التجزئة في تقنية البلوك تشين: كيف تعمل ولماذا لا تزال فعّالة في عام 2026

لقد أحدثت تقنية البلوك تشين ثورة في طريقة تسجيل المعاملات الرقمية، إذ توفر نظامًا آمنًا وشفافًا ومقاومًا للتلاعب. ويكمن جوهر هذا الابتكار في تقنية التجزئة البلوك تشين. 

تحوّل هذه العملية التشفيرية البيانات إلى رمز فريد ذي طول ثابت، مما يسمح للشبكات بالتحقق من المعلومات، واكتشاف التغييرات، والحفاظ على سلامة كل كتلة. وبدون التشفير، لا يمكن للعملات المشفرة مثل بيتكوين وإيثيريوم أن تعمل بأمان.

برزت أهمية التجزئة بعد أن قدم الباحثون نتائج في مؤتمر EUROCRYPT 2024 تُظهر أنهم نجحوا في مهاجمة نسخة مُصغّرة من 31 جولة من SHA-256، وهي دالة التجزئة المشفرة التي تدعم Bitcoin. 

رغم أن الإعلان أثار مخاوف بشأن أمان البيتكوين، إلا أن الواقع كان أقل إثارة للقلق بكثير. يعتمد البيتكوين على خوارزمية SHA-256 الكاملة المكونة من 64 جولة، مما يترك فجوة كبيرة بين هذا الإنجاز البحثي وأي هجوم عملي محتمل. 

إذن، ما مدى أمان تقنية التجزئة في البلوك تشين اليوم، ولماذا لا تزال تشكل العمود الفقري لشبكات البلوك تشين الحديثة؟ دعونا نستكشف ذلك.

الوجبات السريعة الرئيسية

• تقوم عملية التجزئة بتحويل أي بيانات إلى رمز ثابت الحجم لا يمكن عكسه ويتغير تمامًا إذا تغير حرف واحد فقط في المدخلات.
• يستخدم البيتكوين SHA-256، ويستخدم الإيثيريوم Keccak-256، وتستخدم الأدوات الأحدث بشكل متزايد Blake3 من أجل السرعة.
• نجح هجوم التصادم الذي شنّه يورو كريبت عام 2024 في كسر 31 خطوة من أصل 64 خطوة في خوارزمية SHA-256. وهذا يُعدّ تقدماً حقيقياً للباحثين، وليس تهديداً حقيقياً لبيتكوين.
• تتيح أشجار ميركل لسلاسل الكتل إثبات صحة معاملة واحدة دون الحاجة إلى تنزيل السلسلة بأكملها.

التطور التاريخي لتقنية التجزئة في سلسلة الكتل

                                                    المصدر: مُولّد بواسطة الذكاء الاصطناعي

كانت تقنية التجزئة موجودة قبل ظهور تقنية سلسلة الكتل (البلوك تشين) بفترة طويلة، وقد طُوّرت في الأصل للتحقق من سلامة البيانات وتعزيز الأمن الرقمي. انتشرت وظائف التجزئة التشفيرية المبكرة ، مثل MD5 وSHA-1، على نطاق واسع في التسعينيات، لكن التطورات في مجال الحوسبة كشفت في النهاية عن نقاط ضعف جعلتها عرضة لهجمات التصادم.

أدت هذه القيود إلى اعتماد خوارزميات أقوى، بما في ذلك SHA-256، وهو جزء من عائلة SHA-2 التي تم طرحها في عام 2001، والتي لا تزال واحدة من أكثر معايير التجزئة الموثوقة حتى اليوم.

دخلت تقنية التجزئة في سلسلة الكتل دائرة الضوء مع إطلاق البيتكوين في عام 2009. اختار ساتوشي ناكاموتو SHA-256 لتأمين المعاملات، وربط الكتل معًا، ودعم آلية إثبات العمل في البيتكوين.

إن تصميمها أحادي الاتجاه ومقاومتها للتلاعب يجعلها مثالية للحفاظ على سلامة سلسلة الكتل، حيث أن أي تغيير طفيف في المدخلات ينتج عنه تجزئة مختلفة تمامًا. 

