Криптография

Что такое криптография?

Криптография — это область математики, применяемая для защиты информации и идентификации, позволяющая создавать доверие без центрального посредника. Она отвечает на два вопроса: кто совершает действие и были ли изменены данные.

Криптография исторически развивалась от «скрытия сообщений» к «обеспечению проверки и авторизации в публичных системах». В блокчейне важна именно проверяемость: большая часть данных открыта, но только владелец приватного ключа может инициировать операции, а подлинность действий доступна для проверки всем пользователям.

Какие задачи решает криптография в блокчейне?

Криптография решает три основные задачи в блокчейн-системах: верификация личности, обеспечение целостности данных, а также приватность и повышение эффективности при необходимости.

• Идентификация: Публичные и приватные ключи подтверждают право владения аккаунтом. Адрес кошелька формируется из публичного ключа, а управлять средствами может только владелец соответствующего приватного ключа.
• Целостность: Хэш-функции создают уникальный отпечаток для каждого набора данных. Любое изменение сразу видно, что обеспечивает надежную связь блоков.
• Приватность и эффективность: Доказательства с нулевым разглашением позволяют доказать валидность транзакции без раскрытия деталей. Эта технология также позволяет проводить вычисления вне блокчейна и загружать только доказательства, снижая комиссии.

Как работают хэш-функции в криптографии?

Хэш-функция — это процесс, который преобразует любые данные в отпечаток фиксированной длины. Даже изменение одного символа полностью меняет отпечаток, что позволяет быстро выявлять подделки. В Bitcoin для связывания блоков используется алгоритм SHA-256.

В блокчейне каждый блок содержит хэш предыдущего блока, что напоминает соединение строительных блоков с уникальными отпечатками: любое изменение нарушает всю цепочку. Многие блокчейны используют деревья Меркла — структуру, которая иерархически объединяет хэши транзакций и позволяет проверить включение транзакции в блок с минимальным объемом данных, экономя трафик.

Как публичные и приватные ключи работают вместе в криптографии?

Публичный и приватный ключ образуют пару: публичный ключ — это открытый адрес, на который можно отправить средства, приватный — секретный код для управления активами.

Приватный ключ — это случайное число, а публичный ключ вычисляется из него. Адрес кошелька обычно формируется через хэширование и кодирование публичного ключа для удобства. Публичный ключ можно раскрывать, а приватный ключ и его мнемоническую фразу (12 или 24 слова для восстановления) нужно хранить офлайн и защищенно — при утечке активы окажутся под угрозой.

Как используются цифровые подписи в блокчейн-транзакциях?

Цифровая подпись — это персональная печать на документе. Вы подписываете сообщение приватным ключом, и любой может проверить подлинность подписи и неизменность содержания через ваш публичный ключ.

В блокчейне кошелек формирует детали транзакции, например «отправить X сумму на адрес Y с комиссией Z», и подписывает их приватным ключом перед отправкой. Узлы проверяют подпись публичным ключом перед включением транзакции. Крупные блокчейны используют алгоритмы на эллиптических кривых для безопасности и эффективности — такие подписи короче и экономят ресурсы.

Подписи применяются не только для платежей. Децентрализованные приложения могут запрашивать вашу подпись для «разрешающих» сообщений, дающих смарт-контракту право распоряжаться токенами. Внимательно проверяйте всплывающие окна — бездумная подпись может дать долгосрочные права на ваши активы.

Какова роль доказательств с нулевым разглашением в криптографии?

Доказательства с нулевым разглашением позволяют подтвердить правильность действия без раскрытия деталей — как предъявить пропуск, чтобы охранник убедился в вашей квалификации, не зная личные данные.

В блокчейне доказательства с нулевым разглашением используются для масштабирования: вычисления выполняются вне блокчейна, а краткое доказательство размещается в сети для подтверждения валидности транзакций, как в ZK Rollups. Второе применение — приватность: скрываются суммы и адреса, но сохраняется соответствие требованиям. Всё больше проектов используют такие доказательства для снижения затрат и повышения пропускной способности, улучшая пользовательский опыт.

Как применяется криптография в кошельках и на биржах?

В кошельках криптография используется при генерации мнемоники, хранении приватных ключей, подписании и мультиподписи. Мультиподписи требуют нескольких ключей для совместного подписания транзакций, что повышает безопасность командных и корпоративных средств.

Биржи используют криптографию для входа и вывода средств. На Gate:

• Двухфакторная аутентификация (2FA) использует одноразовые пароли и обычные учетные данные, снижая риск кражи аккаунта.
• Белый список адресов вывода гарантирует, что средства отправляются только на утвержденные адреса, предотвращая вредоносные изменения.
• Кастодиальные решения используют разделение горячих и холодных кошельков и мультиподписи, что повышает устойчивость при компрометации горячих кошельков. Все эти механизмы основаны на криптографии для подтверждения личности и неизменности операций.

Что делать для защиты активов с помощью криптографии?

