Криптографія

Що таке криптографія?

Криптографія — це система математичних методів для захисту інформації та перевірки ідентичності, що забезпечує довіру у середовищах без центрального органу. Вона відповідає на два основні питання: хто виконує дію і чи змінено дані.

Історично криптографія розвивалася від простого “приховування повідомлень від сторонніх” до “забезпечення перевірки та авторизації у відкритих середовищах”. У блокчейні головний акцент роблять на перевіряльності, а не секретності: більшість даних у мережі відкриті, але криптографія гарантує, що лише власник приватного ключа може ініціювати дійсні дії, а кожен може перевірити їхню справжність.

Які проблеми вирішує криптографія у блокчейні?

Криптографія вирішує три основні завдання у блокчейн-системах: перевірка ідентичності, цілісність даних, а також, за потреби, приватність чи підвищення ефективності.

• Ідентичність: Публічні та приватні ключі підтверджують право власності на рахунок. Адреси гаманців отримують із публічних ключів, і лише особа з відповідним приватним ключем може розпоряджатися коштами.
• Цілісність: Геш-функції створюють унікальні “відбитки” для даних. Будь-яка зміна одразу виявляється, що забезпечує надійний зв’язок між блоками.
• Приватність і ефективність: Докази з нульовим розголошенням дозволяють користувачам довести дійсність транзакції без розкриття деталей. Ця технологія також дає змогу виконувати обчислення поза мережею з подачею доказу у блокчейн, що знижує комісії.

Як працюють геш-функції у криптографії?

Геш-функція — це процес, який стискає будь-які дані у відбиток фіксованої довжини. Навіть зміна одного символу дає зовсім інший відбиток, що дозволяє легко виявити підробку. Популярні алгоритми, зокрема SHA-256, застосовують у Bitcoin для зв’язку блоків.

У блокчейні кожен блок містить геш попереднього блоку, як з’єднання будівельних блоків за унікальними відбитками — будь-яка зміна порушує цілісність ланцюга. У багатьох блокчейнах також застосовують дерева Меркла — структуру, що ієрархічно гешує багато транзакцій. Це дозволяє перевірити наявність транзакції у блоці за мінімальної інформації, економлячи пропускну здатність.

Як взаємодіють публічний і приватний ключі у криптографії?

Публічний і приватний ключ утворюють пару: публічний ключ — це відкрита адреса, яку бачать усі і на яку можна надсилати кошти, а приватний ключ — це секретний код, що дає право розпоряджатися цими активами.

З технічного боку, приватний ключ — це випадкове число, а публічний ключ отримують математично з нього. Адреси гаманців зазвичай створюють шляхом гешування та кодування публічного ключа для зручності використання. Публічний ключ можна безпечно розкривати, а приватний ключ і його мнемонічну резервну фразу (12 чи 24 слова для відновлення ключа) потрібно зберігати офлайн і надійно — у разі витоку активи під загрозою.

Як використовують цифрові підписи у блокчейн-транзакціях?

Цифровий підпис — це як унікальна печатка на документі. Підписуючи повідомлення приватним ключем, кожен може за допомогою публічного ключа перевірити, що підпис справжній і зміст не змінено.

У мережі гаманці формують деталі транзакції, наприклад “відправити X на адресу Y з комісією Z”, і підписують їх приватним ключем перед трансляцією. Вузли перевіряють підпис за допомогою публічного ключа перед додаванням транзакції. У більшості великих блокчейнів застосовують алгоритми підпису на основі еліптичних кривих для максимальної безпеки й ефективності — ці підписи коротші та економлять ресурси.

Підписи використовують не лише для платежів. Децентралізовані застосунки можуть просити підписати повідомлення “підтвердження” для дозволу смартконтрактам витрачати токени. Завжди уважно перевіряйте спливаючі повідомлення — бездумний підпис може надати дозвіл на витрати на тривалий термін.

Яка роль доказів з нульовим розголошенням у криптографії?

Докази з нульовим розголошенням дозволяють довести правильність дії без розкриття деталей — це як показати перепустку охоронцю, щоб підтвердити кваліфікацію, не розкриваючи дату народження чи адресу.

У блокчейні докази з нульовим розголошенням мають два основні застосування. Перше — масштабування: складні обчислення виконують поза мережею, а короткий доказ подають у блокчейн для підтвердження “ця група транзакцій дійсна”, що застосовують у ZK Rollups. Друге — приватність: приховують суми чи адреси, але підтверджують відповідність — захищаючи конфіденційність. Останнім часом багато проєктів використовують такі докази для зниження витрат і підвищення пропускної здатності, поступово покращуючи досвід користувачів.

Як застосовують криптографію у гаманцях і на біржах?

У гаманцях криптографію використовують для генерації мнемоніки (з випадкових джерел), зберігання приватних ключів, підпису операцій і схем мультипідпису. Наприклад, у мультипідписних гаманцях для підпису транзакції потрібно кілька ключів, що підвищує безпеку коштів для команд чи організацій.

Біржі також використовують криптографію для входу та виведення коштів. На Gate:

• Двофакторна автентифікація (2FA) використовує одноразові паролі на основі часу разом із основними обліковими даними для зниження ризику крадіжки акаунтів.
• Білий список адрес для виведення дозволяє отримувати кошти тільки на заздалегідь підтверджені адреси, що унеможливлює зловмисні зміни.
• Схеми зберігання використовують розділення на гарячі/холодні гаманці і мультипідпис, підвищуючи стійкість у разі компрометації гарячих гаманців. Усі ці механізми ґрунтуються на криптографії для підтвердження “хто діє” і “чи змінено операції”.

