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Gate.io ブログ ブロックチェーンにおける暗号化ハッシュとデジタル署名

ブロックチェーンにおける暗号化ハッシュとデジタル署名

17 November 18:27

ブロックチェーン技術は、暗号資産ハッシュとデジタル署名により、特定の取引で交わされた情報を権限のないユーザーに表示されないようにするものです。

ハッシュ化とは、あらゆる量のデータをマッピングし、一意の数学的値を生成する行為であり、しばしば「ハッシュ値」、「メッセージ」または単に「ハッシュ」と呼ばれます。

デジタル署名は、手書きの署名や印鑑の電子版に相当し、なりすましやなりすましの可能性を軽減し、セキュリティを向上させることができます。

暗号化ハッシュの意義は、「不正な改ざんから取引を守る」「ブロックのすべてを理解していなくても取引の確認ができる」などがあります。


はじめに



ブロックチェーン技術には、暗号化ハッシュやデジタル署名などの情報セキュリティ技術が活用されています。ブロックチェーンは、デジタル署名や暗号化ハッシュが利用される唯一の技術ではありません。しかし、これらは分散型台帳技術によるセキュリティシステムを向上させるものです。膨大な情報を格納するフラッシュストレージが登場し、通信は時代とともに着実に変化しています。しかし、通信は常に情報を他者から見られないようにするために最適な暗号化手法を保持してきました。その結果、暗号資産は機密データのセキュリティを維持するための重要なツールとなったのです。

暗号化を使用する場合、メッセージの元の内容を暗号に変換してから受信者に送信します。受信者は、暗号を解読するための鍵に唯一アクセスできます。その結果、通信の内容を第三者が傍受することはできません。


暗号化ハッシュとは


ハッシュ化とは、確かにあらゆる量のデータをマッピングし、それに対して一意の数学的値を生成する行為であり、安全性やプライバシーの観点から、しばしば「ハッシュ値」、「メッセージ」、または単に「ハッシュ」とも呼ばれます。ハッシュ値は、データにわずかな変化があっても変化します。

このハッシュ値は一方通行で不確定であるため、暗号化ハッシュアルゴリズムを反転させて元のデータを再現することはできません。

ブロックチェーンに新しいブロックを追加する場合は、ハッシュ関数が頻繁に利用されます。ネットワーク上の各ブロックは暗号化ハッシュによって保護され、データを含みます。データの所有者は、これらのブロックの鍵を持っています。しかし、データがブロックに置かれると同時に不変になり、変更や削除を行うことはできず、無期限にそこに留まることになります。


ブロックチェーンにおける暗号化ハッシュの応用例


ブロックチェーンにハッシュを使用することで、改ざん防止が明確になることが強調されています。すべての新しいブロックチェーンは、これまでにブロックチェーン上で発生した事実上すべての情報を記録するジェネシスブロックから始まります。その結果、ハッシュ関数の出力は、関連するブロックチェーンの現在の状態を特定します。

また、アクティビティが発生した時点でチェーンに追加されることも忘れてはなりません。新しいブロックは常に前のブロックの情報を記録している事実が重要です。改ざんがあれば、チェーンのハッシュが変更され、改ざんをより簡単かつ正確に識別できるようになります。ブルームフィルタやハッシュテーブルを含むデータ構造は、ハッシュ関数の高度なアプリケーションの顕著な例です。このような状況では、セキュリティよりもデータ検索速度がハッシュの主な目的です。一方、ハッシュ関数はデジタル署名にも使用されています。それは、同じ入力に対して同じ結果が得られる決定論的な手法として最適であるためです。


ブロックチェーンにおける暗号化ハッシュの利点


ブロックチェーンにおける暗号化ハッシュの利点は以下の通りです。

特定の情報を明らかにすることなく、所有者証明にアクセスできること。

不正な改ざんから取引を保護すること。

ブロックの全容を把握しなくても、取引の確認が検証されること。

トランザクションの帯域幅を下げること。

トランザクションの暗号化パズルを作成すること。


電子署名の日常言語化




ある会社では、アリスがCEOで、ボブが財務担当者だとします。ボブはよくアリスに、会社のビジネスパートナーの何人かにある金額を振り込むようメッセージを送信します。ボブは「XYZに200万ドルを送金してください」というメッセージを書きましたが、これは例えば「Nerd Planet」では、"9394 "という数字で表されます。彼女は、ボブがそのメッセージを自分の送信したものではない (もしかしたら、上司になりすましたハッカーがいるのかもしれない) と思ってしまうことを心配しました。ボブに自分からの通信だと信じてもらうために、彼女はデジタル署名と一緒にそれを送信したいと考えています。


