Τι είναι ένα κρυπτογραφικό μηδενικό;

Οι εξορύκτες κρυπτονομισμάτων δημιουργούν νέα μπλοκ και τα επικυρώνουν και στη συνέχεια αυτά τα μπλοκ προστίθενται στο Blockchain. Καθώς οι εξορύκτες προσπαθούν να επικυρώσουν αυτά τα μπλοκ, πρέπει να ολοκληρώσουν την απόδειξη εργασίας το συντομότερο. Αυτό επιτρέπει σε αυτό το μπλοκ να γίνει αποδεκτό από το δίκτυο κρυπτονομισμάτων. Είναι από αυτή τη στιγμή που έρχεται το κρυπτογραφικό μηδέν.

Το Nonce λειτουργεί ως το κεντρικό μέρος της απόδειξης εργασίας και αναφέρεται σε έναν αριθμό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο μία φορά. Είναι ένας τυχαίος ή ημιτυχαίος αριθμός που δημιουργείται για μια συγκεκριμένη χρήση.

Σχετίζεται με την κρυπτογραφική επικοινωνία και την τεχνολογία πληροφοριών (IT). Ο όρος σημαίνει «αριθμός που χρησιμοποιείται μία φορά" ή "αριθμός μία φορά» και συνήθως αναφέρεται ως κρυπτογραφικό μηδενικό. Σε αυτό το άρθρο, θα μάθετε τα πάντα για τους nonces. Αλλά πριν από αυτό, σας προτείνω να διαβάσετε αυτό το άρθρο κρυπτογραφικές διχάλες.

Τυπικά, ένα nonce είναι μια τιμή η οποία ποικίλλει με την πάροδο του χρόνου για να επαληθευτεί ότι συγκεκριμένες τιμές δεν χρησιμοποιούνται ξανά. Μπορεί να είναι μια χρονική σήμανση, ένας μετρητής επισκέψεων σε μια ιστοσελίδα ή ένας ειδικός δείκτης που προορίζεται να περιορίσει ή να αποτρέψει τη μη εξουσιοδοτημένη επανάληψη ή αναπαραγωγή ενός αρχείου.

Ποιες είναι οι άλλες έννοιες του nonce;

Σε γενική χρήση, εκτός των υπολογιστών, έχει πολλές έννοιες. Το μηδέν μπορεί να σημαίνει "για την άμεση περίσταση" ή "για τώρα". Μια λέξη nonce είναι ένας νεολογισμός - μια λέξη ή φράση που επινοήθηκε πρόσφατα - που δημιουργείται για μία μόνο χρήση, όπως η συμπερίληψη σε ένα έργο μυθοπλασίας.

Μόλις δημιουργηθούν, οι μη λέξεις συχνά μπαίνουν στην καθημερινή γλώσσα. Για παράδειγμα, Ο Lewis Carroll επινόησε τη λέξη "νευρικό γέλιο» για το ποίημα Jabberwocky, και ο James Joyce δημιούργησε τη λέξη «κουάρκ» για το μυθιστόρημά του Finnegans Wake. Οι εντολές Nonce είναι ένας αρχιτεκτονικός όρος που περιγράφει μοναδικά προσαρμοσμένα σχέδια ή spinoff κλασικών εντολών ή σχεδιαστικών συμβάσεων στην αρχιτεκτονική. Το nonce είναι επίσης βρετανική αργκό για έναν παιδόφιλο.

Τύποι τιμών nonce

Ένα nonce μπορεί να ταξινομηθεί με βάση τον τρόπο που δημιουργείται, τυχαία ή διαδοχικά. Ένα τυχαίο μηδενικό παράγεται με την αλυσίδα των αυθαίρετων αριθμών μεταξύ τους. Ωστόσο, ένα διαδοχικό nonce παράγεται σταδιακά. Η χρήση της μεθόδου διαδοχικής nonce διασφαλίζει ότι οι τιμές δεν επαναλαμβάνονται, δεν μπορούν να αναπαραχθούν ξανά και δεν καταλαμβάνουν περιττό χώρο. Η χρήση της μεθόδου random nonce προστατεύει από εισβολείς που συλλέγουν πολλά κλειδιά μέσα σε ένα σύστημα. Στην ιδανική περίπτωση, ένα nonce θα έχει και τυχαία και διαδοχικά μέρη.