Що потрібно робити для захисту активів за допомогою криптографії?

Крок 1: Згенеруйте і надійно зберігайте свою мнемонічну фразу офлайн. Вона відновлює приватний ключ — запишіть на папері, зберігайте окремо, уникайте фотографій чи хмарних сервісів.

Крок 2: Увімкніть багатофакторну автентифікацію. Активуйте 2FA для акаунтів на біржі, налаштуйте антифішингові коди для захисту від крадіжки даних через фейкові сайти.

Крок 3: Перевіряйте деталі підпису. Перед підписом уважно читайте спливаючі повідомлення та адреси контрактів — ніколи не плутайте “підтвердження” з “входом”. Якщо не впевнені — відмовтесь.

Крок 4: Використовуйте апаратний гаманець або захищений модуль. Апаратні гаманці зберігають приватні ключі в ізольованих чіпах і відображають важливу інформацію на екрані під час підпису, знижуючи ризик шкідливого ПЗ.

Крок 5: Керуйте підтвердженнями та білими списками. Регулярно переглядайте і відкликайте непотрібні дозволи контрактів у гаманці або через блок-експлорер; активуйте білі списки адрес для виведення на платформах на кшталт Gate, щоб мінімізувати хибні перекази.

Крок 6: Робіть резервні копії та оновлення. Налаштуйте план відновлення гаманця (наприклад, мультипідпис чи соціальне відновлення), стежте за оголошеннями безпеки, оновлюйте гаманці та розширення браузера.

Які типові ризики й хибні уявлення про криптографію?

• Міф 1: “Усі дані блокчейна зашифровані”. Насправді більшість даних блокчейна публічні; криптографія забезпечує цілісність і право власності — не конфіденційність за замовчуванням.
• Ризик 1: Витік приватного ключа або слабка випадковість. Ненадійні джерела випадкових чисел можуть створити вгадувані ключі — використовуйте лише перевірені гаманці та пристрої.
• Ризик 2: Фішинг підтверджень. Сам підпис нейтральний — ризик у тому, що саме підписується; не підписуйте транзакції для невідомих DApps чи файлів.
• Ризик 3: Довгострокова загроза квантових обчислень. З часом блокчейни потребуватимуть стійких до квантових атак алгоритмів; наразі мінімізуйте час публікації публічного ключа і використовуйте сучасні алгоритми для більшої безпеки.

Основні висновки щодо криптографії

Криптографія є основою довіри для блокчейна у відкритих мережах: публічні/приватні ключі підтверджують право власності, цифрові підписи доводять авторство і цілісність, геші надійно зв’язують блоки, а докази з нульовим розголошенням підвищують приватність і ефективність без розкриття деталей. Ці принципи впроваджують у мнемоніках гаманців mnemonics, апаратних підписах, мультипідписних схемах, а також у функціях безпеки бірж — 2FA та білих списках. Розуміння й правильне застосування цих інструментів із ретельним керуванням операціями та дозволами — ключ до захисту активів у відкритому середовищі Web3.

FAQ

Які переваги має асиметрична криптографія перед симетричною?

Асиметрична криптографія використовує пару публічного/приватного ключів для захищеного зв’язку без попереднього обміну секретом — це її головна перевага. Симетрична криптографія вимагає, щоб обидві сторони заздалегідь поділилися секретним ключем, що створює ризик під час обміну. У блокчейні асиметрична криптографія дозволяє підписувати транзакції приватним ключем, а інші перевіряють підпис публічним ключем — це гарантує і безпеку, і перевірку особи.

У чому різниця між шифруванням і цифровими підписами у криптографії?

Шифрування захищає конфіденційність інформації; розшифрувати зміст може лише отримувач із приватним ключем. Цифровий підпис підтверджує особу та справжність транзакції; будь-хто може перевірити дійсний підпис за допомогою публічного ключа. Під час переказу активів у блокчейні ви підписуєте дані транзакції приватним ключем — вузли перевіряють підпис публічним ключем, щоб підтвердити, що саме ви ініціюєте переказ, а не шахрай.

Чому втрата приватного ключа означає втрату активів?

Ваш приватний ключ — єдиний доказ права доступу до активів у блокчейні; без нього ви не зможете підписати транзакцію, і кошти залишаться назавжди заблокованими. Криптографія блокчейна не містить “чорних ходів” чи механізмів відновлення — навіть біржі на кшталт Gate не можуть відновити втрачений приватний ключ. Принцип “самостійне зберігання — власна відповідальність” робить критично важливим офлайн-резервне копіювання приватного ключа.

Чи є адреса гаманця тим самим, що й публічний ключ? Який між ними зв’язок?

Адреса гаманця — це не публічний ключ, а скорочена версія, отримана шляхом гешування публічного ключа. Публічні ключі — це довгі рядки (сотні символів); адреси гаманців спрощують використання через криптографічне гешування. Ви можете безпечно ділитися адресою гаманця для отримання коштів, але ніколи не розкривайте приватний ключ — той, хто його знає, контролюватиме ваші активи.

Як біржа на кшталт Gate використовує криптографію для захисту моїх активів?

Біржі захищають активи за допомогою мультипідписних гаманців і поділу на гарячі/холодні гаманці — все це базується на криптографічних принципах. Кошти користувачів керують кількома приватними ключами; жодна особа не може перевести активи самостійно, що суттєво знижує ризик крадіжки. Більшість коштів зберігають у холодних гаманцях офлайн; лише необхідні суми надходять у гарячі гаманці для виведення — навіть у разі компрометації гарячого гаманця загальні втрати обмежені.