‎

منذ ظهور البيتكوين، أصبح التشفير مكونًا أساسيًا لتقنية البلوك تشين، حيث يدعم كل شيء بدءًا من التحقق من المعاملات والتعدين وصولًا إلى العقود الذكية والتطبيقات اللامركزية عبر شبكات البلوك تشين الحديثة.

ما هي عملية التجزئة في تقنية البلوك تشين؟

                                            المصدر: مُولّد بواسطة الذكاء الاصطناعي

التجزئة في تقنية البلوك تشين هي عملية تمرير البيانات، أو المعاملات، أو الكتل، أو الملفات، أو أي شيء آخر، عبر دالة رياضية تُنتج رمزًا فريدًا ثابت الطول يُسمى التجزئة. ومن هذه السلسلة من التجزئات اشتُقّ مصطلح " بلوك تشين ".

يلعب هذا دورًا محوريًا في إنشاء التوقيعات الرقمية والتحقق منها. يكفي تغيير حرف واحد فقط في المدخلات لينتج عنه تجزئة مختلفة تمامًا. ولأن كل كتلة تحتوي على تجزئة الكتلة السابقة، فإن أي تغيير طفيف في البيانات المخزنة يُنتج تجزئة مختلفة تمامًا، مما يكشف فورًا أي محاولة للتلاعب بسلسلة الكتل. 

لتغيير كتلة بنجاح، سيتعين على المهاجم إعادة حساب التجزئات لتلك الكتلة وكل كتلة لاحقة مع تجاوز آلية الإجماع الخاصة بالشبكة، وهي مهمة غير عملية حسابيًا على سلاسل الكتل الآمنة جيدًا. 

ونتيجة لذلك، تساعد عملية التشفير في الحفاظ على سلامة وشفافية وموثوقية شبكات البلوك تشين. هذه الخاصية، التي تجعل تقنية البلوك تشين موثوقة للغاية ومقاومة للتلاعب، هي ما يمنحها هذه الخاصية.

هذه هي الفكرة الأساسية. كل ما تبقى في هذه المقالة يشرح فقط سبب كون هذه الحيلة البسيطة فعّالة للغاية. كل كتلة في بيتكوين وإيثيريوم، وفي معظم سلاسل الكتل الأخرى، تحمل تجزئة لبياناتها الخاصة بالإضافة إلى تجزئة الكتلة السابقة لها. 

استخدامات دوال التجزئة في تقنية البلوك تشين

تُعدّ دوال التجزئة عنصرًا أساسيًا في تقنية سلسلة الكتل (البلوك تشين)، حيث تُساعد في تأمين البيانات، والتحقق من المعاملات، والحفاظ على سلامة الشبكات اللامركزية. فيما يلي تطبيقاتها الرئيسية:

أشجار ميركل

تستخدم تقنية البلوك تشين أشجار ميركل لتنظيم بيانات المعاملات بكفاءة. تُجزأ المعاملات الفردية وتُدمج حتى يتم إنتاج جذر ميركل واحد، والذي يُخزن في رأس الكتلة. أي تغيير في المعاملة يُغير تجزئة الجذر، مما يُسهل اكتشاف التلاعب ويُمكّن من التحقق السريع من المعاملات.

آليات الإجماع

تُعدّ وظائف التجزئة أيضاً من العوامل الأساسية في آليات الإجماع في تقنية البلوك تشين، مثل آلية إثبات العمل (PoW) . في بيتكوين، يقوم المعدنون بتجزئة رؤوس الكتل بشكل متكرر حتى يعثروا على تجزئة أقل من مستوى الصعوبة المستهدف للشبكة، مما يضمن التحقق من صحة الكتل بشكل عادل وآمن.

التوقيعات الرقمية

تعتمد التوقيعات الرقمية على دوال التشفير التجزئية للتحقق من صحة المعاملات وسلامة البيانات. فبدلاً من توقيع المعاملة كاملةً، يوقع المستخدمون على تجزئتها، مما يسمح للآخرين بتأكيد ملكيتها واكتشاف أي تغييرات غير مصرح بها دون الكشف عن المفاتيح الخاصة.

