تغير شكل معاملة البيتكوين: فهم ثغرة البروتوكول

تخيل أنك ترسل بيتكوين لشخص ما، ثم تكتشف أن المعاملة عالقة إلى أجل غير مسمى. لم تصل الأموال، ونظام الدفع لا يظهر أي سجل لمعرفة معرف المعاملة الخاص بك. هذا السيناريو يشير إلى مشكلة دقيقة ولكنها قد تكون خطيرة تتسلل ضمن بنية بيتكوين: وهي قابلية تعديل المعاملات. تسمح هذه الظاهرة بتغيير معرف المعاملة الفريد قبل تأكيدها على البلوكشين، مما يسبب مشاكل تشغيلية ومخاطر أمنية لطالما عانت منها البورصات والمستخدمون على حد سواء.

تعريف قابلية تعديل المعاملات: كيف تحدث تغييرات معرف المعاملة (TXID)

تحدث قابلية تعديل المعاملات عندما يمكن تغيير بصمة المعاملة الرقمية—أي معرف المعاملة (TXID)—قبل أن يتم تأكيدها على البلوكشين. والأهم أن هذا التغيير لا يلمس البيانات الأساسية: المرسل، المستلم، أو المبلغ تبقى كما هي. بدلاً من ذلك، يتم تعديل الهاش—المعرف الفريد الذي يميز معاملة عن أخرى.

الأساس الفني لهذه الثغرة يكمن في آلية توقيع بيتكوين. عند توقيع معاملة رقميًا، التوقيع نفسه لا يغطي كل بيانات المعاملة. على وجه التحديد، يظل حقل scriptSig (الذي يحتوي على سكريبت فك القفل) خارج حماية التوقيع. يخلق هذا الثغرة فرصة: يمكن لأطراف ثالثة تعديل بعض مكونات المعاملة بشكل دقيق دون أن يجعلها غير صالحة، وبالتالي تغيير الهاش ومن ثم معرف المعاملة (TXID).

النتيجة العملية تكون مزعجة بشكل خاص لمعالجي الدفع والبورصات. إذا كان النظام يعتمد على TXID للتحقق من المعاملات، فإن معرفًا معدلًا قد يخدع النظام ليعتقد أن الدفع لم يتم، على الرغم من أن البيتكوين قد تم نقله بنجاح على الشبكة.

الأسباب الجذرية: لماذا تظل قابلية تعديل المعاملات ممكنة

قابلية تعديل المعاملات ليست حادثة عشوائية، بل تنشأ من خصائص تصميمية محددة لكيفية بناء والتحقق من معاملات بيتكوين.

ثغرات تغطية التوقيع الرقمي: نظام التوقيع الرقمي في بيتكوين، رغم قوته لضمان الأصالة، لا يغطي كامل المعاملة عمدًا. يترك ذلك حقول scriptSig وغيرها قابلة للتعديل دون كسر صحة التوقيع.

مرونة ترميز الحقول: يسمح تنسيق معاملات بيتكوين بتمثيل بعض البيانات بطرق متعددة صحيحة. يمكن ترميز السكريبتات والتواقيع بشكل مختلف—مضغوط أو غير مضغوط، باستخدام مخططات ترميز متنوعة—مع بقاءها وظيفيًا متطابقة. تغيير الترميز يغير التمثيل الثنائي ويؤثر على الهاش، دون أن يؤثر على صحة المعاملة.

نافذة الثغرة قبل التأكيد: قبل أن يتم دمج المعاملة في كتلة على الشبكة، تنتشر كبيانات غير مؤكدة. خلال هذه الفترة، يمكن لعقد التوصيل وأطراف أخرى اعتراض وتعديل هذه الجوانب القابلة للتغيير، طالما أن التعديلات لا تضر بالسلامة الأساسية للمعاملة.

