मॉड्यूल 8 / 10

Bitcoin कसे कार्य करते

8.0 परिचय

Bitcoin "अनियंत्रित" नाही; ते सरकारी नोकरशाहीने नव्हे तर अल्गोरिदमने नियंत्रित केले जाते. भ्रष्टाचारमुक्त.आंद्रेयास एम. अँटोनोपोलोस

या विभागात आपण Bitcoin च्या तांत्रिक बाजूकडे अधिक बारकाईने पाहतो. आम्ही साध्या भाषेत समजावतो की प्रोटोकॉल सुरक्षित करणारी क्रिप्टोग्राफी काय आहे आणि व्यवहार कसे कार्य करतात. काही संकल्पना तांत्रिक वाटू शकतात, पण काळजी करू नका. अनेक लोक दररोज इंटरनेट वापरतात, जरी त्याचे कार्य कसे होते हे पूर्णपणे समजत नसले तरी.

Bitcoin च्या तांत्रिक बाजूचे शिक्षण ही एक दीर्घ यात्रा आहे, जी प्रत्येकाने घ्यावीच असे नाही. आम्ही पुढील शिक्षणाला प्रोत्साहन देतो, पण हा विभाग मुख्य मूलभूत गोष्टींवर लक्ष केंद्रित करतो.

Bitcoin नेटवर्क ही व्यवहारांची एक सामायिक नोंद आहे जी नोड्स नावाच्या अनेक संगणकांमध्ये संग्रहित असते. ही नोंद, जी Bitcoin लेजर म्हणून ओळखली जाते, ती छद्मनाविक आहे. यात नाव किंवा वय यांसारखी वैयक्तिक माहिती नसते, फक्त व्यवहाराची माहिती आणि Bitcoin पत्ते असतात. ब्लॉकचेन सुरू झाल्यापासून लेजर प्रत्येक व्यवहाराचा मागोवा ठेवतो.

Bitcoin प्रोटोकॉलची यांत्रिकी
  • प्रूफ-ऑफ-वर्क
  • क्रिप्टोग्राफिक टाइम-स्टॅम्प्स
  • अडचण समायोजन
  • पीअर-टू-पीअर नेटवर्क आर्किटेक्चर
  • हॅश फंक्शन्स आणि मर्कल ट्रीज
  • पब्लिक की क्रिप्टोग्राफी
  • ब्लॉक सबसिडी हॉल्विंग

8.1 क्रिप्टोग्राफीद्वारे सुरक्षा

Bitcoin आपल्याला एक कठोर वचन देते: प्रोग्राम नेमके जसे सांगितले आहे तसेच चालेल.
आंद्रेयास एम. अँटोनोपोलोस

सार्वजनिक/खाजगी की क्रिप्टोग्राफी

क्रिप्टोग्राफी ही माहिती गुप्त ठेवण्याची पद्धत आहे, जी फक्त योग्य लोकांना वाचता येईल.

  • एन्क्रिप्शन ही माहिती कोड स्वरूपात रूपांतरित करण्याची प्रक्रिया आहे, ज्यामुळे फक्त योग्य की असलेल्या व्यक्तीलाच ती वाचता येते.
  • डिक्रिप्शन ही कोड केलेली माहिती पुन्हा वाचता येईल अशा स्वरूपात रूपांतरित करण्याची प्रक्रिया आहे.

परंपरागत क्रिप्टोग्राफीमध्ये, दोन लोकांना खासगीपणे संवाद साधायचा असल्यास, त्यांना आधी एकच गुप्त की (संयुक्त पासवर्डसारखी) शेअर करावी लागते. एक व्यक्ती ही की वापरून संदेश एन्क्रिप्ट करते आणि दुसरी व्यक्ती तीच की वापरून तो डिक्रिप्ट करून वाचते.

