مشاركة
0
/5
(
0
)
جلبت تقنية البلوكشين مفاهيم وتقنيات جديدة تساعد في تطوير العالم اللامركزي ووظائف أخرى خارج نطاق العملات المشفرة.
في أصلها، يُعدّ هاش البلوكشين من الميزات الأساسية التي تأمن البيانات، وتنظم المعاملات، وتضمن التواصل الموحد ضمن بنية الـDeFi.
تحول دوال الهاش البيانات المدخلة إلى مخرجات منظمة يسهل التعرف عليها والتحقق منها وإدارتها. دعونا نستكشف كيف تعمل هذه التقنية وما هي اللغات المستخدمة في تطويرها.
النقاط الرئيسية
يعدّ هاش البلوكشين طريقة لحماية البيانات واكتشاف التلاعب بها، حيث يحول المدخلات إلى مخرجات موحدة يسهل التعرف عليها.
يمكن اكتشاف خروقات البيانات والتعديلات بسهولة باستخدام دوال الهاش، حيث أن أي تلاعب ينتج عنه معرف هاش جديد.
هناك أنواع مختلفة من دوال الهاش التي تحول البيانات بطرق مختلفة وتخدم أغراضًا مختلفة مثل التحقق من المعاملات، وتحديد الكتل، وبرمجة العقود الذكية.
ما هو الهاش في البلوكشين؟
الهاش في البلوكشين هو دالة رياضية تحول المدخلات من أرقام وأحرف وصور بحجم عشوائي إلى سلسلة ثابتة الطول ومعيارية.
ينتج عن كل مدخل هاش معاملة فريد من نوعه في البلوكشين، مما يجعله وسيلة فعالة للتحقق من نزاهة البيانات التي لا يمكن التلاعب بها. حتى التغييرات الطفيفة في السلاسل المدخلة يمكن أن تؤدي إلى هاشات مختلفة تمامًا، مما يبرز حساسيتها.
الهاشات غير قابلة للتعديل، مما يعني أنه من المستحيل عكس العملية لاستنتاج المدخلات الأصلية من الهاش. تضمن هذه الخصوصية بقاء بيانات البلوكشين آمنة، حيث أن تعديل أي معلومات سيؤدي إلى إبطال صحة الهاش الخاص بالكتلة بأكملها.
تجعل هذه الخاصية الهاش أمرًا لا غنى عنه لـ تأمين المعاملات وربط الكتل في البلوكشين.
دور الهاش في الأمان اللامركزي
تعدّ دوال الهاش أساسية لأمان البلوكشين. فهي تحمي نزاهة البيانات من خلال ضمان أن أي تغيير في البيانات المخزنة يولد مخرجًا جديدًا، مما يشير إلى محاولات التلاعب.
بالإضافة إلى ذلك، تمكن دوال الهاش من ربط الكتل عبر رؤوس الكتل التشفيرية، مما يشكل سلسلة غير قابلة للكسر. ويضمن استخدامها في آليات الإجماع، مثل إثبات العمل (PoW)، التحقق من المعاملات بشكل لامركزي وبدون ثقة.
علاوة على ذلك، يحمي أصول المستخدمين من خلال بروتوكولات الأمان في عناوين محفظة العملات المشفرة والتوقيعات الرقمية. إن صعوبة الحساب في إنشاء هاشات محددة يحمي الشبكة من الهجمات، مما يجعلها جزءًا أساسيًا من إطار أمان البلوكشين.
تطور دوال الهاش
لقد قطعت دوال الهاش شوطًا طويلًا، بدءًا من الخوارزميات البسيطة مثل MD5 إلى الهياكل التشفيرية المتقدمة مثل SHA-256.
في السابق، كانت الخوارزميات تخدم نزاهة البيانات الأساسية والتعرف عليها لكنها كانت تفتقر إلى متطلبات الأمان الحديثة بسبب الثغرات مثل التصادمات — عندما ينتج عن مدخلين مختلفين نفس ناتج الهاش.