Για παράδειγμα, μια χρονική σήμανση 15:01 17/09/2020 θα ήταν διαδοχική, καθώς παράγεται σταδιακά. Είναι πολύ απίθανο η τιμή να έχει συμβεί στο παρελθόν ή να ξανασυμβεί ποτέ. Είναι λίγο προβλέψιμο. Ένας χάκερ θα μπορούσε να μάθει το μοτίβο δημιουργίας κλειδιών με χρονική σήμανση και να μαντέψει την αξία του επόμενου.

Μια γεννήτρια ψευδοτυχαίων αριθμών μπορεί να παράγει περισσότερα απρόβλεπτα μη. Ωστόσο, θα ήταν λιγότερο πιθανό να είναι μοναδικό, καθώς υπάρχει πιθανότητα ο ίδιος τυχαίος αριθμός να δημιουργηθεί περισσότερες από μία φορές.

Οι διαφορετικές προσεγγίσεις για τη δημιουργία nonces

1. Τυχαία μηδενική

Ένα τυχαίο μηδενικό δημιουργείται συνδυάζοντας αυθαίρετους αριθμούς, καθιστώντας το εξαιρετικά απρόβλεπτο. Αυτή η μέθοδος παρέχει ισχυρή προστασία από επιθέσεις επειδή καθίσταται εξαιρετικά δύσκολο για έναν κακόβουλο παράγοντα να προβλέψει ή να αναπαράγει με ακρίβεια τιμές nonce. Αυτή η μη προβλεψιμότητα είναι ιδιαίτερα χρήσιμη σε συστήματα όπου η ασφάλεια βασίζεται στη μοναδικότητα κάθε συναλλαγής ή επικοινωνίας. Ωστόσο, η χρήση ενός καθαρά τυχαίου nonce έχει ένα σημαντικό μειονέκτημα: δεν εγγυάται την απόλυτη μοναδικότητα. Υπάρχει πάντα μια μικρή πιθανότητα, όσο μικρή κι αν είναι, να δημιουργηθεί ο ίδιος τυχαίος αριθμός περισσότερες από μία φορές, κάτι που θα μπορούσε ενδεχομένως να θέσει σε κίνδυνο την ασφάλεια του συστήματος.

2. Διαδοχική μηδενική

Ένα διαδοχικό nonce δημιουργείται σταδιακά, ακολουθώντας μια προβλέψιμη ακολουθία. Αυτή η προσέγγιση διασφαλίζει ότι οι τιμές δεν επαναλαμβάνονται και δεν μπορούν να αναπαραχθούν ξανά από τους εισβολείς, κάτι που είναι ζωτικής σημασίας για την πρόληψη ορισμένων τύπων επιθέσεων, συμπεριλαμβανομένων των επιθέσεων επανάληψης. Επιπλέον, τα διαδοχικά nonces έχουν το πλεονέκτημα ότι καταναλώνουν λιγότερο χώρο αποθήκευσης σε σύγκριση με τα τυχαία nonces.

Παρέχουν ένα επίπεδο αξιοπιστίας και τάξης που διευκολύνει την παρακολούθηση και την επαλήθευση των τιμών nonce που χρησιμοποιούνται σε ένα σύστημα. Ωστόσο, αυτή η προβλεψιμότητα μπορεί επίσης να εισάγει τρωτά σημεία. Εάν ένας εισβολέας καταφέρει να ανακαλύψει το μοτίβο δημιουργίας του διαδοχικού nonce, θα μπορούσε ενδεχομένως να μαντέψει την τιμή του επόμενου nonce, θέτοντας έτσι σε κίνδυνο την ασφάλεια του συστήματος.

