التشفير القائم على الإيزوجينيات

ما التشفير القائم على الإيزوجينيات؟

التشفير القائم على الإيزوجينيات هو نوع من تشفير المفتاح العام يستخدم خرائط رياضية تُسمى إيزوجينيات بين المنحنيات الإهليلجية لبناء أنظمة تشفير قد تقاوم هجمات الحواسيب الكمومية المستقبلية.

تنبع أهمية التشفير القائم على الإيزوجينيات في العملات المشفرة من اعتماد البلوكشين والمحافظ والتوقيعات الرقمية وأنظمة الحفظ ومفاتيح المدققين والرسائل عبر السلاسل والاتصالات المشفرة على تشفير قد يحتاج إلى الصمود في عصر الحوسبة الكمومية.

التشفير القائم على الإيزوجينيات ليس عملة مشفرة أو توكنًا أو محفظة أو مفتاحًا خاصًا أو عبارة استرداد أو مدققًا أو مجمع تعدين أو شبكة بلوكشين أو عقدًا ذكيًا أو استراتيجية تداول.

إنه نهج رياضي لبناء عناصر تشفير أساسية، مثل تبادل المفاتيح وتغليف المفاتيح والتوقيعات الرقمية.

تعود كلمة «إيزوجيني» إلى رياضيات المنحنيات الإهليلجية، وتشير إلى خريطة تحافظ على البنية بين منحنيين إهليلجيين.

بعبارة مبسطة، تربط الإيزوجيني منحنى إهليلجيًا بآخر مع الحفاظ على قدر كافٍ من البنية الجبرية لتكون مفيدة في التشفير.

يسعى التشفير القائم على الإيزوجينيات إلى بناء أنظمة أمنية مفيدة بالاعتماد على صعوبة العثور على مسارات مخفية معينة بين المنحنيات الإهليلجية.

يوضح عرض مشروع CSIDH أن التشفير القائم على الإيزوجينيات يعتمد على صيغ من مسألة إيجاد إيزوجيني صريحة بين منحنيين إهليلجيين متساويي الإيزوجينية ومحددين فوق حقل منتهٍ.

بالنسبة إلى مستخدمي العملات المشفرة، يتمثل المعنى المبسط للتشفير القائم على الإيزوجينيات في كونه مجالًا بحثيًا لما بعد الكم يستكشف طرقًا جديدة لحماية المفاتيح والتوقيعات عندما قد لا تعود أنظمة المنحنيات الإهليلجية المستخدمة اليوم كافية.

أهمية التشفير القائم على الإيزوجينيات في العملات المشفرة

تكمن أهمية التشفير القائم على الإيزوجينيات في أن معظم أنظمة العملات المشفرة تستخدم تشفير المفتاح العام.

تستخدم محفظة العملات المشفرة المفاتيح الخاصة للسماح بالمعاملات، والمفاتيح العامة أو العناوين لتمكين الشبكة من التحقق من الملكية.

تستخدم سلاسل بلوكشين كثيرة اليوم التوقيعات الرقمية القائمة على المنحنيات الإهليلجية لأنها فعالة وصغيرة الحجم ومدعومة على نطاق واسع.

لكن الحواسيب الكمومية القوية بما يكفي قد تهدد العديد من أنظمة المفتاح العام الحالية، بما فيها الأنظمة القائمة على تحليل العوامل الأولية للأعداد الصحيحة ومسألة اللوغاريتم المتقطع على المنحنيات الإهليلجية.

لذلك، يُعد تشفير ما بعد الكم مهمًا لأمن شبكات العملات المشفرة على المدى الطويل.

يفيد مشروع التشفير لما بعد الكم التابع لـ NIST بأن معاييره الرئيسية الأولى للتشفير لما بعد الكم صدرت في أغسطس 2024، وتشمل ML-KEM وML-DSA وSLH-DSA.

هذه المعايير الأولى لـ NIST ليست قائمة على الإيزوجينيات، لكنها تُظهر أن العالم بدأ بالفعل الانتقال إلى التشفير المقاوم للكم.

يظل التشفير القائم على الإيزوجينيات مهمًا لأنه قد يوفر مفاضلات مختلفة عن الأنظمة القائمة على الشبكات والهاش، ولا سيما في مجالات مثل التوقيعات القصيرة أو المفاتيح العامة المدمجة.

آلية عمل التشفير القائم على الإيزوجينيات

يعمل التشفير القائم على الإيزوجينيات عبر تحويل مسائل صعبة متعلقة بالمنحنيات الإهليلجية إلى افتراضات أمنية للتشفير.

المنحنى الإهليلجي كائن رياضي يمكن تعريفه فوق حقل منتهٍ.

الإيزوجيني خريطة خاصة من منحنى إهليلجي إلى منحنى إهليلجي آخر.

في كثير من الأنظمة القائمة على الإيزوجينيات، قد تتضمن المعلومات العامة منحنيات إهليلجية أو نقاطًا مرتبطة بها، بينما يرتبط المفتاح السري بمسار أو خريطة مخفية بين المنحنيات.

تقوم الفكرة الأمنية على أن يكون حساب النتيجة المطلوبة سهلًا لمن يملك المعلومات السرية، لكن استعادة المسار السري من البيانات العامة صعبة على المهاجم.

يختلف ذلك عن تشفير المنحنيات الإهليلجية التقليدي، الذي يعتمد أمانه عادةً على صعوبة حل مسائل اللوغاريتم المتقطع ضمن مجموعة منحنى إهليلجي.