طرق الهجوم: فئات استغلال قابلية تعديل المعاملات

على مر السنين، استغل المهاجمون قابلية تعديل المعاملات بطرق مبتكرة:

هجمات التلاعب بالبيانات: يغير القراصنة مكونات غير حاسمة من المعاملة، مما يسبب لبسًا حول حالة المعاملة مع بقاء المعاملة نفسها صالحة. رغم أن ذلك لا يسرق الأموال مباشرة، إلا أنه يعرقل عمليات البورصات ويقوض ثقة الشبكة.

مخططات الفواتير المكررة: ينشئ المهاجمون نسخًا مثالية من معرفات المعاملات أو الفواتير الشرعية، ويخدعون المستخدمين أو التجار لدفع مرتين. يدعي المهاجم أن الدفع الأول فشل، ويعيد الضحية إرسال الدفع دون علمه.

سحب الرسوم: عن طريق تعديل معلومات الرسوم، يمكن للمهاجمين تقليل أو إعادة توجيه الرسوم إلى عناوين تحت سيطرتهم. رغم أن هذا أكثر نظرية منه عملي، إلا أنه يبرز ضعف مرونة بناء المعاملات.

تبديل TXID: تغيير معرف المعاملة يقنع المستلمين بعدم معالجة الدفع، مما يدفعهم لإعادة إرسال الأموال. يخلق هذا التلاعب مظهر فشل المعاملة ويشجع على الدفع المكرر.

الإنفاق المزدوج الزائف: رغم أن الإنفاق المزدوج الحقيقي يتطلب تجاوز آلية توافق بيتكوين، إلا أن قابلية تعديل المعاملات يمكن أن تسهل هجمات الارتباك حيث يظهر معاملة معدلة كمعاملة منفصلة. قد يوافق المستلمون على قبول كلا النسختين، معتقدين أنها دفعات مستقلة.

التأثير الواقعي: دراسة حالة Mt. Gox

أشهر مثال على عواقب قابلية تعديل المعاملات كانت مع Mt. Gox، البورصة اليابانية التي كانت تتعامل مع حوالي 70% من معاملات بيتكوين العالمية.

في عام 2014، تعرضت Mt. Gox لخرق كارثي. استغل المهاجمون قابلية تعديل المعاملات لاستخراج حوالي 850,000 بيتكوين (بقيمة تقريبية 450 مليون دولار آنذاك). نجح الهجوم عبر تعديل المعاملات قبل أن تُعتمد بشكل كامل. بعد التعديل، أعيد إرسال المعاملات إلى الشبكة بمعلومات معدلة. منعت التعديلات أن تتطابق المعاملات الصادرة مع معرفاتها المعدلة، مما أدى إلى اعتقاد البورصة أن عمليات السحب فشلت. نتيجة لذلك، أرسلت Mt. Gox البيتكوين مرة أخرى، مما أدى إلى سحب احتياطاتها بشكل متكرر.

لم تكن هذه الخسارة مجرد خسارة مالية، بل كشفت عن ثغرة أساسية في تصميم بيتكوين وأمان عمليات Mt. Gox. عجز البورصة عن تتبع الأموال بشكل صحيح بسبب تغييرات TXID أدى إلى انهيار عملياتها وإعلان الإفلاس. أثار الحادث نقاشات عاجلة حول ممارسات أمان البورصات وثغرات الشبكة، وأدى إلى تغييرات جذرية في كيفية حماية الأصول الرقمية.

التداعيات الأمنية: النتائج والمخاطر على الشبكة

تؤدي قابلية تعديل المعاملات إلى تأثيرات تمتد عبر عدة أبعاد لنظام بيتكوين:

ضغط على عمليات البورصات: يمكن أن تتسبب في تأخيرات كبيرة في تأكيد المعاملات. الاعتماد على TXID للمطابقة يجعل أي تغيير في المعرف يسبب عدم تعرف النظام على المعاملات وتأخير التسويات، مما يحد من قدرة الشبكة على معالجة حجم أكبر من المعاملات.

