무효화합니다.

• 트랜잭션 세부 사항 (발신자, 수신자, 금액, 타임 스탬프)이 메시지로 컴파일됩니다.
• 메시지의 해시는 SHA-256을 사용하여 계산됩니다.
• 해시는 ECDSA를 통해 발신자의 개인 키를 사용하여 서명하여 디지털 서명을 생성합니다.
• 트랜잭션 데이터 및 공개 키와 함께 서명은 네트워크로 방송됩니다.

블록 체인 네트워크의 노드는 발신자의 공개 키를 사용하여 서명을 확인합니다. 확인이 통과되면 거래는 유효한 것으로 간주되며 블록에 포함될 수 있습니다. 이 과정은 변조를 방지하고 정당한 소유자 만 자금을 지출 할 수 있도록합니다.

주소 파생 및 대중 투명성

블록 체인에서 사용자는 원시 공개 키가 아닌 지갑 주소를 사용하여 상호 작용합니다. 이 주소는 보안을 향상시키기위한 추가 해싱 단계를 통해 공개 키에서 파생됩니다. 예를 들어 Bitcoin에서 :

• 공개 키는 SHA-256 으로 해시됩니다.
• 결과는 Ripemd-160 으로 해시되어 160 비트 해시를 생성합니다.
• 버전 바이트 및 체크섬이 추가됩니다.
• 최종 출력은 P2PKH 또는 P2WPKH와 같은 형식에 대해 Base58Check 또는 BECH32를 사용하여 인코딩됩니다.

이 계층화 된 해싱은 거래가 소비 될 때까지 전체 공개 키를 숨겨서 공개 키에 대한 양자 컴퓨팅 공격과 같은 잠재적 취약점을 방지합니다. 그때까지는 블록 체인에서 주소 만 볼 수있어 노출을 제한합니다.

합의 및 네트워크 보안의 역할

공개 키 암호화는 신뢰할 수없는 검증을 가능하게하여 블록 체인의 분산 특성을 지원합니다. 노드는 사용자의 신원을 알 필요가 없습니다. 디지털 서명 만 검증하면됩니다. 모든 노드는 독립적으로 확인합니다.

• 트랜잭션 입력이 미숙 한 출력을 참조하는지 여부.
• 디지털 서명이 소스 주소와 관련된 공개 키와 일치하는지 여부.
• 공개 키가 예상 지갑 주소로 해시되는지 여부.

이 시스템은 중개자의 필요성을 제거합니다. 서명 된 거래의 일부를 변경하면 서명을 무효화하기 때문에 거래의 불변성이 보존됩니다. 또한, 재생 공격은 트랜잭션 ID 및 NonCE 사용과 같은 메커니즘을 통해 완화되며, 이는 암호화 적으로 확인됩니다.

구현 예 : 전송 Bitcoin

공개 키 암호화가 실제로 어떻게 작동하는지 설명하려면 Bitcoin 거래를 고려하십시오.

• Alice는 0.5 BTC를 Bob에게 보내고 싶어합니다.
• Bob은 그의 Bitcoin 주소 (예 : 1A1zP1eP5QGefi2DMPTfTL5SLmv7DivfNa )를 공유합니다.
• Alice는 Bob의 주소를 출력으로 지정하는 트랜잭션을 구축하고 이전의 이전 불완전한 트랜잭션 출력 (UTXO)은 입력으로 구성됩니다.
• 그녀는 UTXO의 주소에 해당하는 개인 키를 검색합니다.
• ECDSA를 사용하여 그녀는 개인 키로 거래 해시에 서명합니다.
• 그녀의 공개 키를 포함한 서명 된 거래는 Bitcoin 네트워크로 방송됩니다.
• 광부 및 노드는 다음을 확인합니다.
  • 서명은 Alice의 공개 키를 사용하여 유효합니다.
  • 공개 키는 UTXO를 소유 한 주소를 해시합니다.
  • 트랜잭션 구조는 정확하고 이중 스펜트가 아닙니다.

일단 확인되면 트랜잭션은 블록에 포함되어 블록 체인에 확인됩니다.

자주 묻는 질문

공개 키를 사용하여 개인 키를 도출 할 수 있습니까? 아니요. ECDSA와 같은 사용 된 암호화 알고리즘은 수학적 문제 (타원 곡선 이산 로그 문제와 같은)에 의존하여 반전 할 수 없습니다. 광범위한 컴퓨팅 성능이 있더라도 공개 키에서 개인 키를 도출하는 데는 현재 기술로 수십억 년이 걸립니다.

개인 키를 잃으면 어떻게됩니까? 개인 키가 손실되면 관련 자금에 대한 액세스가 영구적으로 손실됩니다. 블록 체인 네트워크에는 복구 메커니즘이 없습니다. 주소는 원장에 남아 있지만 아무도 자금을 지출하기 위해 유효한 서명을 생성 할 수 없습니다. 이것은 시드 문구와 같은 안전한 백업 방법의 중요성을 강조합니다.

공개 키 암호화는 모든 블록 체인에서 동일합니까? 대부분의 블록 체인은 ECDSA 또는 이와 유사한 알고리즘 (예 : Solana와 같은 새로운 시스템에서 EDDA)을 사용합니다. 핵심 원칙은 일관성을 유지하지만 구현은 키 길이, 해싱 방법 또는 서명 체계에 따라 다를 수 있습니다. 항상 특정 블록 체인의 암호화 표준을 확인하십시오.

두 개의 다른 개인 키가 동일한 공개 키를 생성 할 수 있습니까? 광대 한 주요 공간 (2^256 가능한 개인 키)으로 인해 확률은 천문학적으로 낮습니다. 충돌은 전체 보안 모델을 중단하지만 그러한 인스턴스는 관찰되지 않았습니다. 암호화 시스템은 적절한 세대 관행에서 주요 독창성을 가정합니다.