Σήμερα, παρά τη ψηφιοποίηση κάθε πτυχής της σύγχρονης ζωής μας, εξακολουθούμε να ανησυχούμε για την ασφάλεια και την ιδιωτικότητα των δεδομένων μας, τα οποία αποθηκεύονται σε αξιόπιστους τρίτους, λόγω πιθανών επιθέσεων από χάκερς και καταχρήσεων ή αλλοιώσεων των δεδομένων από τους διαχειριστές των συστημάτων. Η καινοτόμος τεχνολογία του Blockchain, ένα από τα πιο βασικά συστατικά του δημοφιλούς Bitcoin, μας επιτρέπει να εξαλείψουμε τους αξιόπιστους ενδιάμεσους που έχουν την εξουσία να ελέγχουν, να χειρίζονται τα δεδομένα μας και αποτελούν μοναδικά σημεία αποτυχίας. Η απουσία αυτών των ενδιαμέσων που επικυρώνουν τις συναλλαγές μας μπορεί επίσης να μειώσει το κόστος των συναλλαγών καθώς και την ταχύτερη συμφιλίωση μεταξύ των συναλλασσόμενων οντοτήτων. Αυτή η τεχνολογία υπόσχεται να αναστατώσει ένα μεγάλο φάσμα βιομηχανιών, ενισχύοντας την ασφάλεια και ακολούθως την ιδιωτικότητα των «λογικά» κεντρικοποιημένων συστημάτων μέσω της αποκέντρωσης τους. Αυτό σημαίνει ότι πολλαπλές μη αξιόπιστες οντότητες μπορούν πλέον να αλληλεπιδρούν άμεσα χωρίς να βασίζονται σε αξιόπιστους ενδιάμεσους. Αντί αυτού, μπορούν να βασίζονται στο κατανεμημένο peer-to-peer Βlockchain δίκτυο, το οποίο είναι υπεύθυνο για την επικύρωση των συναλλαγών.
Σε αυτή τη διπλωματική παρέχουμε ένα γενικό υπόβαθρο σχετικά με το Blockchain, ώστε να εξάγουμε τα βασικά χαρακτηριστικά και ωφέλη αυτής της τεχνολογίας γενικά, καθώς και να εντοπίσουμε πιθανά κενά. Στη συνέχεια, αναλύουμε διάφορες κατηγορίες πρωτοκόλλων που προτείνει η ερευνητική κοινότητα για την ασφάλεια του Blockchain. Επίσης, παρουσιάζουμε τους κινδύνους ασφάλειας και τις τεχνικές προκλήσεις που πρέπει να αντιμετωπίσει η τεχνολογία. Επιπλέον, αναλύουμε και συζητούμε μια προτεινόμενη μεθοδολογία που εντοπίσαμε στη βιβλιογραφία ώστε να αποφασίζουμε πότε πρέπει να χρησιμοποιούμε την τεχνολογία Blockchain αντί των συμβατικών λύσεων. Τέλος, μελετάμε ορισμένους από τους πιο σημαντικούς τομείς εφαρμογής, όπου υπάρχουν ζητήματα ασφάλειας και ιδιωτικότητας και το Blockchain υπόσχεται την επίλυσή τους, ώστε να προσδιορίσουμε τις απαιτήσεις τους, τα ωφέλη του Βlockchain και τις προκλήσεις που εμποδίζουν την γρήγορη υιοθέτησή του.
Προκειμένου να επιτύχουμε τους παραπάνω στόχους, μελετήσαμε ένα μεγάλο αριθμό ερευνητικών δημοσιεύσεων, συμπεριλαμβανομένων άρθρων από δημοσιευμένα περιοδικά και πρακτικά συνεδρίων. Επίσης, για να καλύψουμε τα μεγάλα κενά της βιβλιογραφίας σε αυτό το πολύ σύγχρονο θέμα, χρησιμοποιήσαμε πληροφορία από πολλά τεχνικά κείμενα (όπως white papers και εκθέσεις) γνωστών εταιρειών και οργανισμών.
Today, despite the digitization of every aspect of our modern life, we still worry about the security and privacy of our data, which are stored in trusted third parties, because of possible hacking attacks and, data misuses or data manipulations by insiders. Blockchain's innovative technology, the underlying core component of the popular Bitcoin, allows us to eliminate the trusted intermediaries having the power to control or manipulate our data and being a single point of failure. The absence of such intermediaries validating our transactions may also reduce the transaction costs and enable faster reconciliation between the transacting parties. This technology promises to disrupt a wide range of industries by enhancing the security and subsequently the privacy of “logically” centralized systems through their decentralization. This means that multiple untrusted entities can now transact with each other directly without relying on trusted intermediaries. Instead, they can rely on the blockchain’s distributed peer-to-peer network which is responsible for validating transactions.
In this MSc dissertation, we provide a general background on Blockchain technology, in order to extract its key characteristics and benefits, as well to spot potential gaps in the bibliography. Next, we analyze various categories of protocols proposed by the research community for the security of Blockchain. In addition, we present security risks and technical challenges that the technology has to overcome. Moreover, we analyze and discuss a proposed methodology for deciding when we should use Blockchains instead of conventional solutions. Finally, we study some of the most prominent application areas, where security and privacy issues exist and Blockchain promises to solve them, in order to identify their requirements, the Blockchain’s benefits, and research challenges hindering its rapid adoption.
In order to achieve the above objectives, we studied a large number of research papers published in scientific journals and conference proceedings. Moreover, in order to fill the big gaps of bibliography in this very contemporary topic, we used information from technical material (such as white papers and reports) of well-known firms or organizations.
