ما هو قيمة الهاش؟ كشف سر الأساس التشفيري للبلوكشين

عند الحديث عن أمان سلسلة الكتل، يتطرق الجميع عادةً إلى قيمة الهاش. لكن، ما هو الهاش بالضبط؟ كيف يضمن عدم قابلية التغيير للمعاملات؟ يخلط الكثيرون بين الهاش والتشفير، لكن في الواقع، عملية توليد الهاش هي عملية أحادية الاتجاه، غير قابلة للعكس، وهذا هو السبب في قوته في العالم الرقمي.

فهم طبيعة الهاش من خلال التحويل غير العكسي

الهاش، أو التجزئة، هو برنامج حسابي رياضي يُستخدم لتحويل مدخلات ذات طول عشوائي، باستخدام خوارزمية هاش معينة، إلى نتيجة ثابتة الطول، تُعرف بقيمة الهاش.

ببساطة، يُشبه الهاش “بصمة” البيانات — كل مدخل مختلف يُنتج رمز بصمة فريد، لكن هذه العملية أحادية الاتجاه تمامًا. يمكنك حساب قيمة الهاش بسهولة استنادًا إلى المحتوى الأصلي، لكن لا يمكنك استنتاج المحتوى الأصلي من قيمة الهاش. فكما لو علمت أن الناتج هو 5، لا يمكنك تحديد ما إذا كان 1+4 أم 2+3، هاش هو مثل هذا التحويل غير العكسي.

بشكل دقيق، توليد قيمة الهاش لا يندرج تحت خوارزميات التشفير. التشفير دائمًا يتعلق بعملية فك التشفير — حيث يوجد تشفير، يوجد دائمًا إمكانية لفك التشفير. أما توليد الهاش فهو نظام تشفير أحادي الاتجاه، يتضمن عملية حسابية مباشرة فقط، ولا يوجد عملية فك عكسية. لهذا السبب، يُعد الهاش جزءًا مهمًا من علم التشفير الحديث.

خوارزميات الهاش الشائعة وطرق حساب قيمة الهاش

حاليًا، تتوفر في الصناعة عدة خوارزميات توليد قيمة الهاش، منها ثلاثة أنواع رئيسية: سلسلة MD العالمية، وسلسلة SHA، والمعيار الوطني الصيني SM3.

من بينها، يُعد SHA-256 خوارزمية مهمة وضعتها وكالة الأمن القومي الأمريكية (NSA) ونشرتها المعهد الوطني للمقاييس والتقنية (NIST). لماذا يُسمى SHA-256؟ لأنه يُنتج قيمة هاش بطول 256 بت. نظرًا لمستوى الأمان العالي جدًا، أصبح SHA-256 أحد أكثر الطرق موثوقية لحماية المعلومات الرقمية، ويُستخدم على نطاق واسع في مجالات مثل البلوكشين والتشفير.

على سبيل المثال، إذا طبقنا خوارزمية SHA-256 على النص “hello blockchain world, this is yeasy@github”، فستكون قيمة الهاش الناتجة “db8305d71a9f2f90a3e118a9b49a4c381d2b80cf7bcef81930f30ab1832a3c90”. طالما لم يتغير المحتوى الأصلي، فإن قيمة الهاش ستظل ثابتة؛ وإذا تم تعديل حتى حرف واحد، ستتغير قيمة الهاش تمامًا.

هذه هي قوة الهاش — لا حاجة لمراجعة المحتوى الأصلي للملف، فقط إذا كانت قيمتا الهاش SHA-256 للملفين متطابقتين، يمكنك أن تكون واثقًا تقريبًا أن المحتوى هو نفسه.

كيف يحمي الهاش البيانات

في بدايات الاتصالات عبر الشبكة، كانت المعلومات تتعرض غالبًا للتشويش أو التعديل أثناء النقل. كيف يمكن للمستقبل أن يتحقق من أن المعلومات المستلمة تتطابق مع المحتوى المرسل؟ التحقق المتكرر من النقل كان غير فعال ويستهلك الكثير من الموارد.

