Що таке нонс у криптовалюті?

Якщо говорити просто, то нонс у криптовалюті - це число, яке використовується у блокчейні один раз у дуже специфічний спосіб. Уявіть собі, що це унікальний одноразовий код, який відіграє важливу роль у додаванні нових даних до блокчейну. У більшості блокчейн-мереж, зокрема й у Bitcoin, нонс допомагає розв'язати складну задачу, яка дозволяє створювати нові блоки. Але ось у чому річ — вам не потрібно бути генієм математики або технічним експертом, щоб зрозуміти основи. Нонс — це одна зі складових безпеки блокчейну, яка гарантує, що всі транзакції є дійсними, а мережа працює безперебійно.

У цій статті ми розповімо вам про те, що таке нонс, різні типи нонсів, а також про їхню роль у майнінгу та безпеці.

TL;DR

• Нонс — це основоположний фактор, змінюючи який майнери забезпечують безпеку блокчейну та додають до нього нові блоки.

• Нонс — це унікальне число, яке використовується для вирішення складних математичних задач.

• Майнери допомагають підтверджувати транзакції та підтримувати безпеку мережі блокчейн, змінюючи нонс.

• Нонси захищають блокчейн, надаючи кожному блоку унікальний хеш і роблячи його стійким до підробки.

Що таке нонс?

Нонс — це випадкове або напіввипадкове число, яке генерується майнером при створенні нового блоку в блокчейні. Термін «нонс» походить від англ. nonce (number only used once), тобто «число, що використовується лише один раз». Не дивно, що нонс можна використовувати лише один раз. Це має сенс, оскільки майнінг і додавання нових блоків до блокчейну пов'язані з розв'язанням складних математичних задач.

Математичні задачі у процесі майнінгу та вимоги до додавання нових блоків відіграють ключову роль у функціонуванні мережі блокчейну. Нонси є важливою частиною механізму консенсусу Proof of Work (PoW) і широко використовуються в багатьох блокчейн-платформах, таких як Bitcoin.

Як діє нонс у майнінгу?

Під час майнінгу криптовалюти, такої як Bitcoin, нонс додається до заголовку блоку як частина даних. Майнер хешує інформацію заголовка блоку і намагається згенерувати хеш, який відповідає цільовій складності мережі. Якщо шістнадцяткове значення хешу менше або дорівнює цільовій складності, майнер успішно видобув новий блок і додав його до блокчейну.

Після цього майнер починає обчислювати наступний блок. Значення нонс продовжує змінюватися, збільшуючись на одиницю за раз, поки не буде знайдено хеш-значення, яке задовольняє умові. Пошук правильної комбінації нонс та інших значень блоків вимагає великих обчислювальних потужностей, що робить PoW дуже трудомістким методом майнінгу.

Нонс — одна з небагатьох змінних, які майнери можуть змінювати, щоб згенерувати хеш, що відповідає вимогам. Водночас, нонс також відіграє важливу роль у забезпеченні безпеки мережі блокчейн.

Як нонс підтримує безпеку блокчейну?

Значення нонс також відіграє важливу роль у безпеці блокчейну. Ось як це працює.

Забезпечення безпеки

• Нонс забезпечує безпеку й цілісність мережі блокчейн.

• Це основний елемент в реалізації алгоритму консенсусу PoW.

• Визначаючи складні обчислювальні задачі, нонс допомагає перевіряти історію транзакцій і запобігає подвійним витратам.

Стійкість до підробки та шахрайства

• Випадковий характер нонс робить обчислення хешу непередбачуваним, що підвищує стійкість до підробки та шахрайства.

• Будь-яка зміна в даних блоку (зокрема, нонс) призводить до появи нового значення хешу, що унеможливлює його підробку з обчислювальної точки зору.

Захист від зловмисних атак

• Нонс ускладнює виконання атак повторного відтворення (повторне використання старих транзакцій) і підроблених транзакцій.

• Нонс збільшує витрати на обчислення, покращуючи захист від атак Sybil (створення великої кількості підроблених ідентифікаторів для заволодіння контролю над мережею).

У чому різниця між нонсом і хешем?

Між нонсом і хешем є кілька важливих відмінностей, які слід розуміти.

Хеш

Хеш — це як «відбиток пальця» даних — це результат фіксованого розміру, який генерується хеш-функцією на основі вхідних даних. Різні вхідні дані створюють унікальні хеш-значення, що дозволяє перевірити цілісність і унікальність даних. Коротше кажучи, хеш використовується для підтвердження та ідентифікації даних.

Нонс

Нонс — це спеціальне число, яке використовується в механізмі PoW для створення хешу, що відповідає певним вимогам. Майнер коригує значення нонсу, щоб згенерувати хеш, який відповідає необхідним критеріям майнінгу, або, іншими словами, цільовій складності.

Які існують різні типи нонсів?

Нонси можна класифікувати на основі конкретного застосування. Існує два типи нонсів.

Нонси транзакцій

• Значення, унікальне для кожної транзакції в мережі блокчейну.

• Забезпечує унікальність і запобігає дублюванню.

• Кожна нова транзакція збільшує значення нонсу, щоб уникнути повторного надсилання або отримання однієї і тієї ж транзакції кілька разів.

Нонси блоків

• Значення, яке додається до заголовка блоку у процесі майнінгу.

• Майнери коригують нонс блоку, випробовуючи різні значення, поки не знайдуть правильний хеш, який відповідає заданій складності.

Нонси в криптографії, безпеці та зловживаннях

Окрім блокчейну, нонси застосовуються в інших сферах криптографії та кібербезпеки.

Протоколи мережевої безпеки

Нонси використовуються для запобігання атакам відтворення та захисту цілісності даних шляхом генерування унікальних значень для кожного сеансу обміну даними.

Криптографічні протоколи

Нонси є критично важливими для запобігання атакам відтворення та забезпечення безпечного обміну даними.

Нонси для безпеки блокчейну

Нонси вносять елемент випадковості, ускладнюючи передбачення хеш-значення блоку, тим самим покращуючи захист від атак і шахрайства.

Зловживання нонсами

Хоча нонси є невід'ємною частиною безпеки блокчейну, вони можуть використовуватися не за призначенням, що призводить до таких проблем з безпекою, як наведені нижче.

Атака повторного використання нонсів

Повторне використання нонсе у процесі шифрування може поставити під загрозу безпеку. Протоколи повинні гарантувати, що кожен нонс є унікальним і непередбачуваним.

Атаки з передбачуваним нонсом

Якщо зловмисник може передбачити нонс, він здатен маніпулювати шифруванням. Використання захищених генераторів випадкових чисел має важливе значення для запобігання цьому типу атак.

Протоколи безпеки

Протоколи шифрування повинні мати механізми для виявлення й відхилення повторно використовуваних нонсів, забезпечуючи надійну безпеку системи.

Висновок

Нонс — це важливий елемент криптографії, який гарантує безпеку й надійність блокчейнів, таких як Bitcoin. Виконуючи роль випадкового елемента в процесі майнінгу, нонс допомагає захистити блокчейн від спроб вторгнення й підтримує процес досягнення консенсусу між учасниками.

Знання того, що робить нонс у технології блокчейну, допоможе вам зрозуміти, як працюють блокчейни і як вони захищені від зловмисних атак.

Хочете дізнатися більше про основи криптографічних технологій? Ознайомтеся з нашим путівником із технології ZK і дізнайтеся про трилему блокчейну.