محفظة HD (محفظة حتمية هرمية)

ما محفظة HD؟

محفظة HD، أو المحفظة الحتمية الهرمية، هي محفظة عملات مشفرة تنشئ شجرة من المفاتيح الخاصة والعامة والحسابات والعناوين انطلاقًا من بذرة أولية واحدة.

بدلًا من إنشاء كل مفتاح خاص ونسخه احتياطيًا على حدة، تستطيع محفظة HD إعادة إنشاء الحسابات المدعومة من معلومات الاسترداد الأصلية نفسها.

يسهل هذا الهيكل إدارة عناوين كثيرة للعملات المشفرة مع الاحتفاظ بنسخة احتياطية مركزية واحدة.

يستند الأساس التقني لمعظم محافظ HD إلى مقترح تحسين Bitcoin رقم 32، المعروف باسم BIP-32.

يحدد BIP-32 طريقة لاشتقاق شجرة هرمية من أزواج المفاتيح المشفرة من بذرة واحدة.

تُعد المحفظة حتمية لأن البذرة نفسها وقواعد الاشتقاق وإعدادات المحفظة نفسها تنتج المفاتيح والعناوين نفسها بالترتيب نفسه.

وهي هرمية لأن المفاتيح المشتقة يمكن تنظيمها في فروع منفصلة للعملات المشفرة المختلفة والحسابات وأنواع العناوين وعناوين الاستلام وعناوين الباقي أو الأغراض التجارية.

محفظة HD ليست بلوكتشين أو عملة مشفرة أو استراتيجية تداول أو حسابًا لدى مؤسسة مالية.

إنها نظام لإدارة المفاتيح تستخدمه برامج المحافظ وأجهزة التوقيع للتحكم في حسابات البلوكتشين.

آلية عمل محفظة HD

تبدأ محفظة HD ببيانات عشوائية تُسمى الإنتروبيا، وهي بيانات غير قابلة للتوقع تُستخدم لإنشاء الأساس السري للمحفظة.

وقد تُحوّل هذه البيانات إلى عبارة استرداد مقروءة للبشر باستخدام معيار مدعوم للعبارات التذكيرية.

ثم يمكن معالجة العبارة التذكيرية وعبارة مرور اختيارية لإنتاج بذرة ثنائية.

تُستخدم البذرة لإنشاء مفتاح خاص رئيسي ورمز سلسلة رئيسي.

وتصبح هاتان القيمتان جذر شجرة المفاتيح.

يمكن للجذر إنشاء مفاتيح فرعية، ويمكن لهذه المفاتيح إنشاء مفاتيح أخرى متفرعة عنها.

يُحدد موضع كل مستوى في الشجرة بمسار اشتقاق.

يتبع المحفظة ذلك المسار عند إنشاء حساب أو عنوان محدد.

وبما أن العملية حتمية، فلا تحتاج المحفظة إلى تخزين نسخة احتياطية منفصلة لكل عنوان جديد.

يمكن عادةً إعادة إنشاء شجرة المفاتيح المدعومة للمحفظة باستخدام البذرة الأصلية ومعلومات الاشتقاق الصحيحة.

ما معنى «هرمية»؟

تعني «هرمية» أن مفاتيح المحفظة مرتبة في مستويات وفروع، لا في مجموعة مسطحة واحدة.

يُسمى المستوى الأعلى عادةً المستوى الرئيسي أو الجذر.

وقد تمثل المستويات الأدنى معيار المحفظة والعملة المشفرة والحساب ودور العنوان ورقمه.

قد يُخصص فرع للمدخرات الشخصية، وفرع آخر للإنفاق المعتاد.

وقد تنشئ الشركة فروع حساب منفصلة للأقسام أو العملاء أو المواقع الإلكترونية أو أنظمة الدفع.

ويمكن للمحفظة متعددة الأصول إنشاء فروع منفصلة لشبكات بلوكشين مختلفة.

يتيح هذا التنظيم لجذر واحد التحكم في حسابات كثيرة مفصولة منطقيًا.

كما يتيح مشاركة فروع محددة من دون كشف جميع فروع المحفظة بالضرورة.

ما معنى «حتمية»؟

تعني «حتمية» أن المدخلات نفسها تنتج المخرجات نفسها.

عندما تبدأ محفظة HD بالبذرة الصالحة نفسها وتتبع مسار الاشتقاق نفسه، فإنها تنشئ تسلسل المفاتيح نفسه.

هذه الخاصية هي ما يجعل استرداد المحفظة ممكنًا.

لا يحتاج المستخدم إلى تذكر كل عنوان أنشأته المحفظة.

إذ تستطيع المحفظة إعادة إنشاء العناوين بتكرار عملية الاشتقاق الأصلية.

لكن الاسترداد الحتمي لا يعتمد على إدخال الكلمات في أي تطبيق للمحفظة فحسب.

يجب أن يدعم برنامج الاسترداد طريقة العبارة التذكيرية الصحيحة والعملة المشفرة ومسار الاشتقاق وتنسيق العنوان وعبارة المرور الاختيارية.

قد يؤدي استخدام الكلمات الصحيحة مع مسار خاطئ إلى إنشاء مجموعة عناوين مختلفة تبدو فارغة.

BIP-32 ومحافظ HD

BIP-32 هو المواصفة الأساسية التي قدمت المحافظ الحتمية الهرمية.

ويوضح كيف يمكن لبذرة إنشاء شجرة تضم أزواج المفاتيح الخاصة والعامة.

صُمم BIP-32 لتحسين النسخ الاحتياطي للمحافظ وقابلية التشغيل البيني وإنشاء العناوين والمشاركة الانتقائية للمفاتيح.

قبل شيوع تصميمات المحافظ الحتمية، كان من الممكن أن تنشئ المحفظة مفاتيح خاصة كثيرة غير مترابطة.

وقد يتطلب هذا النموذج نسخًا احتياطية متكررة، لأن المفاتيح الجديدة قد لا تكون موجودة في نسخة احتياطية قديمة.

تستطيع محفظة HD اشتقاق المفاتيح اللاحقة من البذرة الأصلية، ما يقلل الحاجة إلى إنشاء نسخة احتياطية جديدة للبذرة كلما أُنشئ عنوان آخر.

