معرفی انواع الگوریتم رمزگذاری در شبکه بلاکچین
پیش از آن که بخواهیم در خصوص انواع الگوریتم رمزگذاری در بلاکچین صحبت کنیم، لازم است که در خصوص بلاکچین و رمزنگاری در آن توضیحاتی را ارائه کنیم. بدین ترتیب خواهید توانست درک بهتری از موضوع داشته و با آگاهی بیشتری در صنعت ارزهای رمزنگاری شده سرمایه گذاری و معامله نمایید.
لازم به توضیح است که بلاکچین، یک شبکه همتا به همتا است و کلمه زنجیره بلوک که از دو اصطلاح جداگانه بلوک و زنجیره ای ساخته شده است، به معنای بلوکی است که به مجموعه ای از داده ها داده می شود و زنجیره ای که به یک پایگاه داده عمومی از این بلوک ها ارجاع می شود و به عنوان یک لیست ذخیره می شود.
این لیست ها با استفاده از رمزنگاری، پیوند داده می شوند و آن را به ضروری ترین و اساسی ترین نیاز برای ایجاد بلاکچین تبدیل می کنند. Blockchain یک لیست در حال رشد از سوابق است و بلوک ها با گذشت زمان به لیست اضافه می شوند.
برای آن که الگوریتم رمزگذاری در بلاکچین را توضیح دهیم، ابتدا به بیان اصطلاحات رمزنگاری می پردازیم. رمزنگاری روشی برای توسعه تکنیک ها و پروتکل ها برای جلوگیری از دسترسی شخص ثالث و کسب اطلاعات از داده های پیام های خصوصی در طی یک فرایند ارتباط است. چندین اصطلاح مربوط به رمزنگاری وجود دارد که به شرح زیر بیان می شود:
رمزگذاری : این فرایند متن ساده به متن رمز و توالی تصادفی بیت ها است.
رمزگشایی : روند معکوس رمزگذاری، تبدیل متن رمز به متن ساده است.
رمزنگاری: تابع ریاضی است، یعنی یک الگوریتم رمزنگاری که برای تبدیل متن ساده به متن رمز استفاده می شود.
کلید : مقدار کمی اطلاعات که برای القای خروجی الگوریتم رمزنگاری مورد نیاز است.
تاریخچه مختصر رمزنگاری
رمزنگاری به نوعی از زمان مصر باستان وجود داشته است و به معنای استفاده از یک الگوریتم رمزنگاری ساده برای انتقال پیام ها قبل از عصر محاسبات و الگوریتم رمزگذاری در بلاکچین ، بوده است. یکی از مواردی که بیشتر مورد استناد است رمز سزار است که توسط ژولیوس سزار برای برقراری ارتباط با سردارانش در امپراتوری روم استفاده شده است. رمز سزار هر حرف از پیام را با حروف جایگزین می کند که در حروف الفبا سه مکان بعد از آن می آید، بنابراین A می شود D ، B می شود E و غیره. تا زمانی که سیستم مورد استفاده در تولید متن رمز مخفی بماند، پیام نیز می تواند خصوصی بماند.
در قرن شانزدهم، Vigenere مفهوم کلید رمزگذاری الگوریتم های رمزنگاری را ارائه داد که می تواند پیام های رمزگذاری شده را رمزگشایی کند. با استفاده از رمز Vigenere ، متن پیام به یک کلمه کلیدی واحد رونویسی شد که تا زمانی که با طول کاراکتر پیام اصلی مطابقت داشته باشد، تکرار می شود. سپس این کلمه کلیدی متن رمز را با استفاده از جدول تولید می کند. پیشرفت مهم در اینجا این است که امنیت پیام های منتقل شده با استفاده از رمزنگار Vigener به مخفی بودن کلید بستگی دارد.
تحولات قرن بیستم
مشکلی که در این نوع کدها وجود دارد این است که با تجزیه و تحلیل فرکانس حروف به راحتی شکسته می شوند. آلمانی ها در طول جنگ جهانی دوم از دستگاه Enigma به طور گسترده ای استفاده کردند زیرا این دستگاه قادر بود متن های رمزگذاری شده ای را تولید کند که با تجزیه و تحلیل فرکانس حروف، قابل شکستن نیست.