يستخدم التشفير القائم على الإيزوجينيات المنحنيات الإهليلجية أيضًا، لكنه يستخدمها بطريقة مختلفة.

لا يحتاج المستخدم إلى فهم كل التفاصيل الجبرية لاستيعاب الفكرة الأساسية.

الفكرة الأساسية هي أن أنظمة الإيزوجينيات تبني الأمان على علاقات مخفية بين المنحنيات، لا على مسألة اللوغاريتم المتقطع نفسها التي تستخدمها توقيعات العملات المشفرة الشائعة اليوم.

التشفير القائم على الإيزوجينيات والتشفير لما بعد الكم

يشير التشفير لما بعد الكم إلى التشفير المصمم ليظل آمنًا حتى في مواجهة مهاجمين يملكون حواسيب كمومية قوية.

وهو ليس مرادفًا للتشفير الكمومي أو لتوزيع المفاتيح الكمومي.

يعمل التشفير لما بعد الكم عادةً على الحواسيب والشبكات العادية.

والهدف هو استبدال أنظمة المفتاح العام التي قد تكسرها الخوارزميات الكمومية مستقبلًا أو دعمها.

ينص إعلان NIST لعام 2024 عن أول معايير نهائية للتشفير لما بعد الكم على أن FIPS 203 يحدد ML-KEM للتشفير العام، وأن FIPS 204 يحدد ML-DSA للتوقيعات الرقمية، وأن FIPS 205 يحدد SLH-DSA للتوقيعات الرقمية.

التشفير القائم على الإيزوجينيات إحدى العائلات ضمن مشهد أبحاث ما بعد الكم الأوسع.

وتشمل العائلات الأخرى التشفير القائم على الشبكات، والتوقيعات القائمة على الهاش، والتشفير القائم على الرموز، والتشفير متعدد المتغيرات، وتقنيات المفاتيح المتماثلة.

ينبغي لشبكات العملات المشفرة الاهتمام بالتنوع، لأن الاعتماد على عائلة رياضية واحدة فقط قد يؤدي إلى مخاطر التركز.

التشفير القائم على الإيزوجينيات والمنحنيات الإهليلجية

تُعد المنحنيات الإهليلجية عنصرًا محوريًا في كثير من أنظمة العملات المشفرة بالفعل.

تستخدم Bitcoin تشفير المنحنيات الإهليلجية للسماح بالمعاملات، وتستخدم شبكات أخرى كثيرة أنظمة توقيع رقمية ذات صلة.

تتميز توقيعات المنحنيات الإهليلجية الحالية بالكفاءة لأن المفاتيح العامة والتوقيعات يمكن أن تكون صغيرة نسبيًا.

يستخدم التشفير القائم على الإيزوجينيات المنحنيات الإهليلجية أيضًا، لكنه لا يعتمد على افتراض الصعوبة الرياضية نفسه الذي تعتمد عليه توقيعات المنحنيات الإهليلجية القياسية.

هذا التمييز مهم لأن هجومًا كموميًا يكسر اللوغاريتم المتقطع العادي للمنحنيات الإهليلجية لا يحل تلقائيًا كل مسائل الإيزوجينيات.

يفيد عرض CSIDH بأن الحواسيب الكمومية لا تبدو قادرة على تسهيل مسألة إيجاد الإيزوجيني بدرجة كبيرة، بالطريقة نفسها التي تؤثر بها خوارزمية Shor في تبادل المفاتيح Diffie-Hellman العادي القائم على المنحنيات الإهليلجية.

لهذا السبب، أثار التشفير القائم على الإيزوجينيات اهتمام باحثي ما بعد الكم.

فقد وفر بيئة مألوفة قائمة على المنحنيات الإهليلجية، مع نوع مختلف من المسائل الصعبة.

التشفير القائم على الإيزوجينيات وSIDH

يرمز SIDH إلى Supersingular Isogeny Diffie-Hellman.

كان SIDH أحد أشهر مقترحات تبادل المفاتيح القائمة على الإيزوجينيات.

وسعى إلى إنشاء آلية لتبادل المفاتيح لما بعد الكم باستخدام مسارات في رسوم الإيزوجينيات فائقة التفرد.

حظي SIDH بالاهتمام لأن مفاتيحه العامة كانت صغيرة جدًا مقارنةً بكثير من مقترحات ما بعد الكم الأخرى.

تُعد المفاتيح الصغيرة جذابة في العملات المشفرة، لأن البلوكشين والمحافظ والأجهزة والهواتف والتطبيقات والعقود الذكية تهتم غالبًا بعرض النطاق الترددي والتخزين وتكلفة التحقق.

لكن SIDH تعرض للكسر في عام 2022 إثر تحليلات تشفيرية رئيسية.

يفيد ملحق مواصفات SIKE المحدّث بأن SIKE وSIDH غير آمنين وينبغي عدم استخدامهما.

هذه إحدى أهم الحقائق التي ينبغي معرفتها عند البحث في التشفير القائم على الإيزوجينيات اليوم.

التشفير القائم على الإيزوجينيات وSIKE

يرمز SIKE إلى Supersingular Isogeny Key Encapsulation.

كان SIKE آلية تغليف مفاتيح قائمة على SIDH، ونُظر فيه أثناء عملية توحيد معايير التشفير لما بعد الكم لدى NIST.

تتيح آلية تغليف المفاتيح، أو KEM، لطرفين إنشاء سر مشترك عبر قناة عامة.

يوضح معيار FIPS 203 الخاص بـ ML-KEM الصادر عن NIST أن بإمكان طرفين استخدام KEM لإنشاء مفتاح سري مشترك عبر قناة عامة، ثم استخدامه لدعم التشفير والمصادقة.

