هش در بلاکچین چیست؟ : توضیح ساده و کامل همه مفاهیم

هش در بلاکچین و ارزهای دیجیتال به عنوان عنصر حیاتی و یکی از ستون‌های اساسی دنیای این فناوری، نقش بسیار مهمی در عملکرد شبکه ایفا می‌کند و به عنوان نمادی از امنیت رمزنگاری شناخته می‌شود. هش به عنوان یک تابع محاسباتی، داده‌های ورودی را به یک رشته کاراکتر کوچک‌تر با خصوصیات ثابت و غیرقابل پیش‌بینی تبدیل می‌کند؛ از این‌رو، امنیت و یکپارچگی اطلاعات در بلاکچین و ارزهای دیجیتال تضمین می‌شود. هش یکی از شاخص‌های کلیدی در امنیت و شفافیت این فناوری‌ها است. بنابراین، درک دقیق از نقش و اهمیت هش در بلاکچین و ارزهای دیجیتال، برای ایجاد ساختارهای پایدار و عملکردهای موثر ضروری است. در این مقاله، به بررسی جزئیات هش و اهمیت آن در دنیای بلاکچین و ارزهای دیجیتال می‌پردازیم تا زوایای پنهان این فناوری را بهتر بشناسیم.

هش در بلاکچین چیست؟

هش در بلاکچین، به عنوان یک امضای دیجیتالی برای تایید صحت و امنیت تراکنش‌ها عمل می‌کند و در فرایند ایجاد بلاک‌ها و ارتباط آن‌ها با یکدیگر، نقش حیاتی دارد. توابع هش یا توابع یک‌طرفه، ابزارهای رمزنگاری هستند که داده‌های ورودی را به یک رشته خروجی ثابت و خاص به نام هش تبدیل می‌کنند. این تابع به طور یک‌طرفه عمل می‌کند. یعنی نمی‌توان از هش اولیه، به داده اصلی بازگشت. توابع هش، نقش بسیار حیاتی را در دنیای فناوری اطلاعات، ایفا می کنند و به عنوان یکی از ابزارهای کلیدی در زمینه امنیت اطلاعات شناخته می شوند. این توابع فوق‌العاده، بر اساس الگوریتم‌های پیچیده رمزنگاری و تابع‌های ریاضی عمل می‌کنند. با استفاده از توابع هش، می‌توان تمامیت و امنیت داده را تضمین کرد زیرا حتی یک تغییر کوچک در داده ورودی باعث تولید مقدار هش کاملا متفاوت می‌شود. داده ورودی تابع هش می‌تواند از بی‌نهایت کاراکتر تشکیل شده باشد اما خروجی این تابع همیشه طول ثابت دارد.

توابع هش در بلاکچین را می‌توانند به عنوان جادوگران دیجیتال توصیف کرد، زیرا قدرت شگفت‌انگیزی برای تبدیل داده‌ها به یک رشته مخصوص و غیر قابل‌پیش‌بینی دارند، همچون جادوگرانی، با قدرت ویژه‌ خود، دنیای دیجیتال را به بستری شگفت‌انگیز و جذاب تبدیل می‌کنند. این جادوگران دیجیتال، با سحر و فریب خود، در حفظ تمامیت و امنیت در قلمرو بلاکچین تلاش می‌کنند تا اطلاعات را به یک مسیر امن و شفاف تبدیل کنند. آن‌ها اطلاعات را به یک ترکیب منحصر به فرد و جادویی تبدیل می‌کنند و با قدرت بسیار بالا خود، از هر گونه ناهمخوانی و تلاش برای تبدیل شدن به واقعیت پیشگیری می‌کنند.

ویژگی های هش در بلاکچین چیست؟

توابع هش،‌ برای ایجاد امنیت و محرمانگی در اطلاعات و همچنین برای تایید اصالت و تمامیت داده‌ها نیز بسیار موثر هستند. این توابع ویژگی‌های منحصر به فردی دارند که آن‌ها را از سایر روش‌های رمزنگاری متمایز می‌کند. با هم به برخی از مهم‌ترین ویژگی‌های تابع هش در بلاکچین می‌پردازیم.