قدمت التقدمات التشفيرية بروتوكولات أقوى مع مقاومة أفضل لهجمات ومحاولات التلاعب، مما مكن التطبيقات الآمنة في البلوكشين، والتوقيعات الرقمية، والمصادقة.
الآن، تستخدم أنظمة البلوكشين خوارزميات متطورة مثل Keccak-256 و Blake2b لضمان أمان البيانات والأداء. يتماشى هذا التطور مع التبني المتزايد لتقنيات Web 3.0 والطلب المتزايد على الحلول التشفيرية القوية.
كيف يعمل الهاش في البلوكشين؟
تحول دالة الهاش البيانات المدخلة إلى سلسلة ثابتة الطول، مما ينشئ بصمة رقمية فريدة. تمر المدخلات عبر بروتوكول نقل الرسائل الذي يعيد المخرج.
يحدد كل خوارزمية هاش بروتوكولات التشفير، وأنظمة الأمان، وتصنيف البيانات، وأسلوب الاتصال. يتم تخصيص معرف هاش فريد لكل مدخل، لا يمكن تغييره أو تعديله، بغض النظر عن التغييرات التي قد تحدث في البيانات الأصلية.
يلعب الهاش العديد من الأدوار في البلوكشين:
عندما يتم هاش بيانات المعاملة، فإن أي تغيير في المعاملة سيغير الهاش، مما يجعل التلاعب واضحًا على الفور.
كل كتلة تحتوي على هاش خاص بها وهاش الكتلة السابقة، مما ينشئ سلسلة غير قابلة للكسر. يتطلب تعديل بيانات كتلة واحدة تعديل جميع الكتل التالية، مما يجعل الاختراق مهمة صعبة.
الهاش هو العنصر المركزي في البلوكشين المعتمد على إثبات العمل، حيث يحل المعدّنون الألغاز المعقدة من خلال إيجاد هاش يفي بمعايير محددة. هذه العملية تتحقق من المعاملات وتؤمن الشبكة.
تستخدم دوال الهاش لإنشاء عناوين محفظة فريدة وضمان الخصوصية والأمان لمستخدمي البلوكشين.
تجعل لا رجعية وحساسية دوال الهاشات التشفيرية منها لا غنى عنها لبنية البلوكشين الموثوقة واللامركزية.
التطبيقات الرئيسية وحالات الاستخدام
تعد دوال الهاش العمود الفقري لتطبيقات البلوكشين، حيث تضمن أمان البيانات، والشفافية، والنزاهة.
تتوسع تطبيقاتها لتشمل الصناعات التي تتطلب التحقق من البيانات، والمصادقة، ومقاومة التلاعب. دعونا نراجع التطبيقات الرئيسية ضمن أنظمة DeFi وكيف تساهم دوال الهاش في عملياتها.
التحقق من المعاملات
تضمن دوال الهاش نزاهة المعاملات من خلال إنشاء معرفات فريدة لكل معاملة. عندما يتم هاش تفاصيل المعاملة، فإن أي تعديل يغير الهاش، مما يجعل التلاعب قابلًا للكشف.
تستخدم عقد البلوكشين هذه الهاشات للتحقق من المعاملات قبل إضافتها إلى السجل العام، مما يضمن دقة وقابلية اكتشاف وموثوقية النظام البلوكشين بأكمله.
إثبات العمل (PoW)
في إثبات العمل، يقوم المعدّنون بحل المعادلات التشفيرية من خلال إيجاد هاش يلبي معايير محددة. تتضمن هذه العملية توليد وتحليل ملايين من الهاشات في الثانية، مما يتطلب جهدًا حسابيًا كبيرًا.
يضمن PoW التحقق اللامركزي من المعاملات وتأمين البلوكشين من خلال جعل تغيير البيانات أمرًا غير عملي من الناحية الحسابية.
تحديد الكتل
يتم تخصيص هاشات فريدة للكتل، مما يسهل العثور عليها داخل البلوكشين. تحتوي كل كتلة على هاش خاص بها وتتصل بالكتلة السابقة.
