Kryptografi i blockchain-eran

Kredit: CC0 Public Domain

Tillkomsten av blockkedjor har väckt mycket spänning, inte bara för deras förverkligande av nya finansiella instrument, utan också för att erbjuda alternativa lösningar på klassiska problem i feltoleranta distribuerade datorer och kryptografiska protokoll. Blockkedjor hanteras och byggs av gruvarbetare och används i olika miljöer, den mest kända är en distribuerad reskontra som håller register över alla transaktioner mellan användare i kryptovalutasystem som Bitcoin.

Bakom många sådana protokoll ligger en primitiv som kallas “proof of work” (PoW), som i över 20 år har använts flitigt i kryptografi och säkerhetslitteratur i en mängd olika miljöer, inklusive spam-reducering, sybilattacker och förnekande av- tjänsteskydd. Dess roll i utformningen av blockchain-protokoll är dock utan tvekan dess mest effektfulla tillämpning.

När gruvarbetare tar emot nya transaktioner läggs data in i ett nytt block, men en PoW måste lösas för att lägga till nya block i kedjan. PoW är en algoritm som används för att validera Bitcoin-transaktioner. Det genereras av Bitcoin-gruvarbetare som tävlar om att skapa nya Bitcoin genom att vara de första att lösa ett komplext matematiskt pussel, som kräver mycket dyra datorer och mycket elektricitet. När en gruvarbetare hittar en lösning på ett pussel, sänder de blocket till nätverket så att andra gruvarbetare kan verifiera att det är korrekt. Gruvarbetare som lyckas får sedan en fast summa Bitcoin som belöning.

Men trots utvecklingen av vår förståelse av PoW-primitiven, har det varit svårfångat att fastställa de exakta egenskaperna som är tillräckliga för att bevisa säkerheten för Bitcoin och relaterade protokoll. Faktum är att alla existerande förekomster av det primitiva har förlitat sig på idealiserade antaganden.

Ett team under ledning av Dr Juan Garay har identifierat och bevisat de konkreta egenskaperna – antingen sifferteoretiska eller relaterade till hashfunktioner. De användes sedan för att konstruera blockchain-protokoll som är säkra och säkra att använda. Med sina nya algoritmer visade forskarna att sådana PoWs kan omintetgöra motståndare och miljöer, som tillsammans äger mindre än hälften av beräkningskraften i nätverket.

Garays tidiga arbete med kryptografi i blockchain publicerades först i Proceedings of Eurocrypt 2015, en toppplats för spridning av kryptografiforskning.

Teknikerna bakom PoWs överskrider blockchain-kontexten. De kan faktiskt tillämpas på andra viktiga problem inom området för kryptografiska protokoll, och därmed kringgå välkända omöjlighetsresultat, ett nytt paradigm som Garay kallar “Resource-Restricted Cryptography.”

“Det är ett nytt sätt att tänka om kryptografi i den meningen att saker och ting inte behöver vara extremt svåra, bara måttligt svåra,” sa Garay. “Och då kan du fortfarande göra meningsfulla saker som blockkedjor. Kryptovalutor är bara ett exempel. Mitt arbete i allmänhet är att förstå detta landskap och komma på matematiken som förklarar det och får det att fungera.”

---

---

Mer information:
Juan Garay et al, Blockchains from Non-Idealized Hash Functions, Proceedings of Eurocypt 2015

eprint.iacr.org/2019/315.pdf

Tillhandahålls av Texas A&M University College of Engineering

Citat:Cryptography in the blockchain-era (2022, 18 maj)hämtad 18 maj 2022 från https://techxplore.com/news/2022-05-cryptography-blockchain-era.html

Detta dokument är föremål för upphovsrätt. Bortsett från all rättvis handel i syfte att privata studier eller forskning, får ingen del reproduceras utan skriftligt tillstånd. Innehållet tillhandahålls endast i informationssyfte.