Шаг 1: Сгенерируйте и храните мнемоническую фразу офлайн. Эта фраза восстанавливает приватный ключ — запишите на бумаге, храните отдельно, не фотографируйте и не сохраняйте в облаке.

Шаг 2: Включите многофакторную аутентификацию. Активируйте 2FA для аккаунта на бирже и настройте антифишинговый код для защиты от поддельных сайтов.

Шаг 3: Проверяйте детали подписи. Перед подписанием сообщения внимательно читайте всплывающее окно и адреса контрактов — не путайте «разрешение» с «входом». Если сомневаетесь, откажитесь.

Шаг 4: Используйте аппаратный кошелек или защищенный модуль. Аппаратные кошельки хранят приватные ключи в изолированных чипах и показывают важную информацию о транзакциях на экране при подписании, снижая риск заражения вредоносным ПО.

Шаг 5: Управляйте разрешениями и белыми списками. Регулярно проверяйте и отзывайте ненужные разрешения через кошелек или блок-эксплорер; включайте белый список адресов вывода на платформах вроде Gate для минимизации ошибочных переводов.

Шаг 6: Делайте резервные копии и обновления. Настройте план восстановления кошелька (мультиподпись или социальное восстановление), следите за объявлениями о безопасности, обновляйте кошельки и расширения браузера.

Какие распространенные риски и заблуждения связаны с криптографией?

• Заблуждение 1: «Все данные блокчейна зашифрованы». На самом деле большая часть данных открыта; криптография обеспечивает целостность и право собственности, а не конфиденциальность по умолчанию.
• Риск 1: Утечка приватного ключа или слабая случайность. Ненадежные источники случайных чисел могут привести к угадываемым ключам — используйте проверенные кошельки и устройства.
• Риск 2: Фишинг на разрешения. Сама подпись нейтральна — опасно то, что вы подписываете; не подписывайте сообщения для неизвестных DApps или файлов.
• Риск 3: Долгосрочная угроза квантовых вычислений. Со временем блокчейнам потребуются квантово-устойчивые алгоритмы; сейчас минимизируйте время раскрытия публичного ключа и используйте современные алгоритмы для большей безопасности.

Основные выводы по криптографии

Криптография — основа доверия для блокчейна в открытых сетях: публичные и приватные ключи подтверждают право владения, цифровые подписи доказывают авторство и целостность, хэши связывают блоки, а доказательства с нулевым разглашением повышают приватность и эффективность без раскрытия деталей. Эти принципы реализованы в мнемониках mnemonic, аппаратных подписях, мультиподписи, а также в функциях безопасности бирж — 2FA и белых списках. Грамотное использование этих инструментов и управление разрешениями — основа безопасности активов в Web3.

FAQ

Какие преимущества у асимметричной криптографии по сравнению с симметричной?

Асимметричная криптография использует пару публичного и приватного ключей для безопасного обмена без предварительного обмена секретами — это главное преимущество. Симметричная криптография требует обмена секретным ключом заранее, что создает риск его раскрытия. В блокчейне асимметричная криптография позволяет подписывать транзакции приватным ключом, а другие пользователи проверяют их публичным ключом, обеспечивая безопасность и идентификацию.

В чем разница между шифрованием и цифровыми подписями в криптографии?

Шифрование защищает приватность информации; только владелец приватного ключа может расшифровать данные. Цифровые подписи подтверждают личность и подлинность транзакции; любой может проверить подпись публичным ключом. При переводе активов в блокчейне вы подписываете транзакцию приватным ключом — узлы проверяют ее публичным ключом, чтобы убедиться, что перевод инициировали именно вы.

Почему потеря приватного ключа означает потерю активов?

Приватный ключ — единственный способ доступа к активам в блокчейне; без него невозможно подписать транзакцию, и средства останутся навсегда заблокированными. Криптография блокчейна не предусматривает обходных путей или восстановления — даже биржи, такие как Gate, не могут восстановить приватные ключи. Принцип «самостоятельное хранение — личная ответственность» требует надежного офлайн-резервного копирования приватного ключа.

Является ли адрес кошелька публичным ключом? Какова их связь?

Адрес кошелька — это не публичный ключ, а его сокращенная версия, полученная хэшированием. Публичные ключи — длинные строки; адрес кошелька упрощает их использование через криптографическое хэширование. Свой адрес кошелька можно безопасно публиковать для получения средств, но приватный ключ раскрывать нельзя — его обладатель получит полный контроль над активами.

Как биржа, например Gate, использует криптографию для защиты активов?

Биржи защищают активы с помощью мультиподписей и разделения горячих и холодных кошельков — оба метода основаны на криптографии. Средства пользователей управляются несколькими приватными ключами; никто не может перевести активы в одиночку, что снижает риск кражи. Большинство средств хранится в офлайн-холодных кошельках, а для вывода используются горячие кошельки — даже при компрометации горячего кошелька потери ограничены.