قدم BIP-32 أيضًا المفاتيح الموسعة، التي تجمع بين مفتاح تشفير عادي ومعلومات تُستخدم لاشتقاق المفاتيح الفرعية.

تشمل هذه المعلومات رمز سلسلة وبيانات وصفية تحدد موضع المفتاح في التسلسل الهرمي.

BIP-39 وعبارات الاسترداد

تستخدم محافظ HD كثيرة عبارة استرداد تذكيرية تستند إلى BIP-39.

يوضح BIP-39 كيف يمكن تمثيل الإنتروبيا التي ينشئها الحاسوب بتسلسل من الكلمات المقروءة للبشر وتحويلها إلى بذرة لإنشاء المفاتيح حتميًا.

تشمل أطوال عبارات BIP-39 الشائعة 12 و15 و18 و21 و24 كلمة.

يدعم المعيار إنتروبيا من 128 إلى 256 بت ويضيف بيانات تحقق قبل تحويل الناتج إلى كلمات.

عبارة الاسترداد ليست مجرد مجموعة كلمات عشوائية من القاموس يختارها المستخدم.

يجب أن تأتي الكلمات من القائمة الصحيحة وأن ترد بالترتيب الصحيح مع رمز تحقق صالح.

يحذر BIP-39 تحديدًا من أن العملية مخصصة لتمثيل عشوائية ينشئها الحاسوب، لا لتحويل جملة يبتكرها المستخدم إلى وسيلة آمنة للمحفظة.

قد تكون العبارة التي يبتكرها الشخص قابلة للتوقع ومعرضة لهجمات التخمين.

لذلك ينبغي إنشاء عبارة الاسترداد باستخدام برنامج محفظة موثوق أو بيئة توقيع آمنة تستعين بمصدر موثوق للعشوائية.

عبارة الاسترداد مقابل البذرة

تُستخدم عبارتا «عبارة الاسترداد» و«البذرة» أحيانًا كما لو كانتا تعنيان الشيء نفسه تمامًا، لكنهما تصفان مرحلتين مختلفتين من العملية.

عبارة الاسترداد هي سلسلة الكلمات المقروءة التي تظهر للمستخدم.

أما البذرة الثنائية فتُنشأ من العبارة وأي عبارة مرور اختيارية عبر عملية اشتقاق للمفاتيح.

يستخدم BIP-39 خوارزمية PBKDF2 مع HMAC-SHA512 لتحويل العبارة التذكيرية وعبارة المرور إلى بذرة بطول 512 بت.

ثم يستطيع BIP-32 استخدام تلك البذرة لإنشاء المفتاح الرئيسي ورمز السلسلة.

قد تسمي واجهات المحافظ الكلمات عبارة بذرة أو عبارة تذكيرية أو عبارة نسخ احتياطي أو عبارة استرداد.

ينبغي للمستخدمين قراءة وثائق المحفظة، لأن العبارات المستخدمة في المحافظ لا تتبع جميعها المعيار نفسه.

قد تتطلب العبارة التي تعمل في محفظة إعدادات خاصة، أو قد لا تتوافق مع محفظة أخرى.

المفتاح الخاص الرئيسي ورمز السلسلة الرئيسي

يحتوي جذر BIP-32 على مفتاح خاص رئيسي ورمز سلسلة رئيسي.

المفتاح الخاص الرئيسي هو عنصر التوقيع السري الذي يمكن اشتقاق المفاتيح الخاصة الفرعية منه.

يوفر رمز السلسلة بيانات إضافية تُستخدم في عملية اشتقاق المفاتيح الفرعية.

يشكل المفتاح الخاص ورمز السلسلة معًا مفتاحًا خاصًا موسعًا.

ويحتوي المفتاح العام الموسع على مفتاح عام ورمز سلسلة بدلًا من مفتاح خاص.

يجب إبقاء معلومات المفتاح الخاص الرئيسي سرية، لأنها قد تتحكم في شجرة الفروع المشتقة بأكملها.

قد يؤدي كشف المفتاح الخاص الجذري أو البذرة الأصلية إلى كشف كل حساب مدعوم مشتق منهما.

ما مسار الاشتقاق؟

مسار الاشتقاق هو ترميز يحدد لمحفظة HD الطريق الذي ينبغي اتباعه عبر شجرة المفاتيح.

يبدأ المسار عادةً بالحرف m الذي يمثل العقدة الرئيسية.

ويمثل كل رقم بعد m مستوى آخر في التسلسل الهرمي.

تشير علامة الفاصلة العليا أو رموز مشابهة إلى الاشتقاق المحصن.

يحدد BIP-44 بنية المسار العامة m / purpose' / coin_type' / account' / change / address_index.

يحدد حقل purpose مخطط المحفظة المستخدم.

ويفصل نوع العملة المفاتيح المخصصة للعملات المشفرة المختلفة.

ويفصل مستوى الحساب مجموعات الحسابات المستقلة.

ويفصل مستوى change عناوين الاستلام الخارجية عن عناوين الباقي الداخلية.

ويحدد مؤشر العنوان عنوانًا معينًا ضمن السلسلة.

مثال على مسار اشتقاق لمحفظة HD

قد يبدو مسار Bitcoin التقليدي وفق BIP-44 هكذا: m / 44' / 0' / 0' / 0 / 0.

تحدد القيمة 44 غرض BIP-44.

وتحدد القيمة التالية نوع العملة المسجل.

وتحدد القيمة التي تليها الحساب.

وتحدد القيمة التالية سلسلة الاستلام الخارجية بدلًا من سلسلة الباقي الداخلية.

وتحدد القيمة الأخيرة أول عنوان في ذلك الفرع.

يؤدي تغيير القيمة الأخيرة من 0 إلى 1 إلى إنشاء العنوان التالي ضمن الحساب والسلسلة نفسيهما.

وقد يؤدي تغيير مستوى أعلى إلى إنشاء حساب أو عائلة عناوين مختلفة تمامًا.

BIP-43 وحقل الغرض

قدم BIP-43 حقل الغرض لشجرات المحافظ وفق BIP-32.

يساعد حقل الغرض برنامج المحفظة على تحديد البنية المستخدمة أسفل فرع معين.

وكان ذلك ضروريًا لأن BIP-32 منح المطورين حرية كبيرة في تنظيم المفاتيح المشتقة.

