 |
| حماية التوقيعات الرقمية وخوارزمية Hash المعاملات بالعملات الرقمية |
التوقيعات الرقمية
تتميز التوقيعات الرقمية و وظائف التجزئة المشفرة Hash بميزة السرية التي تحمي المعاملات بالعملات الرقمية حيث يثبت توقيعك الرقمي أن لديك المفتاح الخاص الذي يضمن ملكية الأصول في معاملاتك التي تقوم بها و وظيفة هاش hash function تحدد وتضمن المعاملة
التشفير Cryptography
التوقيعات الرقمية و وظائف تعمل بتقنية التشفير فما هو التشفير يعرف التشفير على أنه العلم الذي يهتم بالترميز وفك الشفرات للحفاظ على الخصوصية بين جهات الاتصال
أشكال التشفير
سادت أشكال مختلفة من التشفير في فترات مختلفة على مر السنين وفي أيام يوليوس قيصر ببساطة كان قلب الحروف الأبجدية كافياً للترميز وبالتالي كان يطلق على هذا النوع من التشفير شفرة القيصر فبدلاً من كلمة Cat يمكن لرسالة مشفرة أن تقوم ببساطة بتدوير جميع الحروف بخطوة واحدة إلى اليسار بحيث تترجم Cat إلى dbu
إلا أنه مع مرور الوقت تتكسر أنظمة التشفير حيث يحل عالم الشفرات كل نظام معين
تشفير المفتاح العام
إن التشفير غير المتماثل المعروف أيضاً باسم المفتاح العام / تشفير المفتاح الخاص يسود حالياً والمفاتيح العامة والمفاتيح الخاصة هي ببساطة أرقام
المصطلح غير متماثل يميزه عن التشفير المتناظر وفي التشفير المتماثل يقوم المفتاح نفسه بتشفير الرسالة وفك تشفيرها وبالتالي يجب أن يظل المفتاح مخفياً وهذا يخلق مشكلة التوزيع الرئيسية كيفية نقل المفتاح إلى المستلم بشكل آمن وكذلك الرسالة المشفرة
يحل تشفير المفتاح العمومي هذه المشكلة عن طريق نشر مفتاح عام يمكن لأي شخص استخدامه لتشفير رسالة ويحتفظ المستخدمين بمفتاح خاص لأنفسهم ليتم استخدامه لفك تشفير الرسالة وهذا يعمل من خلال دوال رياضية أحادية الاتجاه وهذه الدوال تحسب ببساطة وسهولة ولكنها تقاوم الهندسة العكسية مثال للتوضيح مع مثال بسيط للغاية ضاعف عددين أوليين prime1 * prime2 = النتيجة يمكن لأي شخص أن يحصل على النتيجة ولكن تحديد أي من الأعداد الأولية المستخدمة للوصول إلى تلك النتيجة يمثل صعوبة كبيرة تمثل النتيجة المفتاح العمومي وتمثل prim1 و prime2 المفتاح الخاص
يتم اختراق التشفير غير المتماثل عندما يستخدم المتسللون طاقة حوسبة كافية ضده ومع ذلك يحتاج المتسللون إلى أجهزة كمبيوتر فائقة السرعة لإنجاز ذلك في إطار زمني معقول وسيحتاج التشفير إلى التطور عندما تنمو الحاسبات الكمية لتصبح القاعدة
التوقيعات الرقمية
ويمثل التوقيع الرقمي الذي تم إنشاؤه بواسطة المفتاح الخاص المفتاح الخاص وبذلك يظهر المستخدم الذي وقع عليه في المعاملة المعنية
يمكنك اعتبار التوقيع الرقمي على أنه رسالة مشفرة وكما يخلق تشفير المفتاح العام رسالة مشفرة يخلق المفتاح الخاص أيضاً توقيعاً رقمياً باستخدام المفتاح العام ويمكنك التحقق بسرعة من أن التوقيع الرقمي تم إنشاؤه بواسطة المفتاح الخاص وفكر في هذا كحل أحجية قد يكون من الصعب جداً إكمال هذا اللغز ولكن عند اكتماله بشكل صحيح تتحقق منه في لمح البصر
التجزئة المشفرة أو Hash
تنتج التجزئة المشفرة Hash عن دالة حسابية تقوم بتعيين بيانات ذات حجم عشوائي في سلسلة ذات حجم ثابت من البتات bits تعرف باسم قيمة التجزئة أو ببساطة التجزئة ودائماً ما ينتج عن بيانات الإدخال المحددة نفس التجزئة وبالتالي إذا كانت الرسالة لا تتطابق مع قيمة التجزئة المرتبطة بها فعندها تعلم أن الرسالة قد تم التلاعب بها ويجب ألا تنشىء رسالتان مختلفتان قيمة التجزئة نفسها أبداً إذا فعلوا فإن هذا يشكل تصادماً وسيحدث خلل في نظام التشفير مثال بسيط لعملية الفرز للتوضيح افترض أننا نريد تجزئة