قطعیت هش در بلاکچین

قطعیت هش در بلاکچین به معنای اطمینان از صحت و صحت‌پذیری اطلاعات و تراکنش‌های ثبت شده در بلاکچین است. این ویژگی به دلیل ساختار غیر قابل تغییری که بلاکچین دارد، به وجود می‌آید. هر بلاک در بلاکچین از یک هش تشکیل می‌شود که شامل اطلاعات بلاک قبلی، اطلاعات تراکنش‌های جدید و یک مقدار عددی یک‌ بار مصرف (Nonce) است. این هش بر اساس الگوریتم تابع هش ساخته شده و هر تغییر کوچک در داده‌‌ها موجب تغییر کامل در مقدار هش می‌شود. به عبارت دیگر، اگر یک فرد تلاش کند تاریخچه تراکنش‌ها را تغییر دهد، باید تمام بلاک‌های بعدی را نیز تغییر دهد که این کار بسیار پیچیده و غیر ممکن است. با یک مثال ویژگی قطعیت هش در بلاکچین را بیشتر درک می‌کنیم.

• فرض کنید یک بلاکچین داریم که شامل دو بلاک است. بلاک اول شامل تراکنش‌های A و B است و بلاک دوم شامل اطلاعات تراکنش C و D است. هر بلاک دارای یک هش منحصر به فرد است که بر اساس اطلاعات داخل آن بلاک، محاسبه می‌شود. حالا فرض کنید یک فرد تلاش کند تاریخچه تراکنش‌ها را تغییر دهد و به جای تراکنش B، تراکنش E را در بلاک اول قرار دهد. این تغییر باعث تغییر کامل در مقدار هش بلاک اول می‌شود. اما به دلیل وجود ویژگی قطعیت هش در بلاکچین، این تغییر نه تنها در بلاک اول، بلکه در تمام بلاک‌های بعدی نیز تاثیر خواهد داشت.

بنابراین،‌ اگر فرد مورد نظر تاریخچه تراکنش‌ها را تغییر دهد، باید تمام بلاک‌های بعدی را نیز تغییر دهد. این عمل بسیار سخت و غیر ممکن است زیرا برای هر تغییر در یک بلاک، باید مقادیر هش تمام بلاک‌های بعدی نیز مجدد محاسبه شوند. به این ترتیب، با وجود ویژگی قطعیت هش در بلاکچین، اطلاعات و تراکنش‌های ثبت شده در بلاکچین نمی‌توانند تغییر یابند یا از بین بروند و اطمینان حاصل شده از صحت اطلاعات بسیار بالا است.

غیر قابل پیش بینی بودن هش در بلاکچین

ویژگی غیر قابل‌پیش‌بینی بودن در هش بلاکچین به این معنا است که هش یک بلاک بر اساس داده‌‌های موجود در آن بلاک محاسبه می‌شود و این محاسبات به طور کاملا تصادفی و غیر قابل پیش‌بینی انجام می‌شود. برای محاسبه هش یک بلاک، از یک الگوریتم هش مانند SHA-256 استفاده می‌شود که باعث تولید یک مقدار هش با طول ثابت است. الگوریتم هش به گونه‌ای طراحی شده است که حتی با تغییری کوچک در ورودی، خروجی به طور کاملا تصادفی تغییر کند. به عبارت دیگر، حتی با تغییر یک بیت در داده ورودی، هش نهایی کاملا متفاوت تولید می‌شود.

بنابراین، وقتی یک بلاک اطلاعات جدید را در خود ذخیره می‌کند، هش جدید برای آن محاسبه می‌شود. هش جدید کاملا غیر قابل پیش‌بینی است و هیچ کس نمی‌تواند به راحتی پیش‌بینی کند که هش جدید چگونه خواهد بود. این ویژگی امنیتی بسیار مهم هش در بلاکچین است.

مقاومت در برابر برخورد هش در بلاکچین

مقاومت در برابر برخورد یکی از ویژگی‌های مهم هش در بلاکچین بوده که به معنای این است که اطلاعات یک بلاک یا تراکنش نمی‌تواند به راحتی تغییر یا حذف شود. این ویژگی از اهمیت بسیاری برای امنیت و اعتبار داده‌های ذخیره شده در بلاکچین برخوردار است. زمانی که یک تراکنش یا بلاک به بلاکچین اضافه می‌شود، یک مقدار هش (Hash) منحصر به فرد برای آن تولید می‌شود که به عنوان اثبات داده‌ها و تغییر ناپذیری آن‌ها عمل می‌کند. اگر حتی کوچک‌ترین تغییر در داده‌های بلاک اعمال شود، هش تولید شده برای‌ آن، تغییر خواهد کرد و این تغییر به سرعت توسط سایر نودهای بلاکچین (Blockchain Nodes) تشخیص داده خواهد شد.