فقد تدعي محفظتان دعمهما لـ BIP-32، مع وضع الحسابات والعناوين في مواضع مختلفة.

تساعد قيم الغرض على منع مخططات المحافظ المختلفة من استخدام أجزاء متداخلة من الشجرة.

يستخدم BIP-44 الغرض 44، بينما تستخدم مخططات العناوين اللاحقة قيمًا مختلفة للغرض.

التسلسل الهرمي متعدد الحسابات وفق BIP-44

أنشأ BIP-44 تسلسلًا هرميًا معروفًا على نطاق واسع للعملات المشفرة والحسابات وعناوين الاستلام وعناوين الباقي المتعددة.

يتيح مستوى الحساب فيه لبذرة واحدة تنظيم مجموعات منفصلة من الأموال من دون خلط سلاسل عناوينها.

ويمنح مستوى نوع العملة عملات مشفرة مختلفة فروعًا منفصلة.

ويفصل مستوى change عناوين الاستلام العامة عن العناوين المستخدمة لإعادة باقي المعاملة.

يحسن هذا التنظيم التوافق واكتشاف الحسابات وإدارة المحافظ عند تطبيقه باستمرار.

لكن قد تستخدم المحفظة معيارًا آخر أو مسارًا مخصصًا، لذا لا ينبغي افتراض توافقها مع BIP-44 تلقائيًا.

الاشتقاق المحصن

ينشئ الاشتقاق المحصن مفاتيح فرعية بطريقة تتطلب المفتاح الخاص الأب بدلًا من المعلومات العامة للأب وحدها.

يُشار عادةً إلى المستوى المحصن بعلامة فاصلة عليا في مسار الاشتقاق.

مثلًا، يشير 44' إلى مؤشر فرعي محصن.

يوفر الاشتقاق المحصن فصلًا أقوى بين أجزاء الشجرة.

ولا يستطيع مفتاح عام موسع من مستوى أعلى من حد محصن اشتقاق الفرع المحصن.

قد تقلل هذه الخاصية عواقب كشف بعض المعلومات الفرعية.

يستخدم BIP-44 الاشتقاق المحصن لمستويات الغرض ونوع العملة والحساب.

الاشتقاق غير المحصن

قد يتيح الاشتقاق غير المحصن إنشاء مفاتيح عامة فرعية من مفتاح عام موسع للأب.

وتفيد هذه الخاصية في المحافظ المخصصة للمشاهدة فقط وخوادم الدفع وأدوات المحاسبة وأنظمة إنشاء العناوين.

يمكن للنظام إنشاء عناوين استلام من دون تخزين المفاتيح الخاصة اللازمة لإنفاق الأموال.

لكن BIP-32 يوضح قيدًا أمنيًا مهمًا يتعلق بالفروع غير المحصنة.

إذا حصل مهاجم على مفتاح عام موسع للأب وعلى مفتاح خاص فرعي غير محصن مطابق، فقد يصبح المفتاح الخاص للأب معرضًا للخطر.

لذلك ينبغي للمطورين تصميم أشجار المفاتيح وسياسات المشاركة بعناية.

ينبغي للمستخدمين عدم مشاركة المفاتيح الموسعة مطلقًا ما لم يفهموا الصلاحيات التي تمنحها.

المفاتيح الخاصة الموسعة

يحتوي المفتاح الخاص الموسع على مفتاح خاص ورمز سلسلة وبيانات وصفية للاشتقاق.

في الترميز الشائع وفق BIP-32، قد يبدأ المفتاح الخاص الموسع ببادئة مثل xprv.

وقد تستخدم مخططات المحافظ الأخرى بادئات مختلفة وفق نوع العنوان وقواعد الترميز.

يمكن للمفتاح الخاص الموسع عادةً اشتقاق المفاتيح الخاصة الفرعية والمفاتيح العامة المقابلة لها.

قد يستطيع كل من يحصل على المفتاح الخاص الموسع المناسب إنفاق الأصول التي يتحكم فيها ذلك الفرع.

ينبغي حماية المفتاح الخاص الموسع بالعناية نفسها المخصصة لعبارة الاسترداد.

يجب عدم لصقه في مواقع إلكترونية أو إرساله عبر المحادثات أو تخزينه في ملاحظات سحابية غير مشفرة أو مشاركته مع موظفي الدعم.

المفاتيح العامة الموسعة

يحتوي المفتاح العام الموسع على بيانات المفتاح العام ورمز السلسلة وبيانات وصفية للاشتقاق.

قد يبدأ المفتاح العام الموسع الشائع وفق BIP-32 بالبادئة xpub، مع احتمال وجود بادئات أخرى لمخططات محافظ مختلفة.

لا يستطيع المفتاح العام الموسع عادةً توقيع المعاملات أو إنفاق الأموال بمفرده.

لكنه يستطيع غالبًا اشتقاق عناوين عامة كثيرة ضمن فرعه غير المحصن المسموح.

وهذا يجعله مفيدًا لمتابعة المحافظ المخصصة للمشاهدة فقط ومعالجة المدفوعات والمحاسبة.

لكن المفتاح العام الموسع حساس من ناحية الخصوصية.

فقد يستطيع من يحصل عليه تحديد كثير من العناوين والأرصدة والمعاملات التابعة لفرع المحفظة نفسه.

ينبغي للمستخدمين عدم نشر مفتاح عام موسع لمجرد أنه لا يستطيع عادةً إنفاق الأموال.

محافظ HD المخصصة للمشاهدة فقط

تتابع المحفظة المخصصة للمشاهدة فقط العناوين والمعاملات من دون الاحتفاظ بالمفاتيح الخاصة اللازمة لإنفاق الأصول.

وغالبًا ما تستطيع محفظة HD المخصصة للمشاهدة فقط إنشاء عناوين من مفتاح عام موسع.

يمكن لشركة استخدام هذا التصميم لتمكين خادم دفع متصل بالإنترنت من إنشاء عناوين استلام جديدة، من دون حفظ مفاتيح الإنفاق على الخادم.

ويمكن إبقاء المفاتيح الخاصة في بيئة توقيع أكثر أمانًا وغير متصلة بالإنترنت.

يقلل هذا الفصل مخاطر السرقة إذا تعرض الخادم المواجه للجمهور للاختراق.