تخزين البيانات واسترجاعها

تعمل تقنية التجزئة أيضًا على تحسين تخزين البيانات واسترجاعها من خلال تخصيص بصمة رقمية فريدة لكل كتلة ومعاملة. وهذا يسمح لشبكات البلوك تشين بتحديد المعلومات والتحقق منها واسترجاعها بسرعة مع الحفاظ على سلامة السجلات عبر الأنظمة اللامركزية.

‎

خصائص دالة التشفير الآمنة

لا تكون دالة التجزئة المشفرة فعالة إلا إذا استوفت العديد من متطلبات الأمان والأداء الأساسية. 

• مقاومة الاصطدام: ينبغي أن يكون من المستحيل حسابيًا إيجاد مدخلين مختلفين ينتجان نفس قيمة التجزئة. بعبارة أخرى، إيجاد رسالتين (م₁ و م₂حيث يكون تجزئة (k, m₁) = تجزئة (k, m₂) أمراً مستحيلاً عملياً. هذا يمنع المهاجمين من استبدال جزء من البيانات بآخر دون أن يتم اكتشافهم.
• مقاومة الصورة المسبقة: بمجرد الحصول على قيمة التجزئة، يكاد يكون من المستحيل تحديد المدخلات الأصلية التي أنتجتها. تضمن هذه الخاصية أحادية الاتجاه عدم إمكانية استعادة المعلومات الحساسة من قيمة التجزئة الخاصة بها.
• مقاومة الصورة الأولية الثانية: حتى لو عرف المهاجم الرسالة الأصلية، فلن يتمكن من العثور على رسالة أخرى تُنتج نفس قيمة التجزئة. هذا يحمي من محاولات استبدال البيانات المشروعة ببيانات خبيثة.
• مساحة إخراج كبيرة: ينبغي أن تُولّد دالة التجزئة الآمنة نطاقًا واسعًا من المخرجات المحتملة (مثل 256 بت). إن العدد الهائل من قيم التجزئة المحتملة يجعل هجمات التصادم بالقوة الغاشمة غير عملية حسابيًا.
• الناتج الحتمي: يجب أن تُنتج دالة التجزئة دائمًا نفس قيمة التجزئة لنفس المدخلات. بغض النظر عن وقت أو مكان تنفيذ الدالة، يجب أن تؤدي البيانات المتطابقة دائمًا إلى قيمة تجزئة متطابقة.
• تأثير الانهيار الجليدي: أي تغيير طفيف في المدخلات، حتى لو اقتصر على تغيير بت واحد فقط، من شأنه أن يُنتج مُخرَج تجزئة مختلفًا تمامًا. هذه الخاصية تمنع المهاجمين من تحديد العلاقات بين المدخلات المتشابهة وتجزئاتها المقابلة.
• سهولة حل الألغاز (عدم القدرة على التنبؤ): يجب أن تجعل دالة التجزئة الآمنة من المستحيل التنبؤ بأي جزء من المخرجات أو استنتاج الأجزاء المفقودة من المدخلات من معلومات جزئية. حتى لو كان المهاجم على دراية بمعظم المدخلات، فلا ينبغي أن يكون قادرًا على تحديد البيانات المتبقية أو التنبؤ بقيمة التجزئة الناتجة.
• مخرجات ذات طول ثابت: بغض النظر عما إذا كان المدخل حرفًا واحدًا أو قاعدة بيانات كاملة، فإن دالة التجزئة تُنتج دائمًا مخرجًا بنفس الطول. على سبيل المثال، تُنتج خوارزمية SHA-256 باستمرار قيمة تجزئة بطول 256 بت (32 بايت) لكل مدخل، مما يجعل التخزين والتحقق فعالين.

كيف تعمل دوال التجزئة فعلياً؟

                                   المصدر: مُولّد بواسطة الذكاء الاصطناعي

تخيل دالة التجزئة كآلة تمزيق الورق التي تصنع دائمًا كومة من قصاصات الورق بنفس الحجم تمامًا، بغض النظر عن حجم الورقة التي تدخلها.