كان SIKE مثيرًا للاهتمام في السابق بسبب أحجام مفاتيحه المدمجة وتصميمه الرياضي الأنيق.

بعد هجوم 2022، لم يعد SIKE يُعد آمنًا للاستخدام الفعلي.

ويشير ملحق SIKE أيضًا إلى عدم وجود مرشحين آخرين نشطين قائمين على الإيزوجينيات ضمن عملية توحيد معايير NIST في ذلك الوقت.

الدرس واضح لمطوري العملات المشفرة: لا يكفي أن تكون الفكرة الرياضية أنيقة والمفاتيح صغيرة إذا فشل الافتراض الأمني.

التشفير القائم على الإيزوجينيات بعد اختراق SIKE

لا يعني اختراق SIKE أن التشفير القائم على الإيزوجينيات كله قد انتهى.

لكنه يعني أن الأنظمة القائمة على SIDH تعرضت لانتكاسة كبيرة.

ينص ملحق SIKE تحديدًا على أن بعض أنظمة التشفير القائمة على الإيزوجينيات، ومنها CGL وCSIDH وSQIsign، لا تعتمد على SIDH ولم تتأثر بعائلة هجمات Castryck وDecru.

هذا التمييز مهم، إذ قد يعتقد المستخدمون خطأً أن كل نظام قائم على الإيزوجينيات تعرض للكسر بالطريقة نفسها.

قد تضم العائلة التشفيرية تصاميم متعددة ذات افتراضات ومخاطر مختلفة.

في عام 2026، أعلنت NIST تقدم تسعة مرشحين إضافيين للتوقيعات الرقمية إلى الجولة الثالثة، ومن بينهم SQIsign.

يُعد SQIsign مقترحًا للتوقيعات قائمًا على الإيزوجينيات، ما يعني استمرار الأبحاث في هذا المجال ضمن التوقيعات الرقمية.

أفضل وصف للوضع الحالي هو أنه بحث حذر، لا استخدام واسع في الإنتاج.

التشفير القائم على الإيزوجينيات وSQIsign

SQIsign نظام توقيع رقمي قائم على الإيزوجينيات، وقد جذب الانتباه بسبب صغر حجم توقيعاته.

قد تكون التوقيعات القصيرة مهمة في البلوكشين، لأن كل بايت من بيانات المعاملة يمكن أن يؤثر في الرسوم ومساحة الكتل والتخزين وعرض النطاق الترددي وتصميم التحقق.

إذا كان نظام التوقيع لما بعد الكم ينتج توقيعات كبيرة جدًا، فقد تصبح ترقية البلوكشين صعبة.

قد تحتاج المحافظ والأجهزة والعملاء الخفيفون والعقد والجسور والعقود الذكية جميعًا إلى التعامل مع بيانات أكبر.

لذلك تظل التوقيعات القائمة على الإيزوجينيات موضع اهتمام حتى بعد فشل SIKE.

يفيد مشروع التوقيعات الرقمية الإضافية لما بعد الكم التابع لـ NIST بأن المعهد أراد مزيدًا من أنظمة التوقيع لتنويع محفظته من توقيعات ما بعد الكم، واهتم بأنظمة ذات افتراضات مختلفة أو حالات استخدام فريدة.

بالنسبة إلى مستخدمي العملات المشفرة، لا يُعد SQIsign ترقية للمحفظة ينبغي استخدامها اليوم دون تروٍ.

إنه مرشح نشط للبحث والتوحيد، ويُظهر سبب استمرار أهمية التشفير القائم على الإيزوجينيات.

التشفير القائم على الإيزوجينيات وCSIDH

CSIDH مقترح آخر قائم على الإيزوجينيات، ويستخدم فعل زمرة تبادليًا.

يصف مقدمة CSIDH المقترح بأنه آلية لتبادل المفاتيح لما بعد الكم دون تفاعل، بمفاتيح عامة صغيرة جدًا وأداء عملي.

قد يكون تبادل المفاتيح دون تفاعل مفيدًا عندما يحتاج الأطراف إلى إنشاء أسرار مشتركة دون تبادل عدد كبير من الرسائل ذهابًا وإيابًا.

قد يكون تبادل المفاتيح مهمًا في بنية العملات المشفرة التحتية لنسخ المحافظ الاحتياطية المشفرة، والخصوصية بين العقد، والمراسلة الآمنة، وقنوات الدفع، وسير عمل الحفظ.

تكمن أهمية CSIDH في أنه لا يعتمد على SIDH، ما يعني أن اختراق SIKE لا ينطبق عليه تلقائيًا.

لكن هذا لا يعني أن CSIDH جاهز تلقائيًا لكل استخدام في البلوكشين أو المحافظ.

فهو لا يزال بحاجة إلى تحليل أمني ومراجعة للتنفيذ وحماية من الهجمات الجانبية واختبارات أداء ونضج في التوحيد القياسي.

ينبغي لأمن العملات المشفرة تفضيل الأنظمة المعيارية التي خضعت لمراجعة جيدة على الأنظمة التجريبية، إلا إذا وُجد سبب قوي ومراجعة من خبراء.

التشفير القائم على الإيزوجينيات وتوقيعات البلوكشين

التوقيعات الرقمية من أهم العناصر التشفيرية الأساسية في أنظمة البلوكشين.

يثبت توقيع المعاملة أن حامل المفتاح الخاص أجاز المعاملة.