تضمن هذه الرابطة عدم التغيير، حيث يتطلب تعديل بيانات كتلة واحدة إعادة حساب الهاشات لجميع الكتل التالية، وهي مهمة شبه مستحيلة دون موارد حسابية كبيرة.
العقود الذكية
تتحقق دوال الهاش في العقود الذكية من نزاهة البيانات وت-trigger الإجراءات بناءً على الشروط المحددة مسبقًا. على سبيل المثال، يمكن أن تضمن أن القيمة المدخلة تتطابق مع المعايير المتوقعة لتنفيذ العقد أو أداء وظيفة معينة.
تمكن هذه القدرة من التفاعلات الآمنة والمؤتمتة وغير الموثوقة على منصات البلوكشين.
محافظ العملات المشفرة
تعتمد محافظ العملات المشفرة على بروتوكولات الهاش في البلوكشين لإنشاء تفاصيل تخزين فريدة. يتم هاش المفاتيح العامة لإنشاء عناوين أقصر وأكثر سهولة في التعامل.
تساهم هذه العملية في تعزيز الأمان والخصوصية من خلال إخفاء البيانات الأصلية للمفتاح العام، مما يقلل من الهجمات الإلكترونية ويضمن سرية المستخدم.
التطبيقات غير المتعلقة بالبلوكشين
بجانب البلوكشين، يمكن استخدام هذه التقنية في الصناعات المتنوعة.
في الأمن السيبراني، تتحقق من نزاهة الملفات المحملة عن طريق مقارنة قيم الهاش.
في الطب الشرعي الرقمي، تقوم دوال الهاش بالتحقق من مصداقية الأدلة من خلال ضمان نزاهة البيانات، خاصة للمعلومات المصنفة.
تقوم أنظمة حماية كلمات المرور بهаш كلمات المرور وتخزينها، مما يضيف طبقة من الأمان.
تستخدم بروتوكولات الشبكات، مثل Ethernet، دوال الهاش لاكتشاف الأخطاء أثناء إرسال البيانات.
في التخزين السحابي والمشاركة، تُستخدم دوال الهاش لتحديد واسترجاع الملفات بكفاءة.
تستخدم برامج مكافحة الفيروسات دوال الهاش للتعرف على توقيعات البرمجيات الخبيثة.
خوارزميات الهاش في DeFi
يعمل الهاش في البلوكشين من خلال دوال وخوارزميات مختلفة، لكل منها مهامها وأغراضها في الأمان، وتشفير البيانات، وحماية عناوين المحفظة، وأكثر من ذلك. بعض هذه الدوال تمتد إلى ما وراء البنية اللامركزية لتطبيقات الحياة الواقعية.
دعونا نراجع أشهر الخوارزميات.
SHA-256
خوارزمية الهاش الآمنة (SHA-256) هي واحدة من أكثر دوال الهاش أمانًا، وهي بروتوكول مستخدم على نطاق واسع في البتكوين والعملات المشفرة الرائدة الأخرى بسبب مقاومتها لاختراق البيانات والتلاعب بها.
تُنتج قيمة هاش ثابتة بطول 256 بت، وتُستخدم لإنشاء المفاتيح العامة والخاصة المستخدمة في محفظات العملات المشفرة والمعاملات. إنها مقاومة للثغرات والتصادمات، مما يجعلها نظامًا موثوقًا للسجلات العامة ومعاملات العملات المشفرة.
Keccak-256
بروتوكول Keccak-256 هو أساس الهاش في الإيثريوم، وهو جزء من عائلة SHA-3. يوفر خصائص تشفير قوية ومرونة، مما يجعله مناسبًا للعقود الذكية والتطبيقات اللامركزية. تعزز بنيةه الفريدة مقاومته للهجمات.
Scrypt
يتم استخدام نظام Scrypt في لايتكوين كخوارزمية هاش تستهلك الذاكرة، مما يضيف مقاومة للهجمات باستخدام القوة العمياء (طريقة كسر كلمات المرور التجريبية).
