Kryptographie in Blockchain: Typen & Anwendungen [2022]

Einführung in die Blockchain

Blockchain ist ein Peer-to-Peer-Netzwerk; Das Wort „Blockchain“ setzt sich aus zwei getrennten Begriffen zusammen, „Block“ und „Kette“. Ein Block bezieht sich auf eine Sammlung von Daten, Alias-Datensätze, und eine Kette bezieht sich auf eine öffentliche Datenbank dieser Blöcke, die als Liste gespeichert sind.

Diese Listen werden mithilfe von Kryptographie verknüpft, was sie zur wichtigsten und grundlegendsten Voraussetzung für die Erstellung einer Blockchain macht. Blockchain ist eine wachsende Liste von Datensätzen, und die Blöcke werden mit der Zeit an die Liste angehängt. Kryptographie in Blockchain kann ein kniffliges Konzept sein, aber wir haben versucht, es für Ihr besseres Verständnis zu vereinfachen.

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Kryptographie

Kryptographie ist eine Methode zur Entwicklung von Techniken und Protokollen, um zu verhindern, dass Dritte während eines Kommunikationsvorgangs auf die Daten aus den privaten Nachrichten zugreifen und Kenntnis davon erlangen. Auch die Kryptografie setzt sich aus zwei altgriechischen Begriffen zusammen, Kryptos und Graphein, wobei ersterer Begriff „verborgen“ und letzterer „schreiben“ bedeutet. Es gibt mehrere Begriffe im Zusammenhang mit Kryptographie, die wie folgt angegeben werden:

Verschlüsselung: Es ist ein Prozess von Klartext (normaler Text) zu einem Chiffretext (zufällige Folge von Bits).

Entschlüsselung: Der umgekehrte Prozess der Verschlüsselung, Umwandlung von Chiffretext in Klartext.

Chiffre: Die mathematische Funktion, dh ein kryptografischer Algorithmus, der verwendet wird, um Klartext in Chiffretext umzuwandeln.

Schlüssel: Eine kleine Menge an Informationen, die erforderlich ist, um die Ausgabe des kryptografischen Algorithmus zu induzieren.

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Arten der Kryptografie

Um die Kryptografie in der Blockchain zu verstehen, muss man die Arten der Kryptografie verstehen. Es gibt hauptsächlich drei verschiedene Möglichkeiten, wie wir kryptografische Algorithmen ausführen können, nämlich Kryptographie mit symmetrischen Schlüsseln, Kryptographie mit asymmetrischen Schlüsseln und Hash-Funktionen.

1. Kryptografie mit symmetrischen Schlüsseln – Bei dieser Verschlüsselungsmethode verwenden wir einen einzigen Schlüssel. Dieser gemeinsame Schlüssel wird sowohl für den Verschlüsselungs- als auch für den Entschlüsselungsprozess verwendet. Die Verwendung eines gemeinsamen einzelnen Schlüssels erzeugt ein Problem der sicheren Übertragung des Schlüssels zwischen dem Sender und dem Empfänger. Es wird auch Geheimschlüssel-Kryptographie genannt.

2. Kryptografie mit asymmetrischem Schlüssel – Diese Verschlüsselungsmethode verwendet ein Schlüsselpaar, einen Verschlüsselungsschlüssel und einen Entschlüsselungsschlüssel, die als öffentlicher Schlüssel bzw. privater Schlüssel bezeichnet werden. Das von diesem Algorithmus generierte Schlüsselpaar besteht aus einem privaten Schlüssel und einem eindeutigen öffentlichen Schlüssel, der mit demselben Algorithmus generiert wird. Es wird auch Public-Key-Kryptographie genannt.

3. Hash-Funktionen – Diese Art der Verschlüsselung verwendet keine Schlüssel. Es verwendet eine Chiffre, um aus dem Klartext einen Hash-Wert fester Länge zu erzeugen. Es ist nahezu unmöglich, den Inhalt des Klartextes aus dem Chiffretext zurückzugewinnen.

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Verwendung von Kryptografie in Blockchain

Blockchains verwenden zwei Arten von kryptografischen Algorithmen, asymmetrische Schlüsselalgorithmen und Hash-Funktionen. Hash-Funktionen werden verwendet, um jedem Teilnehmer die Funktionalität einer einzigen Ansicht der Blockchain bereitzustellen. Blockchains verwenden im Allgemeinen den SHA-256-Hashing-Algorithmus als ihre Hash-Funktion.

Kryptografische Hash-Funktionen bieten der Blockchain die folgenden Vorteile:

• Lawineneffekt – Eine geringfügige Änderung der Daten kann zu einer deutlich unterschiedlichen Ausgabe führen.
• Eindeutigkeit – Jede Eingabe hat eine eindeutige Ausgabe.
• Deterministisch – Jede Eingabe hat immer die gleiche Ausgabe, wenn sie durch die Hash-Funktion geleitet wird.
• Schnelligkeit – Die Ausgabe kann in sehr kurzer Zeit generiert werden.
• Reverse Engineering ist nicht möglich, dh wir können die Eingabe nicht generieren, indem wir die Ausgabe und die Hash-Funktion haben.

Hash-Funktionen spielen eine wichtige Rolle bei der Verknüpfung der Blöcke miteinander und auch bei der Aufrechterhaltung der Integrität der in jedem Block gespeicherten Daten. Jede Änderung der Blockdaten kann zu Inkonsistenzen führen und die Blockchain brechen, wodurch sie ungültig wird. Diese Anforderung wird durch die Eigenschaft der Hash-Funktionen erreicht, die als „Avalanche-Effekt“ bezeichnet wird.