3. Υβριδικό ή συνδυασμένο nonce

Η ιδανική προσέγγιση για τη δημιουργία nonces είναι να ενσωματωθούν τόσο τυχαία όσο και διαδοχικά στοιχεία, δημιουργώντας μια ισορροπία μεταξύ προβλεψιμότητας και μη προβλεψιμότητας. Αυτή η υβριδική μέθοδος κάνει τις τιμές nonce πιο ισχυρές και ανθεκτικές στις επιθέσεις. Για παράδειγμα, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μια χρονική σήμανση ως διαδοχική συνιστώσα του nonce.

Μια χρονική σήμανση όπως "15:30 17/09/2023" ακολουθεί ένα σταδιακό μοτίβο και, ενώ είναι κάπως προβλέψιμη, η πιθανότητα να επαναληφθεί η ίδια χρονική σήμανση είναι ελάχιστη. Για να προσθέσετε ένα επίπεδο μη προβλεψιμότητας, μπορεί κανείς να συνδυάσει αυτήν τη χρονική σήμανση με έναν αριθμό που δημιουργείται από μια γεννήτρια ψευδοτυχαίων αριθμών (PRNG). Τα PRNG παράγουν ακολουθίες αριθμών που εμφανίζονται τυχαίες αλλά στην πραγματικότητα διέπονται από έναν καλά καθορισμένο αλγόριθμο. Αυτός ο συνδυασμός προσφέρει έναν καλό συμβιβασμό μεταξύ μοναδικότητας και απρόβλεπτου.

Πως να το χρησιμοποιήσεις?

Οι τιμές Nonce μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μια ποικιλία εφαρμογών υπολογιστών, συμπεριλαμβανομένων των εξής:

Χασίσι. Τα συστήματα απόδειξης εργασίας χρησιμοποιούν τιμές nonce για να διαφοροποιήσουν την είσοδο σε μια συνάρτηση. κρυπτογραφικό κατακερματισμό. Αυτό βοηθά στην εκπλήρωση αυθαίρετων συνθηκών και παρέχει την επιθυμητή δυσκολία.

Αρχικοποίηση. Ένα διάνυσμα αρχικοποίησης είναι ένα nonce που χρησιμοποιείται για κρυπτογράφηση δεδομένων. Χρησιμοποιείται μόνο μία φορά σε μια συνεδρία και αποφεύγει την επανάληψη αλληλουχιών στο κρυπτογραφημένο κείμενο. Η αναγνώριση των επαναλήψεων μπορεί να βοηθήσει έναν εισβολέα να σπάσει έναν κρυπτογράφηση.

Διαχείριση ταυτότητας. Η ανάκτηση λογαριασμού, ο έλεγχος ταυτότητας δύο παραγόντων ή η απλή σύνδεση είναι λειτουργίες διαχείρισης ταυτότητας που μπορούν να χρησιμοποιούν τιμές nonce.

Ηλεκτρονικές υπογραφές. Οι μυστικές τιμές nonce χρησιμοποιούνται μερικές φορές από εργαλεία ηλεκτρονικών υπογραφών για τη δημιουργία, σύγκριση και επαλήθευση υπογραφών.

Κρυπτονόμισμα. Σε ορισμένα κρυπτονομίσματα, ένα nonce χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ενός κρυπτογραφικού κατακερματισμού που συνδέεται με μια αλυσίδα μπλοκ. Στην εξόρυξη Bitcoin, ένα golden nonce αναφέρεται σε μια τιμή κατακερματισμού κάτω από τη δυσκολία στόχο.

Ασύμμετρη κρυπτογραφία. Σε συγκεκριμένες περιπτώσεις κρυπτογράφησης δημόσιου κλειδιού, όπως η χειραψία Secure Socket Layer / Transport Layer Security, ανταλλάσσονται δύο μοναδικές τιμές nonce.

Η μία τιμή παρέχεται από τον πελάτη ενώ η άλλη παρέχεται από τον διακομιστή. Αυτό ονομάζεται ασύμμετρη κρυπτογραφία και προστατεύει κάθε σύνδεση από επιθέσεις ή παραβιάσεις.

