Криптографические основы блокчейн-технологий (4000,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Стр.6

УДК 004.338 ББК 65.050.253 И98 И98 Криптографические основы блокчейн-технологий. – М.: ДМК Пресс, 2022. – 302 с.: ил. Ищукова Е. А., Панасенко С. П., Романенко К. С., Салманов В. Д. ISBN 978-5-97060-865-4 Книга предназначена как для специалистов в области блокчейн-технологий, так и для только начинающих интересоваться данной темой. Она освещает вопросы построения блокчейн-систем, не ограничиваясь применяемыми в них криптографическими алгоритмами, но рассматривая также их основные механизмы, включая транзакции, принципы формирования блоков и сценарии достижения консенсуса в распределенных сетях. Теоретический материал книги проиллюстрирован на примере нескольких криптовалютных платформ, базирующихся на блокчейн-технологиях. Дизайн обложки разработан с использованием ресурса freepik.com УДК 004.338 ББК 65.050.253 Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но, поскольку вероятность технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги. © Ищукова Е. А., Панасенко С. П., Романенко К. С., Салманов В. Д., 2022 ISBN 978-5-97060-865-4 © Оформление, издание, ДМК Пресс, 2022

Стр.3

Оглавление Предисловие ........................................................................................ 6 Введение ...............................................................................................7 Глава 1. Алгоритмы хеширования .................................................... 9 1.1 Основные понятия и определения ............................................................10 1.1.1 Структура алгоритмов хеширования .................................................10 1.1.2 Надстройки над алгоритмами хеширования .....................................14 1.2 Методы криптоанализа и атаки на алгоритмы хеширования .................18 1.2.1 Цели атак на алгоритмы хеширования ..............................................19 1.2.2 Атаки методом «грубой силы» ............................................................21 1.2.3 Словарные атаки и цепочки хеш-кодов .............................................22 1.2.4 Радужные таблицы...............................................................................26 1.2.5 Парадокс «дней рождения» и поиск коллизий ..................................27 1.2.6 Дифференциальный криптоанализ ...................................................30 1.2.7 Алгебраический криптоанализ ...........................................................34 1.2.8 Атаки, использующие утечки данных по побочным каналам ..........35 1.2.9 Другие виды атак .................................................................................35 1.3 Наиболее известные алгоритмы хеширования ........................................38 1.3.1 Алгоритмы семейства MD ...................................................................38 1.3.2 Алгоритмы семейства RIPEMD ...........................................................59 1.3.3 Алгоритмы семейства SHA ..................................................................69 1.3.4 Отечественные стандарты хеширования ...........................................84 Глава 2. Алгоритмы электронной подписи на эллиптических кривых ............................................................... 91 2.1 Математические основы ............................................................................91 2.2 Эллиптические кривые ...............................................................................95 2.2.1 Определение эллиптической кривой .................................................95 2.2.2 Основные операции над точками эллиптической кривой ...............96 2.2.3 Основные характеристики эллиптической кривой...........................99 2.2.4 Примеры эллиптических кривых .....................................................101 2.2.5 Задача дискретного логарифмирования в группе точек эллиптической кривой ...............................................................................105 2.2.6 Альтернативные формы представления эллиптических кривых ... 107 2.3 Основные алгоритмы электронной подписи .........................................111 2.3.1 Алгоритм ECDSA ................................................................................111 2.3.2 ГОСТ Р 34.10–2012 .............................................................................112

Стр.4

4  Оглавление 2.3.3 Некоторые особенности алгоритмов ECDSA и ГОСТ Р 34.10–2012 ...................................................................................114 2.3.4 Алгоритм EdDSA .................................................................................116 2.3.5 Алгоритм BLS .....................................................................................118 Глава 3. Основные принципы работы блокчейн-технологий ... 122 3.1 Базовые механизмы блокчейн-систем ....................................................123 3.1.1 Транзакции .........................................................................................123 3.1.2 Упаковка транзакций в блоки ...........................................................127 3.1.3 Применение деревьев Меркля при формировании блоков ............130 3.2 Механизмы консенсуса ............................................................................131 3.2.1 Консенсус доказательства работы Proof of Work .............................131 3.2.2 Консенсус доказательства владения долей Proof of Stake ...............135 3.2.3 Консенсус на основе решения задачи византийских генералов ....136 3.2.4 Другие механизмы достижения консенсуса ....................................137 3.3 Выстраивание цепочки блоков ................................................................139 3.3.1 Принципы формирования цепочки .................................................139 3.3.2 Ветвления цепочки блоков ................................................................142 3.4 Смарт-контракт .........................................................................................145 3.5 Основные виды блокчейн-систем ...........................................................148 3.5.1 Публичный блокчейн .........................................................................148 3.5.2 Приватный блокчейн .........................................................................149 3.6 Криптовалютные кошельки .....................................................................150 3.6.1 Программы-кошельки .......................................................................150 3.6.2 Аппаратные кошельки .......................................................................152 Глава 4. Основные блокчейн-платформы ...................................153 4.1 Биткойн .....................................................................................................153 4.1.1 Введение в устройство блокчейн-системы Биткойн .......................154 4.1.2 Особенности механизма консенсуса в системе Биткойн ................156 4.1.3 Форки в системе Биткойн .................................................................156 4.1.4 Транзакции .........................................................................................159 4.1.5 Кошельки в системе Биткойн ............................................................203 4.1.6 Создание и использование иерархических детерминированных ключей .....................................................................206 4.2 Эфириум ....................................................................................................209 4.2.1 Глобальное состояние ........................................................................209 4.2.2 Консенсус ............................................................................................210 4.2.3 Газ ........................................................................................................211 4.2.4 Адреса и кошельки .............................................................................212 4.2.5 Транзакции .........................................................................................213 4.2.6 Структура блока .................................................................................213 4.2.7 Эволюция системы Эфириум ............................................................214 4.2.8 Основная и тестовые сети платформы Эфириум ............................218 4.2.9 Запуск сети Эфириум .........................................................................219 4.2.10 Смарт-контракты в системе Эфириум ...........................................234 4.3 Hyperledger ................................................................................................245

Стр.5

Оглавление  5 4.3.1 Основные особенности системы ......................................................245 4.3.2 Проекты экосистемы Hyperledger .....................................................246 4.3.3 Архитектура Hyperledger Fabric ........................................................247 4.3.4 Пример смарт-контракта для Hyperledger .......................................248 4.4 Обзор других платформ ...........................................................................253 4.4.1 EOSIO ..................................................................................................253 4.4.2 Краткий обзор прочих блокчейн-платформ ....................................255 4.4.3 Обзор отечественных решений ........................................................257 Приложение 1. Таблицы констант алгоритмов хеширования ....261 П1.1 Таблица замен алгоритма MD2 .............................................................261 П1.2 Индексы используемых в итерациях слов блока сообщения алгоритма MD4 ............................................................................262 П1.3 Константы алгоритма MD5 ....................................................................263 П1.4 Константы алгоритма MD6 ....................................................................267 П1.5 Константы алгоритмов семейства SHA-2 .............................................268 П1.6 Раундовые константы алгоритмов семейства SHA-3 ..........................270 П1.7 Константы алгоритма ГОСТ Р 34.11–2012 ............................................271 Список сокращений ........................................................................275 Перечень рисунков .........................................................................281 Перечень таблиц .............................................................................286 Перечень источников .....................................................................289

Стр.6