ブロックチェーンにおける電子署名とは


ブロックチェーンの信頼構築に役立つデジタル署名は、基本的に暗号化に基づく証明方法です。ブロックチェーンシステムに対する信頼とは、その通信が特定の発信元から来たものであることを証明することができ、ハッキングなどの不正の心配を解消することができることを意味する場合があります。デジタル署名は、手書きの署名や印鑑に相当する電子的なものと考えることができます。

これにより、なりすましやなりすましの可能性を低減し、セキュリティを向上させます。デジタル署名は、数学的なつながりを利用して2つの別々の鍵を結びつけるもので、非対称暗号化方式による例外的な先例を使用します。秘密鍵と公開鍵は鍵の一部です。安全なハッシュ関数を使用することで、デジタル署名システムを実装できます。


ブロックチェーンにおける電子署名の意義


ブロックチェーンにおける電子署名の意義は、主に以下の2つの目標に基づいています。

デジタル署名は、受信者が受け取るメッセージが、それを送ったとされる送信者からのものであることを確認するもので、否認防止がその特徴です。

また、デジタル署名は、メッセージが転送中に変更されていないことを受信者に保証します。インフラストラクチャは、悪意のある仲介者や意図しない変更に対するより良い防御策を見つけることができます。




ハッシュ化とデジタル署名の関係


ブロックチェーンにおけるデジタル署名の主要な3つのフェーズである、ハッシュ、署名、検証について、暗号化ハッシュとデジタル署名の関係について説明します。

ステージ1:ブロックチェーンはまず、メッセージやデジタルデータをハッシュ化処理することでハッシュ化します。このアルゴリズムは、メッセージのサイズが大きく異なりますが、ハッシュ化時に同じ長さのハッシュ値を持つ場合に、ハッシュ値またはメッセージダイジェストの生成をサポートします。ご存知のとおり、これはハッシュ関数の本質的な特性であり、明らかにデジタル署名に影響を及ぼします。ほとんどのブロックチェーンアプリケーションは、プロセス全体を通して固定長のメッセージダイジェストを使用するハッシュが必要です。

ステージ2:署名は、ブロックチェーンでデジタル署名を使用する際のステージ2です。メッセージの情報がハッシュ化された後、メッセージの送信者はそれに署名する必要があります。この段階では、公開鍵の暗号化方式が重要です。非対称暗号化のうち1種類しか使っていない場合でも、多くのデジタル署名アルゴリズムが特徴的な機能を提供しています。デジタル署名されたメッセージは、各メッセージの内容と密接に結びついているため、様々なデジタル署名が存在する可能性があります。

ステージ3:検証は、ブロックチェーンベースのデジタル署名を使用するプロセスの最後のステップです。公開鍵を使用することで、受信者はデジタル署名の正確性を迅速に検証できます。署名は、メッセージのデジタル指紋として機能する場合があります。
否認防止、認証、データの完全性は、ブロックチェーンにおけるデジタル署名アプリケーションのサポートを受けて実現できる基本的な目標です。したがって、ハッキングとデジタル署名は、ブロックチェーン技術のセキュリティレベルを引き上げることに大きく貢献しています。


まとめ


ブロックチェーンエコシステムの数多くのハッシュ化およびデジタル署名のユースケースから、さまざまな産業にとってメリットになる可能性があります。高い安全性とデータの完全性を備えた金銭的な運用や契約の達成は、ハッシュとデジタル署名の実用的な用途の1つです。

21世紀の世界が消費するのは、すべてデータです。しかし、データへの依存は、プライバシーやセキュリティなど、深刻な問題を引き起こします。ブロックチェーンアプリケーションは、この点に関するソリューションを提供するため、より多くの需要が高まっています。そのため、ブロックチェーンにおけるハッシュとデジタル署名の関連性を総合的に理解すれば、その可能性を最大限に生かすことができるかもしれません。



執筆者M. Olatunji (Gate.io オブザーバー)

免責事項
* 本記事はオブザーバーの見解を述べたものであり、いかなる投資提案も行うものではありません。
*Gate.ioは本記事のすべての権利を保有します。記事の再掲載は、Gate.ioを参照することを条件に許可されます。それ以外の場合は、著作権侵害として法的措置を取ることとします。

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