या प्रणालीतील समस्या म्हणजे दोन्ही लोकांकडे आधीपासूनच ती गुप्त की असावी लागते. जर ती की इतर कोणाकडे गेली, तर ते कोणतेही अडवलेले संदेश वाचू शकतात.

Bitcoin ही समस्या वेगळ्या पद्धतीने सोडवते, ज्याला सार्वजनिक-की क्रिप्टोग्राफी म्हणतात, ज्यात वापरकर्त्यांना आधीपासून गुप्त की शेअर करण्याची गरज नसते.

सार्वजनिक/खाजगी की क्रिप्टोग्राफी गुप्तता शेअर करण्याची समस्या सोडवते. पासवर्ड शेअर करण्याऐवजी, प्रत्येकाकडे दोन की असतात: एक सार्वजनिक की आणि एक खाजगी की.

  • सार्वजनिक की कोणासही शेअर करता येते.
  • खाजगी की नेहमीच गुप्त ठेवली पाहिजे.

जर अर्जुनला आरवकडे काही पाठवायचे असेल, तर तो आरवची सार्वजनिक की वापरू शकतो. फक्त आरवच त्याची खाजगी की वापरून ते उघडू शकतो. जरी कोणी संदेश अडवला, तरीही खाजगी कीशिवाय तो वाचू किंवा वापरू शकत नाही.

Bitcoin मध्ये, ही प्रणाली डिजिटल स्वाक्षऱ्या तयार करण्यासाठी वापरली जाते. डिजिटल स्वाक्षरी म्हणजे खाजगी कीचा मालक व्यवहारास मान्यता देतो, जसे की एखाद्या कागदावर आपले नाव स्वाक्षरी करणे. यामुळेच Bitcoin व्यवहार सुरक्षित आणि पडताळता येण्याजोगे होतात, तिसऱ्या पक्षावर विश्वास न ठेवता.

Bitcoin व्यवहार म्हणजे एका पत्त्यावरून दुसऱ्या पत्त्यावर bitcoin मालकी हस्तांतरित करणे.

एन्क्रिप्शनचा वापर हे सुनिश्चित करण्यासाठी केला जातो की फक्त खरे bitcoin धारकच आपले पैसे दुसऱ्याला पाठवू शकतात. यामुळे त्यांची मालमत्ता वाईट हेतू असलेल्या लोकांपासून सुरक्षित राहते.

अतिरिक्त संरक्षणासाठी, प्रत्येक Bitcoin व्यवहाराला आपोआप एक अद्वितीय डिजिटल स्वाक्षरी मिळते. ही अद्वितीय डिजिटल स्वाक्षरी छेडछाड न करता येणाऱ्या तंत्रज्ञानावर आधारित असते, जी नेटवर्कला हे पडताळण्यास मदत करते की खरे bitcoin मालक, आणि इतर कोणी नाही, त्यांनीच ते पाठवले आहेत.

प्रत्येक वापरकर्त्याकडे दोन की असतात: एक खाजगी की, जी गुप्त ठेवली जाते, आणि एक सार्वजनिक की जी इतरांसोबत शेअर करता येते. खाजगी की ही ओळख आणि मालकीचे प्रमाणपत्र म्हणून काम करते, हे सिद्ध करते: “हा पत्ता माझा आहे आणि मला त्यावर नियंत्रण आहे.”