أدخل كلمة واحدة أو رواية كاملة، وستحصل على قصاصات ورق بنفس الحجم تمامًا في كلتا الحالتين. وهنا تكمن الحيلة: لا ينبغي أبدًا أن تُنتج ورقتان مختلفتان نفس كومة القصاصات، ولا ينبغي أبدًا أن تتمكن من إعادة لصق القصاصات في الصفحة الأصلية.

هذه هي دالة التجزئة ببساطة. أما من الناحية التقنية، فتحتاج دالة التجزئة التشفيرية الجيدة إلى أربع خصائص:

• حتمية: المدخلات نفسها تُنتج دائماً المخرجات نفسها. في كل مرة، وإلى الأبد.
• سريع الحساب: يجب أن يكون جهاز الكمبيوتر الخاص بك قادراً على حساب قيمة التجزئة بشكل فوري تقريباً.
• طريقة واحدة: يمكنك تحويل البيانات إلى قيمة تجزئة بسهولة. أما تحويل قيمة التجزئة إلى البيانات الأصلية فينبغي أن يكون مستحيلاً عملياً.
• حساس للتغيير: قم بتغيير بت واحد في المدخل، وسيظهر الناتج بشكل مختلف تمامًا. يُطلق على هذا اسم تأثير الانهيار الجليدي.

تأثير الانهيار الجليدي، بلغة بسيطة

إليك مثال حقيقي باستخدام خوارزمية SHA-256. جرّب حساب قيمة التجزئة لهذين المدخلين:

المدخلات: "أنا مدين لك بعشرة دولارات"

Output: 3367642f44f82b0c063b69805aefa6af49dcf20e338e0d91dc546174dbae0173

المدخلات: "أنا مدين لك بعشرة دولارات"

Output: 7922c6ed072fb8330e12b386d9c98c94786236c1bc3b9adbfa16105442c3e5cc

تغير حرف كبير واحد. لم يعد الهاش مختلفًا قليلًا، بل أصبح مختلفًا تمامًا، لدرجة يصعب معها التعرف عليه. هذا هو تأثير الانهيار الجليدي، ولهذا السبب تحديدًا لا يمكنك تخمين أو عكس هندسة الهاش عن طريق تقريب المدخلات تدريجيًا من الهدف.

التجزئة في البرمجة: بايثون، جافا سكريبت، وسوليديتي

لا يكفي مجرد قراءة معلومات عن التشفير. إليك كيف يبدو الأمر فعلياً عند كتابته.

Python

استيراد هاشلب

def hash_data(ata: str) -> str:

    إرجاع hashlib.sha256(data.encode('utf-8')).hexdigest()

print(hash_data(“Hello, blockchain”))

# الناتج: سلسلة نصية سداسية عشرية ثابتة مكونة من 64 حرفًا، في كل مرة

جافا سكريبت (Node.js)

ثابت التشفير = يتطلب('التشفير');

دالة hashData(data) {

  return crypto.createHash('sha256').update(data).digest('hex');

}

console.log(hashData(“Hello, blockchain”));

// نفس الناتج المكون من 64 حرفًا كما في إصدار بايثون أعلاه

لغة سوليديتي (العقود الذكية لشبكة إيثيريوم)

// معرف ترخيص SPDX: MIT

صلابة براغما ^ 0.8.20 ؛

عقد HashExample {

    دالة hashData(string memory data) عامة نقية تُرجع (bytes32) {

        return keccak256(abi.encodePacked(data));

    }

}

لاحظ أن لغة Solidity تستخدم خوارزمية keccak256، وليس SHA-256. اختارت إيثيريوم خوارزمية مختلفة عن بيتكوين، وهذا الاختيار له أهمية أكبر مما توضحه معظم الشروحات. دعونا نتعرف على السبب.

SHA-256 ضد Keccak-256 ضد Blake3: أيها يفوز فعلاً؟

يتعين على كل سلسلة كتل اختيار دالة تجزئة ، ويؤثر هذا الاختيار على السرعة وتكاليف الغاز والأمان على المدى الطويل. إليكم مقارنة بين الخيارات الثلاثة الرئيسية.

