در دنیایی که هر روز میلیاردها داده میان شبکهها و کاربران جابجا میشود، اعتماد به اطلاعات یکی از چالشهای اساسی به حساب میآید. کوچکترین تغییر در یک داده میتواند امنیت تراکنش مالی، اعتبار سند دیجیتال و به کل عملکرد یک شبکه را زیر سوال ببرد. اینجا دقیقا جایی است که مفهوم تابع هش و هشینگ اهمیت پیدا میکند.
حالا شاید بپرسید اصلا تابع هش و هشینگ چیست؟ برای فهمیدن جواب این سوال، این مقاله از ارزیکال را مطالعه کنید. ما در این مطلب به طور دقیق هر دوی این مفاهیم را بررسی می کنیم و به کاربردهای هشینک در زندگی واقعی میپردازیم.
هش یعنی چه؟
فناوری بلاکچین به عنوان یک سیستم غیرمتمرکز طراحی شده که در آن هیچ نهاد مرکزی برای تایید اطلاعات وجود ندارد. در چنین ساختاری، این سوال مطرح میشود که پس چطور میتوان مطمئن شد که دادهها تغییر نکردند و تراکنشها قابل اعتماد هستند؟ پاسخ این سوال به مفهوم کلیدی به نام تابع هش و هشینگ برمیگردد.
ابتدا بررسی کنیم که این تابع هش چیست؟ تابع هش (Hash Function) یک الگوریتم ریاضی است که هر نوع دادهای را دریافت میکند و آن را به خروجی با طول ثابت تبدیل میکند. در واقع خروجی این تابع رشتهای از اعداد و حروف انگلیسی است که به آن هش (Hash) میگویند.
هش هر تراکنش مانند اثر انگشت دیجیتال آن داده عمل میکند که منحصراً برای همان ورودی طراحی میشود. کوچکترین تغییر در کاراکترهای آن، یک هش کاملا متفاوت ایجاد میکند که دارای اطلاعات جدید است.
حالا جالب است بدانید که در بلاکچین هر تراکنش و هر بلاک با استفاده از تابع هش شناسایی میشود. بلاکها از طریق هش به یکدیگر متصل هستند؛ همین زنجیره هششده مانع دستکاری اطلاعات میشود. در نتیجه میتوان گفت که تابع هش یکی از پایههای اصلی امنیت و اعتماد در بلاکچین به حساب میآید.
مطلب پیشنهادی: ارز دیجیتال چیست به زبان ساده
هشینگ چیست و چه تفاوتی با رمزنگاری دارد؟
تا اینجا با مفهوم تابع هش آشنا شدید و یاد گرفتید که چگونه دادهها را در بلاکچین به صورت امن و غیرقابل تغییر ثبت میکند. اما سوال دیگری نیز مطرح است؛ هشینگ چیست؟
تابع هش و هشینگ دو مفهوم وابسته به هم هستند. هشینگ (Hashing) به فرایندی میگویند که طی آن دادههای ورودی، با استفاده از تابع هش به یک خروجی ثابت تبدیل میشوند؛ این داده میتواند تراکنش ارز دیجیتال، یک متن یا فایل باشد. همچنین لازم به ذکر است که در بلاکچین، الگوریتمهای مختلفی برای هش کردن یا هشینگ دادهها وجود دارند. از رایجترین آنها میتوان به SHA-256 که در شبکه بیت کوین استفاده میشود، SHA-1 و MD5 اشاره کرد.
برای مثال، تابع هش کلمه «سلام» با الگوریتم SHA-256 به شکل یک رشته ۶۴ کاراکتری در مبنای هگزادسیمال (Hex) تشکیل میشود که برابر است با:
bda1fa48345336618741fd2c4bc02809eb099c49a9b02fb5056401ab6d4dc3e6
حالا شاید بپرسید هشینگ چه تفاوتی با رمزنگاری دارد؟ توجه کنید، در رمزنگاری دادهها به شکل رمز شده در میآیند و فقط افرادی که کلید مخصوص به آن را دارند، میتوانند داده اصلی را بازیابی کنند.
در واقع رمزنگاری مثل گذاشتن یک قفل روی اطلاعات عمل میکند که فقط با کلید میتوان بازش کرد. اما هشینگ مثل ساختن اثر انگشت دیجیتال است و صحت دادهها را بررسی میکند ولی نمیتوان از روی آن داده اصلی را ساخت. بدین ترتیب، از رمزنگاری برای مخفی کردن اطلاعات و هشینگ برای تایید اصالت و جلوگیری از دستکاری دادهها استفاده میشود.