لكنه لا يلغي مخاطر الخصوصية والتشغيل، إذ قد يكشف الخادم نشاط المحفظة أو يصدر عناوين غير صحيحة إذا جرى التلاعب به.

ينبغي التحقق من عناوين الاستلام عبر أنظمة موثوقة عند التعامل مع أموال كبيرة.

محافظ HD والعناوين المتعددة

يمكن لمحفظة HD إنشاء عدد كبير جدًا من العناوين من جذر واحد.

قد يحسن استخدام عناوين استلام جديدة تنظيم المدفوعات ويصعّب إلى حد ما على المراقبين الخارجيين تتبع المعاملات الأساسية.

وقد يساعد الشركات على تخصيص عناوين منفصلة للعملاء أو الفواتير.

لا تجعل إعادة تدوير العناوين معاملات البلوكتشين مجهولة الهوية.

فقد تظل المعاملات مترابطة بسبب سلوك الإنفاق أو إعادة استخدام العناوين أو الإفصاحات العامة أو معلومات الشبكة أو تحليل الملكية المشتركة.

ينبغي للمستخدمين اعتبار العناوين الجديدة ممارسة واحدة لتعزيز الخصوصية، لا حماية كاملة لها.

سلاسل العناوين الخارجية والداخلية

تفصل محافظ HD كثيرة بين سلاسل العناوين الخارجية والداخلية.

العناوين الخارجية مخصصة لمشاركتها مع الآخرين لاستلام المدفوعات.

أما العناوين الداخلية فتُستخدم عادةً لعناوين الباقي.

قد تنفق معاملة عملة مشفرة قيمة مدخلات تتجاوز قيمة الدفع المقصود، ثم تعيد القيمة المتبقية إلى عنوان جديد يتحكم فيه المرسل.

يُسمى المبلغ المعاد «الباقي»، رغم بقائه عملة مشفرة لا نقودًا مادية.

يستخدم BIP-44 القيمة 0 للتغيير في العناوين الخارجية، والقيمة 1 للعناوين الداخلية.

من المهم استرداد كلا الفرعين على نحو صحيح لإعادة إنشاء سجل المعاملات والأرصدة.

اكتشاف الحسابات وحد العناوين غير المستخدمة

أثناء الاسترداد، يجب على برنامج المحفظة البحث في العناوين المشتقة لاكتشاف ما إذا كان لها سجل معاملات.

يوضح BIP-44 عملية اكتشاف الحسابات التي تفحص سلاسل العناوين الخارجية.

كما يحدد حدًا قدره 20 عنوانًا خارجيًا غير مستخدم على التوالي.

وفق هذا النهج، قد يتوقف البرنامج عن البحث بعد العثور على عشرين عنوانًا غير مستخدم متتاليًا.

إذا أنشأ المستخدم عناوين كثيرة من دون استخدامها ثم استخدم عنوانًا يتجاوز الفجوة المتوقعة، فقد لا تعرضه بعض برامج الاسترداد في البداية.

ولا يعني ذلك بالضرورة فقدان الأموال، إذ قد يظل بالإمكان اشتقاق المفتاح الصحيح من البذرة.

وقد تحتاج المحفظة إلى توسيع نطاق الفحص أو استخدام رقم الحساب الصحيح أو مسار الاشتقاق الصحيح.

ينبغي للمستخدمين تجنب إنشاء فجوات كبيرة غير مفسرة بين العناوين، ما لم تدعم المحفظة هذا السلوك صراحةً.

معايير عناوين Bitcoin في محافظ HD

قد تستخدم محافظ Bitcoin HD معايير اشتقاق مختلفة لأنواع العناوين والبرامج النصية المختلفة.

يستخدم مسار BIP-44 التقليدي الغرض 44.

وأنشأت المعايير اللاحقة قيم غرض منفصلة لكي تتعرف المحافظ المتوافقة على عائلات العناوين المختلفة.

يحدد BIP-84 مخطط اشتقاق HD لعناوين Segregated Witness الأصلية ذات المفتاح الواحد، ويستخدم الغرض 84.

ويحدد BIP-86 مخطط اشتقاق لمخرجات Taproot ذات المفتاح الواحد، ويستخدم الغرض 86.

قد تنشئ المحفظة التي تستعيد البذرة الصحيحة تحت الغرض الخاطئ عناوين صالحة تختلف عن العناوين المستخدمة أصلًا.

لذلك ينبغي لبرنامج الاسترداد دعم نوع البرنامج النصي الأصلي ومعيار الاشتقاق الأصليين.

محافظ HD على Ethereum

تُستخدم مفاهيم محافظ HD على نطاق واسع أيضًا مع حسابات Ethereum.

يمكن لعبارة تذكيرية واحدة إنشاء مفاتيح خاصة وعناوين متعددة على Ethereum عبر مسارات حتمية.

توضح وثائق محافظ Ethereum أن الحساب يتكون من مفاتيح، وأن برامج المحافظ توفر أدوات للتفاعل مع هذه الحسابات.

قد تستخدم محافظ Ethereum المتوافقة مسارات حسابات أو سلوكيات فحص مختلفة.

لذلك قد يحتاج المستخدم الذي يستعيد عبارة قديمة إلى تحديد مسار الاشتقاق أو مؤشر الحساب الأصلي.

يمكن للعبارة نفسها إنشاء عناوين Ethereum صالحة كثيرة، لكن الفرع الصحيح وحده يعيد إنشاء الحساب المتوقع.

ينبغي للمستخدمين تدوين مسارات الحساب غير المعتادة عند استخدام إعدادات متقدمة للمحافظ.

محافظ HD وشبكات البلوكتشين المتعددة

قد تشتق محفظة HD متعددة الشبكات حسابات لعدة عملات مشفرة من جذر استرداد واحد.

تساعد فروع نوع العملة أو التطبيق المنفصلة على منع الشبكات المختلفة من استخدام الجزء نفسه من شجرة المفاتيح.

يسهل هذا التصميم استخدام نسخة احتياطية واحدة، لكنه يزيد أيضًا مخاطر التركّز.

فإذا سُرقت معلومات الاسترداد الرئيسية، فقد يتمكن المهاجم من الوصول إلى الأصول عبر جميع الشبكات المدعومة المشتقة من ذلك الجذر.