وبینار پیشنهادی

از صفر تا ترید به سبک نخبگان

چگونه مانند نخبگان به سود مستمر در ترید برسیم؟ جمعه ساعت 18

ثبت نام وبینار

برای مثال فرض کنید یک بلاکچین شامل یک بلاک با دو تراکنش زیر است :

• تراکنش 1: ارسال 10 واحد بیت کوین از آدرس A به آدرس B
• تراکنش 2: ارسال 5 واحد بیت کوین از آدرس C به آدرس D

هش این بلاک مثلا به شکل ABC123 است. حالا فرض کنید یک هکر تصمیم می‌گیرد تراکنش اول را تغییر دهد و به جای ارسال 10 واحد بیت کوین، مقدار آن را به 100 واحد بیت کوین تغییر دهد. با اعمال این تغییر، هش بلاک نیز تغییر خواهد کرد و ممکن است برای مثال به شکل XYZ789 باشد، چون بلاکچین دارای ویژگی مقاومت در برابر برخورد است؛ سایر نودهای بلاکچین که کپی از همان بلاک را دارند، با مقایسه هش‌های خود با هش تغییر یافته، متوجه تغییرات خواهند شد. آن‌‌ها متوجه خواهند شد که هش جدید (XYZ789) با هش اصلی (ABC123) مطابقت ندارد و این نشان‌دهنده تغییرات نادرست است.

بنابراین، حمله‌ای که توسط هکر انجام شده است، توسط سایر نودهای بلاکچین شناسایی و رد خواهد شد. این ویژگی هش در بلاکچین از اهمیت بسیاری برای حفظ امنیت و اعتبار داده‌های درون آن برخوردار است.

برخی از توابع هش در بلاکچین

توابع هش (Hash Functions) ابزارهای بسیار قدرتمند و اساسی در حوزه امنیت اطلاعات و رمزنگاری هستند. این توابع به صورت یک الگوریتم ریاضی طراحی شده‌اند که یک متن ورودی را به یک مقدار هش یا هش کد تبدیل می‌کنند. خروجی این توابع به صورت یک مقدار ثابت است. توابع هش در بلاکچین به عنوان یکی از مهم‌ترین ابزارها برای ایجاد امنیت و اعتبارسنجی داده‌‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این بخش، به بررسی برخی از توابع هش رایج و معروف در این حوزه می‌پردازیم.

تابع SHA-1

این تابع هش از خانواده الگوریتم‌های SHA (Secure Hash Algorithm) و توسط NSA ساخته شده است. تابع SHA-1 یکی از اولین توابع هش مورد استفاده در برنامه‌ها و پروتکل‌های امنیتی بود. خروجی تابع SHA-1، یک مقدار هش 160 بیتی است که به صورت رشته‌ای از اعداد و حروف hexadecimal نمایش داده می‌شود. هر مقدار هش SHA-1 شامل 40 نویسه هگزادسیمال (A-F و 9-0) است. اما متاسفانه امنیت SHA-1 با گذر زمان به خطر افتاده و شواهدی موجود است که نشان می‌دهد با استفاده از تکنیک‌های معاصر، امکان تولید مقدار هش تکراری و تداخل روی این الگوریتم وجود دارد. به همین دلیل، SHA-1 در حال حاضر توصیه نمی‌شود.

تابع SHA-2

تابع SHA-2 از خانواده توابع هش امنیتی است که برای تولید مقادیر هش با اندازه‌های مختلف بیتی استفاده می‌شود. در SHA-2، مقادیر هش با اندازه‌های 224، 256، 384، 512 بیت تولید می‌شوند. SHA-2 از الگوریتم‌های جدیدتر و پیچیده‌تری نسبت به نسل قبلی خود (SHA-1) استفاده می‌کند که باعث افزایش امنیت و پایداری الگوریتم می‌شود. به طور کلی، تابع SHA-2 به دلیل قدرت، امنیت و پایداری بالا، یکی از الگوریتم‌های هش امنیتی موثر و استاندارد در حوزه امنیت اطلاعات شناخته می‌شود.