تابع هش و ویژگیهای آن
توجه کنید، برای این که یک تابع هش بتواند در سیستمهای امنیتی، به ویژه در بلاکچین قابل اعتماد باشد، باید مجموعهای از ویژگیها را داشته باشد. این ویژگیها تضمین میکنند که دادهها به درستی اعتبارسنجی شوند، امکان دستکاری آنها وجود نداشته باشد و امنیت شبکه حفظ شود.
شناخت این ویژگیها، درک بهتری از تابع هش و هشینگ به شما میدهد. مهمترین ویژگیهای تابع هش عبارتند از:
- یک طرفه بودن: محاسبه هش از روی داده بسیار ساده و سریع است، اما بازگرداندن هش به داده اصلی عملا غیرممکن است. این موضوع یکطرفه بودن توابع هش را نشان میدهد؛ ویژگی که برای ذخیره امن اطلاعاتی مثل رمزهای عبور استفاده میشود.
- مقاومت در برابر تصادم: پیدا کردن دو داده متفاوت که هش یکسانی داشته باشند، کار بسیار سختی است؛ شاید هم میشود گفت غیرممکن است. این ویژگی باعث میشود کسی نتواند با جعل دادهها، سیستم یا بلاکچین را فریب دهد.
- خروجی با طول ثابت: صرف نظر از اینکه داده ورودی چند بایت یا چند گیگابایت باشد، خروجی هش همیشه طول ثابتی دارد. برای مثال برای الگوریتم SHA-256، خروجی هش همیشه ۲۵۶ بیت (یا ۶۴ کاراکتر هگزادسیمال) است. این موضوع مقایسه و بررسی دادهها را بسیار سریع و کارآمد میکند.
- حساسیت به تغییرات کوچک داده: اگر حتی یک کاراکتر از داده ورودی تغییر کند، خروجی هش به طور کامل متفاوت خواهد بود. این ویژگی باعث میشود هرگونه دستکاری در دادهها فورا قابل تشخیص باشد.
این ویژگیها مشخص میکنند چرا تابع هش پایه اعتماد، شفافیت و امنیت در ساختار بلاکچین و سیستمهای دیجیتال است.
کاربرد تابع هش و هشینگ چیست؟
شاید بپرسید چرا آشنایی با تابع هش و هشینگ مهم است؟ در جواب باید بگوییم، در دنیایی که همه چیز به سمت دیجیتالی شدن و تکنولوژی حرکت میکند، هشینگ نقش پررنگی را بازی میکند. در ادامه ۴ مورد از مهمترین کاربردهای تابع هش و هشینگ را بررسی میکنیم تا اهمیت آنها را بهتر درک کنید.
1) ذخیره امن رمزهای عبور
در اکثر سیستمها، رمز عبور کاربران به صورت مستقیم ذخیره نمیشود؛ بلکه ابتدا رمز عبور با استفاده از تابع هش به یک خروجی ثابت تبدیل، سپس همان هش ذخیره میشود. زمانی که کاربران میخواهند وارد سیستم شوند، رمز وارد شده دوباره هش میشود و با هش ذخیرهشده مقایسه میگردد. در صورت تطابق، میتوانند وارد شوند.
نکته مهم اینجاست که حتی اگر پایگاه داده هک شود، با توجه به ماهیت یک طرفه بودن هشینگ، هکر نمیتواند به رمز اصلی دسترسی پیدا کند. این موضوع باعث میشود امنیت حسابهای کاربری بالا باشد و ریسک افشای اطلاعات به حداقل برسد.
2) حفظ امنیت بلاکچین
هشینگ ستون اصلی امنیت شبکههای بلاکچینی است. هر بلاک شامل هش بلاک قبلی است؛ موضوعی که بین یک زنجیره پیوستگی ایجاد میکند. سادهتر بگوییم، اگر کسی بخواهد اطلاعات یک بلاک را تغییر دهد، هش آن بلاک باید عوض شود. در نتیجه، ارتباط آن را با بلاکهای بعدی از بین میبرد.