السلسلة البسيطة ABCDE كبيانات الإدخال دعونا ننشئ خوارزمية بسيطة للتجزئة أولاً نترجم الحروف إلى أرقام A = 1 - B = 2 - C = 3 - D = 4 - E = 5 يجب أن تكون قيمة تجزئة الناتج رقم واحد فالطريقة الأساسية ببساطة نضيف جميع الأرقام معاً 1 + 2 + 3 + 4 + 5 = 15 وهذا ينتج عدداً من رقمين ولذلك تستمر خوارزميتنا بشكل متكرر لإضافة كل رقم من هذا الرقم 1 + 5 = 6 وهذا يجعل 6 قيمة تجزئة لدينا و6 يمثل ABCDE كتجزئة فإذا تلقيت ABCDE كرسالة ممثلة بـ 6 كتجزئة فأنت تثق في صحة الرسالة ولكن إذا تلقيت رسالة ABCXE ممثلة في علامة التجزئة 6 فيوجد عدم تطابق وبوضوح تعرف أن هناك تلاعب بالرسائل
فشل خوارزمية التجزئة بسيطة لدينا على العديد من المستويات بطبيعة الحال لأول مرة فإن سلسلة EDCBA أو أي مزيج منها يخلق نفس التجزئة مثل ABCDE وبالتالي خلق تصادمات فالرياضيات المعقدة تتغلب على هذه القضايا وتجدر الإشارة إلى أن خوارزمية التجزئة الأكثر استخداماً حالياً في تشفير العملات الرقمية هي SHA-256 اختصار يشير إلى خوارزمية التجزئة الآمنة وفي خوارزمية SHA-256 يصل الحجم الثابت لقيمة التجزئة إلى 256 بت
التوقيعات الرقمية والتجزئة Hash في العملات الرقمية
تفصل المعاملة بيتكوين إلى جزئين قسم الإدخال وقسم الإخراج
يحتوي قسم الإدخال على المفتاح العمومي للمرسل وهي معلومات تظهر أن المرسل يملك ما يكفي من البيتكون Bitcoins لتغطية المعاملة ومعلومات أخرى مفيدة وينشىء المفتاح الخاص للمرسل توقيعاً رقمياً لتوقيع هذه المعاملة وينتقل هذا التوقيع الرقمي إلى قسم الإدخال في المعاملة
يحتوي قسم الإخراج على عنوان محفظة المستلم وفهرس لأن هناك أكثر من ناتج واحد ستذهب المخرجات المختلفة إلى المستلم والمرسل وعامل التعدين
تأتي التجزئة Hash لحماية سلامة المعاملة وتتطلب البيانات مثل القائم بالدفع والمستلم والمبلغ المدفوع والحماية من الجهات الضارة التي تغير هذه المعلومات ويؤدي الجمع بين مفتاح التشفير ومعلمات الإدخال هذه لتغذية دالة هاش إلى إنشاء معرف المعاملة وهكذا نعلم الآن يقيناً أن المرسل يملك بالفعل سلطة تسديد المبلغ وأن تفاصيل المعاملة صحيحة ولم يتم التلاعب بها
إشكالية transaction malleability في معاملات البيتكوين وحلها
ظهرت مشكلة معروفة في معاملات البيتكوين Bitcoin تسمى transaction malleability
يحدث التعقيد في المعاملات لأن البيتكوين Bitcoin يعمل على تجزئة الحقول المختلفة في المعاملة وأثناء معالجة المعاملة قد تتغير بعض هذه المجالات بطرق هامشية وغير مهمة على ما يبدو ولكن نظراً لتغييرها تتغير قيمة التجزئة مما يؤدي إلى تغيير معرّف المعاملة ولتصور هذا فكر في حقل يحتوي على العدد الصحيح 123 ولكن أثناء المعالجة يقوم النظام بتوسيع هذا ليصبح 0123 كلاهما يشكل نفس العدد وننظر إليهما على أنهما متشابهان ولكن دالة هاش تراهما على أنها مختلفة وبالتالي خلق قيم التجزئة المختلفة لكل منهما ويقدم هذا الخطأ البسيط الفرص للمخترقين بسرقة المعاملة
تقنية SegWit
لقد نجحت تقنية SegWit في إصلاح هذه المشكلة SegWit يخلق بنية منفصلة عن كتلة فصل ويحتوي هذا الهيكل المنفصل على المعلومات المطلوبة لتحديد صلاحية المعاملة يشهد على صحة المعاملة ولكنه لا يحتوي على بيانات المعاملة نفسها فصل بيانات المعاملات بهذه الطريقة يحل مشكلة transaction malleability
إن عالم التشفير يتطور مع تطور التكنولوجيا حيث أن تطور أجهزة الكمبيوتر في المستقبل سوف تكسر بالتأكيد خوارزميات التشفير اليوم ولكن بالنسبة للعالم الحالي الذي نعيش فيه توفر التوقيعات الرقمية وشفرات التجزئة Hash ضمانات كافية لضمان أمن وسلامة المعاملات