تابع SHA-3

الگوریتم SHA-3 یک استاندارد از موسسه ملی استانداردها و تکنولوژی‌های استاندارد (NIST) است. این الگوریتم از یک ساختار جدید به نام Keccak بهره می‌برد که باعث نوآوری‌های امنیتی و بهبودهای ارزیابی در مقایسه با نسخه‌های قبلی SHA می‌شود. از جمله ویژگی‌های SHA-3 می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• مقاومت در برابر حملات 51 درصدی؛
• سرعت بالا در محاسبات هش؛
• قابلیت اجرا بر روی تعداد وسیعی از دستگاه‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری؛
• کارایی و ایمنی.

تابع SHA-3، با خصوصیات امنیتی و عملکرد برتر خود، به عنوان یک انتخاب قوی برای توابع هش در برنامه‌های امنیتی، امنیت سیستم‌ها و امنیت اطلاعات شناخته شده است.

تابع SHA-256

الگوریتم SHA-256 یک الگوریتم تابع هش امن و پرکاربرد است که برای تولید یک مقدار هش 256 بیتی از ورودی، مورد استفاده قرار می‌گیرد. این الگوریتم بخشی از خانواده الگوریتم‌های SHA بوده و امکان تولید یک مقدار هش از یک پیام یا داده ورودی را فراهم می‌کند. این الگوریتم به دلیل داشتن برخی ویژگی‌ها از الگوریتم‌های محبوب و قابل اعتماد به شمار می‌آید. حال به بعضی از ویژگی‌های SHA-256 می‌پردازیم.

• استفاده از الگوریتم پیچیده و ایمن برای محاسبه هش؛
• سرعت محاسبات بهتر نسبت به برخی از الگوریتم‌های تابع هش دیگر؛
• مقاومت در برابر تغییرات کوچک در ورودی؛
• مقاومت در برابر حملات تزریق داده؛
• همخوانی با استانداردهای امنیتی و رمزنگاری بین‌المللی؛
• پشتیبانی از استفاده در سیستم‌های امنیتی و بانک‌های اطلاعاتی؛
• نگهداری و انتقال داده‌های مهم با استفاده از هش‌های ایجاد شده توسط SHA-256.

در کل، SHA-256 با ویژگی‌های امنیتی قوی، سرعت محاسباتی مناسب و قابلیت استفاده در انواع مختلف برنامه‌ها و سیستم‌ها، یکی از الگوریتم‌های امنیتی حیاتی و مورد توجه در حوزه امنیت اطلاعات به شمار می‌رود.

توابع MD

MD (Message Digest) یک مجموعه از الگوریتم‌های تابع هش است که برای تولید یک خروجی هش منحصر به فرد و موثر از یک ورودی دلخواه استفاده می‌شود. این الگوریتم‌ها برای استفاده در امور امنیتی و رمزنگاری و همچنین بررسی صحت داده‌ها از طریق کنترل خطای هش (Hash Validation) به کار می‌روند. خانواده الگوریتم‌های MD شامل الگوریتم‌های MD2، MD4، MD5 و MD6 است.

• MD2 : یک تابع با طول هش 128 بیتی است که در دهه 1980 توسط Ronald Rivest عرضه شد. این الگوریتم به دلیل آسیب‌پذیری‌های امنیتی و کارایی پایین، در حال حاضر از دور استفاده خارج شده است.
• MD4 : الگوریتمی با طول هش 128 بیتی است که برای تولید مقدار هش استفاده می‌شود. این الگوریتم در سال 1990 ارائه شد و به دلیل نقاط ضعف موجود در این الگوریتم، استفاده از آن پیشنهاد نمی‌شود.
• MD5 : هر چند که در گذشته به عنوان یکی از پرکاربردترین الگوریتم‌های تابع هش در بلاکچین شناخته می‌شد، اما به دلیل ضعف‌ها و مشکلات امنیتی، استفاده از آن در برنامه‌های حساس امنیتی سفارش نمی‌شود.
• MD6 : این الگوریتم از ساختار درختی با متغیرهای اندازه‌گیری هش دلخواه برای بهبود امنیت و کارایی استفاده می‌کند. MD6 از امکاناتی مانند اطلاعات شفاف برخوردار است که این امکان به تحلیل‌پذیری و اعتماد بیشتر به این الگوریتم کمک می‌کند. در عین حال،‌ MD6 در مقایسه با الگوریتم‌های هش قدیمی‌تر، بهبودهای قابل توجهی ارائه کرده است. به همین دلیل، به عنوان یکی از الگوریتم‌های تابع هش پیشرفته و امن شناخته می‌شود که برای برنامه‌ها و سیستم‌هایی که نیاز به امنیت بالا و کارایی مطلوب دارند، توصیه می‌شود. این الگوریتم تابع هش دارای مزایای امنیتی قوی و توانایی مقابله با حملات مختلف، بوده است. همچنین به عنوان یک گزینه ایده‌آل برای استفاده در محیط‌های امنیتی حساس مورد توجه محققان و توسعه‌دهندگان است.

