چگونه توابع هش رمزنگاری سیستم‌های قابل اثبات منصفانه را در بلاک چین فعال می‌کنند

اعتماد از نظر تاریخی تابعی از شهرت بوده است، اما در دوران وب 3، تابعی از ریاضیات است. تغییر از "شر نکن" به "نمی‌توانی شر کنی" به شدت بر اصول رمزنگاری متکی است که یکپارچگی داده‌ها را بدون نظارت متمرکز تضمین می‌کند. در مرکز این معماری، تابع هش قرار دارد، یک الگوریتم ریاضی که داده‌های با اندازه دلخواه را به یک رشته بیت با اندازه ثابت نگاشت می‌کند و یک اثر انگشت دیجیتال تغییرناپذیر ایجاد می‌کند. برای توسعه‌دهندگانی که برنامه‌های غیرمتمرکز می‌سازند، درک ظرافت‌های الگوریتم‌های هش امن غیرقابل مذاکره است.

این توابع بیش از ایمن‌سازی آدرس‌های کیف پول انجام می‌دهند؛ آن‌ها پایه منطق "قابل اثبات عادلانه" هستند. با اجازه دادن به کاربران برای تأیید نتیجه یک فرآیند، چه تولید عدد تصادفی یا یک توالی تراکنش، بدون دانستن ورودی از قبل، مهندسان می‌توانند سیستم‌هایی بسازند که در آن شفافیت توسط کد به جای سیاست اجرا می‌شود. این قابلیت برای نسل بعدی برنامه‌های بدون اعتماد ضروری است، جایی که تاییدیه عدالت باید برای هر شرکت‌کننده‌ای با ظرفیت محاسباتی برای اجرای یک الگوریتم هش در دسترس باشد.

درک مکانیک هش‌سازی رمزنگاری

الگوریتم SHA-256 بر اساس اصل قطعیت و اثر بهمن عمل می‌کند. یک تغییر بیت منفرد در ورودی منجر به خروجی هش کاملاً متفاوت می‌شود و مهندسی معکوس داده‌های اصلی یا یافتن دو ورودی مختلف که همان خروجی را تولید می‌کنند، از نظر محاسباتی غیرممکن می‌شود. 

این ویژگی یک‌طرفه برای طرح‌های سپرده حیاتی است که در آن یک سیستم باید قبل از تعامل کاربر با آن به یک مقدار متعهد شود. برخلاف الگوریتم‌های منسوخ شده مانند SHA-1، که آسیب‌پذیری‌های برخورد شناخته شده دارند، SHA-256 همچنان استاندارد صنعت برای ایجاد تعهدات قابل تشخیص دستکاری است که در برابر حملات برخورد حتی از قدرتمندترین سخت‌افزار مقاومت می‌کند.

در یک پیاده‌سازی قابل اثبات عادلانه، ارائه‌دهنده خدمات یک عدد تصادفی مخفی تولید می‌کند که به عنوان سید سرور شناخته می‌شود، و هش SHA-256 آن را با کاربر به اشتراک می‌گذارد. از آنجا که هش برگشت‌ناپذیر است، کاربر نمی‌تواند نتیجه را پیش‌بینی کند، اما آن‌ها شواهد رمزنگاری دارند که سید قبل از شروع بازی یا تراکنش وجود داشته است. 

به عنوان مثال، در پلتفرم‌های مختلف کازینوی آنلاین مانند CoinCasino، این مدل پایه بازی قابل اثبات عادلانه را تشکیل می‌دهد. قبل از چرخش رولت یا پخش کارت، پلتفرم سید سرور هش شده را منتشر می‌کند. پس از اتمام دور، سید اصلی فاش می‌شود و به بازیکن اجازه می‌دهد تأیید کند که نتیجه از نظر ریاضی از قبل قفل شده و در پاسخ به شرط‌بندی آن‌ها تغییر نکرده است.

در سال 2024، شبکه‌های بلاک چین بیش از 10 تریلیون دلار تراکنش درون زنجیره ای را پردازش کردند، که توسط کاهش هزینه‌ها، بهبود مقیاس‌پذیری و پذیرش سازمانی هدایت می‌شود. این حجم عظیم کاملاً بر این مکانیک هش متکی است تا یکپارچگی دفتر کل و عدالت اجرای قرارداد هوشمند را حفظ کند. این ثابت می‌کند که ریاضیات زیربنایی می‌تواند برای برآورده کردن تقاضای جهانی سازمانی مقیاس‌پذیر باشد.

رابطه بین سیدهای سرور و سیدهای کلاینت

برای اطمینان از اینکه هیچ یک از طرفین نمی‌توانند نتیجه را دستکاری کنند، معماری یک متغیر سمت کلاینت را معرفی می‌کند. پس از اینکه سرور به سید هش شده خود متعهد شد، کلاینت سید تصادفی خود را ارائه می‌دهد که اغلب از طریق آنتروپی مرورگر یا ورودی مستقیم کاربر تولید می‌شود. 