لا ينبغي للمستخدم افتراض أن إضافة حسابات بلوكشين أخرى تتطلب عبارة استرداد جديدة.

فقد تنشئ المحفظة فرعًا آخر من البذرة الحالية فحسب.

ينبغي مراعاة ذلك عند تحديد قيمة الأصول التي توضع تحت جذر محفظة واحد.

محفظة HD مقابل المحفظة التقليدية غير الحتمية

تنشئ المحفظة التقليدية غير الحتمية مفاتيح خاصة لا تشترك في جذر واحد قابل للاسترداد.

وقد يتعين إدراج كل مفتاح جديد في نسخة احتياطية جديدة.

أما محفظة HD فتشتق المفاتيح من جذر واحد، ما يتيح لنسخة احتياطية واحدة إعادة إنشاء حسابات كثيرة.

وهذا يجعل نسخ محافظ HD احتياطيًا وتنظيمها أسهل.

لكنه ينشئ نقطة فشل واحدة، لأن اختراق الجذر قد يؤدي إلى اختراق البنية المشتقة بأكملها.

لذلك ينبغي موازنة ميزة سهولة الاسترداد مع ضرورة حماية البذرة بعناية.

محفظة HD مقابل محفظة مفتاح خاص واحد

تتحكم محفظة المفتاح الخاص الواحد في حساب أو عنوان واحد باستخدام مفتاح خاص مستقل.

أما محفظة HD فتستطيع إدارة مفاتيح خاصة وعناوين كثيرة تحت جذر هرمي واحد.

ولا يؤدي استيراد مفتاح خاص مستقل بالضرورة إلى استيراد بقية محفظة HD.

كذلك، لا يمنح تصدير مفتاح خاص فرعي عبارة الاسترداد أو جميع الحسابات الشقيقة تلقائيًا.

ينبغي للمستخدمين معرفة ما إذا كانوا ينسخون جذر HD كاملًا أو مفتاحًا موسعًا على مستوى الحساب أو مفتاحًا خاصًا فرديًا.

توفر أنواع النسخ الاحتياطي هذه نطاقات استرداد مختلفة.

محفظة HD مقابل محفظة العقد الذكي

محفظة HD طريقة لاشتقاق المفاتيح المشفرة، بينما محفظة العقد الذكي حساب تتحكم فيه شيفرة البلوكتشين.

قد تدعم محفظة العقد الذكي عدة موقّعين أو قواعد للاسترداد أو حدودًا للمعاملات أو وحدات أو أذونات آلية.

وقد تظل مفاتيح التوقيع المستخدمة مع محفظة العقد الذكي مشتقة من محفظة HD.

لذلك لا يستبعد المفهومان أحدهما الآخر.

فأحدهما يصف إنشاء المفاتيح، والآخر يصف كيفية تفويض حساب على السلسلة للإجراءات.

قد لا يكفي استرداد مفتاح توقيع HD لإعادة إنشاء جميع إعدادات محفظة العقد الذكي على كل شبكة.

ينبغي للمستخدمين حفظ عناوين العقود وبنية الموقّعين ومعلومات الاسترداد عند استخدام أنظمة حسابات متقدمة.

محفظة HD مقابل محفظة متعددة التوقيع

تعالج محفظة HD والمحفظة متعددة التوقيع مشكلتين مختلفتين.

تنشئ محفظة HD شجرة مفاتيح منظمة من بذرة واحدة.

أما المحفظة متعددة التوقيع فتتطلب موافقة عدد محدد من المفاتيح المستقلة على الإنفاق.

قد يستخدم كل مشارك في محفظة متعددة التوقيع محفظة HD لإنشاء مفتاح التوقيع الخاص به.

وقد تتطلب النسخة الاحتياطية الكاملة للمحفظة متعددة التوقيع ما يتجاوز عبارات الاسترداد الفردية.

فقد تتطلب أيضًا معلومات المفاتيح العامة وترتيب الموقّعين ومسارات الاشتقاق وسياسات البرامج النصية وحد التوقيعات المطلوب.

وقد يؤدي حفظ جميع البذور في المكان نفسه إلى إبطال الفائدة الأمنية للموقّعين المستقلين.

مزايا محفظة HD

الميزة الرئيسية الأولى هي تبسيط النسخ الاحتياطي، إذ يمكن استرداد عناوين كثيرة من جذر واحد.

والثانية فصل الحسابات وتنظيمها عبر الفروع الهرمية.

والثالثة إمكانية إنشاء عناوين استلام جديدة من دون إنشاء نسخ احتياطية غير مترابطة.

والرابعة متابعة المحافظ المخصصة للمشاهدة فقط عبر المفاتيح العامة الموسعة.

والخامسة دعم أنظمة الدفع التي تحتاج إلى عنوان جديد لكل عميل أو فاتورة.

والسادسة قابلية التشغيل البيني عندما تتبع تطبيقات المحافظ المعايير ومسارات الاشتقاق نفسها.

والسابعة إمكانية فصل العملات المشفرة والحسابات وأنواع العناوين ضمن نظام منظم واحد.

مخاطر محفظة HD

أكبر المخاطر أن جذر الاسترداد قد يتحكم في عدد كبير من الحسابات.

إذا سُرقت عبارة الاسترداد وعبارة المرور المطلوبة، فقد يعيد المهاجم إنشاء المحفظة وينقل أصولها.

وإذا فُقدت معلومات الاسترداد، فقد يفقد المالك إمكانية الوصول نهائيًا.

وقد يجعل مسار الاشتقاق الخاطئ عملية استرداد ناجحة تبدو فارغة.

وقد يكشف المفتاح العام الموسع المعرض معلومات كثيرة عن سجل المعاملات والعناوين.

وقد يؤدي كشف المفتاح الخاص الموسع إلى اختراق فرع كامل.

وقد ينتج عن ضعف توليد الأرقام العشوائية بذور قابلة للتوقع.

وقد يعرض برنامج محفظة خبيث عبارة يعرفها المهاجم مسبقًا.

وقد تطلب مواقع التصيد الاحتيالي عبارات الاسترداد مدعيةً أنها توفر استعادة المحفظة أو الدعم الفني.

قد تحسن عبارة المرور الفصل بين المحافظ، لكنها قد تسبب فقدانًا دائمًا إذا نُسيت.

