Криптография

Биткойн (bitcoin) използва криптография, затова хората го наричат криптовалута. От целия криптографски арсенал той ползва само два инструмента: хеш функции и криптография с публичен ключ. Сатоши Накамото не е измислил нова криптография за биткойн. Той просто е съчетал вече съществуващи инструменти по нов начин.

Защо биткойн има нужда от криптография?

Биткойн няма банка, която да води регистъра или да проверява кой какво притежава. Криптографията заменя това доверие с математика, която всеки може да провери. Тя решава две задачи. Блоковете и трансакциите трябва да се свързват във верига, която никой не може тихомълком да промени. Монетите трябва да са заключени така, че само техният собственик да може да ги харчи.

Кои са двата инструмента?

• Хеш функция: превръща всякакви данни в отпечатък с фиксиран размер. Биткойн използва отпечатъците като референтни номера за блоковете и трансакциите, за да свързва блоковете помежду им и при майнинга.
• Криптография с публичен ключ: двойка ключове. Публичният ключ може да се споделя, а частният ключ остава тайна. Частният ключ създава подпис, който доказва собствеността, без да разкрива самия ключ. Всеки подпис е свързан с една трансакция, затова не може да се използва повторно за друга.

Биткойн използва тези инструменти, за да доказва собствеността, а не за да скрива данни. Трансакциите са публични, а протоколът не ги шифрова.

Откъде идват тези инструменти?

Криптографията с публичен ключ датира от 70-те години на миналия век. Преди нея един и същ таен ключ трябваше и да шифрова, и да дешифрова, затова двамата първо трябваше да си го споделят. RSA, публикуван през 1977 г., е първата система с публичен ключ. DSA, предложен през 1991 г., е първата схема, създадена само за подписи. ECDSA, стандартизиран през 1998 г., работи върху елиптични криви. Схемата Schnorr, описана през 1989 г., е още по-лесна за смятане. Биткойн не използва нито RSA, нито DSA.

Как са свързани страниците за подписите?

Криптографията с публичен ключ на биткойн се опира на една крива, наречена secp256k1, и на една операция: умножаване на точка от кривата с число. Две схеми за подписи използват тази операция. ECDSA е първата и още се използва в повечето по-стари скриптове за заключване. Подписите Schnorr са били въведени заедно с Taproot през 2021 г. Те са по-лесни за смятане и могат да се комбинират, което прави възможни споделени подписи.

Какво прави майнинга различен?

Майнингът е мястото, където хешовете вършат най-много работа. Майнърите хешират заглавията на блоковете, докато някой хеш падне под целта. Хешът не може да се предскаже, затова всяка победа идва от късмет и от многократни опити. Никоя отделна страна не решава кои блокове да се добавят. Затова никой централен орган не контролира регистъра.

В какъв ред да прочетете този раздел?

Прочетете страниците в този ред. Всяка се опира на предишните. За да използвате биткойн, не ви е нужна тази математика, защото библиотеките вършат работата. Тези страници са за случаите, когато искате да знаете какво правят библиотеките.

1. Хеш функция: математиката на отпечатъците и видовете хешове, които използва биткойн.
2. Елиптична крива: кривата, събирането на точки и умножението на точка.
3. ECDSA: схемата за подписи на първите трансакции в биткойн.
4. Подписи Schnorr: по-новата схема, която използват Taproot изходите.

Когато математиката на подписите стане ясна, страниците за частния ключ и публичния ключ показват как същата крива превръща тайно число в адрес, на който можете да плащате.