آلية عمل دوال التجزئة التشفيرية

تُعد العملات المشفرة أصولًا رقمية لا مركزية يجب عليها تسجيل كتل المعاملات بشكل موثوق دون الاعتماد على أطراف ثالثة أو سلطات مركزية. ولضمان سلامة البيانات، تتوفر العديد من الأدوات، وتبرز من بينها دوال التجزئة التشفيرية (crypto.hash) كواحدة من أكثر المفاهيم الأساسية والمحورية. وتُعتبر هذه الدوال آليات رئيسية معترف بها على نطاق واسع لحماية الخصوصية عبر الإنترنت، حتى للأشخاص الذين لا يستخدمون العملات الافتراضية مثل Bitcoin أو Ethereum، فقد يتعاملون معها في حياتهم اليومية.

ما المقصود بدوال التجزئة التشفيرية؟

دالة التجزئة التشفيرية (crypto.hash) هي برنامج متخصص يحوّل البيانات الرقمية إلى سلسلة من الأحرف تبدو عشوائية. وتستخدم هذه الدوال خوارزميات محددة مسبقًا لإنتاج رمز فريد لكل معلومة يتم إدخالها في تطبيق التجزئة. في علم الحاسوب، تقوم دالة التجزئة التشفيرية بتحويل "قيمة الإدخال" (كلمات المرور أو معاملات العملات المشفرة مثلًا) إلى "قيمة الإخراج" (وتعرف أيضًا باسم ملخص الرسالة)، مما ينتج عنه سلسلة من الحروف والأرقام.

ورغم أن الناتج يبدو عشوائيًا، إلا أنه يجب أن يلتزم بعدد محدد مسبقًا من "البتات". على سبيل المثال، تنتج خوارزمية SHA-256 دائمًا ملخصًا بطول 256 بت. يتيح هذا الحجم الموحد لأجهزة الحاسوب التحقق بسرعة من نوع دالة التجزئة التي أنتجت كل مخرج وتحديد الإدخال المقابل له. ورغم أن مخارج التجزئة دائمًا ثابتة الطول، إلا أنه لا يوجد مخرجان متطابقان. ومن خلال إنشاء معرفات مميزة لكل إدخال، تضمن دوال التجزئة التشفيرية الأمان. فعندما يسجّل المستخدمون الدخول بكلمات مرورهم الفريدة، تولد دالة التجزئة المخرج نفسه باستمرار للتحقق من هويتهم. وبهذا، تشبه crypto.hash استخدام السمات البيومترية مثل بصمة العين أو راحة اليد أو بصمة الإصبع لفتح الحسابات عبر الإنترنت.

ما الهدف من دوال التجزئة التشفيرية؟

تُعد دوال التجزئة التشفيرية (crypto.hash) من أكثر الطرق أمانًا لحماية وتخزين البيانات الرقمية. إذ إن كل مخرج تجزئة هو مزيج فريد ومعقد من الحروف والأرقام، ويوفر طريقة آمنة وفعّالة للغاية للتحقق من توافق المعلومات عبر الإنترنت مع مستخدم معين. بالإضافة إلى ذلك، دوال التجزئة التشفيرية هي عمليات "أحادية الاتجاه"، أي لا يستطيع القراصنة استنتاج الإدخال الأصلي من المخرج. تتيح هذه الميزات معالجة كميات غير محدودة من البيانات دون المساس بخصوصية المستخدم أو أمانه. موثوقية وسرعة وتعقيد crypto.hash تجعلها الخيار المفضل لتشفير المعلومات الحساسة عبر الإنترنت، مثل كلمات المرور والملفات الافتراضية.

هل دوال التجزئة التشفيرية مماثلة للتشفير القائم على المفاتيح؟

رغم أن خوارزميات التجزئة تندرج ضمن مجال "التشفير" في الأمن السيبراني، إلا أن علماء الحاسوب طوروا أيضًا طرقًا أخرى لحماية البيانات عبر الإنترنت. وتستخدم العديد من الأنظمة عبر الإنترنت خوارزميات تشفير تُعرف باسم "المفاتيح". وبينما تهدف كل من التشفير القائم على المفاتيح ودوال التجزئة التشفيرية إلى حماية المعلومات الحساسة، إلا أن التشفير القائم على المفاتيح يتطلب من المستخدم امتلاك المفتاح التشفيري المناسب للوصول إلى البيانات. ففي التشفير المتماثل، يمكن فقط لمن يمتلك المفتاح المشترك الوصول إلى المعلومات المتبادلة. أما في التشفير غير المتماثل، فيُستخدم زوجان من المفاتيح — العامة والخاصة — لتعزيز الأمان. يعمل المفتاح العام كـ "عنوان" لاستقبال الرسائل، ولا يمنح حق الوصول إلى البيانات إلا المفتاح الخاص.

تُعتبر crypto.hash والتشفير القائم على المفاتيح طريقتين تشفيريتين مختلفتين، لكن البروتوكولات عبر الإنترنت غالبًا ما تستخدمهما معًا. فعلى سبيل المثال، تستخدم العملات المشفرة مثل Bitcoin التشفير غير المتماثل لإنشاء المفاتيح العامة والخاصة للمحافظ الرقمية، بينما تتولى دوال التجزئة معالجة المعاملات.

