عدة مفاهيم مهمة في مجال التشفير

• العملة المشفرة، أو العملة الرقمية، هي شكل من أشكال العملة يستخدم تقنية التشفير لضمان الأمان والخصوصية. تستخدم مبادئ التشفير لتشفير المعاملات وضمان أمان المعاملات.
  • في معاملات العملة المشفرة، هناك نوعان من المفاتيح الرئيسية، وهما المفتاح العام والمفتاح الخاص. هما زوج من المفاتيح يتم إنشاؤهما من خلال العمليات الحسابية. نظرًا لأن هذين المفتاحين زوج ولا يمكن استبدالهما، فلا يمكن إلا للشخص الذي لديه المفتاح الخاص فك تشفير المعلومات المشفرة بواسطة المفتاح العام.
  • المفتاح العام هو العنوان المستخدم لاستلام العملة، وهو عام، ويمكن لأي شخص تحويل العملة إلى الحساب من خلال هذا العنوان. يجب أن يظل المفتاح الخاص سريًا لأنه يستخدم لتوقيع المعاملات، ولا يمكن إلا للشخص الذي لديه المفتاح الخاص توقيع المعاملة، وبالتالي تأكيد صحة المعاملة.
  • المبدأ الكامن وراء المفاتيح العامة والخاصة هو التشفير غير المتماثل. التشفير غير المتماثل هو نوع من نظرية التشفير. يعتمد مبدأ التشفير غير المتماثل على خوارزمية رياضية تسمى خوارزمية التشفير غير المتماثل. يتم استخدام خوارزمية التشفير غير المتماثل لإنشاء زوج من المفاتيح العامة والخاصة، وهذان المفتاحان غير قابلين للتبديل.
  • يعتمد مبدأ خوارزمية التشفير غير المتماثل على مفهوم رياضي يسمى دالة أحادية الاتجاه. يمكن لهذه الدالة تعيين كتلة بيانات إلى كتلة بيانات أخرى، وهذا التعيين لا رجعة فيه. على سبيل المثال، لنفترض أن هناك دالة f يمكنها تعيين كتلة بيانات x إلى كتلة بيانات y. تتمثل ميزة هذه الدالة في أنه لا يمكن استنتاج قيمة x من y. بمعنى آخر، إذا عرفنا قيمة y، فلا يزال بإمكاننا تحديد قيمة x.
• النظام المستخدم لتحقيق اللامركزية هو blockchain. Blockchain هي تقنية قاعدة بيانات موزعة تستخدم لتسجيل معاملات العملة الرقمية أو أشكال أخرى من البيانات. يضمن أمان وسلامة البيانات عن طريق تقسيم البيانات إلى كتل وربط هذه الكتل معًا.
• الكتلة هي الوحدة الأساسية لـ blockchain. إنها بنية بيانات تستخدم لتخزين مجموعة من معلومات المعاملات المرتبة. تحتوي كل كتلة على قيمة تجزئة لتمثيل سلامة محتوى الكتلة. تحتوي الكتلة أيضًا على رابط للكتلة السابقة لربطها بكتل أخرى.
• تتكون قيمة تجزئة الكتلة عادةً من محتوى الكتلة وقيمة تجزئة الكتلة السابقة، ويتم الحصول عليها من خلال دالة تجزئة. عملية التجزئة هي عملية رياضية يمكنها تعيين بيانات بأي طول إلى قيمة تجزئة بطول ثابت.
  • على سبيل المثال، لنفترض أن هناك كتلة بمحتوى “Hello world” وقيمة تجزئة للكتلة السابقة “abc123”. ثم يمكننا ربط هاتين القيمتين معًا لتشكيل “Hello worldabc123”، ثم إجراء عملية من خلال دالة التجزئة للحصول على قيمة تجزئة الكتلة.
• يُطلق على الشخص أو المنظمة التي توفر قوة الحوسبة لنظام blockchain اسم عامل التعدين. وظيفتهم هي حل المشكلات الرياضية المعقدة عن طريق تشغيل برامج كمبيوتر محددة للتحقق من المعاملات وإضافتها إلى blockchain. يتطلب حل هذه المشكلات الكثير من قوة الحوسبة وعادة ما يتطلب استخدام أجهزة مخصصة، مثل آلات تعدين ASIC. عادة ما يتلقى عمال المناجم مكافآت من نظام blockchain، وعادة ما تكون هذه المكافآت عملات رقمية، مثل Bitcoin.
• عادة ما يتم تحديد عامل التعدين الذي سيتم تعيين مهمة blockchain له من خلال آلية الإجماع لنظام blockchain. بالنسبة لنظام blockchain، تعد آلية الإجماع طريقة لتحديد ما إذا كانت المعاملات على blockchain قانونية وتحديد كيفية إضافة كتل جديدة إلى blockchain. قد تستخدم أنظمة blockchain المختلفة آليات إجماع مختلفة.
  • على سبيل المثال، تستخدم Bitcoin آلية إجماع إثبات العمل (Proof of Work). بموجب هذه الآلية، يحتاج عمال المناجم إلى التحقق من المعاملات عن طريق حل المشكلات الرياضية. عادة ما يقرر عمال المناجم من يمكنه التحقق من المعاملات وإضافة كتل جديدة إلى blockchain من خلال المنافسة. سيحاول عمال المناجم حل المشكلة وإرسال الحل إلى العقد الأخرى. ستتحقق العقد مما إذا كان الحل صحيحًا، وإذا كان صحيحًا، فستقبل الحل وتضيف الكتلة الجديدة إلى blockchain. عندما يكمل عمال المناجم التحقق، سيحصلون على مكافآت Bitcoin.
• بالإضافة إلى POW، تشمل آليات إجماع blockchain الشائعة أيضًا إثبات الحصة (Proof of Stake)، وإثبات العمل بوزن (Proof of Work with Weight)، وإثبات المساهمة (Proof of Contribution)، إلخ.