إذا استطاع حاسوب كمومي مستقبلي اشتقاق مفتاح خاص من مفتاح عام في نظام توقيع حالي، فقد يواجه المستخدمون مخاطر جسيمة.

لهذا تدرس مجتمعات البلوكشين توقيعات ما بعد الكم.

قد تكون التوقيعات القائمة على الإيزوجينيات جذابة لأن التوقيعات المدمجة قد تقلل حجم البيانات في البلوكشين.

لكن متطلبات استخدام نظام توقيع في البلوكشين صارمة للغاية.

يجب أن يكون نظام التوقيع المستخدم في البلوكشين آمنًا وسريعًا بما يكفي وسهل التحقق وآمنًا في محافظ الأجهزة ومقاومًا للهجمات الجانبية وعمليًا للعقد.

ويجب أيضًا أن يتوافق مع تنسيقات العناوين والمعاملات وتصاميم التوقيع متعدد الأطراف وأسواق الرسوم وأنظمة استرداد المحافظ.

قد يساعد التشفير القائم على الإيزوجينيات في بعض المفاضلات، لكن يجب إثبات موثوقيته عبر سنوات من المراجعة قبل الاعتماد عليه لحماية قيمة كبيرة.

التشفير القائم على الإيزوجينيات وأمان المحافظ

يعتمد أمان المحافظ على المفاتيح الخاصة والتوقيعات والعشوائية الآمنة والأجهزة الآمنة والنسخ الاحتياطية الموثوقة والتوقيع الدقيق للمعاملات.

قد يصبح التشفير القائم على الإيزوجينيات مهمًا للمحافظ إذا استخدمت معاييرها المستقبلية توقيعات أو تبادل مفاتيح قائمًا على الإيزوجينيات.

في الوقت الحالي، لا تستخدم معظم محافظ العملات المشفرة توقيعات قائمة على الإيزوجينيات لتوقيع المعاملات العادية.

ينبغي ألا ينزّل المستخدمون محفظة عشوائية تدعي أنها «مقاومة للكم» لمجرد أنها تذكر الإيزوجينيات.

قد تستخدم محفظة مزيفة مصطلحات تشفير متقدمة لسرقة عبارات الاسترداد.

لا ينبغي لأي ترقية تشفيرية مشروعة أن تطلب من المستخدمين لصق عبارة الاسترداد في موقع غير معروف.

ينبغي لمستخدمي المحافظ الاعتماد على الوثائق الرسمية للمشروع والبرامج المدققة والبناءات القابلة لإعادة الإنتاج عند توفرها وممارسات الأجهزة الموثوقة.

لا تحمي الرياضيات المتقدمة المستخدمين من التصيد الاحتيالي أو البرمجيات الخبيثة أو مسؤولي الدعم المزيفين.

التشفير القائم على الإيزوجينيات والمخاطر الكمومية

تشير المخاطر الكمومية في العملات المشفرة إلى احتمال أن تتمكن الحواسيب الكمومية المستقبلية من كسر أنظمة المفتاح العام المستخدمة لحماية الأصول الرقمية.

لا يتمثل الخطر الأساسي في أن الحاسوب الكمومي يستطيع إعادة كتابة البلوكشين بطريقة سحرية.

بل يكمن في احتمال تعرض بعض أنظمة المفتاح العام للخطر إذا أصبحت الحواسيب الكمومية قوية بما يكفي لحل المسائل الرياضية الأساسية بكفاءة.

في كثير من سلاسل البلوكشين الحالية، يكشف المستخدمون مفاتيحهم العامة عند الإنفاق من عنوان ما.

إذا أصبحت الهجمات الكمومية عملية، فقد تصبح المفاتيح العامة المكشوفة أكثر عرضة للخطر من المفاتيح المخفية.

لا يعني ذلك أن على المستخدمين الذعر اليوم.

بل يعني أن على مشاريع البلوكشين بناء مرونة تشفيرية وخطط انتقال طويلة الأمد.

التشفير القائم على الإيزوجينيات جزء من أدوات البحث المتاحة لمواجهة هذا المستقبل.

ينبغي لمشاريع العملات المشفرة متابعة معايير NIST والتحليل التشفيري الأكاديمي وجودة التنفيذ وتكاليف الانتقال قبل اختيار أي نهج لما بعد الكم.

التشفير القائم على الإيزوجينيات والمرونة التشفيرية

تعني المرونة التشفيرية القدرة على تغيير خوارزميات التشفير دون تعطيل النظام بأكمله.

غالبًا ما تكون مرونة البلوكشين التشفيرية ضعيفة، لأن أنظمة التوقيع وتنسيقات العناوين ومحافظ الأجهزة والعقود الذكية وقواعد الإجماع قد تكون متجذرة بعمق في النظام.

قد تواجه الشبكة التي لا تستطيع تغيير نظام التوقيع بسهولة انتقالًا أصعب إلى التشفير لما بعد الكم.

يوضح التشفير القائم على الإيزوجينيات أهمية المرونة التشفيرية، إذ بدا SIKE واعدًا قبل أن يُكسر.

لو أدمج مشروع ما SIKE مبكرًا في بنية تحتية أساسية على نحو ثابت، لاحتاج إلى استبداله على وجه السرعة.

يتيح التصميم الأكثر أمانًا ترقية الخوارزميات أو إيقاف استخدامها أو دمجها في أنظمة هجينة مع تطور الأبحاث.

المرونة التشفيرية ليست موضوعًا حكوميًا أو مؤسسيًا فحسب.

إنها أيضًا مسألة بقاء للبلوكشين، إذ قد تحتاج الشبكات العامة إلى حماية الأصول لعقود.