ما خصائص دوال التجزئة التشفيرية؟

توجد العديد من خوارزميات التجزئة الآمنة (crypto.hash) في مجال التشفير، ويُخصص كل منها لتطبيقات محددة. فعلى سبيل المثال، تُعرف SHA-1 بسرعة الأداء، بينما تُعرف SHA-256 بقوة المستوى الأمني. وبغض النظر عن نوع الخوارزمية، هناك خصائص أساسية لا بد من توافرها.

مخرج حتمي: يجب أن تنتج دوال التجزئة التشفيرية ملخصًا بطول ثابت لكل إدخال. بغض النظر عن حجم الإدخال، لا بد أن يتوافق الناتج مع معايير الخوارزمية.

أحادية الاتجاه: إذا استطاع القراصنة إعادة بناء الإدخال من المخرج، فإن النظام يصبح غير آمن. وإذا كان من السهل استنتاج قيم الإدخال من المخرجات، فلن يعتمد المطورون على crypto.hash.

مقاومة التصادم: إذا أنتجت خوارزمية التجزئة مخرجًا واحدًا لإدخالين مختلفين، يحدث تصادم تجزئة. ومثل تصادم سيارتين، تهدد التصادمات سلامة الخوارزمية. وفي هذه الحالة، قد يتمكن المهاجمون من إنشاء قيم تجزئة مزيفة تشبه الإدخال الأصلي.

تأثير الانهيار: حتى التغيير الطفيف في الإدخال يحدث تغييرًا جذريًا في ناتج التجزئة. على سبيل المثال، إضافة مسافة لكلمة المرور ينتج ملخصًا مختلفًا تمامًا عن السابق. وتتيح هذه التغييرات الحادة حماية وتنظيم والتحقق من عدد غير محدود من البيانات.

كيف تتكامل دوال التجزئة التشفيرية مع الأصول المشفرة؟

تعتمد الأصول المشفرة على الطبيعة الحتمية والقابلة للتحقق لدوال التجزئة التشفيرية (crypto.hash) للتحقق من جميع المعاملات على السجلات العامة. فعلى سبيل المثال، في سلسلة كتل Bitcoin، تتم معالجة بيانات المعاملة أولًا من خلال دالة تجزئة تشفيرية SHA-256، لإنتاج مخرج فريد بطول 256 بت. للتحقق من هذه البيانات، تستخدم العقد على شبكة Bitcoin القدرة الحاسوبية لإنتاج قيم إدخال حتى ينتج مخرج بعدد معين من الأصفار الرائدة (إثبات العمل في التعدين). العقدة التي تنتج المخرج الصالح أولًا تقوم بتسجيل معاملة جديدة في السجل العام وتحصل على مكافأة بالعملات المشفرة. ويقوم بروتوكول Bitcoin تلقائيًا بتعديل عدد الأصفار الرائدة المطلوبة للمعاملات الجديدة كل 2.016 كتلة وفقًا لإجمالي القدرة الحاسوبية للشبكة.

وبجانب التحقق من المعاملات، تستخدم crypto.hash أيضًا لإنشاء عناوين محافظ العملات المشفرة الآمنة. تعتمد المحافظ المشفرة على خوارزميات التجزئة لاشتقاق المفتاح العام من المفتاح الخاص. وبما أن دوال التجزئة التشفيرية عمليات أحادية الاتجاه، لا يستطيع القراصنة استنتاج المفتاح الخاص من المفتاح العام. وتُمكّن مصادقة crypto.hash المشفرة المستخدمين من استقبال الأصول المشفرة على شبكات P2P دون تعريض مفاتيحهم الخاصة للخطر.

الخلاصة

تُعد دوال التجزئة التشفيرية (crypto.hash) حجر الأساس لتقنية البلوكشين والأصول المشفرة. فهي توفر وسيلة فعّالة وآمنة لحماية البيانات الرقمية، وضمان سلامة المعاملات، وحماية خصوصية المستخدمين. بفضل خصائص مثل المخرج الحتمي، والعملية أحادية الاتجاه، ومقاومة التصادم، وتأثير الانهيار، تصبح crypto.hash ضرورية ليس فقط لشبكات العملات المشفرة، بل لمجالات عديدة عبر الإنترنت، مثل حماية كلمات المرور والتحقق من البيانات. وفي منظومة الأصول المشفرة، تُعد هذه الدوال محورًا للتحقق من المعاملات، وتوليد عناوين المحافظ، وتأمين الشبكة، ما يجعلها أساسية في التمويل اللامركزي.

الأسئلة الشائعة

ما المقصود بالتجزئة في العملات المشفرة؟

في العملات المشفرة، التجزئة هي سلسلة ثابتة الطول تمثل البيانات. وتولد دوال التجزئة هذه السلاسل لضمان سلامة البيانات وأمانها. إذ ينتج كل إدخال مخرجًا فريدًا غير قابل للعكس. وتربط التجزئات الكتل ببعضها في سلسلة الكتل وتؤمّن الشبكة.

ما هي العملة المشفرة التي تحمل اسم HASH؟

HASH هي عملة مشفرة تعمل على شبكة Ethereum. تستخدم الرمز HASH وتدعم المعاملات في الأنظمة اللامركزية.