أمان عبارة الاسترداد

ينبغي التعامل مع عبارة الاسترداد باعتبارها المفتاح الرئيسي للأصول المشتقة منها.

قد يستطيع كل من يعرف العبارة كاملة إعادة إنشاء المحفظة من دون الوصول إلى الجهاز الأصلي.

يجب عدم تصوير العبارة أو إرسالها بالبريد الإلكتروني أو تحميلها إلى تخزين سحابي أو إدخالها في محرك بحث أو إرسالها عبر تطبيق مراسلة.

يجب عدم تقديم العبارة إلى دعم العملاء أو مسؤول أو متداول أو خدمة استرداد عبر الإنترنت مطلقًا.

تتم استعادة المحفظة المشروعة عادةً محليًا عبر برنامج موثوق أو جهاز توقيع.

يوصي دليل أمان محفظة Bitcoin بإجراء نسخ احتياطية منتظمة وتشفيرها واتباع ممارسات حذرة على الإنترنت واستخدام وسائل آمنة لحفظ المدخرات دون اتصال.

ينبغي للمستخدم التحقق من اكتمال كل نسخة احتياطية وإمكانية قراءتها وصحة ترتيبها وحمايتها من السرقة أو الضرر المادي.

ما عبارة المرور في محفظة HD؟

عبارة المرور وفق BIP-39 نص إضافي اختياري يُستخدم مع العبارة التذكيرية لإنشاء البذرة.

تُسمى أحيانًا بصورة غير رسمية «كلمة إضافية»، لكنها لا يلزم أن تكون كلمة واحدة.

تنتج كل عبارة مرور مختلفة محفظة حتمية مختلفة.

عادةً لا تؤدي عبارة المرور غير الصحيحة إلى ظهور رسالة خطأ، لأنها تنشئ أيضًا محفظة صالحة بعناوين مختلفة.

قد توفر هذه الخاصية فصلًا بين المحافظ، لكنها تنشئ خطرًا كبيرًا للاسترداد.

لا تستطيع العبارة التذكيرية وحدها استرداد محفظة محمية بعبارة مرور من دون عبارة المرور الدقيقة.

وقد يكون لحالة الأحرف والمسافات وعلامات الترقيم وترميز الأحرف أهمية.

ينبغي عدم استخدام عبارة مرور إلا إذا كانت لدى المالك خطة آمنة ومختبرة لحفظها.

كلمة مرور المحفظة مقابل عبارة مرور الاسترداد

تحمي كلمة مرور تطبيق المحفظة عادةً الوصول إلى تطبيق محلي أو ملف أو جهاز واحد.

أما عبارة مرور الاسترداد فتغير البذرة المشفرة، وبالتالي تغير المحفظة المشتقة منها.

قد يمكن استرداد الوصول بعد نسيان كلمة مرور محلية بإعادة تثبيت المحفظة وإدخال البذرة.

وقد يصبح من المستحيل إعادة إنشاء المحفظة المقصودة إذا نُسيت عبارة مرور الاسترداد.

لا يؤدي تغيير كلمة مرور التطبيق عادةً إلى تغيير عناوين البلوكتشين.

أما تغيير عبارة مرور BIP-39 فينتج شجرة عناوين مختلفة.

ينبغي للمستخدمين عدم افتراض أن هذين النوعين من الأسرار يؤديان الغرض نفسه.

استرداد محفظة HD

يبدأ الاسترداد عادةً بتثبيت برنامج محفظة موثوق أو إعداد جهاز توقيع آمن.

يدخل المستخدم عبارة الاسترداد بالترتيب الأصلي الدقيق.

ويجب عليه أيضًا إدخال عبارة المرور الاختيارية الدقيقة إذا كان قد استخدمها.

ثم تشتق المحفظة الحسابات وفق المعايير التي تدعمها وتفحص البلوكتشين بحثًا عن سجل المعاملات.

إذا لم تظهر الأموال المتوقعة، ينبغي ألا يفترض المستخدم فورًا أنها فُقدت.

قد يكون السبب مسار اشتقاق خاطئًا أو مؤشر حساب أو نوع عنوان أو شبكة بلوكشين أو عبارة مرور أو معيار محفظة غير صحيح.

ينبغي للمستخدمين مقارنة العناوين العامة المعروفة قبل إرسال أي معاملة استرداد.

يجب عدم اختبار عبارة الاسترداد في مواقع عشوائية أو تطبيقات مجهولة.

لماذا قد تبدو محفظة HD فارغة بعد الاسترداد؟

قد تبدو محفظة HD فارغة عندما تبحث المحفظة المستعادة في الفرع الخطأ من شجرة المفاتيح.

قد تكون عبارة الاسترداد صحيحة، لكن مسار الاشتقاق مختلفًا.

وقد تدعم المحفظة نوعًا واحدًا من عناوين Bitcoin، لا النوع المستخدم أصلًا.

وقد يكون الحساب موجودًا تحت مؤشر حساب أعلى.

وقد يتوقف الفحص بسبب فجوة في العناوين.

وقد تنشئ عبارة المرور الاختيارية الخاطئة محفظة صالحة مختلفة.

وقد يكون المستخدم يعرض شبكة البلوكتشين الخاطئة.

قد تساعد مراجعة عنوان عام استُخدم سابقًا على التحقق من استعادة الفرع الصحيح.

ماذا يحدث إذا كُشفت عبارة الاسترداد؟

ينبغي اعتبار عبارة الاسترداد المكشوفة مخترقة حتى لو لم تحدث معاملة غير مصرح بها بعد.

يتمثل الإجراء الأكثر أمانًا عمومًا في إنشاء محفظة جديدة بمعلومات استرداد مولدة بصورة مستقلة، ونقل الأصول إلى عناوين جديدة تم التحقق منها.

لا تحمي كلمة مرور التطبيق الأموال من شخص يعرف عبارة الاسترداد بالفعل.

كما أن حذف تطبيق المحفظة الأصلي لا يمنع المهاجم من استعادة المفاتيح على جهاز آخر.

ينبغي إنشاء البذرة الجديدة على جهاز موثوق، لا على النظام الذي قد يكون مخترقًا.

ينبغي للمستخدمين التحقق بعناية من عناوين الاستلام قبل نقل أموال كبيرة.