Bitcoin व्यवहार कसा चालतो
  1. व्यवहार तयार करणे: वापरकर्ता Bitcoin व्यवहार सुरू करतो, जसे की प्राप्तकर्त्याचा पत्ता आणि पाठवायची bitcoin रक्कम ही माहिती नमूद करून.
  2. डिजिटल स्वाक्षरी निर्माण: पाठवणारा एक अद्वितीय डिजिटल स्वाक्षरी त्याच्या खाजगी की वापरून तयार करतो. ही स्वाक्षरी एक अद्वितीय कोड असते, जी व्यवहाराची खरी ओळख पडताळते.
  3. व्यवहार प्रसारित करणे: स्वाक्षरी केलेला व्यवहार Bitcoin नेटवर्कवर प्रसारित केला जातो, ज्यामुळे bitcoin मालकी पाठवणाऱ्याकडून प्राप्तकर्त्याकडे हस्तांतरित करण्याचा हेतू दर्शवला जातो.
  4. नेटवर्कवर पडताळणी: Bitcoin नेटवर्कवरील नोड्स व्यवहार प्राप्त करतात आणि प्राप्तकर्त्याची सार्वजनिक की स्वाक्षरीच्या प्रामाणिकतेची पडताळणी करण्यासाठी. व्यवहाराची. एकाच वेळी, ते पाठवणाऱ्याची सार्वजनिक कळ पडताळण्यासाठी डिजिटल स्वाक्षरी.
  5. Bitcoin नेटवर्कवरील पुष्टीकरण: जर पडताळणी यशस्वी झाली, तर व्यवहार खात्यात जोडला जाईल, जो सर्व व्यवहारांचा सुरक्षित, पारदर्शक नोंदवही म्हणून काम करतो. एकदा पुष्टी झाल्यावर, bitcoin चे मालकी हक्क अधिकृतपणे पाठवणाऱ्याकडून प्राप्तकर्त्याकडे हस्तांतरित होतात.

The डिजिटल स्वाक्षरी, जी पाठवणाऱ्याच्या खाजगी कळ ने तयार केली जाते, ती व्यवहार bitcoin च्या मालकाने अधिकृत केला आहे हे सिद्ध करते. Bitcoin नेटवर्क नंतर हे प्रमाणपत्र पडताळू शकते आणि व्यवहार नोंदवू शकते.

हॅशिंगचे स्पष्टीकरण

कृपया पुढील तांत्रिक शब्द आणि गणिती संकल्पनांमुळे घाबरू नका. आम्हाला माहित आहे की प्रत्येकाला गणिताची आवड नसते, पण तुम्ही स्वतःला आश्चर्यचकित करू शकता आणि पाहू शकता की अगदी गुंतागुंतीच्या कल्पनाही थोड्या प्रयत्नाने समजू शकतात.

एक फंक्शन म्हणजे एक मशीन आहे जी काही माहिती घेते आणि तिला नवीन काहीतरी बनवते. तुम्ही फंक्शनला जी माहिती देता ती म्हणजे इनपुट. फंक्शनने तयार केलेली नवीन माहिती म्हणजे आउटपुट. फंक्शन्स संगणकांना कामे करण्यास आणि समस्या सोडवण्यास मदत करतात.

फंक्शन म्हणजे काय?

फंक्शन म्हणजे सूचना संच आहे जो एक इनपुट घेतो आणि एक आउटपुट तयार करतो. तुम्ही याला पाककृतीसारखे समजू शकता: तुम्ही विशिष्ट घटकांसह पावले पाळता, आणि तुम्हाला नेहमीच एक अपेक्षित परिणाम मिळतो.

Bitcoin मध्ये, फंक्शन्स व्यवहार प्रक्रिया करण्यासाठी आणि पडताळण्यासाठी वापरल्या जातात. कोणी bitcoin पाठवतो तेव्हा, क्रिप्टोग्राफिक फंक्शन्स व्यवहार वैध आहे का, पाठवणाऱ्याकडे पुरेशी रक्कम आहे का, आणि Bitcoin खात्यातील शिल्लक अद्ययावत करण्यास मदत करतात. एकदा पडताळणी झाली आणि ब्लॉकमध्ये जोडले गेले की, व्यवहार ब्लॉकचेनवरील कायमस्वरूपी नोंदीचा भाग बनतो.

एक-मार्गी फंक्शन म्हणजे काय?

एक-मार्गी फंक्शन हा फंक्शनचा एक विशेष प्रकार आहे जो एका दिशेने सहजपणे मोजता येतो, पण उलट करणे अत्यंत कठीण असते. उदाहरणार्थ, घटक एकत्र करून स्मूदी बनवणे सोपे आहे, पण तुम्ही ती स्मूदी पुन्हा मूळ घटकांमध्ये वेगळी करू शकत नाही.

