التشفير بالمفتاح العام

ما التشفير بالمفتاح العام؟

التشفير بالمفتاح العام نظام تشفيري يستخدم زوجًا من المفاتيح المترابطة رياضيًا: مفتاحًا عامًا ومفتاحًا خاصًا.يمكن مشاركة المفتاح العام، بينما يجب أن يظل المفتاح الخاص سريًا.

يعرّف مسرد NIST التشفير غير المتماثل بأنه تشفير يستخدم مفتاحين منفصلين، بحيث يمكن لأحدهما تشفير البيانات أو توقيعها رقميًا، ويمكن للآخر فك تشفير البيانات أو التحقق من التوقيع الرقمي.

يُسمى التشفير بالمفتاح العام أيضًا التشفير غير المتماثل لأن المفتاحين يؤديان وظيفتين مختلفتين.في العملات المشفرة، يشكل التشفير بالمفتاح العام أساس ملكية المحافظ وتوقيع المعاملات وإنشاء العناوين والحفظ الذاتي والتحقق من البلوكشين وأمان التوقيع المتعدد والعديد من أنظمة الهوية.لا تخزن محفظة العملات المشفرة العملات بالطريقة التي تخزن بها المحفظة المادية النقود.بل تخزن المحفظة المفاتيح الخاصة أو تتحكم بها، ويمكن لهذه المفاتيح التصريح بإجراء المعاملات على البلوكشين.

توضح وثائق حسابات Ethereum الرسمية أن الحساب المملوك خارجيًا يتكون من زوج مفاتيح تشفيرية، أحدهما عام والآخر خاص.

وتوضح الوثائق نفسها أن المفتاح الخاص يوقّع المعاملات ويمنح حق حفظ الأموال المرتبطة بالحساب.أبسط طريقة لفهم التشفير بالمفتاح العام هي أن المفتاح الخاص يثبت التحكم، بينما يساعد المفتاح العام الآخرين على التحقق من هذا الإثبات.

لماذا يهم التشفير بالمفتاح العام في العملات المشفرة؟

يكتسب التشفير بالمفتاح العام أهمية لأن سلاسل البلوكشين تحتاج إلى وسيلة لإثبات الملكية دون أسماء مستخدمين أو كلمات مرور أو بنوك أو مديري حسابات مركزيين.عندما يرسل مستخدم عملات مشفرة، يجب أن تعرف الشبكة أن المعاملة وافق عليها حامل المفتاح المخوّل.لا يمكن للشبكة الاعتماد على الثقة أو الهوية الشخصية أو إجراءات دعم العملاء.بل تعتمد على توقيع رقمي يُنشأ باستخدام المفتاح الخاص للمستخدم.يمكن التحقق من التوقيع باستخدام معلومات المفتاح العام دون كشف المفتاح الخاص.وهذا يتيح للبلوكشين التحقق من ملايين المعاملات الواردة من أشخاص لا يعرف بعضهم بعضًا حول العالم.يدعم التشفير بالمفتاح العام أيضًا الحفظ الذاتي، إذ يمكن للمستخدمين التحكم مباشرةً بأصولهم باستخدام المفاتيح الخاصة.وهذا مهم لأن المستخدمين لا يحتاجون إلى إذن من خدمة مركزية لتوقيع معاملات صالحة.لكنه ينطوي على مخاطر أيضًا، لأن المستخدمين مسؤولون عن حماية المفاتيح الخاصة وعبارات الاسترداد.إذا سُرق المفتاح الخاص، يستطيع المهاجم عادةً نقل الأصول.وإذا فُقد المفتاح الخاص دون نسخة احتياطية، فقد يتعذر الوصول إلى الأصول نهائيًا.