الميزات	SHA-256	Keccak-256 (عائلة SHA-3)	Blake3
استعمل من قبل	بيتكوين ، بيتكوين كاش	إيثريوم، سلسلة BNB	سلاسل أحدث، أدوات سلامة الملفات
حجم الإنتاج	256 بت	256 بت	256 بت (قابل للتعديل)
تصميم	ميركل دامجارد	البناء الإسفنجي	شجرة ميركل
السرعة على وحدة المعالجة المركزية	معتدل	معتدل	سريع جدًا، ويستخدم المعالجة المتوازية
تسريع الأجهزة	نعم، توجد رقائق ASIC مخصصة	دعم محدود لدوائر ASIC	مُحسَّن للبرمجيات، متوافق مع SIMD
نقاط الضعف المعروفة	تصادم نظري من 31 خطوة (2024)	لا يوجد حل عملي حتى عام 2026	لا يوجد حل عملي حتى عام 2026
أفضل ل	تعدين إثبات العمل على نطاق واسع	العقود الذكية، سلاسل EVM	تطبيقات ذات إنتاجية عالية، تجزئة الملفات

لقد حظي SHA-256 ببداية هائلة لأن Bitcoin اختاره في عام 2009. قام المعدنون ببناء أجهزة متخصصة تسمى ASICs حوله، وهذه الأجهزة هي الآن واحدة من أكبر مزايا أمان Bitcoin.

لقد تراوحت قوة التعدين المجمعة لشبكة البيتكوين حول 1,000 إكساهاش في الثانية (ما يعادل تقريبًا 1 زيتاهاش) حتى عام 2026، مما يعني أن مهاجمتها تعني تجاوز قوة التجزئة لتلك المجموعة الكاملة من المعدات المخصصة، وليس مجرد كسر الحسابات الرياضية.

فازت خوارزمية Keccak-256 بمسابقة NIST SHA-3 عام 2012، لكن إيثيريوم تستخدم في الواقع نسخة ما قبل التوحيد القياسي من Keccak، وليس مواصفات NIST SHA-3 النهائية. هذا فرق بسيط ولكنه جوهري قد يغفل عنه المطورون أحيانًا عند الانتقال بين سلاسل الكتل.

يُعدّ Blake3 ، الذي صدر عام 2020، أحدثَ الخوارزميات الثلاث. صُمّم هذا الخوارزمية لتحقيق سرعة فائقة بدلاً من التوافق مع الأنظمة القديمة، وهو قادر على حساب البيانات بسرعة أكبر بكثير من SHA-256 على وحدات المعالجة المركزية الحديثة، وذلك بفضل توزيعه للعملية على عدة أنوية. لم يشهد Blake1 انتشارًا واسعًا في تقنية البلوك تشين حتى الآن، إلا أن أدوات مثل IPFS والعديد من سلاسل الطبقة الأولى الأحدث تستخدمه لإجراء فحوصات داخلية لسلامة البيانات.

ملاحظة: السرعة ليست مرادفة للأمان. صحيح أن Blake3 أسرع، لكن SHA-256 صمد أمام 17 عامًا من اهتمام أفضل محللي التشفير في العالم. هذا السجل الحافل يُضيف قيمة لم يكتسبها Blake3 بعد.

أشجار ميركل: كيف يتحقق البيتكوين من ملايين المعاملات دون إعادة فحص كل شيء

                                                     المصدر: مُولّد بواسطة الذكاء الاصطناعي 

إليكم مشكلة: يمكن لكتلة بيتكوين واحدة أن تحتوي على آلاف المعاملات. إذا أردتَ إثبات أن معاملةً ما موجودةٌ فعلاً في تلك الكتلة، فهل سيتعين عليك تنزيل كل معاملة أخرى والتحقق منها أيضاً؟

لا، هذا بالضبط ما تحله أشجار ميركل. تقوم شجرة ميركل بتجزئة أزواج المعاملات معًا، ثم تجزئ نتائجها معًا، ثم تستمر في عملية التزاوج والتجزئة حتى يتبقى تجزئة واحدة فقط في الأعلى. تُسمى هذه التجزئة النهائية جذر ميركل، ويتم تخزينها في رأس الكتلة.