  • إثبات الحصة (Proof of Stake): هذه آلية إجماع جديدة لا تتطلب من عمال المناجم التحقق من المعاملات عن طريق حل المشكلات الرياضية. بدلاً من ذلك، تحدد من يمكنه التحقق من المعاملات وإضافة كتل جديدة إلى blockchain بناءً على عدد الرموز التي يحتفظ بها عامل التعدين. هذه الطريقة أكثر صداقة للبيئة من إثبات العمل لأنها لا تتطلب الكثير من قوة الحوسبة. لكن لها أيضًا بعض العيوب، مثل خطر احتكار القلة (أي أن عدداً قليلاً من الأشخاص يسيطرون على معظم الرموز).

  • إثبات العمل بوزن (Proof of Work with Weight) هو نوع مختلف من آلية إجماع إثبات العمل (Proof of Work). يضيف معلمة وزن إلى آلية إجماع إثبات العمل الأصلية لتحسين كفاءة النظام.

    في آلية إجماع إثبات العمل التقليدية، يتحقق عمال المناجم من المعاملات عن طريق حل المشكلات الرياضية. عادة ما تكون هذه المشكلات كثيفة الحوسبة وتتطلب الكثير من موارد الحوسبة لحلها. هذا يعني أن عمال المناجم بحاجة إلى امتلاك معدات حوسبة عالية الأداء للمشاركة بفعالية في التعدين.

    من أجل تحسين كفاءة النظام، تقدم آلية إجماع إثبات العمل بوزن معلمة وزن. تُستخدم هذه المعلمة لتمثيل قوة الحوسبة لعامل التعدين، أي مقدار موارد الحوسبة التي يمتلكها عامل التعدين. عندما يريد عامل التعدين التحقق من معاملة ما، سيحدد النظام صعوبة المشكلة بناءً على قيمة وزن عامل التعدين. إذا كانت قيمة وزن عامل التعدين عالية، فستكون صعوبة المشكلة أعلى؛ إذا كانت قيمة وزن عامل التعدين منخفضة، فستكون صعوبة المشكلة أقل. بهذه الطريقة، يمكن للنظام تعيين المشكلات بناءً على قوة الحوسبة الفعلية لعامل التعدين، وتجنب إهدار موارد الحوسبة.

    يمكن لآلية إجماع إثبات العمل بوزن عادة تحسين كفاءة النظام. لكن لها أيضًا بعض المشاكل، مثل أن عمال المناجم قد يخدعون النظام لزيادة قيم وزنهم للحصول على المزيد من المكافآت. لذلك، تتطلب آلية إجماع إثبات العمل بوزن أيضًا تدابير مناسبة لمنع الغش.

  • إثبات المساهمة (Proof of Contribution) هو آلية إجماع تستخدم لتحديد عمال المناجم الذين يمكنهم المشاركة في التعدين والحصول على مكافآت مقابلة.

    في آلية إجماع إثبات المساهمة، يحتاج عمال المناجم إلى توفير مساحة تخزين وعرض نطاق ترددي للنظام كمساهمة. سيحدد النظام قيمة وزن عامل التعدين بناءً على مقدار مساهمة عامل التعدين، ويضرب قيمة الوزن في الصعوبة للحصول على “قوة الحوسبة” لعامل التعدين. عندما يريد عامل التعدين المشاركة في التعدين، سيحدد النظام صعوبة التعدين بناءً على قوة الحوسبة لعامل التعدين. يمكن لعمال المناجم الحصول على مكافآت عن طريق حل المشكلات. يمكن لآلية إجماع إثبات المساهمة ضمان موثوقية وأمان النظام، ويمكن أن تشجع عمال المناجم بشكل فعال على توفير المزيد من الموارد للنظام. لكن لها أيضًا بعض المشاكل، مثل أن عمال المناجم قد يخدعون النظام لزيادة قيم وزنهم، أو الحصول على مزايا غير لائقة من خلال وسائل أخرى. لذلك، تتطلب آلية إجماع إثبات المساهمة أيضًا تدابير مناسبة لمنع الغش.

تاريخ النشر: 10 ديسمبر 2022 · تاريخ التعديل: 11 ديسمبر 2025