ما يمنحنا إياه البيتكوين هو وعد صارم: البرنامج سينفذ بالضبط كما هو محدد.
أندرياس م. أنتونوبولوس
تشفير المفتاح العام/الخاص
التشفير هو ممارسة تحويل المعلومات إلى سر لا يستطيع قراءته إلا الأشخاص المناسبون.
- التشفير (التعمية) هو عملية تحويل المعلومات إلى شكل مشفر بحيث لا يستطيع قراءتها إلا من يملك المفتاح الصحيح.
- فك التشفير هو عملية إعادة تلك المعلومات المشفرة إلى شكل يمكن قراءته.
في التشفير التقليدي، يجب على شخصين يرغبان في التواصل بشكل خاص أن يتشاركا أولاً نفس المفتاح السري، وهو أشبه بكلمة مرور مشتركة. يستخدم أحدهما هذا المفتاح لتشفير الرسالة قبل إرسالها، ويستخدم الآخر نفس المفتاح لفك التشفير وقراءتها.
المشكلة في هذا النظام أن كلا الشخصين يجب أن يتشاركا بالفعل المفتاح السري. إذا تمكن شخص آخر من الوصول إلى هذا المفتاح، يمكنه قراءة أي رسائل تم اعتراضها.
يحل البيتكوين هذه المشكلة باستخدام نهج مختلف يسمى التشفير بالمفتاح العام، حيث لا يحتاج المستخدمون إلى مشاركة المفاتيح السرية مسبقاً.
يحل تشفير المفتاح العام/الخاص مشكلة مشاركة الأسرار. بدلاً من مشاركة كلمة مرور، يمتلك كل شخص مفتاحين: مفتاح عام ومفتاح خاص.
- المفتاح العام يمكن مشاركته مع أي شخص.
- المفتاح الخاص يجب دائماً أن يبقى سرياً.
إذا أراد سامي إرسال شيء إلى كريم، يمكنه استخدام المفتاح العام لكريم. فقط كريم يمكنه فتحه باستخدام مفتاحه الخاص. حتى لو تم اعتراض الرسالة، لا يمكن لأحد قراءتها أو استخدامها بدون المفتاح الخاص.
في البيتكوين، يُستخدم هذا النظام لإنشاء التواقيع الرقمية. التوقيع الرقمي يثبت أن مالك المفتاح الخاص وافق على المعاملة، وهو مشابه لتوقيع اسمك على مستند. هذا ما يجعل معاملات البيتكوين آمنة وقابلة للتحقق دون الحاجة للثقة بطرف ثالث.
تتضمن معاملات البيتكوين نقل ملكية البيتكوين من عنوان إلى آخر.
يُستخدم التشفير لضمان أن حامل البيتكوين الحقيقي فقط هو من يملك صلاحية إرسال أمواله إلى شخص آخر. هذا يضمن حماية ممتلكاتهم من الجهات الخبيثة.
كإجراء حماية إضافي، تحصل كل معاملة بيتكوين تلقائياً على توقيع رقمي فريد. هذا التوقيع الرقمي الفريد مدعوم بتقنية مقاومة للتلاعب تساعد الشبكة على التحقق من أن مالك البيتكوين الحقيقي، وليس شخصاً آخر، هو من أرسلها.
يمتلك كل مستخدم مفتاحين: مفتاح خاص، يتم الاحتفاظ به سرياً، ومفتاح عام يمكن مشاركته مع الآخرين. ويعمل المفتاح الخاص كوسيلة تعريف وإثبات ملكية، مؤكداً: "هذا العنوان يخصني وأنا أتحكم به."
كيف تعمل معاملة بيتكوين
- إنشاء المعاملة: يبدأ المستخدم معاملة بيتكوين بتحديد تفاصيل مثل عنوان المستلم ومقدار البيتكوين المراد إرساله.
- توليد التوقيع الرقمي: يقوم المرسل بإنشاء توقيع رقمي فريد باستخدام مفتاحه الخاص. هذا التوقيع هو رمز فريد يتحقق من صحة المعاملة.
- بث المعاملة: يتم بث المعاملة الموقعة إلى شبكة البيتكوين، مشيرة إلى نية نقل ملكية البيتكوين من المرسل إلى المستلم.
- التحقق على الشبكة: تستقبل العقد على شبكة البيتكوين المعاملة وتستخدم المفتاح العامللتحقق من صحة التوقيع للمعاملة. في الوقت نفسه، يستخدمون المفتاح العام للتحقق من التوقيع الرقمي.