فمثلا:

المعاملات: TX1 TX2 TX3 TX4

                    \ / \ /

أزواج التجزئة: H(1,2) H(3,4)

                       \ /

هاش مرة أخرى: جذر ميركل

إذا أراد شخص ما إثبات أن المعاملة TX2 جزء من الكتلة، فلا يحتاج إلى المعاملات الأربع جميعها. يكفيه إثبات TX2، وتجزئة TX1، وتجزئة H(3,4). يُسمى هذا إثبات ميركل، وهو يسمح لمحفظة خفيفة على هاتفك بالتحقق من حدوث المعاملة دون الحاجة إلى تنزيل سلسلة الكتل بأكملها، والتي ستتجاوز 600 غيغابايت بحلول عام 2026 بالنسبة لبيتكوين وحدها.

وهذا ما يجعل إخفاء التلاعب صعباً للغاية. تغيير معاملة واحدة يؤدي إلى تغيير تجزئة بياناتها. وهذا بدوره يُغير تجزئة الزوج الأعلى منها، وجذر ميركل، وتجزئة رأس الكتلة، ويقطع الصلة بالكتلة التالية. تغيير بسيط واحد ينتشر تأثيره في جميع أنحاء النظام.

‎

تحليل أمني: ما الذي تعنيه أبحاث التصادم 2024-2025 فعلياً

بالعودة إلى إعلان يورو كريبت، إليكم ما حدث بالفعل، بالترتيب.

توصل الباحثون ينغشين لي، وفوكانغ ليو، وغاولي وانغ إلى هجوم تصادم نظري ضد 31 خطوة من أصل 64 خطوة في خوارزمية SHA-256، ونُشرت نتائجهم في مؤتمر EUROCRYPT 2024. ثم حوّلت ورقة بحثية لاحقة هذا الهجوم إلى تصادم عملي ، حيث تمكنوا من إنتاج مدخلين مختلفين بنفس قيمة التجزئة المكونة من 31 خطوة في حوالي 1.2 ساعة باستخدام 64 خيطًا حاسوبيًا.

قد يبدو هذا مثيرًا للقلق حتى تعرف أمرين؛ أولًا، كان هذا أول تحسين على تصادمات SHA-256 ذات 31 خطوة منذ مؤتمر EUROCRYPT 2013 ، أي قبل أكثر من عقد من الزمان. التقدم في كسر خوارزمية SHA-256 بطيء للغاية، وليس سريعًا.

ثانيًا، وهذا هو الجزء الأهم، أن خوارزمية SHA-256 الخاصة ببيتكوين تُنفذ جميع الخطوات الـ 64. وقد صرّح الباحثون أنفسهم بوضوح أن هجومهم لا يُشكل أي تهديد يُذكر لأمن خوارزمية SHA-256 الكاملة، إذ أنه لا يصل إلا إلى نصف عدد الخطوات تقريبًا.

لفهم أهمية الخطوات: تعالج خوارزمية SHA-256 بياناتك عبر 64 جولة من المزج والتشويش. كل خطوة إضافية يمكنك استغلالها تُضاعف تقريبًا قوة الحوسبة المطلوبة للخطوة التالية. الانتقال من الخطوة 31 إلى الخطوة 64 ليس ضعف الصعوبة فحسب، بل هو أصعب بكثير.

ما يجب عليك فعله فعلياً بهذه المعلومات:

• لا داعي للذعر؛ لا يوجد أي بلوك تشين إنتاجي معرض للخطر بسبب هذا البحث اليوم.
• راقب التقدم الأكاديمي عن كثب. إذا وصل الباحثون إلى الخطوة 40 أو 45 خلال السنوات القليلة المقبلة، فعندها يجب أن تبدأ بمتابعة الأمر عن كثب.
• إذا كنت تبني شيئًا ما اليوم، فلا تصممه مع مراعاة احتمال انهيار خوارزمية SHA-256. بدلاً من ذلك، صممه مع مراعاة الحاجة إلى مسار ترقية سلس في نهاية المطاف، وهي مشكلة هندسية مختلفة تمامًا وأكثر هدوءًا.