كيف يعمل التشفير بالمفتاح العام؟

يبدأ التشفير بالمفتاح العام بإنشاء المفاتيح.تنشئ المحفظة أو النظام التشفيري مفتاحًا خاصًا باستخدام عشوائية قوية.ثم يُشتق المفتاح العام رياضيًا من المفتاح الخاص.صُممت هذه العلاقة للعمل في اتجاه واحد.ينبغي أن يكون إنشاء مفتاح عام من مفتاح خاص أمرًا سهلًا، لكن استعادة المفتاح الخاص من المفتاح العام باستخدام الحواسيب التقليدية الحالية يجب أن تكون مستحيلة عمليًا.عندما يريد المستخدم التصريح بمعاملة، تستخدم المحفظة المفتاح الخاص لإنشاء توقيع رقمي.يمكن للعقد أو المدققين التحقق من ذلك التوقيع باستخدام معلومات المفتاح العام.إذا كان التوقيع صالحًا، تستطيع الشبكة تأكيد أن حامل المفتاح الصحيح صرّح بالمعاملة.لا يُفترض أن يغادر المفتاح الخاص المحفظة أو جهاز التوقيع.وهذا هو السبب الأساسي لفاعلية التشفير بالمفتاح العام في الشبكات اللامركزية.إذ يستطيع المستخدمون إثبات التحكم دون كشف السر الذي يمنحهم هذا التحكم.

المفتاح العام مقابل المفتاح الخاص

المفتاح العام هو الجزء القابل للمشاركة من زوج المفاتيح التشفيري.أما المفتاح الخاص فهو الجزء السري من الزوج نفسه.

يصف مسرد NIST للمفتاح العام المفتاح العام بأنه الجزء العلني من زوج مفاتيح غير متماثل، ويُستخدم عادةً للتحقق من التوقيعات أو تشفير البيانات.

في محافظ العملات المشفرة، يمنح المفتاح الخاص صلاحية الإنفاق.ويساعد المفتاح العام على إثبات أن التوقيع صدر عن المفتاح الخاص المطابق.يجب ألا تشارك المفتاح الخاص مع أي شخص أبدًا.يمكن مشاركة المفتاح العام في كثير من الأنظمة، رغم أن المستخدمين غالبًا ما يشاركون عناوين المحافظ بدلًا من المفاتيح العامة كاملةً.هذا الفرق أساسي للسلامة.من الطبيعي مشاركة عنوان لاستلام الأموال.أما مشاركة المفتاح الخاص فتعادل التخلي عن التحكم بالأموال المرتبطة به.

المفتاح العام مقابل عنوان المحفظة

لا يكون عنوان المحفظة دائمًا هو المفتاح العام نفسه.في كثير من سلاسل البلوكشين، يُشتق عنوان المحفظة من المفتاح العام عبر التجزئة أو الترميز أو خطوات تنسيق أخرى.العنوان هو ما يشاركه المستخدمون عادةً لاستلام العملات المشفرة.أما المفتاح العام فهو جزء من النظام التشفيري الأعمق الذي يتحقق من التوقيعات.على سبيل المثال، قد ينسخ المستخدم عنوان Ethereum أو عنوان Bitcoin عند استلام الأموال.لا يحتاج المرسل إلى المفتاح الخاص للمستلم.وقد لا يحتاج حتى إلى المفتاح العام كاملًا.يستخدم البلوكشين المعلومات التشفيرية ذات الصلة عند التحقق من معاملات الإنفاق لاحقًا.هذا التمييز مهم، لأن المبتدئين قد يظنون أحيانًا أن العنوان والمفتاح العام والمفتاح الخاص شيء واحد.ترتبط هذه العناصر بعضها ببعض، لكن لكل منها دور مختلف.

التشفير بالمفتاح العام في Bitcoin

تستخدم Bitcoin التشفير بالمفتاح العام للتحكم في الجهة التي يمكنها إنفاق Bitcoin.

توضح وثائق المحافظ في دليل مطوري Bitcoin أن برامج المحافظ تنشئ مفاتيح عامة لاستلام وحدات ساتوشي، وتستخدم المفاتيح الخاصة المقابلة لإنفاقها.

عندما تستلم محفظة Bitcoin أموالًا، يسجل البلوكشين قيمة قابلة للإنفاق وفق شروط مرتبطة بعنوان أو نص برمجي.وعندما تنفق المحفظة هذه الأموال، تقدم توقيعًا صالحًا يثبت أن المالك يملك المفتاح الخاص الصحيح.تستطيع عقد Bitcoin التحقق من التوقيع والتأكد من أن المعاملة تستوفي شروط الإنفاق.لا يُنشر المفتاح الخاص ضمن عملية الإنفاق العادية.إنما تُقدَّم التوقيعات والبيانات العامة المطلوبة فقط.وهذا يتيح لـ Bitcoin دعم نقل القيمة من نظير إلى نظير دون موافقة بنك على كل دفعة.ينبغي لمستخدمي Bitcoin تذكر أن التحكم بالمفتاح يعني التحكم بالأصول.قد يؤدي فقدان مفتاح Bitcoin الخاص إلى فقدان عملات Bitcoin المرتبطة به إلى الأبد.