تابع RIPEMD

RIPEMD در واقع مخفف عبارت Race Integrity Primitives Evaluation Message Digest است. این الگوریتم یک تابع هش پایدار و قابل اعتماد است که از ساختار مرحله‌ای برای محاسبه هش استفاده می‌کند. این نوع ساختار،‌ مراحل دقیقی را اجرا می‌کند که از مقاومت قابل توجهی در برابر تداخل‌های تصادفی بهره‌مند است. خانواده تابع RIPEMD از نسخه‌های 128، 160، 256 و 320 بیتی تشکیل شده است. ایده توسعه RIPEMD بر اساس MD4 است. به خاطر خصوصیات بارز امنیتی، پایداری و عملکرد مطمئن، RIPEMD به عنوان یک ابزار قدرتمند در برخی از محیط‌ها و فناوری‌های پیشرفته به کار گرفته می‌شود.

تابع Whirlpool

تابع Whirlpool، یک تابع هش امن و قوی است که به طور اختصاصی برای کاربردهای امنیتی و رمزنگاری طراحی شده است. این تابع هش با توجه به اصول و زبان ریاضی پیچیده، یک الگوریتم محاسبه مقادیر هش از داده‌های ورودی مختلف ارائه می‌دهد. Whirlpool از ساختارهای الگوریتمی پیشرفته استفاده می‌کند که امکان تولید یک مقدار هش 512 بیتی را فراهم می‌کند.

نقش هش در بلاکچین

در بلاکچین، توابع هش به طور گسترده برای ایجاد امنیت و تصدیق انتقال داده‌ها و تراکنش‌ها استفاده می‌شود. نحوه استفاده از توابع هش در بلاکچین به این صورت است:

• تراکنش‌ها : هنگامی که یک تراکنش انجام می‌شود، داده‌های مربوط به تراکنش مانند مبلغ، فرستنده، گیرنده و… با استفاده از یک تابع هش به یک مقدار هش تبدیل می‌شود که به عنوان امضای دیجیتال تراکنش استفاده می‌شود.
• بلاک‌ها : هنگامی که بلاک‌ها ایجاد می‌شوند، تراکنش‌های مختلف داخل بلاک با یکدیگر ترکیب می‌شوند و سپس یک مقدار هش بر اساس تمام داده‌های بلاک محاسبه می‌شود. این مقدار هش مانند اثر انگشت برای بلاک عمل می‌کند و برای اتصال بین بلاک‌ها استفاده می‌شود.
• تصدیق داده‌ها : وقتی که داده‌ها به بلاکچین اضافه می‌شوند، مقادیر هش آن‌ها محاسبه شده و در بلاکچین ذخیره می‌شود. هر گونه تغییر در داده‌ها باعث تغییر در مقدار هش می‌شود، که این امر تغییرات نادرست را مشخص می‌کند.

به طور خلاصه، توابع هش در بلاکچین به عنوان یک وسیله اساسی برای تضمین امنیت و اطمینان در بلاکچین عمل می‌کند و از پایه‌های اصلی این فناوری جدید حمایت می‌کند.

درخت مرکل (Merkle Tree)

درخت مرکل یک ساختار داده‌ای در کریپتوگرافی (Cryptography) است که به صورت درختی دودویی (Binary) از هش‌های داده‌ها تشکیل می‌شود. این درخت به صورت بازگشتی و با استفاده از توابع هش ساخته می‌شود. ابتدا هر تکه داده به یک هش تبدیل می‌شود، سپس هر دو هش با هم ترکیب شده و هش آن‌ها نیز محاسبه می‌شود. این فرایند تا رسیدن به هش بالایی درخت ادامه پیدا می‌کند که به عنوان ریشه مرکل شناخته می‌شود.