التشفير القائم على الإيزوجينيات والتشفير الهجين

يجمع التشفير الهجين بين طريقتين تشفيريتين أو أكثر لتقليل الاعتماد على افتراض واحد.

على سبيل المثال، قد يجمع نظام ما بين تبادل مفاتيح تقليدي وآخر لما بعد الكم خلال فترة انتقالية.

قد يساعد ذلك في الحماية من خطر كسر إحدى الطريقتين قبل الأخرى.

قد تكون الأساليب الهجينة مفيدة في بنية العملات المشفرة التحتية للاتصالات المشفرة وشبكات المدققين ومنصات الحفظ والبروتوكولات خارج السلسلة.

تكون توقيعات البلوكشين الهجينة أكثر تعقيدًا لأن التوقيعات تؤثر في حجم المعاملة وقواعد التحقق وتنسيقات العناوين وسلوك الإجماع.

يمكن نظريًا أن يكون عنصر قائم على الإيزوجينيات جزءًا من تصميم هجين، ولكن بعد مراجعة دقيقة فقط.

ينبغي ألا يجمع المطورون غير المتخصصين في التشفير التصاميم الهجينة على نحو عشوائي.

قد يؤدي الجمع غير الصحيح بين الخوارزميات إلى ثغرات جديدة، حتى لو كانت كل خوارزمية قوية بمفردها.

التشفير القائم على الإيزوجينيات والعقود الذكية

قد تحتاج العقود الذكية إلى التحقق من البراهين التشفيرية أو التوقيعات أو مخرجات تبادل المفاتيح.

إذا استُخدم توقيع قائم على الإيزوجينيات على السلسلة، فقد تحتاج العقود الذكية إلى منطق للتحقق أو دعم مدمج مسبقًا.

قد يكون ذلك مكلفًا، لأن خوارزميات ما بعد الكم غالبًا ما تتطلب مفاتيح أو توقيعات أكبر، أو تحققًا أكثر تعقيدًا مقارنةً بالأنظمة الحالية.

قد تكون التوقيعات القائمة على الإيزوجينيات جذابة عندما يكون حجم التوقيع صغيرًا، لكن تكلفة التحقق وتعقيد التنفيذ يظلان مهمين.

تفرض بيئة العقد الذكي قيودًا صارمة أيضًا، إذ قد تجعل تكاليف الغاز وحدود الذاكرة والتنفيذ الحتمي التشفير المتقدم صعبًا.

قبل استخدام أي نظام قائم على الإيزوجينيات داخل العقود الذكية، يجب على المطورين دراسة الأداء والافتراضات الأمنية ومشكلات الهجمات الجانبية وقابلية التدقيق.

قد يظل النظام السليم رياضيًا غير آمن إذا نُفذ على نحو خاطئ.

تجعل العقود الذكية الأخطاء التشفيرية مكلفة على نحو خاص، لأن الشيفرة المنشورة قد تتحكم في أصول حقيقية.

التشفير القائم على الإيزوجينيات وDeFi

يعتمد DeFi على التوقيعات والعقود الذكية وأوراكل والجسور ومحافظ المستخدمين.

قد يهم التشفير القائم على الإيزوجينيات مجال DeFi مستقبلًا إذا أصبحت توقيعات ما بعد الكم أو آليات تبادل المفاتيح جزءًا من تصميم المحافظ والبروتوكولات.

على سبيل المثال، قد تتفاعل محفظة ما بعد الكم مستقبلًا مع بروتوكولات الإقراض والمبادلات والخزائن وأنظمة الأصول المرمزة.

لكن أمن DeFi يتضمن طبقات كثيرة تتجاوز خوارزميات التوقيع.

قد يستخدم بروتوكول ما تشفيرًا قويًا لما بعد الكم، ومع ذلك يفشل بسبب أوراكل سيئ أو حوكمة مخترقة أو تصميم ضعيف للتصفية أو مفتاح إداري خبيث.

ينبغي ألا يصرف الانتقال إلى ما بعد الكم المستخدمين عن مخاطر DeFi المعتادة اليوم.

لا يزال على المستخدمين مراجعة عمليات تدقيق العقود الذكية والصلاحيات والسيولة وتصميم الضمانات والموافقات على المحافظ.

المقاومة الكمومية جزء واحد فقط من صورة الأمان الأوسع.

التشفير القائم على الإيزوجينيات والجسور

تعتمد جسور البلوكشين غالبًا على التوقيعات أو مجموعات المدققين أو لجان التوقيع متعدد الأطراف أو العملاء الخفيفين أو براهين المعرفة الصفرية.

إذا استخدم جسر ما نظام توقيع يصبح عرضة للهجمات الكمومية، فقد يضعف أمانه بمرور الوقت.

قد تصبح التوقيعات القائمة على الإيزوجينيات مهمة لأمن الجسور يومًا ما إذا تطورت إلى أدوات عملية وموحدة لما بعد الكم.

لكن الجسور عالية المخاطر بالفعل حتى في غياب المهاجمين الكموميين.

ارتبطت إخفاقات كثيرة للجسور بأخطاء العقود الذكية أو اختراق المفاتيح أو ضعف الحوكمة أو أخطاء التحقق أو أخطاء التشغيل.

لا يستطيع توقيع واحد لما بعد الكم إصلاح تصميم جسر سيئ.

ينبغي لمطوري العملات المشفرة التعامل مع التشفير القائم على الإيزوجينيات باعتباره عنصرًا مستقبليًا محتملًا، لا حلًا كاملًا لأمن الجسور.