نتیجه نهایی از ترکیب ریاضی سید سرور، سید کلاینت و یک nonce (عددی که یک بار استفاده می‌شود) به دست می‌آید که معمولاً از طریق تابع HMAC-SHA256 پردازش می‌شود. این تعامل یک مسیر حسابرسی قابل تأیید ایجاد می‌کند که در آن خروجی نهایی به ورودی‌های هر دو طرف بستگی دارد و از سرور جلوگیری می‌کند که یک نتیجه مطلوب را از قبل محاسبه کند.

پس از پایان رویداد، سرور سید اصلی هش نشده را فاش می‌کند و به کلاینت اجازه می‌دهد آن را دوباره هش کند تا تأیید کند که با تعهد اولیه مطابقت دارد. سپس کلاینت نتیجه نهایی را با استفاده از سید سرور فاش شده و سید کلاینت خود دوباره محاسبه می‌کند تا تأیید کند که نتیجه تغییر نکرده است. 

پلتفرم‌ها از این پروتکل‌های رمزنگاری استفاده می‌کنند تا نشان دهند که هر نتیجه از نظر ریاضی عادلانه و ضد دستکاری است. با قرار دادن ابزارهای تاییدیه مستقیماً در دستان کاربر، سیستم مشکل "جعبه سیاه" موجود در تولید عدد تصادفی سنتی سمت سرور را از بین می‌برد و محیط بدون اعتمادی را تقویت می‌کند که در آن اعتبار توسط خود پروتکل تضمین می‌شود.

پیاده‌سازی واقعی در محیط‌های تراکنش با فرکانس بالا

در حالی که هش اساسی برای تاییدیه وضعیت ساده کار می‌کند، محیط‌های با فرکانس بالا به کدهای احراز هویت پیام قوی (HMAC) نیاز دارند تا از حملات تکرار جلوگیری کنند و صحت داده‌ها را تضمین کنند. خطرات اشتباه در این زمینه بسیار بالا است، زیرا آسیب‌پذیری‌ها در پیاده‌سازی رمزنگاری یک بردار اصلی برای بهره‌برداری هستند. 

تا اواسط جولای 2025، بیش از 2.17 میلیارد دلار از خدمات ارز دیجیتال سرقت شد، که از کل زیان‌های 2024 فراتر رفت و آسیب‌پذیری‌ها را علی‌رغم محافظت‌های رمزنگاری مانند SHA-256 برجسته کرد. این بر ضرورت برای توسعه‌دهندگان برای پیاده‌سازی HMAC با توجه دقیق به جزئیات، مانند استفاده از توابع مقایسه زمان ثابت برای جلوگیری از حملات زمان‌بندی که می‌توانند اطلاعاتی درباره کلید نشت دهند، تأکید می‌کند.

پیاده‌سازی این سیستم‌ها همچنین نیاز به مدیریت امن جفت سیدها و چرخش مکرر دارد تا شعاع انفجار یک خطر احتمالی را محدود کند. 

یک سید سرور به خطر افتاده کل مکانسیم قابل اثبات عادلانه را باطل می‌کند و به مهاجم اجازه می‌دهد نتایج آینده را با قطعیت پیش‌بینی کند. در نتیجه، صنعت به شدت در زیرساخت امنیتی خودکار سرمایه‌گذاری می‌کند. بازار امنیت جهانی بلاک چین پیش‌بینی می‌شود از 3.0 میلیارد دلار در 2024 به 37.4 میلیارد دلار تا 2029 رشد کند، با نرخ رشد سالانه ترکیبی 65.5 درصد، که توسط تهدیدات رو به رشد مانند هک و نیاز به حفاظت‌های پیشرفته، از جمله پیشرفت‌های رمزنگاری، سوخت‌رسانی می‌شود.

آینده تصادفی غیرمتمرکز از طریق توابع قابل تأیید

تغییری از طرح‌های ساده سپرده-فاش‌سازی به توابع تصادفی قابل تأیید (VRF) وجود دارد. VRFها به اثبات‌کننده اجازه می‌دهند یک مقدار تصادفی و اثباتی تولید کند که این مقدار به درستی از یک کلید عمومی و یک پیام مشتق شده است، بدون فاش کردن کلید خصوصی. 

این برای برنامه‌های درون زنجیره ای که تأخیر یک طرح سپرده-فاش‌سازی برای تجربیات کاربری در زمان واقعی غیرعملی است، ضروری است. این توابع همان تضمین‌های ریاضی عدالت را ارائه می‌دهند اما برای ماهیت ناهمزمان دفاتر کل توزیع شده بهینه شده‌اند.

مسیر توسعه بلاک چین نشان می‌دهد که تاییدیه رمزنگاری یک لایه استاندارد در پشته TCP/IP وب 3 خواهد شد. با افزایش قدرت محاسباتی، پیچیدگی این روش‌های تاییدیه نیز افزایش می‌یابد و به سمت اثبات دانش صفر حرکت می‌کند که اعتبار را بدون افشای داده ارائه می‌دهد. 

برای جامعه مهندسی، تمرکز بر بهینه‌سازی این اصول برای مدیریت مقیاس جهانی باقی می‌ماند در حالی که قطعیت ریاضی که وب غیرمتمرکز را تعریف می‌کند، حفظ می‌شود. آینده اعتماد دیجیتال بر اساس شهرت برند نخواهد بود، بلکه بر صحت قابل تأیید کدی که تعاملات ما را کنترل می‌کند، خواهد بود.