در زنجیره بلوکی، درخت مرکل برای ذخیره و تایید حجم زیادی از داده‌ها استفاده می‌شود. با استفاده از درخت مرکل، تمام داده‌های یک بلاک به یک هش خلاصه تبدیل می‌شود. این هش به عنوان اثبات اینکه تمام داده‌های بلاک تغییر نکرده‌اند و تایید شده‌اند، در بلاک قرار می‌گیرد. با استفاده از درخت مرکل، تایید داده‌ها از طریق تراکنش‌ها و بلاک‌ها بسیار سریع و با کم‌ترین میزان محاسبات امکان‌پذیر می‌شود. این ساختار هش در بلاکچین این امکان را می‌دهد تا حجم زیادی از داده‌ها را به صورت امن ذخیره و تایید کند.

امنیت و یکپارچگی در بلاکچین

استفاده از توابع هش در بلاک‌های بلاکچین بسیار مهم است به دلیل اینکه باعث ایجاد امنیت و یکپارچگی در سیستم می‌شود. هش‌ها به عنوان اثبات اصالت داده‌ها و تراکنش‌ها عمل می‌کنند. هر بلاک دارای یک هش راهنما یا همان هش سری است که به همراه داده‌های خود بلاک در درخت مرکل استفاده می‌شود. این روش به کاهش تقلب و تغییرات غیرمجاز کمک کرده و اطمینان می‌دهد که تاریخچه بلاکچین بدون تحریف است. هش‌ها همچنین در ایجاد امنیت شبکه نیز نقش مهمی دارند. زیرا هر تغییر در داده‌های یک بلاک باعث تغییر هش آن بلاک و تمام بلاک‌های بعدی می‌شود که به سرعت توسط نودهای بلاکچین (Blockchain Nodes) تشخیص داده می‌شود. این ویژگی از هش‌ها امنیت و یکپارچگی در بلاکچین را تضمین می‌کند.

توابع هش در بلاکچین همواره مانند محافظانی بی‌نظیر شناخته می‌شوند. آن‌ها از داده‌ها در برابر هر گونه تغییرات ناخواسته محافظت می‌کنند و پایگاه داده‌ها را در یکپارچه‌ترین حالت ممکن نگه داشته و از همگرایی داده‌ها اطمینان حاصل می‌کنند. فرایند محافظت این توابع از تغییرات غیرمجاز به گونه‌ای است که هر گونه دخل و تصرفی در داده‌ها بلافاصله توسط سیستم تشخیص داده و تنها تغییرات قانونی و مورد تایید قابل منظور هستند. به وسیله این مکانیزم، بلاکچین به یک قلعه امن و قوی تبدیل شده است که بدون تزریق هیچ‌گونه نادرستی در داده‌ها نمی‌تواند تحت تاثیر قرار گیرد و هویت ویژه این شبکه از بین نرود.

کاربرد هش در بلاکچین

در دنیای فناوری امروزی، بلاکچین به عنوان یکی از پیشرفت‌های بزرگ در زمینه امنیت و انتقال اطلاعات، توانسته است برای حوزه‌های مختلفی از جمله بانکداری ، امنیت اطلاعات، زنجیره تامین و حتی انتخابات الکترونیکی بستری امن و شفاف ایجاد کند. یکی از بخش‌های اساسی این فناوری، استفاده از تابع هش در بلاکچین است. این تابع رمزنگاری، به عنوان یک ابزار اساسی، امنیت، شفافیت و منحصر به فرد بودن داده‌ها را بهبود می‌بخشد و تایید صحت و اصالت داده‌ها را فراهم می‌کند. از این‌رو، «رمزنگاری» (Encryption) هش به چالش‌ها و مسائل قدیمی اطلاعات، راه‌حل‌های نوینی ارائه می‌دهد و به توسعه و بهبود بلاکچین کمک می‌کند. به برخی از کاربردهای هش در بلاکچین اشاره می‌کنیم.

هش کردن تراکنش‌ ها

در بلاکچین، هش کردن تراکنش‌ها برای ایجاد شناسه‌های منحصر به فرد و پیوند بخش‌های مختلف تراکنش‌ها به یکدیگر از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. زمانی که یک تراکنش انجام می‌شود، اطلاعات آن توسط تابع هش به یک مقدار هش تبدیل می‌شود. این مقدار هش مانند یک شناسه منحصر به فرد برای تراکنش عمل می‌کند و هر گونه تغییر در اطلاعات تراکنش، موجب تولید یک مقدار هش جدید می‌شود.