ينبغي لمستخدمي الجسور فهم نموذج الثقة الذي يحمي الأصول التي ينقلونها دائمًا.

فوائد التشفير القائم على الإيزوجينيات

الفائدة المحتملة الأولى للتشفير القائم على الإيزوجينيات هي صغر الحجم.

تشتهر بعض التصاميم القائمة على الإيزوجينيات بمفاتيح عامة أو توقيعات صغيرة مقارنةً بمقاربات أخرى لما بعد الكم.

قد يكون ذلك ذا قيمة في أنظمة البلوكشين، حيث يؤثر حجم البيانات في الرسوم ووقت المزامنة وعرض النطاق الترددي والتخزين.

الفائدة المحتملة الثانية هي التنوع الرياضي.

تعتمد الأنظمة القائمة على الإيزوجينيات على افتراضات مختلفة عن الأنظمة القائمة على الشبكات، ما قد يساعد على تنويع أدوات ما بعد الكم.

الفائدة المحتملة الثالثة هي التوافق مع مفاهيم المنحنيات الإهليلجية.

يفهم كثير من خبراء التشفير ومهندسي البلوكشين مفاهيم المنحنيات الإهليلجية بالفعل، وإن كانت أنظمة الإيزوجينيات تتطلب معرفة تخصصية أعمق بكثير.

الفائدة المحتملة الرابعة هي القيمة البحثية على المدى الطويل.

حتى إذا صمدت بعض الأنظمة القائمة على الإيزوجينيات فقط، فقد ينتج عن هذا المجال أدوات ورؤى وبدائل مفيدة للانتقال التشفيري مستقبلًا.

مخاطر التشفير القائم على الإيزوجينيات

أكبر المخاطر هو عدم اليقين في التحليل التشفيري.

أظهر اختراق SIKE أن نظامًا واعدًا قائمًا على الإيزوجينيات قد يفشل بعد تحليل أعمق.

ومن المخاطر الأخرى تعقيد التنفيذ.

قد يصعب تنفيذ حسابات الإيزوجينيات بأمان وكفاءة واتساق عبر الأجهزة المختلفة.

كما أن مخاطر الهجمات الجانبية مهمة، إذ قد يستخلص المهاجمون الأسرار من التوقيت أو استهلاك الطاقة أو سلوك الذاكرة المخبئية أو إشارات مادية أخرى.

وقد يشكل الأداء تحديًا أيضًا بحسب النظام وحالة الاستخدام.

قد تتمتع بعض الأنظمة بأحجام مفاتيح جذابة، لكن عمليات التوقيع أو التحقق أو إنشاء المفاتيح فيها بطيئة.

ويُعد خطر التوحيد القياسي مشكلة أخرى، إذ ينبغي ألا تعتمد تطبيقات العملات المشفرة الكثيرة على خوارزميات تجريبية قبل مراجعتها على نطاق واسع من الخبراء.

قد يكون خطر الانتقال أصعب مشكلة عند استخدام هذه الأنظمة في البلوكشين، لأن تغيير التوقيعات أو تنسيقات المفاتيح قد يتطلب تنسيقًا واسعًا بين مكونات المنظومة.

التشفير القائم على الإيزوجينيات مقارنةً بالتشفير القائم على الشبكات

يُعد التشفير القائم على الشبكات حاليًا أهم عائلات ما بعد الكم في التطبيقات المعيارية.

تشمل معايير NIST الأولى لما بعد الكم ML-KEM وML-DSA، وهما قائمان على افتراضات مرتبطة بالشبكات.

يستخدم التشفير القائم على الإيزوجينيات بنى رياضية مختلفة تتعلق بالمنحنيات الإهليلجية والإيزوجينيات.

تحظى الأنظمة القائمة على الشبكات بدعم أكبر حاليًا من حيث التوحيد القياسي، وهي أكثر استعدادًا للاستخدام الواسع.

قد تقدم الأنظمة القائمة على الإيزوجينيات صغرًا جذابًا في بعض التصاميم، لكن هذه العائلة واجهت انتكاسات كبيرة وتحتاج إلى مراجعة دقيقة.

ينبغي ألا تختار مشاريع العملات المشفرة التشفير القائم على الإيزوجينيات لمجرد أنه يبدو متقدمًا.

بل ينبغي أن تقارن بين نضج الأمان والأداء وحجم التوقيع وتكلفة التحقق وأمان التنفيذ ودعم المعايير وأدوات المنظومة.

في معظم تخطيط البلوكشين على المدى القريب، تستحق الخوارزميات المعيارية من NIST اهتمامًا وثيقًا قبل البدائل التجريبية.

التشفير القائم على الإيزوجينيات مقارنةً بالتوقيعات القائمة على الهاش

تعتمد التوقيعات القائمة على الهاش على أمان دوال الهاش التشفيرية.

يُعد SLH-DSA معيارًا للتوقيعات الرقمية القائمة على الهاش دون حالة لدى NIST.

تتميز التوقيعات القائمة على الهاش بجاذبيتها لأن افتراضاتها الأمنية محافظة ومفهومة جيدًا.

لكنها قد تكون كبيرة مقارنةً بتوقيعات البلوكشين الحالية.

قد تستهدف التوقيعات القائمة على الإيزوجينيات أحجامًا أصغر بكثير، وهو ما يفسر استمرار اهتمام البلوكشين بها.

أما المقابل، فهو أن افتراضات الإيزوجينيات أكثر تخصصًا وقد شهدت أحداثًا كبيرة في التحليل التشفيري.