قدم الهاش حلاً أنيقًا. يمكن للمرسل حساب قيمة هاش للرسالة الأصلية وإرفاقها بالرسالة عند الإرسال. عند استلام الرسالة، يقوم المستقبل بحساب قيمة هاش للمحتوى الأصلي، ويقارنها مع القيمة المرفقة. إذا كانت القيمتان متطابقتين تمامًا، فهذا يدل على أن الرسالة لم تتعرض للتعديل أثناء النقل؛ وإذا اختلفتا، حتى لو بحرف واحد، يمكن للمستقبل اكتشاف ذلك على الفور. آلية التحقق من السلامة باستخدام الهاش أصبحت معيارًا في نقل البيانات الحديث.

الدور المهم لقيمة الهاش في تقنية البلوكشين

تُعد قيمة الهاش أكثر ما يميز تطبيقات تقنية البلوكشين. كل كتلة تحتوي على قيمة هاش للكتلة السابقة، والكتلة التالية تحتوي على قيمة هاش للكتلة الحالية، وهكذا، يتم ربط الكتل بشكل متسلسل، مكونة سلسلة لا يمكن تعديلها عكسياً.

على سبيل المثال، في بيتكوين، تُستخدم قيمة الهاش لإنشاء ملخص بيانات كل معاملة. إذا حاول أحد تعديل سجل المعاملات التاريخي، ستتغير قيمة الهاش للكتلة فورًا، وتتغير بعد ذلك قيمة الهاش لجميع الكتل اللاحقة. يضمن هذا الهيكل السلسلي أن سجل المعاملات في الشبكة موثوق جدًا وآمن — فلتعديل معاملة واحدة، يحتاج المهاجم إلى إعادة حساب جميع الكتل اللاحقة، وهو أمر شبه مستحيل من الناحية الحسابية.

لهذا السبب، يُقال إن البلوكشين يمتلك خاصية “عدم التغيير” — والدعم الأساسي لهذه الخاصية هو خصائص قيمة الهاش.

الخصائص الأربعة الأساسية التي يجب أن تتوفر في قيمة الهاش الممتازة

ليست جميع خوارزميات الهاش مناسبة للاستخدام في البلوكشين أو التشفير. يجب أن تلبي الخوارزمية الممتازة لتوليد قيمة هاش موثوقة الشروط الأربعة التالية:

السرعة في الاتجاه الأمامي — عند إعطاء المحتوى الأصلي وخوارزمية الهاش، يجب أن تكون قادرًا على توليد قيمة الهاش بسرعة ضمن وقت وموارد حسابية محدودة. هذا يضمن كفاءة النظام.

صعوبة العكس — من الصعب جدًا استنتاج المحتوى الأصلي من قيمة الهاش في وقت محدود. هذا هو الأساس الأمني لقيمة الهاش، ويُعد جوهر خاصية “الاتجاه الأحادي”.

حساسية الإدخال — حتى أدنى تغيير في المحتوى الأصلي يجب أن يُنتج قيمة هاش مختلفة بشكل ملحوظ. يضمن ذلك أن أي تعديل يمكن اكتشافه على الفور.

تجنب التصادم — من الصعب جدًا العثور على مدخلين مختلفين ينتجان نفس قيمة الهاش (وتسمى هذه الحالة “تصادم”). مقاومة التصادم القوية تضمن تفردية قيمة الهاش.

بفضل هذه الخصائص، أصبح الهاش أداة أساسية في علم التشفير الحديث وتقنية البلوكشين. من التحقق من البيانات إلى التحقق من المعاملات، ومن فحص تكامل الملفات إلى بنية السلسلة في البلوكشين، الهاش موجود في كل مكان، يحمي بشكل صامت أمان وموثوقية العالم الرقمي. فهم كيفية عمل الهاش هو المفتاح لفهم كيف يمكن للبلوكشين أن يحافظ على أمانه وموثوقيته دون الحاجة إلى جهة مركزية موثوقة.