تكاليفه الحسابية العالية تضمن التحقق من المعاملات، مما يجعله خيارًا موثوقًا للعملات المشفرة البديلة.
X11
يتم دمج X11 بين 11 خوارزمية تشفير مختلفة لتعزيز الأمان وكفاءة الطاقة. يستخدم هذا النظام في عملة Dash البديلة، مما يوفر لامركزية أفضل ومقاومة أكبر مقارنة بأنظمة الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASIC)، مما يؤدي إلى نظام تعدين أكثر توازنًا.
Blake2b
Blake2b هو خوارزمية هاش سريعة وآمنة تُستخدم في مشاريع البلوكشين مثل Zilliqa. يتم استخدامها في الأنظمة التي تتطلب التوقيعات الرقمية، مثل التخزين السحابي، وبروتوكولات الاتصال، برمجيات اكتشاف الاحتيال، وأنظمة التحكم.
تجعل كفاءته وقوته التشفيرية منه بديلاً مناسبًا للخوارزميات الأقدم مثل SHA-256، مما يقدم أداء أفضل في التطبيقات الحديثة.
CryptoNight
يتم استخدام CryptoNight في Monero، وهي شبكة لامركزية تركز على الخصوصية مصممة لتعدين الأجهزة المعتمدة على المعالجات المركزية (CPU). يعزز من اللامركزية والخصوصية عن طريق تفضيل الأجهزة الاستهلاكية على معدات التعدين.
Ethash
يعد Ethash جزءًا أساسيًا من خوارزمية إثبات العمل (PoW) في الإيثريوم، وهو يعتمد على الذاكرة ويقاوم ASIC. يستخدم "الرسوم البيانية غير الدائرية الموجهة" لضمان التعدين اللامركزي والتحقق الآمن من المعاملات، مع إعطاء الأولوية للعدالة وأمان الشبكة.
RIPEMD-160
يتم استخدام RIPEMD-160 في البتكوين لإنشاء عناوين المحفظة من خلال تخصيص معرّفات فريدة للمفاتيح العامة. يتميز بحجمه الصغير وقدرته على مقاومة التصادم، مما يجعله بروتوكولًا فعالًا لتأمين هويات المستخدمين في شبكات البلوكشين.
[aa quote-global]
معلومة سريعةفي عام 2017، واجهت جوجل تصادمًا للبيانات باستخدام خوارزمية هاش قديمة، SHA-1، مما كشف عن ثغرات في شهادات HTTPS والتوقيعات الرقمية، مما أدى إلى التحول إلى خوارزميات أقوى مثل SHA-256.
[/aa]
الهاش مقابل التشفير
يعدّ كل من الهاش والتشفير تقنيتين تشفيريتين تعملان بشكل مختلف وتخدمان أغراضًا مشابهة. بينما يمنع الهاش التلاعب، يؤمن التشفير البيانات من خلال منع الوصول غير المصرح به.
الهاش هو عملية أحادية الاتجاه تُنتج تمثيلات من البيانات ثابتة الطول، ولا يمكن عكسها إلى المدخل الأصلي أو تغييرها باستخدام مدخل جديد. تضمن هذه الخصائص نزاهة البيانات ومقاومتها للتلاعب. يعد الهاش جزءًا أساسيًا من أمان البلوكشين، والتحقق من المعاملات، وربط الكتل، والتوقيعات الرقمية.
التشفير هو عملية ثنائية الاتجاه تحول البيانات إلى نص مشفر، لا يمكن فك تشفيره إلا باستخدام مفتاح فريد. يضمن هذا النظام أنه لا يمكن الوصول إلى البيانات المشفرة إلا من قبل الكيانات المصرح بها. يتم استخدام التشفير على نطاق واسع لتأمين المعلومات السرية، والاتصالات الخاصة، وحماية الملفات.
تتكامل كلتا التقنيتين مع ممارسات البلوكشين على النحو التالي - يضمن التشفير حماية المعلومات الحساسة باستخدام المفاتيح الخاصة، بينما يضمن الهاش نزاهة البيانات المخزنة على البلوكشين.