يجب عدم مواصلة استقبال أصول جديدة في جذر مخترق.

اعتبارات الخصوصية

قد تحسن محافظ HD الخصوصية الأساسية بإنشاء عنوان جديد لكل دفعة.

لكن العلاقة الهرمية بين العناوين لا تكون ظاهرة عادةً مباشرةً على البلوكتشين.

وقد تضعف هذه الميزة بسبب إعادة استخدام العناوين أو كشف المفتاح العام الموسع أو الربط بهوية عامة أو أنماط المعاملات.

قد تتمكن خدمة مشاهدة فقط تستخدم مفتاحًا عامًا موسعًا على مستوى الحساب من مراقبة الفرع بأكمله.

وعندما تُنفق مدخلات متعددة معًا، قد يستنتج محللون خارجيون أنها تعود إلى مالك واحد.

لذلك لا يعد إنشاء المفاتيح في HD سوى جانب واحد من جوانب خصوصية العملات المشفرة.

وتهم أيضًا خصوصية الشبكة وبنية المعاملات واستخدام العناوين وممارسات مشاركة البيانات.

محافظ HD للشركات

يمكن للشركات استخدام محافظ HD لإنشاء عناوين دفع فريدة للفواتير أو المستخدمين أو الطلبات.

يستطيع خادم مواجه للجمهور اشتقاق عناوين الاستلام من مفتاح عام موسع من دون تخزين المفاتيح الخاصة المقابلة.

ويمكن إبقاء مفاتيح الإنفاق في بيئة توقيع خاضعة للرقابة.

وقد تُخصص فروع حساب منفصلة للأقسام أو المواقع الإلكترونية أو وحدات العمل.

ويمكن لفرق المحاسبة متابعة فروع محددة من دون الحصول على صلاحية الإنفاق.

لكن كشف المفتاح العام الموسع قد يبين الإيرادات والأرصدة وسجل المعاملات.

ينبغي للشركات الجمع بين محافظ HD وضوابط الوصول والنسخ الاحتياطية الآمنة وسياسات الموافقة وإجراءات استعادة الكوارث المختبرة.

محافظ HD لمطوري العملات المشفرة

ينبغي للمطورين تطبيق معايير محافظ HD بعناية، لأن الاختلافات الصغيرة في المسارات أو الترميز قد تعطل قابلية التشغيل البيني.

ينبغي للتطبيقات استخدام مصدر عشوائية آمن من نظام التشغيل، لا مدخلات مستخدم قابلة للتوقع.

وينبغي التحقق من المفاتيح الموسعة ورفض مواد المفاتيح غير الصالحة.

ينبغي للمطورين توثيق مسار الاشتقاق الدقيق وتنسيق العنوان ونوع العملة ومعيار العبارة التذكيرية وطريقة التعامل مع عبارة المرور.

ينبغي أن تشمل اختبارات الاسترداد حسابات متعددة وعناوين خارجية وعناوين باقي وحدود الفجوات والشبكات المدعومة.

يجب ألا تظهر المفاتيح الخاصة أو البذور أو العبارات التذكيرية في سجلات التطبيقات أو أنظمة التحليلات مطلقًا.

يجب عدم إعادة استخدام عبارات الاختبار للأموال الحقيقية، لأن متجهات الاختبار المنشورة معروفة للجميع.

أفضل الممارسات لاستخدام محفظة HD

أنشئ المحفظة باستخدام برنامج موثوق أو بيئة توقيع آمنة.

دوّن عبارة الاسترداد دون اتصال بالإنترنت وبالترتيب الدقيق المعروض.

احتفظ بأكثر من نسخة احتياطية محمية إذا كان خطر فقدانها بسبب حريق أو ماء أو ضرر مادي واقعيًا.

خزّن النسخ الاحتياطية بحيث لا يؤدي حادث واحد إلى إتلافها جميعًا.

لا تدخل العبارة مطلقًا في موقع إلكتروني فتحته عبر إعلان أو رسالة أو رابط غير مطلوب.

تحقق من مسار اشتقاق المحفظة ونوع العنوان قبل تحويل أموال كبيرة.

دوّن مسارات الحساب غير المعتادة أو إعدادات التوقيع المتعدد منفصلة عن البذرة.

تعامل مع المفاتيح الخاصة الموسعة باعتبارها أسرارًا تتيح الإنفاق.

تعامل مع المفاتيح العامة الموسعة باعتبارها معلومات مالية حساسة.

اختبر عملية الاسترداد بمبلغ صغير قبل الاعتماد على المحفظة لحفظ أصول كبيرة.

الأسئلة الشائعة

ما معنى HD Wallet؟

اختصار HD Wallet هو Hierarchical Deterministic Wallet، أي محفظة حتمية هرمية.

ما الغرض الأساسي من محفظة HD؟

الغرض الأساسي هو إنشاء مفاتيح وعناوين كثيرة للعملات المشفرة وتنظيمها انطلاقًا من جذر واحد قابل للاسترداد.

هل محفظة HD محفظة أجهزة؟

لا، تصف HD بنية لاشتقاق المفاتيح يمكن تطبيقها في أنظمة محافظ الأجهزة أو الهواتف أو الحواسيب المكتبية أو المتصفحات أو غيرها.

هل كل محفظة عملات مشفرة هي محفظة HD؟

لا، رغم استخدام كثير من المحافظ الحديثة تصميمات حتمية، تستخدم بعض المحافظ معايير مختلفة أو مفاتيح مستقلة أو حسابات عقود ذكية أو أنظمة استرداد مخصصة.

ما BIP-32؟

BIP-32 مواصفة تحدد أشجار المفاتيح الحتمية الهرمية واشتقاق المفاتيح الموسعة.

ما BIP-39؟

يوضح BIP-39 طريقة لتمثيل إنتروبيا المحفظة بعبارة تذكيرية وتحويل تلك العبارة، مع عبارة مرور اختيارية، إلى بذرة ثنائية.

ما BIP-44؟

يحدد BIP-44 تسلسلًا هرميًا متعدد الحسابات لمحفظة HD، باستخدام مستويات الغرض ونوع العملة والحساب والباقي ومؤشر العنوان.

هل يمكن لعبارة استرداد واحدة إنشاء عناوين كثيرة؟

نعم، تستطيع محفظة HD اشتقاق عدد كبير جدًا من العناوين من جذر استرداد واحد.

