Систематизация знаний по используемой криптографии в блокчейне. Обзор используемых криптографических понятий в блокчейне. Низкоресурсная (легковесная) криптография.

Недавно (20 июня 2019 года) на Cryptology ePrint Archive была опубликована статья "SoK of Used Cryptography in Blockchain". Данный пост - двадцать восьмой в запланированной серии, содержащей любительский перевод этой статьи.

 

Систематизация знаний по используемой криптографии в блокчейне

(перевод с английского

статьи

Mayank Raikwar, Danilo Gligoroski and Katina Kralevska

SoK of Used Cryptography in Blockchain

Cryptology ePrint Archive, Report 2019/735

https://eprint.iacr.org/2019/735)

 

Аннотация

(перевод аннотации здесь)

1 Введение (перевод введения здесь)

1.1 Наш вклад (перевод здесь)

2 Методология исследования (перевод здесь)

3 Основные понятия блокчейна

3.1 Криптографическая хэш-функция (перевод здесь)

3.2 Механизмы консенсуса (перевод здесь)

3.3 Сетевая инфраструктура (перевод здесь)

3.4 Типы блокчейна (перевод здесь)

4 Проблемы в блокчейн

4.1 Безопасность и приватность (перевод здесь)

4.2 Проблемы масштабируемости (перевод здесь)

4.3 Форкинг (перевод здесь)

4.4 Производительность (перевод здесь)

4.5 Энергопотребление (перевод здесь)

4.6 Инфраструктурные зависимости (перевод здесь)

5. Обзор используемых криптографических понятий в блокчейне

5.1 Схема подписи (перевод здесь)

5.2 Доказательства с нулевым разглашением (перевод здесь)

5.3 Контроль доступа (перевод здесь)

5.4 Схема шифрования (перевод здесь)

5.5 Безопасные многосторонние вычисления (перевод здесь)

5.6 Разделение секрета (перевод здесь)

5.7 Схема обязательств (перевод здесь)

5.8 Аккумулятор (перевод здесь)

5.9 Забывчивая передача (перевод здесь)

5.10 Забывчивая оперативная память (перевод здесь)

5.11 Доказательство возможности восстановления (POR) (перевод здесь)

5.12 Постквантовая криптография (перевод здесь)

5.13 Низкоресурсная (легковесная) криптография

Обычные криптографические методы, такие как RSA и SHA256, хорошо работают в системах с разумной памятью и вычислительной мощностью, но эти методы не подходят для устройств, ограниченных памятью, физическим размером и батареей. Обычные криптографические методы сложно реализовать на устройствах с ограниченными ресурсами из-за размера реализации, большого размера ключа, пропускной способности, скорости и энергопотребления. Тем не менее, для решения этих проблем была разработана низкоресурсная (легковесная) криптография. Низкоресурсная криптография нацелена на сенсорные сети, встроенные системы и другие устройства с ограниченными ресурсами, такие как конечные узлы IoT и метки RFID. Низкоресурсная криптография проще и быстрее обычной криптографии, но менее безопасна (подвержена многим атакам). В IoT встроенные устройства с датчиками связаны между собой через общедоступную или частную сеть. Поскольку это устройства с ограниченными ресурсами, низкоресурсная криптография решает проблемы связи, памяти и энергопотребления, но по-прежнему не обеспечивает безопасности. Для обеспечения большей безопасности блокчейн можно использовать в сочетании с сенсорной сетью.

Ссылка [167] подтверждает нашу точку зрения на использование низкоресурсной криптографии и блокчейна для устройств IoT для повышения безопасности (конфиденциальности и целостности данных устройств IoT). Также для повышения безопасности и конфиденциальности IoT введен низкоресурсный масштабируемый блокчейн (LSB) [102]. Низкоресурсный масштабируемый блокчейн использует легковесную хеш-функцию и легковесный алгоритм консенсуса для достижения масштабируемости, безопасности и конфиденциальности. Блокчейн также используется для обеспечения безопасности в электромобилях, облачных и граничных вычислениях [103], которые используют легковесный криптографические примитивы, такие как легковесное шифрование с симметричным ключом.