الهاش في آليات إجماع البلوكشين
يعدّ الهاش أمرًا حيويًا في آليات الإجماع الخاصة بالبلوكشين، حيث يتيح عمليات الكتل الآمنة والتحقق الفعال من المعاملات. تضمن هذه الآليات الاتفاق بين عقد الشبكة دون الحاجة إلى سلطة مركزية. إليكم كيفية دعم الهاش للبروتوكولات المختلفة للإجماع.
إثبات العمل
يستخدم في بلوكشين البتكوين، لايتكوين، وMonero.
إثبات العمل (PoW) هو آلية إجماع تُستخدم في شبكات البلوكشين، حيث يتعين على المشاركين (المعدنين) حل ألغاز تشفيرية معقدة. تتضمن هذه التحديات توليد هاش يلبي معايير صعوبة معينة للتحقق من المعاملات وتأمين الشبكة.
تتطلب هذه العملية، المعروفة بالتعدين، جهدًا حسابيًا كبيرًا، مما يجعل التلاعب غير عملي. تستخدم بلوكشين البتكوين بروتوكولات إثبات العمل مثل SHA-256 لربط الكتل والحفاظ على عدم تغيير الشبكة.
يعتمد PoW على الهاش لضمان الثقة اللامركزية ومنع الإنفاق المزدوج، مما يجعله من أكثر آليات الإجماع أمانًا. ومع ذلك، فهو يأتي بتكلفة طاقة عالية.
إثبات الحصة
يستخدم في بلوكشين الإيثريوم، سولانا، وكاردانو.
إثبات الحصة (PoS) هو نظام إجماع حيث يتم اختيار العقد للتحقق من المعاملات بناءً على كمية العملات المشفرة التي يقومون بتخزينها.
يستخدم الهاش لتحديد التحقق من الكتلة الجديدة بناءً على حصة المشارك في الشبكة. على هذا النحو، كلما زادت الحصص التي يستثمرها العقد، زادت فرص إنشاء الكتلة وكسب المكافآت، مما يقلل الحاجة إلى التعدين المكثف للطاقة.
يضمن الهاش نزاهة المعاملات واقتراحات الكتل، مما يحافظ على أمان الشبكة ويعمل بحسن نية. تستخدم خوارزميات PoS مثل Casper الهاش للتحقق من أهلية المدققين ومنع الأفراد الضارين.
من خلال الاعتماد على الحوافز الاقتصادية بدلاً من الطاقة الحسابية، يحقق PoS كفاءة في الطاقة مع إبراز نزاهة البيانات والثقة.
إثبات التاريخ
يستخدم في بلوكشين سولانا مع PoS
إثبات التاريخ (PoH) هو آلية طابع زمني تستخدم الأدلة التشفيرية للتحقق من تسلسل الأحداث، مما يضمن نزاهة البيانات والتحقق الأسرع من المعاملات.
يتم استخدامها بشكل أساسي في سولانا، التي تضع طابعًا زمنيًا للمعاملات لتحديد ترتيب الأحداث القابل للتتبع والتحقق. ينشئ PoH جدول زمني لإدخالات البيانات، مما يضمن التناسق الزمني دون الحاجة إلى إجماع تقليدي.
تستخدم هذه الآلية خوارزمية هاش متقدمة، حيث يصبح ناتج الهاش واحد المدخل التالي. يتيح هذا الطابع الزمني التشفيري المعالجة السريعة للمعاملات ويقلل من عبء الحسابات المرتبط بآليات الإجماع.
إن الاستخدام المبتكر للهاش في PoH يعزز من قابلية التوسع ويدعم التطبيقات اللامركزية عالية الإنتاجية، مما يجعله إضافة فريدة إلى آليات الإجماع.
المزايا والعيوب
يعدّ الهاش تقنية ثورية تجعل البيانات والمعاملات والتواصل والعمليات أكثر أمانًا، خاصة في الإعدادات اللامركزية التي تفتقر إلى التحكم المركزي. ومع ذلك، على الرغم من العديد من الفوائد، هناك بعض العيوب التي يجب أخذها في الاعتبار. دعونا نراجعها.