Bitcoin ची सुरक्षा एक-मार्गी फंक्शन्सवर अवलंबून असते. हे सार्वजनिक आणि खाजगी कळ क्रिप्टोग्राफीमध्ये वापरले जातात, ज्यामुळे लोक सार्वजनिक कळ शेअर करू शकतात आणि खाजगी कळ गुप्त ठेवू शकतात. जरी सार्वजनिक कळ दिसत असली तरी, त्यावरून खाजगी कळ काढणे अशक्य आहे. हेच Bitcoin व्यवहार सुरक्षित बनवते.

हॅश फंक्शन म्हणजे काय?

एक हॅश फंक्शन म्हणजे एक गुप्त कोड मशीनसारखे आहे. ते एक संदेश घेते आणि त्याला कोडमध्ये रूपांतरित करते.

Bitcoin व्यवहारांमध्ये हॅशिंग कसे कार्य करते

Bitcoin मध्ये, प्रत्येक व्यवहार ब्लॉकचेनमध्ये जोडण्यापूर्वी हॅशमध्ये रूपांतरित केला जातो. हॅश हा व्यवहाराचा एक अद्वितीय डिजिटल फिंगरप्रिंट असतो. कोणीही व्यवहारातील अगदी छोटा भाग बदलण्याचा प्रयत्न केला तरी, हॅश पूर्णपणे बदलतो. यामुळे नेटवर्कला छेडछाड सहज ओळखता येते.

Bitcoin सुरक्षेमध्ये हॅशिंगची भूमिका

हॅशिंग Bitcoin नेटवर्कचे संरक्षण करण्यात मदत करते, कारण व्यवहार पडताळणे सोपे आणि गुपचूप बदल करणे अशक्य बनवते. प्रत्येक व्यवहाराचा स्वतःचा अद्वितीय हॅश असल्यामुळे, नेटवर्क काहीतरी बदलले आहे का हे पटकन ओळखू शकते.

हॅश फंक्शन डेटा घेते आणि त्याला एक निश्चित लांबीच्या अंक आणि अक्षरांच्या स्ट्रिंगमध्ये रूपांतरित करते, ज्याला हॅश म्हणतात. तोच इनपुट नेहमी तोच हॅश तयार करतो, पण इनपुटमध्ये अगदी छोटा बदल केला तरी पूर्णपणे वेगळा परिणाम मिळतो. ही वैशिष्ट्ये संगणकांना खात्री करायला मदत करतात की डेटा बदललेला नाही.

हॅशिंग म्हणजे डिजिटल डेटासाठी फिंगरप्रिंट तयार करण्यासारखे आहे. हे डिजिटल संदेश घेऊन त्याला निश्चित लांबीच्या कोडमध्ये रूपांतरित करण्याची प्रक्रिया आहे, जो एक अद्वितीय ओळख म्हणून काम करतो. जसे फिंगरप्रिंट व्यक्तीची ओळख पटवतो, तसे हॅश डिजिटल संदेशाची ओळख पटवतो.

The आउटपुट, किंवा हॅश, नेहमी एकाच लांबीचा असतो, मूळ माहिती कितीही लांब असली तरी. Bitcoin काही विशिष्ट प्रकारचे हॅश फंक्शन वापरते, ज्याला SHA-256 आणि RIPEMD160 म्हणतात.