التشفير بالمفتاح العام في Ethereum

تعتمد Ethereum أيضًا على التشفير بالمفتاح العام في الحسابات المملوكة خارجيًا.يتحكم في الحساب المملوك خارجيًا مفتاح خاص بدلًا من رمز عقد ذكي.عندما يرسل مستخدم Ethereum عملة ETH أو يحول توكنًا أو يوافق على عقد ذكي أو يتفاعل مع تطبيق لامركزي، توقّع المحفظة معاملة.

تصف وثائق معاملات Ethereum الرسمية المعاملات بأنها تعليمات موقعة تشفيريًا صادرة عن الحسابات.

تتحقق شبكة Ethereum من أن حامل المفتاح الصحيح وقّع المعاملة.بعد التحقق، يمكن للمعاملة تغيير حالة Ethereum إذا كانت صالحة ومدفوعة الرسوم على النحو المطلوب.يتيح هذا النموذج للمستخدمين التحكم مباشرةً بحساباتهم باستخدام المفاتيح.ويعني أيضًا أن توقيع معاملات غير آمنة قد يكون خطيرًا.لا يقتصر دور المفتاح الخاص على التصريح بالتحويلات البسيطة.فقد يصرّح أيضًا بالموافقة على التوكنات واستدعاءات العقود والتصويت في الحوكمة وإجراءات أخرى.

التشفير بالمفتاح العام والتوقيعات الرقمية

التوقيعات الرقمية من أهم استخدامات التشفير بالمفتاح العام في العملات المشفرة.يثبت التوقيع الرقمي أن حامل المفتاح الخاص وافق على رسالة أو معاملة.ويساعد أيضًا على إثبات أن البيانات الموقعة لم تتغير بعد التوقيع.إذا تغير أي جزء مهم من المعاملة، فينبغي ألا يعود التوقيع صالحًا للتحقق.وهذا يحمي سلامة المعاملة.تكون البيانات الموقعة في البلوكشين عادةً معلومات المعاملة.تنشئ المحفظة التوقيع محليًا.وتتحقق الشبكة منه قبل قبول المعاملة.وهذا يتيح للشبكة التحقق من التفويض دون معرفة المفتاح الخاص.التوقيعات الرقمية هي ما يسمح لسلاسل البلوكشين العامة بإجراء تحقق مفتوح مع إبقاء مفاتيح الإنفاق سرية.

التشفير بالمفتاح العام وتشفير البيانات

يمكن استخدام التشفير بالمفتاح العام أيضًا لتشفير البيانات، لكن التشفير والتوقيع ليسا الشيء نفسه.يخفي التشفير البيانات بحيث لا يستطيع قراءتها إلا المستلم المقصود.أما التوقيع فيثبت أن حامل المفتاح الخاص وافق على البيانات أو أنشأها.

يوضح دليل Cloudflare للتشفير غير المتماثل أن هذا النوع من التشفير يستخدم مفتاحين بدلًا من مفتاح واحد، ويساعد على جعل الاتصالات الآمنة عبر الإنترنت ممكنة.

في محافظ العملات المشفرة، يكون الاستخدام الأكثر شيوعًا للمفاتيح العامة والخاصة هو توقيع المعاملات، لا تشفير المعاملات العادية.تكون معظم معاملات البلوكشين العامة مرئية للمشاركين في الشبكة، لأن الشفافية ضرورية للتحقق المشترك.لذلك لا ينبغي افتراض أن معاملة العملات المشفرة خاصة لمجرد استخدامها التشفير.قد تكون المعاملة موقعة تشفيريًا وتظل علنية.تتطلب الخصوصية أدوات إضافية أو تصميمًا بروتوكوليًا أو أنظمة تشفير.يجيب التوقيع عن السؤال: «من الذي صرّح بهذا؟»أما التشفير فيجيب عن السؤال: «من يستطيع قراءة هذا؟»