سپس شناسه‌های منحصر به فرد تراکنش‌ها به هم پیوند داده می‌شوند تا یک زنجیره از تراکنش‌ها بسازند که به عنوان یک بلاک شناخته می‌شود. وقتی که یک بلاک جدید ایجاد می‌شود، هش بلاک قبلی نیز در اطلاعات بلاک جدید قرار می‌گیرد. به این ترتیب، هر بلاک به طور یکتا به بلاک قبلی خود وصل می‌شود و تغییرات در یک بلاک موجب تغییر در تمام زنجیره بعدی می‌شود. این ساختار زنجیره بلوک‌ها، با نام بلاکچین شناخته می‌شود و امکان اطمینان از اصالت و سلامت اطلاعات در آن فراهم می‌شود.

تایید یکپارچگی داده ها

برای تایید یکپارچگی داده با استفاده از مقادیر هش در بلاکچین،‌ معمولا به روش زیر عمل می‌کنیم :

1. ابتدا داده‌های اصلی را به یک تابع هش مثلا تابع SHA-256 ارسال می‌شوند تا یک مقدار هش برای آن‌ها تولید شود.
2. در زمانی دیگر که نیاز به اعتبارسنجی داده‌ها باشد، داده‌ها دوباره به همان تابع هش فرستاده می‌شوند تا یک مقدار هش دیگر تولید شود.
3. این مقدار هش تولید شده با مقدار اصلی که در گام اول به دست آمده مقایسه می‌شود. اگر این دو مقدار برابر باشند، نشان‌دهنده این است که داده‌ها تغییر نکرده‌اند و یکپارچه هستند. اما اگر داده‌ها تغییر کرده باشند، مقدار هش جدید نیز تغییر خواهد کرد و این تطابق حاصل نخواهد شد.

در بلاکچین، این تکنیک برای تضمین امنیت و یکپارچگی داده‌ها در شبکه استفاده می‌شود و نقش اساسی در اعتماد و اطمینان از صحت داده‌ها و تراکنش‌ها دارد.

مکانیسم های استخراج و اجماع

در شبکه‌های بلاکچین، استخراج بلوک و اجماع دو مفهوم اساسی هستند که نقش مهمی در اعتبارسنجی تراکنش‌ها و افزودن آن‌ها به بلاکچین دارند. در ادامه، در مورد مکانیسم‌های استخراج و اجماع در بلاکچین و نقش توابع هش در این فرایند بیشتر صحبت خواهیم کرد.

• استخراج بلوک (Block Mining): در این مرحله کامپیوترهایی که در شبکه مشارکت دارند برای مثال ماینرها در شبکه بیت کوین، تراکنش‌های جدیدی را جمع‌آوری کرده و یک بلوک را ایجاد می‌کنند. برای ایجاد بلوک جدید، ماینرها باید یک مسئله ریاضی پیچیده (Proof of Work) را حل کنند که این فرایند به عنوان استخراج بلوک شناخته می‌شود. اولین ماینری که مسئله ریاضی را حل کرده و بلوک را ایجاد کند، می‌تواند بلوک را به زنجیره بلاکچین اضافه کند.
• اجماع (Consensus) : اجماع به معنای رسیدگی به توافق درباره اعتبار تراکنش‌ها و تایید بلوک‌ها است. برای اینکه بلوک جدیدی به زنجیره بلاکچین اضافه شود، باید اجماع بر سر اعتبار آن بلوک حاکم شود. اکثر شبکه‌های بلاکچین از الگوریتم‌های مختلف اجماع استفاده می‌کنند، از جمله POW (Proof of Work) که در بیت کوین استفاده می‌شود و (POS (Proof of Stake و POA (Proof of Authority) که در سایر بلاکچین‌ها تاثیرگذار هستند.

در این فرایندها، توابع هش نقش مهمی دارند. توابع هش برای تولید امضای دیجیتال از تراکنش‌ها استفاده می‌شوند تا از امنیت تراکنش‌ها و بلوک‌ها اطمینان حاصل شود.

مفاهیم پیشرفته هش در بلاکچین

بعد از بررسی مفاهیم اولیه و اصلی نوبت به بعضی از مفاهیم پیشرفته هش در بلاکچین می‌رسد که مورد بررسی قرار بگیرند.

• Salting Hash : یک روش امنیتی است که برای افزایش امنیت فرایند هش کردن اطلاعات، استفاده می‌شود. زمانی که یک مقدار،‌ هش می‌شود، یک رشته تصادفی (Salt) به این مقدار اضافه می‌شود و سپس مقدار کلی هش شده، محاسبه می‌شود.