این دستگاه از یک سیستم چند روتور برای تولید متن رمز استفاده کرد. بنابراین حرف e در پیام اصلی با طیف وسیعی از حروف مختلف در متن رمزگذاری مطابقت دارد. در این شرایط کلید تنظیم اولیه روتورها بودند. اما الگوریتم رمزگذاری در بلاکچین چگونه شکل گرفت.
آلمانی ها فکر می کردند این کد غیرقابل شکست است، اما از همان سال 1932 Enigma توسط لهستانی ها شکسته شد. پس از جنگ، تقاضای رمزگذاری در فضای تجاری به عنوان ابزاری برای محافظت از اسرار شرکت افزایش یافت.
در طول دهه 1970، IBM الگوریتم رمزنگاری استاندارد داده DES را توسعه داد. با این حال، از یک کلید رمزگذاری کوچک استفاده کرده است. با شروع عصر محاسبات، اجرای DES آسان شد و از این رو تقاضای بروزرسانی وجود داشت.
اگرچه ممکن است بسیاری از افراد از آن آگاه نباشند، اما اکنون رمزگذاری بخشی از زندگی روزمره است. ایمیل و پیام متنی، رمزهای عبور و لایه های SSL در وب سایت ها همه شامل استفاده از رمزگذاری است. همچنین بخش اصلی ارز رمزنگاری شده را تشکیل می دهد. انواع مختلفی از الگوریتم های رمزنگاری وجود دارد که موارد مختلف استفاده را پوشش می دهد، بسیاری از آنها منسوخ شده اند. با این حال، استفاده از الگوریتم رمزنگاری در بلاکچین شامل امضاهای دیجیتالی و هش کردن است.
انواع رمزنگاری
برای درک رمزنگاری در بلاکچین، باید انواع رمزنگاری را درک کرد. به طور عمده سه روش مختلف وجود دارد که ما می توانیم الگوریتم های رمزنگاری را انجام دهیم.
رمزنگاری کلید متقارن : در این روش رمزگذاری، ما یک کلید واحد را به کار می بریم که کلید مشترکی برای فرآیند رمزگشایی و رمزنگاری محسوب می شود. این نوع از رمزنگاری را رمزنگاری Secret-Key نیز می نامند.
رمزنگاری کلید نامتقارن : در این روش رمزگذاری از یک جفت کلید که شامل یک کلید رمزگذاری و یک کلید رمزگشایی است، استفاده می کند که به ترتیب کلید عمومی و کلید خصوصی نامگذاری می شوند. کلیدهای تولید شده توسط این الگوریتم شامل یک کلید خصوصی و یک کلید عمومی منحصر به فرد است که با استفاده از همان الگوریتم رمزگذاری در بلاکچین تولید می شود. به این رمزنگاری عمومی، کلید نیز گفته می شود.
توابع Hash : استفاده از کلیدها در این نوع از رمزگذاری نبوده و از رمزنگاری در جهت تولید هش با طولی مشخص از متن ساده بهره گرفته می شود. بنابراین امکان آن که محتوای ساده از متن رمز بازیابی شود، تقریباً غیرممکن است.
استفاده از رمزنگاری در بلاکچین
به طور معمول، بلاکچین ها از دو نوع الگوریتم رمزنگاری، الگوریتم های کلید نامتقارن و توابع هش استفاده می کنند. از توابع Hash برای ارائه عملکرد یک نمای واحد از بلاکچین برای هر شرکت کننده استفاده می شود. بلاک چین ها به طور کلی از الگوریتم هش SHA-256 به عنوان عملکرد هش خود استفاده می کنند.
توابع هش رمزنگاری :
بلاک چین ها به هش کردن وابسته هستند. هش کردن یک روش رمزنگاری برای تبدیل هر نوع داده به یک رشته از کاراکترها است. علاوه بر تأمین امنیت از طریق رمزگذاری، هش کردن ذخیره کارآمدتری از داده ها را ایجاد می کند، زیرا هش از اندازه ثابت برخوردار است.