الحواسيب الكمومية ومستقبل التجزئة

تُكثر عناوين الأخبار المتعلقة بالحوسبة الكمومية من التلميح إلى أن تقنية البلوك تشين محكوم عليها بالفشل. لكن الصورة الحقيقية أكثر بساطة، وهذا أمر جيد. تُهدد الحواسيب الكمومية أمرين مختلفين تمامًا في علم التشفير، ومن المهم التمييز بينهما بوضوح:

1. تشفير المفتاح العام إنّ التوقيعات التي تثبت ملكيتك لعملاتك الرقمية معرضة للخطر فعلاً. من الناحية النظرية، يمكن لخوارزمية شور أن تكسر حسابات المنحنى الإهليلجي المستخدمة في توقيعات محافظ بيتكوين وإيثيريوم.
2. وظائف التجزئة (وهو موضوع هذه المقالة بأكملها) أكثر مقاومة بكثير. أفضل هجوم كمومي ضد التجزئة، خوارزمية غروفر، لا تُحقق سوى تسريع بمقدار الجذر التربيعي، وليس اختراقًا كاملًا.

عمليًا، هذا يعني أن دالة تجزئة 256 بت مثل SHA-256 أو Keccak-256 ستوفر ما يقارب 128 بت من الأمان في عصر الحوسبة الكمومية، وهو مستوى يُعتبر قويًا لعقود قادمة. يكمن الخطر الكمومي الأكبر على تقنية البلوك تشين في توقيعات المحافظ ، وليس في عملية التجزئة التي تؤمّن الكتل.

أصدر المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) أول ثلاثة معايير للتشفير ما بعد الكم في أغسطس 2024: FIPS 203 و204 و205. والجدير بالذكر أن أحدها، FIPS 205 (SLH-DSA)، هو نظام توقيع قائم على التجزئة تم بناؤه خصيصًا لأن وظائف التجزئة تعتبر واحدة من أكثر الأدوات مقاومة للكم التي يمتلكها خبراء التشفير.

إذا كنت تبني على المدى الطويل، فإليك مسار الترحيل الواقعي:

• استمر في استخدام SHA-256 أو Keccak-256 أو SHA-3 للتجزئة. فهي ليست الحلقة الأضعف.
• تابع كيف سيتم اعتماد معايير التوقيع ML-DSA وSLH-DSA الخاصة بمعهد NIST عبر السلاسل الرئيسية خلال السنوات القليلة القادمة.
• إذا كنت تقوم بتخزين أي شيء من المفترض أن يظل قابلاً للتحقق لمدة تزيد عن 20 عامًا، ففضل خوارزميات التجزئة ذات أحجام الإخراج الأكبر (SHA-512 على SHA-256، على سبيل المثال) لأن خوارزمية Grover تحتاج إلى ثلاثة أضعاف طول الإخراج تقريبًا للحفاظ على نفس مستوى الأمان ضد مهاجم الكم.

أخطاء التجزئة الشائعة وكيفية إصلاحها

إذا كنت قد كتبت أي كود يتعلق بتجزئة البلوك تشين، فمن المحتمل أنك واجهت أحد هذه المشاكل.

"عدم تطابق التجزئة" عند التحقق من البيانات: يشير هذا غالبًا إلى وجود مسافات بيضاء أو ترميز أو ترتيب بايتات غير صحيح. فتجزئة "Hello" و"Hello" (مع مسافة في النهاية) تعطي نتيجتين مختلفتين تمامًا. لذا، احرص دائمًا على تقليم وتطبيع مدخلاتك بنفس الطريقة من كلا الطرفين قبل التجزئة.

نتائج التجزئة المختلفة بين بايثون وجافا سكريبت لنفس المدخلات: تحقق من ترميز السلسلة النصية. قد تتصرف إعدادات مكتبة التجزئة الافتراضية في بايثون بشكل مختلف عن معالجة المخزن المؤقت في جافا سكريبت إذا لم تحدد ترميز UTF-8 بشكل صريح في كلا الجانبين.

يُعطي خوارزمية keccak256 في لغة Solidity نتائج غير متوقعة مقارنةً بحاسبات SHA-3 المتوفرة على الإنترنت، مما يُسبب حيرةً لدى العديد من المطورين. خوارزمية keccak256 في إيثيريوم لا تُطابق معيار SHA-3 النهائي الصادر عن المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST).