التشفير بالمفتاح العام وعبارات الاسترداد

عبارة الاسترداد نسخة احتياطية يمكنها إنشاء مفاتيح خاصة كثيرة داخل المحفظة.يعمل التشفير بالمفتاح العام على مستوى زوج المفاتيح، بينما تكون عبارة الاسترداد غالبًا النسخة الاحتياطية الأساسية لعدد من أزواج المفاتيح.وهذا يعني أن عبارة الاسترداد قد تكون أكثر حساسية من مفتاح خاص واحد.إذا حصل شخص ما على عبارة الاسترداد، فقد يتمكن من إعادة إنشاء المحفظة والوصول إلى حسابات كثيرة مرتبطة بها.يجب ألا يكتب المستخدمون عبارة الاسترداد في موقع يدّعي التحقق من المحفظة أو استعادتها أو نقلها أو تأمينها، إلا إذا كانوا يقصدون استعادتها في برنامج محفظة موثوق حصلوا عليه من مصدر رسمي.ينبغي عدم حفظ عبارات الاسترداد في لقطات الشاشة أو الملاحظات السحابية أو رسائل البريد الإلكتروني أو تطبيقات المحادثة أو الملفات النصية العادية.لا يستطيع التشفير القوي بالمفتاح العام حماية المستخدم الذي يسلّم عبارة الاسترداد مباشرةً إلى مهاجم.حماية عبارة الاسترداد مسألة أمن بشري بقدر ما هي مسألة تشفير.قد تكون المفاتيح الخاصة قوية رياضيًا، لكن عادات النسخ الاحتياطي السيئة قد تؤدي مع ذلك إلى خسارة كاملة.

التشفير بالمفتاح العام والحفظ الذاتي

يعني الحفظ الذاتي أن المستخدم يتحكم بالمفاتيح الخاصة بدلًا من الاعتماد على جهة حفظ تتحكم بها.يجعل التشفير بالمفتاح العام الحفظ الذاتي ممكنًا، إذ يستطيع المستخدم إثبات الملكية دون الحاجة إلى مزود حساب مركزي.يمنح الحفظ الذاتي المستخدمين تحكمًا مباشرًا بالأموال.لكنه يحملهم أيضًا مسؤولية مباشرة عن الأمان.لا تستطيع محفظة الحفظ الذاتي عادةً إعادة تعيين مفتاح خاص مفقود.ولا يستطيع البلوكشين عادةً التراجع عن معاملة صالحة وُقعت بمفتاح مخترق.ولهذا يتطلب الحفظ الذاتي نسخًا احتياطية مدروسة وأمانًا للأجهزة ووعيًا بالتصيد الاحتيالي ومراجعة للمعاملات.ينبغي للمستخدمين الذين يحتفظون بأصول ذات قيمة معتبرة التفكير في محافظ الأجهزة والتوقيع المتعدد والنسخ الاحتياطية غير المتصلة بالإنترنت ومحافظ منفصلة لمستويات المخاطر المختلفة.يمنح التشفير بالمفتاح العام المستخدمين القدرة على التحكم، لكنه لا يلغي الحاجة إلى الانضباط التشغيلي.

التشفير بالمفتاح العام والحسابات لدى جهات الحفظ

تستخدم الحسابات لدى جهات الحفظ التشفير بالمفتاح العام على مستوى البنية التحتية، لكن قد لا يتحكم المستخدم مباشرةً بالمفاتيح الخاصة.في ترتيبات الحفظ، تتحكم شركة أو خدمة بالمحافظ وتوقّع المعاملات نيابةً عن المستخدمين.قد يسجل المستخدم الدخول باستخدام كلمة مرور ومصادقة ثنائية وأدوات لاستعادة الحساب.قد يكون ذلك أسهل للمبتدئين.لكنه ينطوي أيضًا على مخاطر الأطراف الثالثة، لأن المستخدم يعتمد على أمان الجهة الحافظة وسياساتها وملاءتها المالية ونزاهتها.الحفظ الذاتي والحفظ لدى جهة ثالثة نموذجان أمنيان مختلفان.في الحفظ الذاتي، يحمي المستخدم المفتاح الخاص.وفي الحفظ لدى جهة ثالثة، يحمي المزود المفتاح الخاص.يدعم التشفير بالمفتاح العام كلا النموذجين، لكن افتراضات الثقة فيهما مختلفة جدًا.ينبغي للمستخدمين معرفة الجهة التي تتحكم بالمفاتيح قبل افتراض من يتحكم بالأصول.