Πώς επηρεάζει το υλικό την μη επαλήθευση;

Για να ανταμειφθούν για την επαλήθευση Nonce, οι ανθρακωρύχοι πρέπει να επαληθεύσουν nonces το νωρίτερο. Για να γίνει αυτό, οι εξορύκτες πρέπει να εξοπλίσουν τα συστήματα εξόρυξής τους με ισχυρές GPU, οι οποίες δανείζουν την επεξεργαστική τους ισχύ στο δίκτυο blockchain. Εάν ένας ανθρακωρύχος ανακαλύψει ένα Golden Nonce, προστίθεται στο Blockchain και ο εξορύκτης λαμβάνει μια ανταμοιβή για αυτό.

Το nonce είναι ένα κρίσιμο στοιχείο ενός blockchain, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο μία φορά στην κρυπτογραφική τεχνολογία, ανεξάρτητα από άλλες πληροφορίες, οι οποίες μπορεί να αλλάξουν ή να μην αλλάξουν. Στην περίπτωση των Bitcoin, Οι ανθρακωρύχοι μαντεύουν ένα Nonce που ξεκινά με έναν σταθερό αριθμό μηδενικών, το οποίο ακολουθείται από την προσθήκη ενός νέου μπλοκ με αυτό το Nonce στο Bitcoin Blockchain. Ο εξορύκτης λαμβάνει μια ανταμοιβή για την ολοκλήρωση αυτής της εργασίας.

Τα Nonces χρησιμοποιούνται σε κρυπτογραφικές επικοινωνίες για την επαλήθευση επιθέσεων επανάληψης. Το blockchain δέχεται μόνο Nonces που είναι μοναδικά, επισημαίνονται με διαφορετικές χρονικές σημάνσεις επειδή ποικίλλουν με την πάροδο του χρόνου.

Η δυσκολία επίλυσης σύνθετων μαθηματικών εξισώσεων για την απόκτηση μοναδικών Nonces εξαρτάται από τον αριθμό των ανθρακωρύχων που εξορύσσουν ένα συγκεκριμένο νόμισμα. Η δυσκολία ανακάλυψης έγκυρων nonces αυξάνεται όταν πολλοί εξορύκτες ξεκινούν την εξόρυξη ενός συγκεκριμένου νομίσματος. Προσαρμόζεται ώστε να έχει μικρότερη δυσκολία εάν ο αριθμός των ανθρακωρύχων αρχίσει να μειώνεται.

Έτσι, ένα Nonce είναι ένα από τα περισσότερα το πιο σημαντικό από ένα Bitcoin, επειδή είναι μοναδικό και ποικίλλει με την πάροδο του χρόνου, διασφαλίζοντας ότι κανένα μηδενικό δεν έχει την ίδια τιμή ή δεν ξεκινά με τον ίδιο αριθμό μηδενικών πριν από αυτά. Επομένως, κάθε νέο Nonce προσθέτει νέες πληροφορίες και προσαρμόζει τον ρυθμό κατακερματισμού ώστε να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις που επιβάλλονται από το δίκτυο.

Παράδειγμα κρυπτογραφικού nonce

Το nonce είναι ένα κρυπτογραφικό στοιχείο που χρησιμοποιείται για την ενίσχυση της ασφάλειας των ψηφιακών επικοινωνιών. Ο κύριος ρόλος του είναι να αντιμετωπίζει επιθέσεις επανάληψης αποτρέποντας την επαναχρησιμοποίηση των υποκλοπών μηνυμάτων. Ένα αποτελεσματικό nonce συνδυάζει γενικά ένα διαδοχικό μέρος και ένα τυχαίο στοιχείο.