هما متقاربان، وليسا متطابقين تمامًا، لأن إيثيريوم بُني قبل أن تُصدر NIST قواعد الحشو الخاصة بـ SHA-3. استخدم دالة keccak256 الخاصة بلغة Solidity لأي شيء يتعلق بإيثيريوم، ولا تستخدم أبدًا أي أداة خارجية لـ SHA-3.

فشل التحقق من برهان ميركل: تأكد من ترتيب دمج التجزئات. تنشأ معظم أخطاء شجرة ميركل من تجزئة (A + B) بينما تتوقع الشجرة في الواقع تجزئة (B + A). الترتيب مهم للغاية في التجزئة، على الرغم من أنه قد يبدو غير ذلك.

بطء أداء التجزئة في الحلقات: إذا كنت تُجزئ آلاف السجلات واحدًا تلو الآخر في برنامج نصي، فقم بتجميع العمل أو انتقل إلى خوارزمية أسرع مثل Blake3 للمهام غير الحرجة التي تتطلب توافقًا. لا تُجبر على استخدام SHA-256 في كل مكان لمجرد أنها الأكثر شهرة.

الصناعات المستفيدة من تقنية التجزئة في سلسلة الكتل

أصبحت تقنية التجزئة في سلسلة الكتل طبقة أمان بالغة الأهمية في العديد من الصناعات، مما يضمن بقاء البيانات غير قابلة للتلاعب، وقابلة للتحقق، وجديرة بالثقة: 

تمويل

تعتمد العملات المشفرة مثل بيتكوين وإيثيريوم على التشفير للتحقق من صحة المعاملات، وتأمين المحافظ الرقمية، والحفاظ على سلامة سلسلة الكتل. كما تستخدم المؤسسات المالية سلسلة الكتل لتحسين معالجة المدفوعات والحد من الاحتيال.

قطاع الرعاية الصحية

تعتمد المستشفيات ومقدمو الرعاية الصحية على التشفير لحماية السجلات الطبية الإلكترونية، والتحقق من صحة البيانات، وتمكين تبادل المعلومات بشكل آمن دون المساس بخصوصية المريض.

بلغت قيمة سوق تقنية سلسلة الكتل (البلوك تشين) في قطاع الرعاية الصحية عالميًا 11.33 مليار دولار أمريكي في عام 2024. ويعود هذا النمو السريع إلى تزايد الطلب على إدارة بيانات المرضى بشكل آمن، وقابلية التشغيل البيني، وأنظمة الرعاية الصحية الشفافة. ومن أبرز الشركات العاملة في هذا السوق: أكيري، وبيرست آي كيو، وبوكيت دوك، وغارد تايم.

سلسلة التوريد

يستخدم المصنّعون وتجار التجزئة تقنية التشفير البلوك تشين لتتبع المنتجات من المنشأ إلى التسليم. وهذا يُنشئ سجلات تدقيق شفافة، ويتحقق من أصالة المنتج، ويساعد في مكافحة التزييف والاحتيال في سلسلة التوريد. على سبيل المثال، تُقدّم علامة الساعات بريتلينغ جوازات سفر رقمية لجميع ساعاتها.

حكومة

تستكشف الوكالات العامة استخدام التجزئة لأنظمة الهوية الرقمية الآمنة، والتصويت الإلكتروني، وإدارة المستندات المقاومة للتلاعب، مما يحسن الشفافية وثقة الجمهور. 

أحد الأمثلة البارزة على استخدام تقنية البلوك تشين الحكومية هو نظام الحوكمة الإلكترونية في إستونيا ، حيث يتم استخدام تقنية البلوك تشين لتأمين بيانات مواطنيها وتسهيل خدمات مثل الهوية الرقمية والتصويت عبر الإنترنت والضرائب الإلكترونية.

وسائل الإعلام والترفيه

تحمي تقنية التشفير عبر سلسلة الكتل الملكية الفكرية من خلال التحقق من الملكية، وتأمين الحقوق الرقمية، والحد من قرصنة المحتوى الإبداعي. على سبيل المثال، أوديوس، وهي خدمة بث موسيقى لامركزية تضمن توزيعًا عادلًا للعائدات.

‎

الأسئلة الشائعة