खाली काही उदाहरणे दिली आहेत:

  • SHA256 या स्ट्रिंगचा हॅश हॅलो वर्ल्ड
    • b94d27b9934d3e08a52e52d7da7dabfac484efe37a5380ee9088f7ace2efcde9
  • या स्ट्रिंगचा SHA256 हॅश हॅलो वर्ल्ड.
    • 7ddb227315f423250fc67f3be69c544628dffe41752af91c50ae0a9c49faeb87
    • लक्षात घ्या की इनपुटमध्ये थोडासा बदल केला तरी आउटपुट पूर्णपणे बदलतो, हे पहिल्याशी तुलना केल्यावर दिसून येते
  • डाउनलोड करण्यायोग्य iso फाईलचा SHA256 हॅश Ubuntu 18.10
    • 7b9f670c749f797a0f7481d619ce8807edac052c97e1a0df3b130c95efae4765
    • हे इनपुट एक मोठी फाईल आहे, तरीही आउटपुट नेहमीप्रमाणेच निश्चित लांबीचेच असते

हॅशिंगची तुलना तुम्ही एखाद्या संगीताच्या नोटेशनशी करू शकता, जे त्या संगीताचा सार सांगते. जसे संगीताचे नोटेशन त्या धुनिचे अनोखे प्रतिनिधित्व करते, तसेच हॅश व्हॅल्यू हे डेटाचे अनोखे प्रतिनिधित्व असते.

संगीताच्या नोटेशनची आणि प्रत्यक्ष सादरीकरणाची तुलना करून, संगीतकार सादरीकरण योग्य आहे का हे ठरवू शकतो. त्याचप्रमाणे, मिळालेल्या डेटाचा हॅश व्हॅल्यू आणि मूळ हॅश व्हॅल्यू यांची तुलना करून, डेटा ट्रान्समिशनदरम्यान बदलला आहे का हे ठरवता येते.

जसे संगीताच्या सादरीकरणात थोडासा बदल झाला तरी ते वेगळे वाटते, तसेच मूळ डेटामध्ये अगदी लहान बदल केला तरी वेगळा हॅश व्हॅल्यू मिळतो. त्यामुळे बिटकॉइन व्यवहाराची प्रामाणिकता आणि सत्यता सुनिश्चित करण्यासाठी हॅशिंग हे एक प्रभावी साधन आहे.

हे एन्कोड करण्याची प्रक्रिया public key हॅशिंगद्वारे माहितीचे सुरक्षितता वाढवण्यासाठी वापरली जाते, कारण ती माहिती निश्चित लांबीच्या, वाचता न येणाऱ्या स्वरूपात रूपांतरित करते. बिटकॉइनमध्ये SHA-256 आणि RIPEMD160 हे अल्गोरिदम वापरून सार्वजनिक पत्ते तयार केले जातात. हा आउटपुट त्या public key साठी एक अनोखा ओळख पटवतो आणि लेजरमध्ये साठवलेल्या व्यवहारांची प्रामाणिकता आणि सुरक्षितता सुनिश्चित करण्यात मदत करतो. अशा प्रकारे माहिती एन्क्रिप्ट केल्याने अनधिकृत व्यक्तींना डेटा मिळवणे आणि बदलणे अधिक कठीण होते.

हॅशिंग फंक्शनची वैशिष्ट्ये
  • निर्धारित (Deterministic): जसे एकाच घटकांपासून नेहमी एकसारखे स्मूदी तयार होते, तसेच एकाच डेटापासून नेहमी एकच हॅश मिळतो.
  • पूर्व-प्रतिमा प्रतिकार (Pre-image resistance): जर तुमच्याकडे फक्त स्मूदी आहे, तर नेमके कोणते फळ वापरले गेले हे कळू शकत नाही. त्याचप्रमाणे, फक्त हॅश असल्यास मूळ डेटा काय होता हे शोधता येत नाही.
  • अवलांच प्रभाव (Avalanche effect): घटकांमध्ये अगदी थोडासा बदल केला तरी पूर्णपणे वेगळी स्मूदी तयार होते. हॅशिंगमध्ये, डेटामध्ये अगदी लहान बदल केला तरी पूर्णपणे वेगळा हॅश मिळतो.
  • कोलिजन प्रतिकार (Collision resistance): दोन वेगवेगळ्या घटकांपासून अगदी एकसारखी स्मूदी तयार करणे अत्यंत कठीण आहे. त्याचप्रमाणे, दोन वेगवेगळ्या डेटापासून एकच हॅश मिळणे अत्यंत दुर्मिळ आहे.
  • जलद पडताळणी (Fast to verify): स्मूदी बनवणे जलद असते आणि ती स्मूदी आहे का हे तपासणे सोपे असते. हॅश फंक्शन्स जलदपणे कॅल्क्युलेट करता येतात आणि कोणालाही सहज पडताळता येतात.

