پایگاه خبری راه پرداخت دارای مجوز به شماره ۷۴۵۷۲ از وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی و بخشی از «شبکه عصر تراکنش» است. راه پرداخت فعالیت خود را از دوم اردیبهشت‌ماه ۱۳۹۰ شروع کرده و اکنون پرمخاطب‌ترین رسانه ایران در زمینه فناوری‌های مالی، بانکداری و پرداخت و استارت‌آپ‌های فین‌تک است.
الگوریتم‌های کریپتو در دنیای رمزارزها: امنیت و آینده فناوری بلاکچین
کریپتوگرافی در سیستم‌های رمزارزی، نقش حیاتی در ایجاد امنیت و حریم خصوصی دارد. از زمان معرفی بیتکوین توسط ساتوشی ناکاموتو، الگوریتم‌های مختلف کریپتوگرافی به‌طور مؤثری در این حوزه استفاده شده‌اند. این الگوریتم‌ها شامل الگوریتم‌های رمزنگاری تقارن و نامتقارن، هش‌توابع، امضاهای دیجیتال و غیره می‌شوند که هرکدام کارکرد خاص خود را دارند
محمدمهدی امیرفروغی / رمزارزها (Cryptocurrencies) و فناوری بلاکچین به یکی از مهم‌ترین تحولات دنیای مالی در دهه‌های اخیر تبدیل شده‌اند. پایه و اساس امنیت در این سیستم‌ها، الگوریتم‌های کریپتوگرافی هستند که برای حفظ حریم خصوصی، امنیت تراکنش‌ها و تأمین اعتبار بلاکچین استفاده می‌شوند. در این مقاله، به بررسی و تحلیل الگوریتم‌های مختلف کریپتو در رمزارزها خواهیم پرداخت.
۱. مقدمه‌ای بر کریپتوگرافی در رمزارزها
کریپتوگرافی در سیستم‌های رمزارزی، نقش حیاتی در ایجاد امنیت و حریم خصوصی دارد. از زمان معرفی بیتکوین توسط ساتوشی ناکاموتو، الگوریتم‌های مختلف کریپتوگرافی به‌طور مؤثری در این حوزه استفاده شده‌اند. این الگوریتم‌ها شامل الگوریتم‌های رمزنگاری تقارن و نامتقارن، هش‌توابع، امضاهای دیجیتال و غیره می‌شوند که هرکدام کارکرد خاص خود را دارند.
۲. الگوریتم‌های کریپتو در رمزارزها
۲.۱. رمزنگاری تقارنی (Symmetric Encryption)
در رمزنگاری تقارنی، یک کلید برای رمزگذاری و رمزگشایی اطلاعات استفاده می‌شود. این نوع رمزنگاری برای سرعت بالا و صرفه‌جویی در منابع مناسب است. با این حال، مشکل اصلی آن در نحوه اشتراک‌گذاری کلید است که در سیستم‌های رمزارزی مشکل‌ساز می‌شود.
- مثال: در سیستم‌های رمزارز، این نوع رمزنگاری به‌طور مستقیم استفاده نمی‌شود، اما در برخی از پروتکل‌های شبکه یا تراکنش‌ها برای رمزنگاری پیام‌ها به‌طور مقطعی کاربرد دارد.
۲.۲. رمزنگاری نامتقارن (Asymmetric Encryption)
رمزنگاری نامتقارن، که به‌عنوان رمزنگاری کلید عمومی (Public Key Cryptography) شناخته می‌شود، از دو کلید مجزا استفاده می‌کند: کلید عمومی و کلید خصوصی. این روش در سیستم‌های رمزارزها برای امضا کردن تراکنش‌ها و تأمین امنیت شبکه بلاکچین کاربرد دارد.
- مثال: الگوریتم RSA یکی از مشهورترین الگوریتم‌های رمزنگاری نامتقارن است که در ابتدا برای ارتباطات اینترنتی امن استفاده می‌شد. در رمزارزها، این الگوریتم به‌طور مستقیم کمتر استفاده می‌شود، اما به‌طور کلی پایه و اساس رمزنگاری کلید عمومی است.
۲.۳. توابع هش (Hash Functions)
توابع هش، یکی از حیاتی‌ترین ارکان امنیتی در بلاکچین‌ها هستند. این توابع اطلاعات ورودی را به یک خروجی با طول ثابت تبدیل می‌کنند. این فرآیند غیرقابل بازگشت است و کوچک‌ترین تغییر در ورودی باعث تغییر شدید در خروجی می‌شود. توابع هش در بلاکچین برای تأمین یکپارچگی داده‌ها و پیشگیری از دستکاری اطلاعات استفاده می‌شوند.
- مثال: در بیتکوین از الگوریتم SHA-256 استفاده می‌شود. این تابع هش برای تأمین امنیت بلاکچین و محافظت از تراکنش‌ها و بلوک‌ها کاربرد دارد.