- التأكيد على شبكة البيتكوين: إذا نجح التحقق، ستتم إضافة المعاملة إلى السجل، الذي يعمل كسجل آمن وشفاف لجميع المعاملات. بمجرد التأكيد، يتم نقل ملكية البيتكوين رسميًا من المرسل إلى المستلم.
إن التوقيع الرقمي، الذي تم إنشاؤه باستخدام المفتاح الخاص للمرسل، يثبت أن المعاملة تم تفويضها من قبل مالك البيتكوين. بعد ذلك يمكن لشبكة البيتكوين التحقق من هذا الإثبات وتسجيل المعاملة.
شرح الهاشينغ (التجزئة)
يرجى عدم الشعور بالخوف من المصطلحات التقنية والمفاهيم الرياضية القادمة. نحن ندرك أن ليس الجميع يحب الرياضيات، لكن قد تفاجئ نفسك وتكتشف أن حتى أكثر الأفكار تعقيدًا يمكن فهمها بقليل من الجهد.
إن الدالة تشبه آلة تأخذ بعض المعلومات وتحولها إلى شيء جديد. المعلومات التي تقدمها للدالة هي المدخلات. والمعلومات الجديدة التي تنتجها الدالة هي الناتج. تساعد الدوال الحواسيب على أداء المهام وحل المشكلات.
ما هي الدالة؟
الدالة هي مجموعة من التعليمات التي تأخذ مدخلاً وتنتج مخرجًا. يمكنك التفكير فيها كأنها وصفة: تتبع الخطوات مع مكونات معينة، ودائمًا تحصل على نتيجة متوقعة.
في البيتكوين، تُستخدم الدوال لمعالجة والتحقق من المعاملات. عندما يرسل شخص ما بيتكوين، تساعد الدوال التشفيرية في التأكد من صحة المعاملة، والتأكد من أن المرسل لديه رصيد كافٍ، وتحديث الأرصدة في سجل البيتكوين. بمجرد التحقق منها وإضافتها إلى كتلة، تصبح المعاملة جزءًا من السجل الدائم على البلوكشين.
ما هي الدالة أحادية الاتجاه؟
الدالة أحادية الاتجاه هي نوع خاص من الدوال التي يسهل حسابها في اتجاه واحد ولكن من الصعب جدًا عكسها. على سبيل المثال، خلط المكونات لصنع عصير سهل، لكن لا يمكنك إعادة العصير إلى مكوناته الأصلية.
تعتمد أمان البيتكوين على الدوال أحادية الاتجاه. تُستخدم هذه الدوال في التشفير بالمفتاح العام والخاص، مما يسمح للناس بمشاركة المفتاح العام مع الحفاظ على سرية المفتاح الخاص. حتى مع أن المفتاح العام ظاهر، من المستحيل اشتقاق المفتاح الخاص منه. هذا ما يجعل معاملات البيتكوين آمنة.
ما هي دالة الهاش (التجزئة)؟
إن دالة الهاش تشبه آلة الشيفرة السرية. تأخذ رسالة وتحولها إلى رمز.
كيف يعمل الهاشينغ في معاملات البيتكوين
في البيتكوين، يتم تحويل كل معاملة إلى هاش قبل إضافتها إلى البلوكشين. الهاش هو بصمة رقمية فريدة للمعاملة. إذا حاول أي شخص تغيير حتى جزء صغير من المعاملة، سيتغير الهاش بالكامل. هذا يجعل من السهل على الشبكة اكتشاف أي تلاعب.
دور الهاشينغ في أمان البيتكوين
يساعد الهاشينغ في حماية شبكة البيتكوين بجعل المعاملات سهلة التحقق ومستحيلة التعديل بهدوء. لأن كل معاملة لها هاش فريد خاص بها، يمكن للشبكة اكتشاف أي تغيير بسرعة.
تأخذ دالة الهاش بيانات وتحوّلها إلى سلسلة ثابتة من الأرقام والحروف تُسمى هاش. نفس المدخلات ستنتج دائمًا نفس الهاش، لكن حتى تغيير صغير جدًا في المدخلات سيؤدي إلى نتيجة مختلفة تمامًا. هذه الخاصية تتيح للحواسيب التأكد من أن البيانات لم تتغير.
الهاشينغ يشبه إنشاء بصمة للبيانات الرقمية. هو عملية أخذ رسالة رقمية وتحويلها إلى رمز بطول ثابت، يعمل كمُعرّف فريد. تمامًا كما يمكن للبصمة تحديد شخص، يمكن للهاش تحديد رسالة رقمية.