Demnach erhalten wir, wenn wir auch nur eine geringfügige Änderung an der Eingabe in die Hash-Funktion vornehmen, im Vergleich zur ursprünglichen Ausgabe eine völlig unabhängige Ausgabe. Nehmen wir ein Beispiel für eine SHA-256-Hash-Funktion und vergleichen ihre Ausgaben,

Input: Blockchain bei upGrad

Ausgabe: 04f0ecc95159533982d7571eada5f8d76592b6e97ead964467c603d31b9e7a9c

Input mal anders: Blockchain bei upGrad

Ausgabe: 80b069904b6a8db46ed94e7091ff4e5fc72fae5422d46cc57d8f66db7abf4781

Sie können den großen Unterschied in der Ausgabe feststellen, nachdem Sie ein einzelnes Zeichen an der Eingabe von Klein- auf Großbuchstaben geändert haben. Dadurch werden die Daten auf der Blockchain zuverlässig und sicher; Jede Änderung der Blockdaten führt zu diesem Unterschied im Hash-Wert und macht die Blockchain ungültig, wodurch sie unveränderlich wird.

Bei der Kryptographie mit asymmetrischem Schlüssel muss der private Schlüssel im Allgemeinen durch einen Zufallszahlenalgorithmus erzeugt werden, und der öffentliche Schlüssel wird durch Ausführen eines irreversiblen Algorithmus berechnet. Der asymmetrische Verschlüsselungsalgorithmus hat den Vorteil, dass er über getrennte öffentliche und private Schlüssel verfügt, die über ungesicherte Kanäle übertragen werden können.

Wahrscheinlich hat es auch mehrere Nachteile, von denen einige eine niedrige Verarbeitungsgeschwindigkeit und eine unbefriedigende Verschlüsselungsstärke sind. Es ist sehr wichtig, die Sicherheit des asymmetrischen Verschlüsselungsalgorithmus während der Übertragung von Daten auf der Blockchain zu gewährleisten.

Einer der Hauptbestandteile der Kryptografie mit asymmetrischen Schlüsseln sind digitale Signaturen. Digitale Signaturen verleihen dem Prozess Integrität; sie sind leicht überprüfbar und können nicht beschädigt werden. Sie haben auch die Qualität der Nichtabstreitbarkeit, wodurch sie den Signaturen in der realen Welt ähnlich sind. Die digitalen Signaturen stellen sicher, dass die Blockchain gültig ist und die Daten verifiziert und korrekt sind.

Hashing, öffentlich-private Schlüsselpaare und die digitalen Signaturen bilden zusammen die Grundlage für die Blockchain. Diese kryptografischen Merkmale ermöglichen es, dass Blöcke sicher mit anderen Blöcken verknüpft werden, und stellen außerdem die Zuverlässigkeit und Unveränderlichkeit der in der Blockchain gespeicherten Daten sicher.

Es gibt eine Vielzahl von Anwendungen der Blockchain-Technologie, und die Kryptografie macht es möglich. Eine der wichtigsten realen Anwendungen der Kryptographie in der Blockchain sind Kryptowährungen. Betrachten wir seine Anwendung in Kryptowährungen.

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Kryptowährungen sind eine der Hauptanwendungen von Blockchains, und sie verwenden öffentlich-private Schlüsselpaare, um die Adressen der Benutzer in der Blockchain zu verwalten. Bei der Kryptographie in der Blockchain wird der öffentliche Schlüssel als Adresse der Person verwendet. Der öffentliche Schlüssel ist global sichtbar, dh er ist für jeden Teilnehmer des Teilnehmers sichtbar. Der private Schlüssel ist ein geheimer Wert und wird verwendet, um auf diese Adressdaten zuzugreifen und alle Aktionen für die „Adresse“, die im Allgemeinen Transaktionen sind, zu autorisieren.

Digitale Signaturen werden häufig für Kryptowährungen verwendet. Sie werden verwendet, um Transaktionen zu genehmigen, indem sie sicher (offline) signiert werden, und werden auch für Multi-Signatur-Verträge und digitale Geldbörsen in der Blockchain verwendet. Um eine Aktion von diesen Multi-Signatur-Verträgen und digitalen Geldbörsen auszuführen, sind die digitalen Signaturen von mehreren (verschiedenen) privaten Schlüsseln erforderlich, bevor eine Aktion ausgeführt werden kann.

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Fazit

Die Blockchain-Technologie gehört zu den wichtigsten Entwicklungsschwerpunkten aller multinationalen Unternehmen, und in den letzten Jahren ist auch eine große Anzahl von Startups in dieser Technologie entstanden. Blockchain muss seine allgemeine Nutzung in der Gesellschaft noch erleben, aber es gibt zahlreiche Möglichkeiten für Fachleute, ihre Karriere in diesem Bereich zu erforschen und zu entwickeln; Eines davon ist mit Sicherheit die Kryptographie in der Blockchain . Mit der Zeit wird dieses Feld endlose Möglichkeiten bieten, und dafür können Sie mit dem Erlernen der Blockchain-Technologie beginnen und mit upGrad den First-Mover-Vorteil haben .

Kryptografie in der Blockchain ist der Kern dieser Technologie und macht sie unveränderlich und zuverlässig. Wenn Sie sich für diesen Bereich interessieren und diese Technologie kennenlernen möchten, können Sie sich die verschiedenen Kurse von upGrad ansehen.

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