كيف تحمي التجزئة تقنية البلوكشين

كيف تحمي تقنية التجزئة تقنية سلسلة الكتل

لقد أحدثت تقنية البلوك تشين ثورة في طريقة تفكيرنا في الأمن واللامركزية، ولكن ما الذي يربط كل ذلك ببعضه البعض؟ يكمن الحل في التجزئة، وهي عنصر أساسي في علم التشفير يضمن سلامة شبكات البلوك تشين وعدم قابليتها للتغيير وموثوقيتها. بدون التشفير، لن يكون من الممكن وجود تقنية البلوك تشين كما نعرفها. ومع ذلك، وعلى الرغم من أهميتها، فإن عملية التجزئة يساء فهمها على نطاق واسع أو يتم اختزالها إلى مجرد ذكر عابر في معظم مقدمات تقنية البلوك تشين. في الواقع، يؤثر التجزئة على كل طبقة تقريبًا من كيفية عمل سلسلة الكتل: من طريقة ربط الكتل الفردية معًا، إلى كيفية تنافس المعدنين لإضافة كتل جديدة، إلى كيفية إنشاء عناوين المحافظ والتحقق من صحة المعاملات. في هذا الدليل الشامل، نستكشف ماهية التجزئة، وكيف تعمل على المستوى التقني، وكيف تؤمن سلسلة الكتل ضد التلاعب والهجمات، وكيف ترتبط بمفاهيم التشفير الأخرى مثل التشفير والتوقيعات الرقمية، وكيف يبدو مستقبل التجزئة مع ظهور الحوسبة الكمومية كتحدٍ طويل الأمد. اقرأ أيضاً: حلول الهوية بتقنية البلوك تشين: دليل شامل - النقاط الرئيسية - ما هي تقنية التجزئة؟ شرح بلغة بسيطة: التجزئة هي عملية تأخذ أي مدخلات بأي طول، سواء كانت حرفًا واحدًا أو فقرة نصية أو ملفًا كاملاً، وتنتج سلسلة ثابتة الحجم من الأحرف تسمى التجزئة أو قيمة التجزئة أو الملخص. يكون طول الناتج دائمًا هو نفسه بغض النظر عن حجم المدخلات، سواء كانت كبيرة أو صغيرة. نفس المدخلات ستنتج دائمًا نفس التجزئة بالضبط. لكن الأهم من ذلك، أن حتى التغيير الطفيف في المدخلات ينتج عنه مخرج تجزئة مختلف تمامًا. يمكن اعتبار التجزئة بمثابة بصمة رقمية فريدة لأي جزء من البيانات. وكما لا يتشارك شخصان نفس بصمة الإصبع، فلا ينبغي أن ينتج عن أي قطعتين مختلفتين من البيانات نفس التجزئة. وكما لا يمكنك إعادة بناء شخص من بصمة إصبعه، لا يمكنك إعادة بناء البيانات الأصلية من تجزئتها. إن هذه الطبيعة أحادية الاتجاه وغير القابلة للعكس هي ما يجعل التشفير ذا قيمة كبيرة للأمن. مثال ملموس يجعل هذا الأمر واضحاً. خذ عبارة "Hello" وقم بتشغيلها من خلال خوارزمية SHA-256 وستحصل على: المدخلات: Hello SHA-256 Hash: 185f8db32921bd46d35cc2e586c20eea06c8f3eff0d8b4a7a5a1e0ef7cbfd88 الآن قم بتغيير حرف واحد فقط، واجعل حرف "h" كبيرًا لجعل "hello" صغيرًا: المدخلات: hello SHA-256 Hash: 2cf24dba5fb0a30e26e83b2ac5b9e29e1b161e5c1fa7425e73043362938b9824 نتيجتان مختلفتان تمامًا من تغيير حرف واحد. يُطلق على هذا السلوك اسم تأثير الانهيار الجليدي، وهو أحد أهم خصائص الأمان التي يمكن أن تتمتع بها دالة التجزئة. لأن حتى أصغر تغيير في المدخلات ينتج عنه مخرجات مختلفة بشكل كبير، فإن أي محاولة للتلاعب ببيانات البلوك تشين يمكن اكتشافها على الفور. الخصائص الأساسية الخمس لوظائف التجزئة المشفرة: لا تُعتبر كل دالة رياضية وظيفة تجزئة مشفرة. لكي تكون دالة التجزئة مناسبة لأمن البلوك تشين، يجب أن تستوفي خمس خصائص أساسية: اقرأ أيضًا: دور دوال التجزئة في أمن البلوك تشين التجزئة مقابل التشفير مقابل التمليح: فهم الاختلافات أحد أكثر مصادر الالتباس استمرارًا في المناقشات حول أمن البلوك تشين هو التعامل مع التجزئة والتشفير على أنهما قابلان للتبادل. هم ليسوا. يخدم كل منهما غرضًا مختلفًا بشكل أساسي، وفهم هذا التمييز أمر ضروري لأي شخص يعمل مع تقنية البلوك تشين أو يتعلم عنها. التشفير باستخدام التجزئة والتمليح: الغرض: التحقق من سلامة البيانات، حماية سرية البيانات، تعزيز كلمات المرور المجزأة ضد الهجمات المحسوبة مسبقًا. هل يمكن عكس هذه العملية؟ لا (دالة أحادية الاتجاه) نعم (مع مفتاح فك التشفير) لا (يتم تطبيقه قبل التجزئة) هل المفتاح مطلوب؟ لا نعم لا طول الإخراج حجم ثابت بغض النظر عن المدخلات متغير (يعتمد على المدخلات والخوارزمية) نفس ناتج التجزئة بعد التجزئة الملحية الاستخدام الأساسي في سلسلة الكتل ربط الكتل، أشجار ميركل، توليد العناوين، إثبات العمل حماية المفاتيح الخاصة وبيانات المحفظة المخزنة تأمين كلمات مرور المحفظة المخزنة من قبل الموفرين مثال على الخوارزمية SHA-256، SHA-3، BLAKE3 AES-256، RSA bcrypt، Argon2 (يتضمن التمليح المدمج) التجزئة تحمي السلامة: فهي تثبت أن البيانات لم تتغير. تقوم بتجزئة كتلة، وتخزين التجزئة، ثم تعيد تجزئة نفس الكتلة لاحقًا للتأكد من مطابقتها. إذا لم تتطابق البيانات، فهذا يعني أنها قد تم تغييرها. يحمي التشفير السرية: فهو يشفر البيانات إلى شكل غير قابل للقراءة ولا يمكن فك تشفيره إلا باستخدام مفتاح محدد. يُستخدم التشفير في تقنية البلوك تشين لحماية المفاتيح الخاصة وبيانات المستخدم الحساسة سواء كانت مخزنة أو قيد النقل. تعمل عملية إضافة الملح على تحسين كلمات المرور المشفرة: الملح عبارة عن سلسلة عشوائية فريدة تضاف إلى كلمة المرور قبل تشفيرها. وهذا يضمن أن المستخدمين اللذين لديهما كلمات مرور متطابقة ينتجان قيم تجزئة مختلفة، مما يجعل هجمات جدول قوس قزح المحسوبة مسبقًا عديمة الفائدة. حتى لو قام المهاجم بسرقة قاعدة بيانات لكلمات المرور المجزأة، يجب مهاجمة كل تجزئة مملحة على حدة، وهو أمر مكلف حسابيًا على نطاق واسع. تتضمن الخوارزميات الحديثة مثل bcrypt و Argon2 خاصية التمليح المدمجة تلقائيًا. التمييز الأساسي الذي يجب تذكره: التشفير عبارة عن صندوق مغلق يمكن فتحه بالمفتاح الصحيح. التجزئة عبارة عن خلاط أحادي الاتجاه. يمكنك خلط مكونات العصير، لكن لا يمكنك عكس عملية الخلط لاستعادة المكونات الأصلية. تعتمد تقنية البلوك تشين على الخلاط. وظائف التجزئة الشائعة المستخدمة في تقنية البلوك تشين: تستخدم شبكات البلوك تشين المختلفة وظائف تجزئة مختلفة، يتم اختيار كل منها لخصائص محددة تتناسب مع أهداف تصميم الشبكة. فيما يلي تفصيل مفصل: خوارزمية حجم الإخراج المستخدم في الخصائص الرئيسية SHA-256 256 بت (32 بايت) بيتكوين، والعديد من العملات المشفرة الأخرى تم تطويرها بواسطة وكالة الأمن القومي كجزء من عائلة SHA-2. مقاومة للصدمات بشكل كبير. تشير التقديرات إلى أن الأمر سيستغرق مليارات السنين لحله بالقوة الغاشمة باستخدام الحوسبة التقليدية. يستخدم في كل من تجزئة الكتل ولغز تعدين إثبات العمل. SHA-3 / Keccak Variable (224, 256, 384, 512 bits) Ethereum (تجزئة العنوان) تم إصداره بواسطة NIST في عام 2015. يستخدم بنية داخلية مختلفة بشكل أساسي (بنية إسفنجية) عن SHA-2، مما يوفر نسخة احتياطية متحفظة في حالة اكتشاف نقاط ضعف في SHA-2. يستخدم إيثيريوم خوارزمية Keccak-256 لتوليد العناوين. Ethash 256 بت إيثيريوم (إثبات العمل القديم) مصمم ليكون صعبًا من حيث الذاكرة، مما يجعله مقاومًا لهيمنة تعدين ASIC. وقد تم استبدالها منذ ذلك الحين بانتقال إيثيريوم إلى آلية إثبات الحصة. Scrypt Variable Litecoin, Dogecoin تعتمد بشكل كبير على الذاكرة بطبيعتها، مما يرفع تكلفة تشغيل مزارع التعدين الكبيرة ويعزز مشاركة أوسع في التعدين. X11 512 بت Dash Chains 11 دالة تجزئة مختلفة بالتسلسل. أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة من SHA-256 ومقاومة لتعدين ASIC عند الإطلاق. BLAKE3 256 بت (افتراضي) مشاريع البلوك تشين الناشئة سريعة للغاية، ومتوافقة مع المعالجة المتوازية، وتعتبر آمنة للغاية. يتم دراستها بشكل متزايد كمرشح للمقاومة ما بعد الكمومية