إن الناتج، أو الهاش، يكون دائمًا بنفس الطول بغض النظر عن طول المعلومات الأصلية. يستخدم البيتكوين بعض أنواع دوال الهاش المحددة مثل SHA-256 و RIPEMD160.
بعض الأمثلة أدناه:
- الهاش SHA256 للنص مرحبا بالعالم
b94d27b9934d3e08a52e52d7da7dabfac484efe37a5380ee9088f7ace2efcde9
- تجزئة SHA256 للنص hello world.
7ddb227315f423250fc67f3be69c544628dffe41752af91c50ae0a9c49faeb87- لاحظ أن تغييرًا بسيطًا في المُدخل يؤدي إلى تغيير كامل في الناتج عند مقارنته بالأول
- تجزئة SHA256 لملف iso القابل للتنزيل Ubuntu 18.10
7b9f670c749f797a0f7481d619ce8807edac052c97e1a0df3b130c95efae4765- هذا المُدخل عبارة عن ملف ضخم ومع ذلك يبقى الناتج بنفس الطول الثابت
يمكنك أيضًا التفكير في التجزئة كأنها نوتة موسيقية تلتقط جوهر قطعة موسيقية. تمامًا كما أن النوتة الموسيقية تمثل لحنًا بشكل فريد، فإن قيمة التجزئة تمثل البيانات بشكل فريد.
من خلال مقارنة نوتة موسيقية بأداء فعلي، يمكن للعازف تحديد ما إذا كان الأداء دقيقًا. وبالمثل، من خلال مقارنة قيمة التجزئة للبيانات المستلمة مع قيمة التجزئة الأصلية، يمكن معرفة ما إذا تم تعديل البيانات أثناء النقل.
وكما أن أي انحراف بسيط في الأداء الموسيقي قد يجعله يبدو مختلفًا، فإن حتى أصغر تغيير في البيانات الأصلية سيؤدي إلى قيمة تجزئة مختلفة. هذا يجعل التجزئة أداة قوية لضمان سلامة وأصالة معاملة Bitcoin.
عملية ترميز المفتاح العام من خلال التجزئة تُستخدم لتحسين أمان المعلومات عن طريق تحويلها إلى صيغة ثابتة الطول وغير قابلة للقراءة. يستخدم Bitcoin خوارزميات SHA-256 و RIPEMD160 لإنتاج العناوين العامة. ويعمل الناتج كمعرف فريد لـ المفتاح العام ويساعد على ضمان سلامة وأمان المعاملات المخزنة في السجل. من خلال تشفير المعلومات بهذه الطريقة، يصبح من الصعب على الأشخاص غير المصرح لهم الوصول إلى البيانات أو التلاعب بها.
خصائص دالة التجزئة
- حتمية: نفس المكونات دائمًا تنتج نفس السموذي. وبالمثل، نفس البيانات دائمًا تنتج نفس التجزئة.
- مقاومة الاسترجاع: إذا كان لديك السموذي فقط، لا يمكنك معرفة الفواكه التي استُخدمت بالضبط. وبالمثل، إذا كان لديك فقط قيمة التجزئة، لا يمكنك معرفة البيانات الأصلية.
- تأثير الانهيار (Avalanche effect): تغيير جزء صغير جدًا من المكونات ينتج سموذي مختلف تمامًا. في التجزئة، أي تغيير بسيط جدًا في البيانات ينتج قيمة تجزئة مختلفة تمامًا.
- مقاومة التصادم: من الصعب جدًا إيجاد مجموعتين مختلفتين من المكونات تنتجان نفس السموذي بالضبط. وبالمثل، من غير المحتمل جدًا أن تنتج قطعتان مختلفتان من البيانات نفس قيمة التجزئة.
- سريعة التحقق: صنع السموذي سريع، ومن السهل التأكد أن الناتج هو سموذي. دوال التجزئة سريعة في الحساب وسهلة التحقق لأي شخص.
نشاط: توليد تجزئة SHA 256
هل أنت فضولي لمعرفة كيف تعمل التجزئة؟ امسح رمز QR لتوليد تجزئة SHA256 فورًا من أي كلمة أو جملة أو مُدخل تختاره. دوال التجزئة مثل البصمات الرقمية: هي باتجاه واحد، أي أنه بمجرد تجزئة شيء ما، لا يمكن عكسه. جرب بنفسك وشاهد النتيجة!