شبکههای بلاکچینی این تغییرات را فورا تشخیص میدهند. همین ساختار باعث میشود دادهها عملا غیرقابل دستکاری باشند و امنیت و اعتماد در شبکههای غیرمتمرکز بدون نیاز به نهاد مرکزی حفظ شوند.
3) تولید امضای دیجیتال
یکی دیگر از کاربردهای تابع هش و هشینگ در تولید امضای دیجیتال است؛ به طوری که اصالت و صحت دادهها را تضمین میکند. اینجا سیستم ابتدا محتوای پیام یا تراکنش را به هش تبدیل میکند و بعد همین هش با کلید خصوصی امضا میشود. با این کار، هویت فرستنده مشخص میشود.
علاوهبر آن، با توجه به حساسیت تابع هش به کوچکترین تغییرات، گیرنده مطمئن میشود داده دقیقا همان چیزی است که قبلا امضا شده و در مسیر انتقال تغییر نکرده است. در واقع هشینگ در امضای دیجیتال نقش اثر انگشت را دارد؛ بدون آن اعتبارسنجی امضا و جلوگیری از جعل معنا نخواهد داشت.
4) تضمین اصالت فایلها
امروزه از تابع هش و هشینگ برای تضمین اصالت فایلها هم استفاده میشود. بسیاری از وبسایتها هش فایلهای مهم را منتشر میکنند تا کاربران بتوانند بعد از دانلود، هش فایل را بررسی کنند. اگر هش محاسبهشده با هش اصلی یکسان باشد، یعنی فایل دستکاری نشده و اصالت دارد.
این کاربرد به ویژه در نرمافزارها، بهروزرسانیها و فایلهای حساس اهمیت بالایی دارد؛ به طوری که از انتشار فایلهای مخرب جلوگیری میکند.
نرخ هش چیست؟
علاوهبر تابع هش و هشینگ، مفهوم دیگری نیز تحت عنوان نرخ هش وجود دارد که اگر در بازار کریپتو فعالیت میکنید و با رمز ارزها سروکار دارید، قطعا به گوشتان آشناست. نرخ هش (Hash Rate) معیاری برای سنجش قدرت پردازشی دستگاههای ماینینگ و کل شبکه بلاکچینی است که نشان میدهد در هر ثانیه چند هش میتواند محاسبه شود. در واقع هش ریت نشاندهنده سرعت تولید خروجیهای تابع هش توسط سخت افزار یا شبکه است.
این مفهوم در استخراج بیت کوین و سایر ارزهای دیجیتال مبتنی بر الگوریتم اثبات کار اهمیت زیادی دارد. به طوری که هر چه هش ریت بالاتر باشد، ماینر شانس بیشتری برای تولید بلاک جدید و گرفتن پاداش دارد.
از طرفی، هش ریت شبکه هم مجموع هشهای تولید شده توسط ماینرها را نشان میدهد که امنیت و قدرت شبکه را تعیین میکنند. بنابراین هش ریت شبکهای بالا نیز باعث میشود تغییر و دستکاری بلاکها سختتر و پرهزینهتر باشد.
نکته مهم بعدی در مورد نرخ هش، به واحد اندازهگیری آن برمیگردد. نرخ هش با واحدهایی مانند TH/s ،GH/s ،MH/s ،KH/s ،H/s و PH/s بیان میشود که به ترتیب هزار تا یک کوادریلیون هش بر ثانیه را نشان میدهند.
نتیجهگیری؛ چرا تابع هش یکی از مهمترین مفاهیم امنیتی است؟
تابع هش فقط یک مفهوم فنی یا الگوریتم ریاضی نیست؛ بلکه مهمترین پایههای حفظ امنیت را شکل میدهد. اهمیت تابع هش و هشینگ آن از جایی میآید که توانستند امکان تشخیص سریع هر گونه تغییر در دادهها را فراهم کنند و در عین حال مانع افشای اطلاعات شوند.
به همین دلیل، از امنیت دادهها و احراز هویت گرفته تا بلاکچین و سیستمهای مدرن مالی، ردپای هش دیده میشود. در واقع هرجا که ترکیبی از سرعت، مقیاسپذیری و اعتماد نیاز باشد، هش خود را نشان میدهد. حالا سوال اینجاست؛ با توجه به ویژگیهای تابع هش و هشینگ، آیا میتوان دنیای دیجیتال آینده را بدون آنها تصور کرد؟