क्रियाकलाप: SHA 256 हॅश तयार करा

हॅशिंग कसे कार्य करते हे जाणून घ्यायचे आहे का? कोणतेही शब्द, वाक्य किंवा इनपुट निवडा आणि QR कोड स्कॅन करून लगेच SHA256 हॅश तयार करा. हॅश फंक्शन्स म्हणजे डिजिटल फिंगरप्रिंट्स: त्या एकमार्गी असतात, म्हणजे एकदा हॅश केले की ते उलट करता येत नाही. स्वतः करून पहा!

8.2 UTXO मॉडेल

UTXO म्हणजे काय?

अनोख्या नावाने घाबरू नका. UTXO म्हणजे बिटकॉइनचे तुकडे, जसे तुमच्या पाकिटातील नोटा आणि नाणी. उदाहरणार्थ, तुम्ही १०० रुपयांची नोट वापरून ६० रुपयांची वस्तू खरेदी केली, तर तुम्हाला ४० रुपये परत मिळतात. बिटकॉइनमध्येही हेच तत्त्व लागू होते.

तुमच्याकडे असलेले सर्व बिटकॉइन वेगवेगळ्या UTXO ने बनलेले असतात. जेव्हा तुम्ही बिटकॉइन पाठवता, तेव्हा तुमचे वॉलेट या तुकड्यांपैकी एक किंवा अधिक वापरून पेमेंट करते.

जर तुम्ही वापरलेला तुकडा तुम्ही पाठवत असलेल्या रकमेपेक्षा मोठा असेल, तर उरलेली रक्कम नवीन UTXO च्या स्वरूपात तुमच्याकडे परत येते. त्याच वेळी, प्राप्तकर्त्याला तुम्ही पाठवलेले बिटकॉइन दर्शवणारा नवीन UTXO मिळतो.

तुमच्या वॉलेटमधील शिल्लक म्हणजे तुम्ही नियंत्रित करत असलेल्या सर्व UTXO ची एकूण किंमत.

तुमच्या UTXO बद्दल इतरांना माहिती देऊ नका, कारण कुणाला ते माहित झाले तर ते तुमचे व्यवहार ट्रॅक करू शकतात आणि शेवटी तुमच्याकडे किती पैसे आहेत हे जाणून घेऊ शकतात.

उदाहरण
  1. आलिया ५ BTC बॉबला पाठवू इच्छिते.
  2. तिच्या वॉलेटमधील दोन UTXO मिळून एकूण ६ BTC होतात आणि ते वापरले जातात.
  3. या व्यवहारात ५ BTC बॉबला पाठवले जातात, ज्यामुळे बॉबच्या वॉलेटमध्ये नवीन UTXO तयार होतो.
  4. उरलेले ०.९९ BTC आलियाला परत मिळतात, व्यवहार शुल्क म्हणून ०.०१ BTC वजा केल्यानंतर.
  5. व्यवहार पुष्टी झाल्यावर, तो Bitcoin च्या लेजरमध्ये जोडला जातो आणि आलियाने वापरलेले UTXO खर्च झाले म्हणून चिन्हांकित केले जातात, त्यामुळे ते पुन्हा वापरता येत नाहीत.
स्रोत
How Bitcoin Works Under the Hood
“How Bitcoin Works under the Hood” हे व्हिडिओ पाहा

↑ विषयसूचीवर परत