Ακολουθούν ορισμένες κοινές εφαρμογές των nonces:

• πιστοποίηση – Στο πρωτόκολλο HTTP Digest, δημιουργείται ένα μοναδικό nonce για κάθε αίτημα ελέγχου ταυτότητας. Αυτό βοηθά στην ασφάλεια των διαδικτυακών συναλλαγών επαληθεύοντας τη νομιμότητά τους. Για παράδειγμα, ένας ιστότοπος ηλεκτρονικού εμπορίου μπορεί να συσχετίσει ένα nonce με κάθε παραγγελία για να αποτρέψει τη δόλια επαναχρησιμοποίηση των πληροφοριών πελατών.
• Ασύμμετρη κρυπτογραφία – Τα Nonces χρησιμοποιούνται σε πρωτόκολλα δημόσιου κλειδιού, ιδιαίτερα κατά τη δημιουργία σύνδεσης SSL/TLS. Ο πελάτης και ο διακομιστής ανταλλάσσουν μοναδικά nonces επικυρωμένα από τα ζεύγη κλειδιών τους.
• Ηλεκτρονικές υπογραφές – Οι Nonces εμπλέκονται στη δημιουργία, σύγκριση και επαλήθευση ψηφιακών υπογραφών μέσω ειδικών εργαλείων.
• Διαχείριση ταυτότητας – Διάφορες λειτουργίες όπως η απλή σύνδεση (SSO), ο διπλός έλεγχος ταυτότητας ή η ανάκτηση λογαριασμού μπορούν να αξιοποιήσουν τα nonces.
• Κρυπτογραφικό κατακερματισμό – Στα συστήματα απόδειξης εργασίας, τα nonces επιτρέπουν την τροποποίηση των εισόδων μιας συνάρτησης κατακερματισμού για να ληφθεί ένα αποτέλεσμα που πληροί ορισμένα κριτήρια.
• Κρυπτογράφηση – Ένα διάνυσμα αρχικοποίησης, που χρησιμοποιείται για την κρυπτογράφηση δεδομένων, είναι ένας τύπος nonce επειδή είναι γενικά τυχαίο και μίας χρήσης.
• Cryptomonnaies – Τα Nonces χρησιμοποιούνται στην εξόρυξη bitcoin για τη δημιουργία έγκυρων κρυπτογραφικών κατακερματισμών που ενσωματώνονται με το blockchain.

Συνοπτικά, τα nonces διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο σε πολλές πτυχές της ασφάλειας πληροφορικής, από τον έλεγχο ταυτότητας έως την κρυπτογράφηση και τις τεχνολογίες blockchain.

Μη χρήση σε κρυπτονομίσματα

Τα κρυπτονομίσματα χρησιμοποιούν εξόρυξη blockchain, μια διαδικασία peer-to-peer για τη διατήρηση της ασφάλειας και της αυθεντικότητας του καθολικού blockchain. Ως μέρος της διαδικασίας, οι εξορύκτες blockchain καταγράφουν συναλλαγές ψηφιακών νομισμάτων και δημιουργούν νέα Bitcoins ή άλλα κρυπτονομίσματα.

Οι εξορύκτες επικυρώνουν την αξιοπιστία των συναλλαγών και προσθέτουν νέα δεδομένα συναλλαγών στο παγκόσμιο δημόσιο βιβλίο προηγούμενων συναλλαγών, δημιουργώντας το blockchain. Οι ανθρακωρύχοι χρησιμοποιούν εξελιγμένο λογισμικό και αλγόριθμους για την επίλυση σύνθετων προβλημάτων. Ο πρώτος εξορύκτης που λύνει ένα πρόβλημα λαμβάνει ένα νέο μπλοκ του κρυπτονομίσματος με το οποίο εργάζεται.

Nonce είναι ο αυθαίρετος αριθμός που πρέπει να βρουν οι εξορύκτες – ουσιαστικά να μαντέψουν – για να παράγουν έναν αριθμό μικρότερο ή ίσο με τον κατακερματισμό-στόχο. Ακολουθεί ένα άρθρο που περιγράφει ολόκληρη τη διαδικασία εξόρυξης κρυπτονομισμάτων.

Η επίλυση του nonce απαιτεί δοκιμή και σφάλμα επειδή είναι μια τυχαία συμβολοσειρά. Οι εξορύκτες θα μαντέψουν το nonce, θα το προσθέσουν στον κατακερματισμό της τρέχουσας κεφαλίδας μπλοκ, θα ανασυνθέσουν την τιμή και θα δουν αν είναι μικρότερη ή ίση με την τιμή κατακερματισμού στόχου.