هاش: آلية "بطاقة الهوية" في سلسلة الكتل، شرح شامل في مقال واحد

في عالم التشفير، يُشبه الهاش بصمة الإصبع الفريدة لكل بيانات — فمهما كانت البيانات معقدة، يمكنها إنتاج مخرجات ذات طول ثابت. يبدو الأمر بسيطًا، لكنه يلعب دورًا أساسيًا في حماية أمان شبكة البيتكوين بأكملها.

لماذا نقول إن الهاش هو عملية أحادية الاتجاه

الخاصية الأساسية للهاش هي الحتمية + الأحادية. نفس المدخلات دائمًا تنتج نفس المخرجات، لكن من الصعب عكس العملية. على سبيل المثال، عند استخدام SHA-256 لمعالجة كلمة «bitcoin» و«Bitcoin»، على الرغم من أن الاختلاف بسيط في حالة الأحرف، إلا أن قيمة الهاش الناتجة تكون مختلفة تمامًا — وهذه هي حساسية الهاش.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن النتيجة تظل ثابتة مهما تكررت العملية. هذه الخاصية تجعل الهاش أداة مثالية للتحقق من سلامة البيانات — يمكنك ضغط ملف كبير إلى سلسلة مكونة من 64 حرفًا من الهاش، وحتى أدنى تغيير في البيانات (بت واحد) سيؤدي إلى تغيير كامل في قيمة الهاش.

الفرق بين الهاش المشفر والهاش العادي

ليست كل أنواع الهاش تتعلق بالتشفير. الهاش العادي يُستخدم في استعلامات قواعد البيانات وتحليل الملفات، لكنه غير كافٍ لبناء البنية الأساسية للبلوكشين. أما هاش التشفير فهو الأساس الحقيقي للبلوكشين.

يجب أن يلبي هاش التشفير ثلاثة شروط رئيسية:

1. مقاومة التصادم — من المستحيل تقريبًا العثور على مدخلين مختلفين ينتجان نفس المخرجات. على الرغم من أن التصادمات محتملة نظريًا (لأن المدخلات غير محدودة والمخرجات محدودة)، إلا أن حسابها يستغرق ملايين السنين، لذلك يُعتبر SHA-256 آمنًا. أما SHA-0 وSHA-1 فقد تم كسرهما، والآن يُعتمد على SHA-2 وSHA-3.

2. مقاومة الانعكاس الأول — من المستحيل تقريبًا استرجاع البيانات الأصلية من قيمة الهاش. ولهذا السبب، تُخزن كلمات المرور عادةً على شكل هاشات وليس نصًا واضحًا — حتى لو تم سرقة قاعدة البيانات، لا يمكن للهاكر استعادة كلمات المرور الأصلية.

3. مقاومة الانعكاس الثاني — من الصعب العثور على مدخل آخر ينتج نفس الهاش. هذا التحدي يقع بين مقاومة التصادم والانعكاس الأول، وأي هاش مقاوم للتصادم يجب أن يكون مقاومًا أيضًا للانعكاس الثاني.

دور الهاش في التعدين الحقيقي

جوهر تعدين البيتكوين هو إجراء العديد من عمليات الهاش. يحتاج المعدنون إلى تعديل معلمات البيانات في الكتلة (مثل Nonce)، ويحسبون الهاش مرارًا وتكرارًا حتى يحصلوا على قيمة تبدأ بعدد معين من الأصفار — وهو ما يُعرف بمستوى الصعوبة في التعدين.

تتغير الصعوبة تلقائيًا: مع زيادة قوة الحوسبة في الشبكة، تزداد الصعوبة؛ ومع انخفاضها، تنقص. الهدف هو الحفاظ على متوسط زمن إنشاء الكتلة عند 10 دقائق. ولهذا السبب، يزداد صعوبة التعدين مع مرور الوقت — وليس لأن وظيفة الهاش أصبحت أصعب، بل لأن المنافسة على الحوسبة تزداد.

المثير للاهتمام هو أن المعدنين لا يحتاجون إلى العثور على تصادم. يمكن أن يكون للكتلة عدة حلول هاش صالحة (جميعها تبدأ بعدد كافٍ من الأصفار)، والمعدن الذي يعثر عليها أولاً هو من يضع الكتلة التالية في السلسلة. هذا التصميم يضمن الأمان ويمنح جميع المعدنين فرصة عادلة للفوز.

لماذا يُعتبر الهاش جدار الحماية في البلوكشين

كل كتلة مرتبطة بالكتلة السابقة عبر قيمة الهاش — أي تعديل على سجل المعاملات يتطلب إعادة حساب جميع الهاشات للكتل التالية، وهو أمر شبه مستحيل في الشبكة ذات النمو السريع. ومع التحقق الموزع، يمنح الهاش البلوكشين خاصية عدم قابلية التغيير في التاريخ.

ببساطة، يُحوّل الهاش البيانات الكبيرة إلى شيء يمكن التحقق منه، وتتبع أصله، وصعوبة تغييره. هذه الخصائص الثلاث لا غنى عنها.