• HMAC : این عبارت مخفف شده عبارت Hash-based Message Authentication Code است که به معنای کد احراز هویت پیام مبتنی بر هش است. HMAC یک تکنیک امنیتی است که برای احراز اصالت و اعتبار پیام‌ها استفاده می‌شود. در این روش، یک تابع هش برای ایجاد یک کد ارزیابی (Digest) از پیام استفاده می‌شود و سپس این کد با یک کلید مخصوص (Key) ترکیب می‌شود تا یک کد HMAC ایجاد شود. استفاده از این روش اطمینان می‌دهد که پیام اصلی بدون تغییر است و از سوی فرد مورد اعتماد ارسال شده است.

روندها و تحولات هش در آینده

هش یکی از مفاهیم کلیدی در امنیت اطلاعات است که در آینده با بهبود الگوریتم‌ها و استفاده گسترده‌تر در حوزه‌های جدید، نقش مهمی خواهد داشت. تحولات در بلاکچین و چالش‌های امنیتی نیز تاثیر زیادی بر روندهای هش در آینده خواهند داشت. در آینده، روندها و تحولات هش و فناوری بلاکچین ممکن است به شکل‌های مختلفی تغییر کنند. برخی از پیش‌بینی‌ها شامل موارد زیر می‌شود :

• توسعه و بهبود الگوریتم‌های هش : توسعه توابع هش با هدف ایجاد الگوریتم‌های بسیار قوی و امن، افزایش سرعت و کارایی این توابع و همچنین اعمال اصلاحات برای جلوگیری از حملات کریپتوگرافی، در آینده ادامه خواهد داشت.
• استفاده از هش در حوزه‌های جدید : هش ممکن است در زمینه‌های جدیدی مانند اینترنت اشیا (loT)، امنیت سایبری و حفظ حریم خصوصی بیشتر به کار گرفته شود.
• تحولات در بلاکچین : بلاکچین یک فناوری کلیدی است که از هش برای تایید تراکنش‌ها و اطلاعات استفاده می‌کند. در آینده، تحولات بلاکچین نقش مهمی هم در توسعه و بهبود هش خواهد داشت.
• چالش‌های امنیتی : با پیشرفت فناوری، چالش‌های جدید امنیتی نیز بروز خواهند کرد که نیاز به راه‌حل‌های هوشمندانه‌تر برای استفاده از هش دارند.

کاربرد های هش در حوزه های دیگر

توابع هش به عنوان ابزاری برای ایجاد اثر انگشت داده‌ها و اطلاعات برای احراز هویت و امنیت استفاده می‌شوند و کاربردهای بالقوه آن‌ها شامل موارد زیر می‌شود.

• مدیریت هویت دیجیتال : توابع هش به عنوان یک ابزار برای احراز هویت و تایید داده‌ها در سیستم‌های مدیریت هویت دیجیتال و تایید هویت (Identity Verification) استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، افراد می‌توانند اطلاعات شناسایی خود را با استفاده از تابع هش رمزگذاری کرده و این اطلاعات را امن‌تر از قبل نگهداری کنند.
• ردیابی زنجیره تامین :‌ توابع هش در زمینه ردیابی و اطمینان از اصالت محصولات در زنجیره تامین (Supply Chain) نیز کاربرد دارند. با استفاده از توابع هش، می‌توان اطلاعاتی مانند مراحل تولید، حمل و نقل، ذخیره‌سازی و توزیع محصولات را ردیابی کرده و از برقراری تقلب و تغییرات غیرمجاز جلوگیری کرد.

جمع بندی

در کالبد بلاکچین، توابع هش همواره جایگاه ویژ‌ه‌ای دارند. توابع هش در بلاکچین نقش بسیار اساسی و حیاتی را ایفا می‌کنند و آن‌ها برای ایجاد رمز گذاری داده‌ها، تضمین امنیت اطلاعات و تغییرات خارق‌العاده بر روی داده‌ها به کار می‌روند. توابع هش در بلاکچین باعث افزایش اعتماد، امنیت و تصمیم‌گیری‌های دقیق‌تر می‌شوند و از اثرات مثبتی بر سطح شفافیت، دقت و عدم تغییرناپذیری داده‌ها در زنجیره بلاک‌ها برخوردارند. در نتیجه، استفاده از توابع هش به عنوان ابزار کلیدی در بلاکچین، امکان ایجاد یک بستر اطلاعاتی امن، قابل اعتماد و پایدار را برای اطرافیان فراهم می‌آورد.