قد يفضل مصمم البلوكشين توقيعًا أكبر وأكثر تحفظًا في بعض الحالات، وتوقيعًا أصغر وأكثر تجريبية في حالات أخرى.

يعتمد الاختيار المناسب على نضج الأمان وتكلفة البيانات ومتطلبات التحقق ومسار الترقية.

التشفير القائم على الإيزوجينيات وسلامة المستخدم

لا ينبغي لمستخدمي العملات المشفرة أن يحتاجوا إلى إجراء حسابات الإيزوجينيات يدويًا.

إذا أصبح التشفير القائم على الإيزوجينيات جزءًا من المحافظ السائدة يومًا ما، فينبغي أن يكون مخفيًا داخل برامج وأجهزة خضعت لتدقيق جيد.

ينبغي للمستخدمين الحذر من التطبيقات أو المواقع أو التوكنات التي تدعي أنها «مؤمَّنة بالإيزوجينيات» من دون وثائق واضحة ومراجعة مستقلة.

غالبًا ما يستخدم المحتالون المصطلحات التشفيرية المتقدمة لبناء ثقة زائفة.

قد يدعي المحتال أن المحفظة آمنة من الهجمات الكمومية، بينما يسرق المفاتيح الخاصة فعليًا.

وقد يطلب تحديث مزيف من المستخدمين إدخال عبارات الاسترداد بذريعة الانتقال إلى أمان ما بعد الكم.

ينبغي ألا يتطلب أي انتقال تشفيري حقيقي من المستخدمين كشف المفاتيح الخاصة أو عبارات الاسترداد لموقع إلكتروني.

أفضل ما يمكن للمستخدم فعله هو التحقق من المصادر الرسمية، وانتظار الأدوات المدققة، وعدم الوثوق برسائل الانتقال العاجلة في المحادثات الخاصة.

مفاهيم خاطئة شائعة حول التشفير القائم على الإيزوجينيات

من المفاهيم الخاطئة أن التشفير القائم على الإيزوجينيات هو نفسه تشفير المنحنيات الإهليلجية العادي.

يستخدم كلاهما المنحنيات الإهليلجية، لكنهما يعتمدان على مسائل رياضية مختلفة.

ومن المفاهيم الخاطئة الأخرى أن اختراق SIKE قضى على كل الأنظمة القائمة على الإيزوجينيات.

ينبغي عدم استخدام SIKE وSIDH، لكن أنظمة أخرى قائمة على الإيزوجينيات، مثل CSIDH وSQIsign، تعتمد على تصاميم مختلفة.

ومن المفاهيم الخاطئة الثالثة أن التشفير القائم على الإيزوجينيات هو الحل الافتراضي المستخدم بالفعل في سلاسل البلوكشين لما بعد الكم.

ليس هو الحل الافتراضي، لأن معايير NIST الحالية تركز أساسًا على المقاربات القائمة على الشبكات والهاش.

ومن المفاهيم الخاطئة الرابعة أن التشفير المقاوم للكم يجعل المحفظة آمنة من جميع الهجمات.

فهو لا يحمي من التصيد الاحتيالي أو البرمجيات الخبيثة أو التطبيقات المزيفة أو فقدان عبارات الاسترداد أو العقود الذكية الخبيثة.

ومن المفاهيم الخاطئة الخامسة أن التوقيعات الأصغر أفضل دائمًا.

التوقيعات الصغيرة مفيدة، لكن نضج الأمان وسلامة التنفيذ أهم.

أفضل الممارسات لمشاريع العملات المشفرة التي تدرس التشفير القائم على الإيزوجينيات

تابع معايير NIST والتحديثات الرسمية لما بعد الكم قبل اختيار خوارزميات أنظمة الإنتاج.

لا تستخدم SIDH أو SIKE، إذ تفيد الوثائق العامة الحالية بأنهما غير آمنين وينبغي عدم استخدامهما.

ادرس التوقيعات القائمة على الإيزوجينيات، مثل SQIsign، بوصفها مرشحين بحثيين لا خيارات افتراضية لأنظمة الإنتاج.

أدمج المرونة التشفيرية في المحافظ والعقد وأنظمة الحفظ والعقود الذكية قبل أن يصبح الانتقال الكمومي أمرًا عاجلًا.

استعن بمراجعة خبراء التشفير بدلًا من ابتكار تركيبات بروتوكولات مخصصة.

لا تنظر في الأساليب الهجينة إلا إذا صممها وراجعها متخصصون.

اختبر الأداء في ظل قيود البلوكشين الفعلية، مثل حجم المعاملة وتكلفة التحقق وسعة محفظة الأجهزة ومتطلبات العقد.

ثقف المستخدمين بوضوح حتى لا يستغل المحتالون لغة الانتقال إلى ما بعد الكم لسرقة عبارات الاسترداد.

الأسئلة الشائعة

ما التشفير القائم على الإيزوجينيات؟

التشفير القائم على الإيزوجينيات نوع من تشفير المفتاح العام يستخدم مسائل صعبة تتعلق بالإيزوجينيات بين المنحنيات الإهليلجية.

هل التشفير القائم على الإيزوجينيات عملة مشفرة؟

لا، التشفير القائم على الإيزوجينيات مجال رياضي في علم التشفير، وليس عملة مشفرة أو توكنًا أو محفظة أو شبكة بلوكشين أو عقدًا ذكيًا.

لماذا يهم التشفير القائم على الإيزوجينيات العملات المشفرة؟

لأن محافظ العملات المشفرة والتوقيعات وأنظمة الحفظ ومفاتيح المدققين وبروتوكولات البلوكشين قد تحتاج مستقبلًا إلى حماية تشفيرية لما بعد الكم.

