دوال التجزئة - كل ما تحتاج لمعرفته حول هذه التقنية الحيوية

في علم التشفير وبلوك تشين، يعد التجزئة أكثر من مجرد مصطلح تقني - إنه الأساس الذي يبقي الأنظمة متماسكة. لكن ما هو بالضبط؟

ماذا تفعل دالة التجزئة؟

دالة التجزئة هي خوارزمية رياضية تحول البيانات من أي حجم إلى مخرجات ذات طول ثابت. اعتبرها أداة دائمًا ما تنتج “بصمة” بنفس الحجم بغض النظر عن كمية المعلومات التي تُدخلها.

هناك نوعان رئيسيان من دوال التجزئة: تقليدية و تشفيرية. الأخيرة هي ما يدفع سلاسل الكتل وأنظمة الأمان إلى الأمام. خاصية مركزية لهذه الدوال هي أنها حتمية - نفس المدخلات دائماً تولد نفس المخرجات. لا يوجد أي تباين، لا مفاجآت.

لكن هنا الشيء المثير حقًا: تم تصميم دوال الهاش التشفيرية كدوال ذات اتجاه واحد. هذا يعني أنه من السهل إنشاء هاش من البيانات المدخلة، ولكن من المستحيل تقريبًا الرجوع للخلف - أي استعادة الأصل من الهاش فقط. تحتاج إلى ملايين السنين من قوة الحوسبة حتى تحاول.

كيف يعمل ذلك في الممارسة العملية؟

خذ SHA-256، المستخدمة في Bitcoin. تنتج هذه الدالة الهاش دائمًا مخرجات بحجم 256 بت. إذا قمت بتشغيل كلمة “Bitcoin” عبرها ستحصل على نتيجة. غير حرفًا واحدًا إلى “bitcoin” وسيتغير كل الناتج بشكل دراماتيكي - على الرغم من أن المدخلات متطابقة تقريبًا.

هنا هو المثال:

• الإدخال: “Bitcoin” → الإخراج: c6047f944b970d40c98bdf66dedfb86191c0f867b4d6fdbb76efad1e107efc41
• الإدخال: “بيتكوين” → الإخراج: 6b88c08733550c7e2e7e9f39b8d5b3e2c1a8d5f6g7h8i9j0k1l2m3n4o5p6q7

SHA-256 هو جزء من مجموعة SHA-2. هناك أيضًا SHA-1 ونسخ أخرى، لكن في الوقت الحالي، تعتبر فقط SHA-2 وSHA-3 آمنة بما فيه الكفاية للتطبيقات الحديثة.

لماذا يعتبر التشفير مهمًا جدًا؟

تقوم دوال التجزئة بحل مشكلة أساسية: كيف تتحقق من أن كميات ضخمة من البيانات لم يتم التلاعب بها دون الحاجة إلى تخزين كل شيء؟ الجواب: تستخدم التجزئة.

يمكن أن تمثل تجزئة صغيرة جيجابايت من البيانات. إذا غيّر شخص ما حتى بتًا واحدًا من الأصل، ستصبح التجزئة مختلفة تمامًا. وهذا يجعل من المستحيل الغش دون أن يتم اكتشافه.

في البيتكوين تُستخدم التجزئة في كل مكان:

• لربط المعاملات معًا
• لإنشاء شجرة ميركل داخل الكتلة
• لربط الكتل في سلسلة
• لضمان بقاء كل شيء كما هو

الأعمدة الثلاثة للأمن

يجب أن تحتوي دالة التجزئة التشفيرية القوية على ثلاث خصائص:

مقاومة الاصطدام: يجب أن يكون من المستحيل عمليًا العثور على مدخلين مختلفين ينتجان نفس الهاش. نظريًا، توجد الاصطدامات دائمًا – هناك عدد لانهائي من إمكانيات المدخلات ولكن مخرجات محدودة. لكن دالة الهاش الآمنة تجعل من الصعب للغاية أن يستغرق الأمر أكثر من عمر الكون.

مقاومة ما قبل الصورة: بالنظر إلى تجزئة، لا يمكنك العمل للخلف للعثور على الأصل. هذه هي ما يجعل الدوال ذات الاتجاه الواحد قيمة لكلمات المرور والمصادقة.

مقاومة الصورة الثانية: لا يمكنك العثور على رسالة جديدة تمامًا تنتج نفس التجزئة مثل رسالة معروفة أخرى. إنها تقع في مكان ما بين الخصائص الأخرى في الصعوبة.

التعدين: حيث يلتقي التجزئة مع الاقتصاد

تعدين البيتكوين هو المكان الذي تظهر فيه قوة الهاش حقًا. يجب على المنقبين العثور على قيمة هاش لكتلة المرشح الخاصة بهم تبدأ بعدد معين من الأصفار. يُعرف هذا بمواجهة الصعوبة.

لا توجد اختصارات - عليك فقط تجربة إدخال بعد إدخال حتى تنجح. إذا زادت القوة الحاسوبية الإجمالية للشبكة (hashhastigheten)، يتم ضبط مستوى الصعوبة تلقائيًا بحيث تظل عملية توليد الكتل تقريبًا كل عشر دقائق.

من المثير للاهتمام أن عمال المناجم لا يحتاجون إلى العثور على تصادمات فريدة. هناك العديد من الحلول الصالحة لكتلة معينة - أي منها يلبي معايير الصعوبة يعمل. أول من يصل إلى الهدف يفوز.

تجعل هذه العملية البيتكوين قوية. كلما زادت قوة الحوسبة المخصصة للشبكة، زادت أمانها. ونظراً لأن التعدين مكلف من الناحية الاقتصادية، فإن محاولة الغش هي فكرة سيئة.

أفكار ختامية

الهاشينغ ليس مجرد فضول تقني - إنه العمود الفقري لتكنولوجيا البلوكشين. جنبًا إلى جنب مع التشفير، تمكّن دوال الهاش من توفير الأمان والتحقق على نطاق سيكون مستحيلاً بخلاف ذلك. سواء كنت مهتمًا ببيتكوين، إيثريوم أو أي بروتوكول بلوكشين آخر، فمن المحتمل جدًا أن تعمل دوال الهاش القوية خلف الكواليس للحفاظ على تماسك النظام.