توابع هش به عنوان الگوریتم رمزگذاری در بلاکچین، مزایایی را فراهم می کند که از آن جمله می توان به تغییر جزئی در داده ها اشاره کرد که می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. همچنین هر ورودی یک خروجی منحصر به فرد دارد و در صورت عبور از تابع هش، همیشه همان خروجی را خواهد داشت. همچنین خروجی را می توان در مدت زمان بسیار کمی تولید کرد.
لازم به ذکر است که مهندسی معکوس امکان پذیر نیست، یعنی نمی توان با داشتن تابع خروجی و هش ورودی را تولید کرد. توابع هش نقش اصلی در اتصال بلوک ها به یکدیگر و همچنین حفظ یکپارچگی داده های ذخیره شده در داخل هر بلوک دارند. هرگونه تغییر در داده های بلاک می تواند منجر به ناسازگاری و شکستن بلاکچین شود و آن را بی اعتبار کند.
بر این اساس، اگر حتی یک تغییر جزئی در ورودی تابع هش ایجاد کنیم، در پایان یک خروجی کاملاً غیر مرتبط با خروجی اصلی بدست خواهیم آورد. بعد از تغییر یک کاراکتر واحد در ورودی از حروف کوچک به بزرگ، می توانید متوجه تفاوت چشمگیر خروجی شوید. این باعث می شود داده ها در بلاکچین قابل اعتماد و ایمن باشند. هرگونه تغییر در داده های بلاک منجر به تفاوت در مقدار هش می شود و بلاکچین را بی اعتبار می کند و آن را تغییرناپذیر می کند.
رمزنگاری کلید نا متقارن :
رمزنگاری کلید نامتقارن جایی است که کلید خصوصی معمولاً باید توسط الگوریتم شماره تصادفی تولید شود و کلید عمومی با اجرای یک الگوریتم برگشت ناپذیر محاسبه می شود. این نوع الگوریتم رمزگذاری در بلاکچین ، دارای این مزیت است که کلیدهای مجزا و خصوصی جداگانه ای دارند که می توانند از طریق کانال های غیر امن منتقل شوند.
به احتمال زیاد معایب مختلفی هم دارد که بعضی از آنها سرعت پردازش کم و قدرت رمزگذاری نامطلوبی دارند. اطمینان از امنیت الگوریتم رمزگذاری نامتقارن در هنگام انتقال داده ها در بلاکچین بسیار ضروری است.
یکی از بخش های اصلی رمزنگاری کلید نامتقارن، امضای دیجیتالی است. امضاهای دیجیتالی یکپارچگی فرآیند را فراهم می کند. آنها به راحتی قابل تأیید هستند و نمی توانند خراب شوند. آنها کیفیت عدم انکار دارند و آنها را به امضاهای واقعی تبدیل می کنند. امضاهای دیجیتالی اطمینان از معتبر بودن بلاکچین و صحت داده ها را تأیید می کند.
هش کردن، کلیدهای عمومی و خصوصی و امضاهای دیجیتالی، پایه و اساس زنجیره بلوک را تشکیل می دهند. این ویژگی های رمزنگاری امکان اتصال ایمن بلوک ها توسط یکدیگر را فراهم می کند و همچنین قابلیت اطمینان و تغییرناپذیری داده های ذخیره شده در زنجیره بلوک را تضمین می کند.
کاربرد رمزنگاری بلاکچین
تعداد بسیار زیادی از کاربردهای فناوری بلاکچین وجود دارد و رمزنگاری آن را امکان پذیر می کند. یکی از عمده ترین کاربردهای الگوریتم رمزگذاری در بلاکچین در دنیای واقعی، ارزهای رمزپایه است. ارزهای رمزپایه یکی از عمده ترین کاربردهای بلاکچین است و آنها از کلیدهای عمومی و خصوصی برای حفظ آدرس کاربران در بلاکچین استفاده می کنند.