هل التشفير القائم على الإيزوجينيات من تشفير ما بعد الكم؟

صُممت بعض الأنظمة القائمة على الإيزوجينيات لتكون تشفيرًا لما بعد الكم، لكن يجب تقييم كل نظام على حدة.

ما الإيزوجيني؟

الإيزوجيني خريطة رياضية تحافظ على البنية بين منحنيين إهليلجيين.

ماذا حدث لـ SIKE؟

تعرض SIKE للكسر عبر التحليل التشفيري في عام 2022، وينص ملحق مواصفات SIKE المحدّث على أن SIKE وSIDH غير آمنين وينبغي عدم استخدامهما.

هل كسر هجوم SIKE كل التشفير القائم على الإيزوجينيات؟

لا، يذكر ملحق SIKE أن بعض الأنظمة القائمة على الإيزوجينيات، مثل CGL وCSIDH وSQIsign، لا تعتمد على SIDH ولم تتأثر بعائلة الهجمات تلك.

ما SQIsign؟

SQIsign مقترح لتوقيع رقمي قائم على الإيزوجينيات، وقد تقدم ضمن عملية NIST الإضافية للتوقيعات الرقمية لما بعد الكم.

هل تستخدم سلاسل البلوكشين التوقيعات القائمة على الإيزوجينيات اليوم؟

لا تستخدم معظم سلاسل البلوكشين السائدة اليوم التوقيعات القائمة على الإيزوجينيات لتوقيع المعاملات العادية.

لماذا تهم التوقيعات الصغيرة سلاسل البلوكشين؟

قد تقلل التوقيعات الصغيرة حجم المعاملات وعبء التخزين واستخدام عرض النطاق الترددي والجهد اللازم للتحقق.

هل ينبغي للمستخدمين نقل محافظهم إلى التشفير القائم على الإيزوجينيات الآن؟

ينبغي ألا ينتقل المستخدمون استنادًا إلى ادعاءات عشوائية، بل عليهم انتظار ترقيات رسمية ومدققة وخضعت لمراجعة جيدة للمحافظ أو البروتوكولات.

هل يمكن للمحتالين استغلال ادعاءات التشفير القائم على الإيزوجينيات؟

نعم، قد يستخدم المحتالون مصطلحات مثل «آمن ضد الكم» أو «ما بعد الكم» أو «مؤمَّن بالإيزوجينيات» للترويج لمحافظ أو عمليات انتقال مزيفة أو لسرقة عبارات الاسترداد.

الخلاصة

التشفير القائم على الإيزوجينيات مجال متقدم من تشفير ما بعد الكم، يقوم على خرائط رياضية بين المنحنيات الإهليلجية.

وهو ليس عملة مشفرة أو توكنًا أو محفظة أو مفتاحًا خاصًا أو عبارة استرداد أو مدققًا أو مجمع تعدين أو شبكة بلوكشين أو عقدًا ذكيًا أو استراتيجية تداول.

تنبع أهميته للعملات المشفرة من الحاجة طويلة الأمد إلى حماية المحافظ والتوقيعات وأنظمة المدققين والجسور وبنية الحفظ والاتصالات المشفرة من التهديدات الكمومية المستقبلية.

اشتهر التشفير القائم على الإيزوجينيات لأن أنظمة مثل SIDH وSIKE قدمت مفاتيح عامة مدمجة وتصميمًا أنيقًا لما بعد الكم.

لكن اختراق SIKE في عام 2022 أظهر أن الأفكار التشفيرية الواعدة قد تفشل بعد تحليل أعمق.

ويحذر هذا الإخفاق من التسرع في إدخال التشفير التجريبي إلى أنظمة تحمي أصولًا رقمية حقيقية.

وفي الوقت نفسه، لم ينهِ اختراق SIKE كل الأبحاث القائمة على الإيزوجينيات.

تعتمد أنظمة مثل CSIDH وSQIsign على أفكار مختلفة، ولا يزال SQIsign ذا صلة بأبحاث التوقيعات الرقمية لما بعد الكم.

أهم درس لمطوري البلوكشين هو المرونة التشفيرية.

ينبغي للشبكات الاستعداد للانتقال التشفيري مستقبلًا من دون ربط نفسها بخوارزميات غير مثبتة في وقت مبكر جدًا.

أما أهم درس للمستخدمين فهو السلامة.

لا تجعل المصطلحات المتعلقة بمقاومة الكم التطبيق جديرًا بالثقة، وينبغي ألا تتطلب أي عملية انتقال حقيقية إدخال عبارات الاسترداد أو المفاتيح الخاصة في موقع إلكتروني.

قد يساعد التشفير القائم على الإيزوجينيات مستقبلًا في حل مسائل صعبة في البلوكشين، مثل التوقيعات المدمجة لما بعد الكم، لكنه يحتاج إلى توحيد قياسي دقيق ومراجعة للتنفيذ واختبارات على مستوى المنظومة.

وأفضل طريقة لفهمه اليوم هي اعتباره مجالًا بحثيًا واعدًا، لكنه يتطلب الحذر ضمن الانتقال الأوسع إلى تشفير ما بعد الكم.

يجب ألا يطلب أي تطبيق محفظة أو فريق بروتوكول أو مسؤول دعم أو أداة انتقال أو جسر أو جهة تعليمية أو موقع إلكتروني من المستخدم عبارة استرداد أو مفتاحًا خاصًا أو عبارة استرداد المحفظة أو كلمة مرور أو رمز مصادقة ثنائية.