الإيجابيات
أصالة البيانات: يضمن الهاش في البلوكشين نزاهة البيانات من خلال إنشاء مخرجات فريدة وثابتة الطول من المدخلات.
القابلية للكشف: حتى التغيير الطفيف في المدخلات ينتج عنه هاش مختلف تمامًا، مما يجعله موثوقًا للغاية في تتبع البيانات والتحقق منها.
أمان المعاملات: يعدّ الهاش أمرًا بالغ الأهمية للتحقق من العمليات، وتأمين المحافظ، وربط الكتل في البلوكشين.
الكفاءة الحسابية: دوال الهاش فعّالة حسابيًا، مما يسمح بمعالجة البيانات بسرعة والتحقق من المعاملات لدعم قابلية التوسع في شبكات البلوكشين.
البروتوكولات غير المعتمدة على الثقة: يدعم الهاش أمان البلوكشين وشفافيته ولامركزيته، مما يشكل الأساس للثقة في أنظمة السجلات الموزعة.
السلبيات
استهلاك الطاقة العالي: يؤدي الجهد الحسابي المطلوب لإجراء الهاش في PoW إلى إهدار كبير للطاقة، مما يثير القلق البيئي، خاصة في أجهزة التعدين الكبيرة لعملة البيتكوين.
تهديدات الحوسبة الكمومية: تواجه دوال الهاش احتمالية الثغرات مع تقدم الحوسبة الكمومية، مما قد يهدد مقاومة التصادم، مما يعرض البلوكشين للمخاطر.
الحاجة إلى خوارزميات مقاومة للحوسبة الكمومية: تتطلب الأنظمة التشفيرية دوال هاش مقاومة للحوسبة الكمومية للتعامل مع التصادمات في البيانات، مما يجعل هذه البروتوكولات أكثر تعقيدًا وتكلفة.
الملاحظات النهائية
تعدّ دوال الهاش العمود الفقري لتقنية البلوكشين، مما يعزز أمانها وشفافيتها وميزات عدم التغيير. إنها تدير التحقق من المعاملات، وتحديد الكتل، وآليات الإجماع في الأنظمة اللامركزية.
على الرغم من وجود تحديات مثل استهلاك الطاقة والتهديدات الكمومية المحتملة، فإن تطور خوارزميات الهاش يواصل تعزيز أمان البلوكشين ونزاهة البيانات. لقد وصلت ممارسات الهاش إلى ما وراء عالم DeFi، بما في ذلك الأمن السيبراني، والطب الشرعي الرقمي، والحوسبة السحابية.
الأسئلة الشائعة
ما هو الهاش في البلوكشين؟
الهاش في البلوكشين هو مخرج فريد ثابت الطول يتم تعيينه للبيانات المدخلة باستخدام خوارزمية رياضية. يتم استخدامه لضمان نزاهة البيانات ومنع التلاعب بها.
كيف يساعد الهاش في تأمين تقنية البلوكشين؟
يؤمن الهاش البلوكشين من خلال ضمان اتساق البيانات، وربط الكتل بطريقة غير قابلة للتغيير، والتحقق من المعاملات. أي تعديل في البيانات يغير الهاش بالكامل، مما يجعل التعديلات قابلة للكشف بسهولة.
ما هو مثال على هاش في البلوكشين؟
مثال على ذلك هو خوارزمية SHA-256 في البتكوين، التي تحول البيانات المدخلة إلى هاش بطول 256 بت يُستخدم للتحقق وتأمين الكتل مثل هذا المعرف: 3E23E8160039594A33894F6564E1B1348BB6A40DAEDDA92C6A7573F0B9A26E4A
ما الفرق بين الهاش والتشفير؟
يولد الهاش مخرجات غير قابلة للعكس وثابتة الطول لضمان سلامة البيانات، بينما يحول التشفير البيانات إلى صيغة قابلة للتراجع لحماية السرية باستخدام مفتاح فريد.
اقرأ أيضًا
B2CORE
