Ένα πορτοφόλι λογισμικού χρησιμοποιεί έναν τυχαίο αριθμό για να δημιουργήσει ένα κύριο ιδιωτικό κλειδί.

Στη συνέχεια, μέσω ενός ντετερμινιστικού και μη αναστρέψιμου αλγορίθμου, μπορεί να εξαγάγει απεριόριστο αριθμό θυγατρικών ιδιωτικών κλειδιών από αυτό το κύριο ιδιωτικό κλειδί.

Γιατί χρειαζόμαστε έναν ντετερμινιστικό και μη αναστρέψιμο αλγόριθμο;
Επειδή ντετερμινιστικό σημαίνει ότι όλα τα θυγατρικά ιδιωτικά κλειδιά μπορούν πάντα να δημιουργηθούν από το ίδιο κύριο ιδιωτικό κλειδί, ενώ το μη αναστρέψιμο σημαίνει ότι το κύριο ιδιωτικό κλειδί δεν μπορεί να ανακατασκευαστεί από οποιοδήποτε θυγατρικό ιδιωτικό κλειδί.

Αυτός είναι ο λόγος που ονομάζεται Ιεραρχικό Ντετερμινιστικό (HD) πορτοφόλι. Η δομή παραγωγής των ιδιωτικών κλειδιών μοιάζει με δέντρο: ένα γονικό κλειδί μπορεί να παράγει πολλαπλά θυγατρικά κλειδιά, κάθε θυγατρικό κλειδί μπορεί να παράγει πολλά εγγόνια κλειδιά και αυτή η διαδικασία μπορεί να συνεχιστεί επ 'αόριστον.

Όταν δημιουργείται για πρώτη φορά ένα πορτοφόλι HD ή όταν δημιουργείται αντίγραφο ασφαλείας ενός πορτοφολιού, δημιουργείται μια μνημονική φράση. Μια μνημονική φράση είναι μια ακολουθία αγγλικών λέξεων. Αυτή η ακολουθία χρησιμοποιείται για τη δημιουργία του seed και το seed χρησιμοποιείται στη συνέχεια για τη δημιουργία όλων των ιδιωτικών κλειδιών στο πορτοφόλι. Με άλλα λόγια, η μνημονική φράση χρησιμεύει ως αντίγραφο ασφαλείας του πορτοφολιού, επειδή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επαναφορά του πορτοφολιού. Ο σπόρος, με τη σειρά του, αντιστοιχεί στον αρχικό τυχαίο αριθμό πίσω από το ντετερμινιστικό πορτοφόλι.

Ένα σημαντικό πλεονέκτημα ενός πορτοφολιού HD είναι ότι απαιτείται μόνο το κύριο δημόσιο κλειδί για τη δημιουργία οποιουδήποτε αριθμού θυγατρικών δημόσιων κλειδιών. Με άλλα λόγια, νέες δημόσιες διευθύνσεις μπορούν να δημιουργηθούν από το κύριο δημόσιο κλειδί χωρίς να απαιτείται πρόσβαση στα ιδιωτικά κλειδιά, είτε το κύριο ιδιωτικό κλειδί είτε τα θυγατρικά ιδιωτικά κλειδιά. Ωστόσο, όλες αυτές οι δημιουργημένες διευθύνσεις μπορούν τελικά να ελέγχονται από το κύριο ιδιωτικό κλειδί.

Φυσικά, αυτός ο σχεδιασμός ενέχει και κινδύνους. Εάν η μνημονική φράση εκτεθεί, είναι ουσιαστικά ισοδύναμη με την έκθεση όλων των ιδιωτικών κλειδιών. Μόλις συμβεί αυτό, η ασφάλεια των ψηφιακών στοιχείων στο πορτοφόλι ουσιαστικά χάνεται.

Ο λόγος που οι χρήστες χρειάζονται τόσα πολλά ιδιωτικά κλειδιά μπορεί να γίνει κατανοητός μέσω του μηχανισμού αλλαγής στις συναλλαγές Bitcoin.

Μια συναλλαγή Bitcoin είναι μια δομή δεδομένων που περιέχει εισόδους και εξόδου. Περιλαμβάνει επίσης τις απαραίτητες πληροφορίες δέσμης ενεργειών που μεταφέρουν αξία από την πηγή της (την είσοδο) στον προορισμό της (την έξοδο).