برای رمزنگاری در بلاکچین، از کلید عمومی به عنوان آدرس فرد استفاده می شود. کلید عمومی در سطح جهانی قابل مشاهده است. کلید خصوصی یک مقدار مخفی است و برای دسترسی به داده های آدرس استفاده می شود، که به طور کلی معاملات محسوب می شوند.
از امضاهای دیجیتالی برای ارزهای رمزپایه بسیار استفاده می شود. آنها برای تأیید معاملات با امضای ایمن به صورت آفلاین مورد استفاده قرار می گیرند و همچنین برای قراردادهای چند امضایی و کیف پول های دیجیتال در بلاکچین استفاده می شوند. برای انجام هر عملی از این قراردادهای چند امضایی و کیف پول های دیجیتال، امضای دیجیتال از کلیدهای خصوصی متعدد قبل از هر اقدامی مورد نیاز است.
فناوری Blockchain در کانون توجه اصلی توسعه همه شرکت های چند ملیتی قرار داشته و همچنین تعداد زیادی از استارت آپ ها از چند سال گذشته در این فناوری ظهور کرده اند. Blockchain هنوز شاهد استفاده اصلی از آن در جامعه نیست، با این وجود فرصت های زیادی برای حرفه ای ها وجود دارد تا در این زمینه شغل خود را کشف و توسعه دهند.
الگوریتم رمزگذاری در بلاکچین هسته اصلی این فناوری است و آن را بی تغییر و قابل اعتماد می کند. اگر به این زمینه علاقه مند هستید و می خواهید این فناوری را کشف کنید، می توانید با صرافر تماس گرفته و مشاوره های لازم را از کارشناسان آن دریافت کنید.
هش کردن چگونه کار می کند؟
بلاکچین ها هر معامله را هش می کنند، قبل از اینکه آنها را با هم در بلوک ها قرار دهید. نشانگرهای هش با نگه داشتن یک هش از داده ها در بلوک قبلی، هر بلوک را پیوند می دهند و داده های موجود در بلاک چین غیرقابل تغییر هستند. عملکرد هش به این معنی است که تغییر در هر معامله، هش کاملا متفاوتی را ایجاد می کند، که هش تمام بلوک های بعدی را تغییر می دهد. برای انتشار تغییر در بلاکچین ، 51٪ از شبکه باید با آن موافقت کنند که به اصطلاح حمله 51٪ گفته می شود.
از الگوریتم رمزگذاری در بلاکچین به شکل های مختلفی استفاده می شود. بلاکچین بیت کوین از الگوریتم SHA256 استفاده می کند که یک هش 32 بایت تولید می کند. Dogecoin و Litecoin هر دو از Scrypt استفاده می کنند که یکی از الگوریتم های سریع رمزنگاری است.
رمزنگاری علمی پیچیده و مفصل است، که فراتر از محدوده بلاکچین می باشد. در مورد رمزنگاری مطالعات زیادی وجود دارد، به ویژه برای افرادی که از نظر علمی یا ریاضی تمایل بیشتری دارند، این یک موضوع جذاب است که کاوش زیادی را می طلبد.
سوالات متداول
در حال حاضر، حداقل چهار نوع شبکه بلاکچین وجود دارد. زنجیره بلوک عمومی، بلاکچین خصوصی، زنجیره بلوک کنسرسیوم و زنجیره بلوک هیبریدی.
کلیدهای رمزنگاری، شبکه همتا به همتا حاوی یک دفتر مشترک،ابزاری برای محاسبه ، برای ذخیره معاملات و سوابق شبکه.
در حالی که مبادلات دیجیتال متمرکز بیش از آنچه باید هک می شوند ، هک های غیر متمرکز بلاکچین بسیار نادر هستند، زیرا دستیابی به آنها دشوار است.
هر معامله ای که در سیستم انجام می شود، بخشی از زنجیره بلوک می شود که تنها پس از آنکه تعداد مشخصی از گره ها به توافق برسند، تراکنش معتبر است. سپس، معامله در یک بلاک جدید به زنجیره بلوک اضافه می شود.
شبکه Bitcoin از SHA الگوریتم هش امن مانند SHA-256 استفاده می کند.