۲.۴. امضاهای دیجیتال (Digital Signatures)
امضاهای دیجیتال اساس امنیت تراکنش‌ها در بلاکچین‌ها هستند. با استفاده از کلید خصوصی، هر کاربر می‌تواند یک امضا ایجاد کند که صحت تراکنش را تضمین می‌کند. این امضاها باعث اطمینان از اصالت و صحت داده‌ها و همچنین جلوگیری از حملات جعل می‌شوند.
- مثال: در بلاکچین بیتکوین، امضای دیجیتال برای تأیید مالکیت یک تراکنش و همچنین اعتبار سنجی آن استفاده می‌شود.
۲.۵. الگوریتم‌های اثبات کار (Proof of Work)
یکی از رایج‌ترین الگوریتم‌های اجماع در رمزارزها، اثبات کار (PoW) است. در این الگوریتم، برای افزودن یک بلوک به زنجیره بلاکچین، ماینرها باید معماهای پیچیده ریاضی را حل کنند. این فرآیند زمان‌بر و پرهزینه است و در عین حال امنیت شبکه را تضمین می‌کند.
- مثال: بیتکوین از الگوریتم PoW برای تأمین امنیت شبکه خود و اعتبارسنجی تراکنش‌ها استفاده می‌کند.
۲.۶. الگوریتم‌های اثبات سهام (Proof of Stake)
الگوریتم اثبات سهام (PoS) به‌جای رقابت برای حل معماها، از اثبات مالکیت ارز استفاده می‌کند. در این الگوریتم، اعتبارسنجی تراکنش‌ها و اضافه کردن بلوک‌ها به بلاکچین بر اساس میزان ارز در اختیار هر کاربر انجام می‌شود.
- مثال: اتریوم با انتقال از PoW به PoS به‌دنبال کاهش مصرف انرژی و بهبود مقیاس‌پذیری شبکه خود است.
۲.۷. الگوریتم‌های ترکیبی (Hybrid Algorithms)
در بسیاری از رمزارزها، ترکیب الگوریتم‌های مختلف برای بهبود امنیت و مقیاس‌پذیری استفاده می‌شود. برای مثال، برخی شبکه‌ها از ترکیب PoW و PoS برای به‌دست آوردن بهترین عملکرد در تأمین امنیت و سرعت تراکنش‌ها استفاده می‌کنند.
- مثال: الگوریتم Tendermint در بلاکچین Cosmos، ترکیبی از اثبات سهام و الگوریتم‌های اجماع دیگر است.
۳. چالش‌ها و تحولات آینده
با اینکه الگوریتم‌های کریپتو در حال حاضر به‌طور گسترده در رمزارزها به کار گرفته می‌شوند، اما همچنان چالش‌هایی در خصوص مقیاس‌پذیری، مصرف انرژی و تهدیدات امنیتی وجود دارد. از جمله این چالش‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- تهدیدات کوانتومی: با پیشرفت‌های علم کامپیوتر و ظهور کامپیوترهای کوانتومی، برخی از الگوریتم‌های کریپتوگرافی که در حال حاضر در رمزارزها استفاده می‌شوند، ممکن است آسیب‌پذیر شوند. برای مقابله با این تهدید، تحقیقاتی در زمینه الگوریتم‌های مقاوم در برابر کامپیوترهای کوانتومی در حال انجام است.
- مقیاس‌پذیری: یکی از چالش‌های بزرگ بلاکچین‌ها، مقیاس‌پذیری است. الگوریتم‌های اجماع جدیدتر مانند بازیگران چندگانه (Sharding) و اتریوم ۲.۰ به‌دنبال حل این مشکل هستند.
- اثبات‌های جدید اجماع: تحقیقات در زمینه الگوریتم‌های اجماع جدید، نظیر اثبات ظرفیت (Proof of Capacity) و اثبات زمان (Proof of Time) در حال افزایش است تا مشکلات مقیاس‌پذیری و مصرف انرژی را حل کنند.
و در نهایت الگوریتم‌های کریپتوگرافی قلب تپنده امنیت در رمزارزها و بلاکچین‌ها هستند. این الگوریتم‌ها نه‌تنها برای تأمین امنیت تراکنش‌ها و داده‌ها ضروری‌اند، بلکه اساس عملکرد پروتکل‌های اجماع و اعتبارسنجی بلاکچین‌ها نیز می‌باشند. با توجه به پیشرفت‌های روزافزون در علم رمزنگاری و تکنولوژی‌های جدید مانند کامپیوترهای کوانتومی، تحولات جدید در زمینه الگوریتم‌های کریپتوگرافی می‌تواند تحولی چشمگیر در دنیای رمزارزها ایجاد کند.