Για να κατανοήσετε τις εισροές και τις εκροές Bitcoin, είναι σημαντικό να γνωρίζετε την έννοια του UTXO (Unspent Transaction Output). Ένα UTXO είναι η βασική μονάδα μιας συναλλαγής Bitcoin και αντιπροσωπεύει μια έξοδο συναλλαγής που δεν δαπανήθηκε. Ένα μόνο bitcoin διανέμεται στην πραγματικότητα σε πολλές συναλλαγές και πολλά μπλοκ με τη μορφή UTXO. Στην πραγματικότητα, δεν υπάρχει κεντρική εγγραφή που να αποθηκεύει ένα απλό υπόλοιπο λογαριασμού. Αντίθετα, υπάρχουν μόνο αποκεντρωμένα UTXO κλειδωμένα στους αντίστοιχους κατόχους τους.

Ένα UTXO μπορεί να αντιπροσωπεύει οποιοδήποτε ποσό αξίας, αλλά μόλις δημιουργηθεί, είναι αδιαίρετο με τον ίδιο τρόπο που ένα φυσικό νόμισμα δεν μπορεί να χωριστεί στη μέση. Εάν η αξία ενός UTXO είναι μεγαλύτερη από το ποσό που απαιτείται για μια συναλλαγή, ολόκληρο το UTXO πρέπει να δαπανηθεί και το πλεόνασμα θα επιστραφεί ως αλλαγή.

Για παράδειγμα, φανταστείτε ότι έχετε ένα UTXO αξίας 20 μονάδων και θέλετε να πληρώσετε 1 μονάδα. Η συναλλαγή πρέπει να καταναλώνει το πλήρες UTXO των 20 μονάδων και να δημιουργεί δύο εξόδους: η μία έξοδος στέλνει 1 μονάδα στον παραλήπτη, ενώ η άλλη στέλνει 19 μονάδες πίσω στο πορτοφόλι σας ως αλλαγή. Υπό αυτή την έννοια, οι περισσότερες συναλλαγές Bitcoin προκαλούν αλλαγές.

Αυτό οδηγεί σε ένα άλλο ερώτημα: πρέπει η αλλαγή να σταλεί πίσω στην αρχική διεύθυνση ή σε μια διεύθυνση που δημιουργήθηκε πρόσφατα;

Όταν ο Satoshi Nakamoto σχεδίασε το Bitcoin, χρησιμοποιήθηκε ένας μηχανισμός αλλαγής διεύθυνσης, που σημαίνει ότι συχνά δημιουργείται μια νέα διεύθυνση για να λάβει την αλλαγή από κάθε συναλλαγή. Το πλεονέκτημα αυτού του σχεδιασμού είναι ότι συμβάλλει στην προστασία του απορρήτου των χρηστών και μειώνει ορισμένους κινδύνους ασφαλείας.

Στην πραγματική ζωή, αυτό μπορεί να συγκριθεί με το άνοιγμα πολλών τραπεζικών λογαριασμών με διαφορετικά ονόματα και ταυτότητες σε διαφορετικές τράπεζες. Ακόμα κι αν κάποιος μπορεί να παρατηρήσει τη ροή χρημάτων σε κάθε λογαριασμό, γίνεται πολύ πιο δύσκολο για αυτόν να εντοπίσει όλα αυτά στον πραγματικό κάτοχο των ψηφιακών στοιχείων. Αυτό είναι μέρος αυτού που δίνει στο Bitcoin τη σχετική του ανωνυμία.

Αυτός είναι ο λόγος που οι χρήστες πορτοφολιών χρειάζονται τόσα πολλά ιδιωτικά κλειδιά. Δεδομένου ότι τα δημόσια κλειδιά και τα ιδιωτικά κλειδιά υπάρχουν πάντα σε ζεύγη και κάθε συναλλαγή μπορεί να δημιουργήσει μια νέα διεύθυνση αλλαγής, η αποθήκευση και η δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας των ιδιωτικών κλειδιών που αντιστοιχούν σε όλες αυτές τις διευθύνσεις θα γινόταν διαφορετικά μια σημαντική τεχνική πρόκληση. Το πορτοφόλι HD επιλύει αυτό το πρόβλημα επιτρέποντας σε μία μόνο ρίζα να δημιουργήσει οποιονδήποτε αριθμό παιδικών δημόσιων κλειδιών και παιδικών ιδιωτικών κλειδιών, βελτιώνοντας σημαντικά τη χρηστικότητα των ψηφιακών πορτοφολιών.