تدهور تجربة المستخدم: يواجه المستخدمون تأخيرات طويلة في التأكيد، وغياب تحديثات مرئية تتطابق مع TXID الأصلي، مما يسبب إحباطًا وفقدان الثقة.

ثغرات الاحتيال: تفتح قابلية التعديل طرقًا للاحتيال، حيث يمكن للمهاجمين تعديل المعاملات لتبدو غير معالجة، مما يدفع المرسلين لإعادة إرسال المدفوعات. في أسوأ الحالات، يمكن إنفاق نفس الأموال مرتين تحت ستار اختلافات TXID. رغم أن آلية التوافق في بيتكوين توفر حماية من الإنفاق المزدوج، إلا أن الارتباك الناتج عن التلاعب يمكن أن يتجاوز هذه الحماية مؤقتًا حتى يتم اكتشاف الهجوم.

انخفاض الثقة: تكرار الحوادث أو الوعي العام بهجمات قابلية التعديل قد يضعف ثقة المستخدمين في موثوقية بيتكوين، خاصة بين المؤسسات والمستخدمين العاديين غير المطلعين على التفاصيل التقنية.

الحلول التقنية: من SegWit إلى الإصلاحات الجيل التالي

اعترفت مجتمع بيتكوين بأن قابلية تعديل المعاملات ثغرة أمنية مهمة، مما أدى إلى استجابات تكنولوجية كبيرة.

Segregated Witness (SegWit): الحل الأكثر تأثيرًا جاء مع إدخال SegWit. يعيد هيكلة كيفية تخزين وتوقيع المعاملات، حيث يفصل بيانات الشهود—التي تحتوي على التواقيع الرقمية—عن جسم المعاملة. بإزالة التواقيع من البيانات التي تُحسب عليها TXID، يقضي SegWit على السبب الرئيسي لثغرة التعديل. يوفر هذا التصميم حماية قوية ضد هجمات التلاعب، بالإضافة إلى فوائد أخرى مثل تقليل حجم المعاملات وتحسين قابلية التوسع.

تواقيع Schnorr: تحسين ناشئ، يتيح توقيعات Schnorr التحقق من المعاملات بدون الحاجة إلى معرفات رقمية فردية، مما يقلل من فرص التلاعب ويزيد من كفاءة التحقق.

نماذج سكريبت متقدمة: بروتوكولات مثل Merkelized Abstract Syntax Trees (MAST) تقدم سكريبتات معاملات أكثر تطورًا مع مرونة أقل في التفسير، مما يقلل من نقاط الضعف التي يمكن استغلالها ويخفض رسوم المعاملات ويعزز التوسع.

تحسينات على محافظ وعقد الشبكة: بالإضافة إلى التغييرات في البروتوكول، قام المطورون بتحسين برمجيات المحافظ وعقد الشبكة للتعامل بشكل أفضل مع المعاملات غير المؤكدة، وتقليل الاعتماد على TXID وحده، مما يضيف طبقة احتياطية ضد الالتباس الناتج عن التلاعب.

الخلاصة

تمثل قابلية تعديل المعاملات ثغرة دقيقة ولكنها ذات تأثير كبير في أنظمة البلوكشين. على الرغم من أن التطبيقات الحديثة—خصوصًا المعاملات المدعومة بـ SegWit—قللت بشكل كبير من المخاطر، إلا أن فهمها ضروري للبورصات والمطورين والمستخدمين الذين يسعون لحماية أنفسهم. الانتقال من كارثة Mt. Gox إلى التدابير الحالية يعكس كيف يتعلم مجتمع العملات الرقمية من الثغرات ويقوي بروتوكولاته الأساسية. للمشاركين في بيتكوين، سواء كمستثمرين أو مشغلين، فإن الوعي بقابلية التعديل وحلولها يساهم في مشاركة أكثر ذكاءً ومرونة في الشبكة.