هل يمكن لمحفظة HD واحدة دعم عملات مشفرة متعددة؟

نعم، تنشئ محافظ HD متعددة الشبكات كثيرة فروعًا منفصلة لشبكات العملات المشفرة المدعومة.

ما مسار الاشتقاق؟

مسار الاشتقاق هو الطريق داخل شجرة مفاتيح HD المستخدم لإنشاء حساب أو مفتاح أو عنوان معين.

لماذا تظهر علامة فاصلة عليا في مسار الاشتقاق؟

تشير علامة الفاصلة العليا عادةً إلى مستوى اشتقاق محصن يتطلب معلومات المفتاح الخاص للأب لإنشاء المفاتيح الفرعية.

ما xpub؟

xpub شكل شائع للمفتاح العام الموسع، ويمكنه اشتقاق عناوين عامة ضمن فرع مدعوم، لكنه لا يستطيع عادةً توقيع المعاملات بمفرده.

هل مشاركة xpub آمنة؟

قد تكشف مشاركة xpub عناوين فرع المحفظة وسجل معاملاته، لذلك ينبغي التعامل معه على أنه معلومات مالية خاصة.

ما xprv؟

xprv شكل شائع للمفتاح الخاص الموسع، ويمكنه اشتقاق مفاتيح خاصة تابعة، وينبغي حمايته مثل عبارة الاسترداد.

هل يمكن استرداد محفظة HD من دون الجهاز الأصلي؟

نعم، تستطيع محفظة متوافقة عادةً استعادة الحسابات عند توفر عبارة الاسترداد وعبارة المرور والمسارات ومعايير المحفظة الصحيحة.

لماذا لا يظهر رصيد في محفظتي بعد استردادها؟

قد يرجع الاسترداد الفارغ إلى عبارة مرور أو حساب أو مسار اشتقاق أو نوع عنوان أو شبكة أو نطاق فحص غير صحيح.

هل يمكنني اختيار كلمات الاسترداد بنفسي؟

لا، ينبغي عدم ابتكار عبارات الاسترداد، لأن العبارات التي ينشئها البشر غالبًا ما تكون قابلة للتوقع وقد لا تتبع قواعد التحقق المطلوبة.

هل تحمي كلمة مرور المحفظة عبارة استرداد مسروقة؟

لا، يستطيع شخص يملك عبارة الاسترداد غالبًا استعادة المحفظة في مكان آخر من دون معرفة كلمة مرور التطبيق المحلية.

ماذا يحدث إذا نسيت عبارة مرور محفظة HD؟

قد يتعذر الوصول إلى المحفظة المقصودة نهائيًا، لأن كل عبارة مرور مختلفة تنشئ شجرة مفاتيح صالحة مختلفة.

هل تجعل محفظة HD العملات المشفرة مجهولة الهوية؟

لا، قد يحسن إنشاء عناوين جديدة الخصوصية الأساسية، لكن تحليل البلوكتشين والبيانات الأخرى قد يظل قادرًا على ربط المعاملات والهويات.

هل يمكن استخدام محفظة HD مع أمان التوقيع المتعدد؟

نعم، يمكن للمشاركين المستقلين استخدام محافظ HD لاشتقاق مفاتيح لسياسة متعددة التوقيع، مع ضرورة نسخ بيانات الإعداد الإضافية احتياطيًا أيضًا.

هل محفظة HD آمنة؟

قد توفر محفظة HD تنظيمًا قويًا للمفاتيح واستردادًا ميسرًا، لكن أمنها يعتمد على العشوائية وجودة التنفيذ وأمان الجهاز وحماية النسخ الاحتياطية وسلوك المستخدم.

الخلاصة

محفظة HD نظام لإدارة مفاتيح العملات المشفرة ينشئ شجرة هرمية من الحسابات والعناوين انطلاقًا من جذر حتمي واحد.

وتتمثل ميزتها الرئيسية في أن إعداد استرداد واحدًا يستطيع إعادة إنشاء مفاتيح كثيرة من دون الحاجة إلى نسخة احتياطية منفصلة بعد كل عنوان جديد.

يوفر BIP-32 التصميم الأساسي لشجرة المفاتيح، بينما تتناول معايير مثل BIP-39 وBIP-43 وBIP-44 وBIP-84 وBIP-86 استرداد العبارات التذكيرية وتنظيم المسارات ومخططات عناوين محددة.

تدعم محافظ HD ميزات مفيدة مثل الحسابات المتعددة وعناوين الاستلام الجديدة وفروع عناوين الباقي والمتابعة للقراءة فقط وأنظمة الدفع التجارية وإدارة الحسابات متعددة الشبكات.

لكن سهولة الاستخدام نفسها تنشئ مخاطر تركّز، لأن معلومات الاسترداد الرئيسية قد تتحكم في جميع الحسابات المشتقة منها.

يجب عدم مشاركة عبارة الاسترداد أو عبارة المرور أو المفتاح الخاص الموسع مع أي شخص أو إدخالها في موقع غير موثوق.

لا تستطيع المفاتيح العامة الموسعة عادةً إنفاق الأموال، لكنها قد تكشف معلومات مالية واسعة النطاق وينبغي حمايتها أيضًا.

يعتمد استرداد المحفظة بنجاح على صحة معلومات البذرة ومسار الاشتقاق ونوع العنوان ومؤشر الحساب وشبكة البلوكتشين وعبارة المرور الاختيارية.

لا يعني ظهور المحفظة فارغة أن الأموال فُقدت دائمًا، فقد يكون البرنامج يبحث ببساطة في الفرع الخطأ.

النهج الأكثر أمانًا هو توثيق إعدادات المحفظة المهمة وحفظ نسخ احتياطية آمنة دون اتصال بالإنترنت واختبار الاسترداد قبل إيداع قيمة كبيرة وإبقاء الأسرار طويلة الأجل بعيدًا عن الأنظمة المتصلة بالإنترنت متى أمكن.

الفكرة الأساسية لمستخدمي العملات المشفرة هي أن محفظة HD تحول جذرًا واحدًا محميًا بعناية إلى مجموعة منظمة من الحسابات، ما يجعل الاسترداد أسهل ويجعل حماية ذلك الجذر أمرًا بالغ الأهمية.