التشفير بالمفتاح العام والتوقيع المتعدد

يستخدم التوقيع المتعدد عدة مفاتيح للتصريح بمعاملة.فمثلًا، تتطلب محفظة توقيع متعدد من نوع 2 من 3 توقيعات من أي مفتاحين من أصل ثلاثة مفاتيح معتمدة.يقلل ذلك خطر أن يؤدي فقدان مفتاح واحد أو سرقته إلى تدمير أمان المحفظة بالكامل.غالبًا ما تستخدم المنظمات اللامركزية المستقلة والفرق والصناديق والمستخدمون المتقدمون التوقيع المتعدد لحماية خزائنهم.يتيح التشفير بالمفتاح العام لكل موقّع إثبات موافقته باستخدام مفتاح خاص منفصل.يمكن للمحفظة أو العقد الذكي التحقق مما إذا كان عدد التوقيعات الصالحة كافيًا.قد يعزز التوقيع المتعدد الأمان، لكنه يضيف تعقيدًا أيضًا.يجب على المستخدمين حماية عدة مفاتيح والتخطيط للنسخ الاحتياطية وتحديد مسؤوليات الموقّعين ووضع إجراءات للاسترداد.إذا فُقد عدد كبير من المفاتيح، فقد يتعذر الوصول إلى الأموال.وإذا اختُرق عدد كافٍ من المفاتيح، تظل سرقة الأموال ممكنة.

التشفير بالمفتاح العام ومحافظ العقود الذكية

توسع محافظ العقود الذكية نموذج زوج المفاتيح الأساسي بإضافة قواعد حسابات قابلة للبرمجة.قد تسمح محفظة العقد الذكي بالموافقة عبر التوقيع المتعدد أو تحديد حدود يومية أو الاسترداد الاجتماعي أو مفاتيح الجلسات أو سياسات الإنفاق أو أنظمة التوقيع المخصصة.قد يجعل ذلك أمان المحفظة أكثر مرونة من الاعتماد على مفتاح خاص واحد.ومع ذلك، تظل محافظ العقود الذكية تعتمد على التفويض التشفيري.فلا بد أن يثبت مفتاح أو مجموعة مفاتيح أن الإجراء مسموح به.يكمن الاختلاف في أن العقد الذكي يستطيع وضع قواعد أكثر تقدمًا لقبول التوقيعات أو رفضها.وهذا مهم لتجريد الحسابات والحفظ المؤسسي ومحافظ الألعاب وخزائن المنظمات اللامركزية المستقلة والتخطيط للانتقال إلى تشفير ما بعد الكم.قد تحسن محافظ العقود الذكية تجربة المستخدم، لكنها تنطوي أيضًا على مخاطر العقود الذكية.إذا احتوى عقد المحفظة على خطأ برمجي، فقد تتعرض الأصول للخطر حتى لو كانت مفاتيح التوقيع آمنة.يتطلب تصميم المحفظة الجيد أمانًا تشفيريًا وأمانًا للرمز البرمجي معًا.

التشفير بالمفتاح العام والبنية التحتية للمفاتيح العامة

التشفير بالمفتاح العام ليس هو البنية التحتية للمفاتيح العامة.التشفير بالمفتاح العام هو النظام الرياضي الذي يستخدم المفاتيح العامة والخاصة.أما البنية التحتية للمفاتيح العامة، أو PKI، فهي إطار الثقة الذي يدير الشهادات الرقمية ويربط المفاتيح العامة بهويات مثل النطاقات والمؤسسات والمستخدمين والأجهزة.يمكن لمحافظ العملات المشفرة استخدام التشفير بالمفتاح العام دون طلب موافقة جهة إصدار شهادات على عنوان المحفظة.لكن مواقع العملات المشفرة وواجهات API وتنزيلات المحافظ وبوابات الحفظ والأنظمة المؤسسية تعتمد غالبًا على PKI لتأمين الاتصالات.هذا التمييز مهم، لأن البلوكشين يستطيع التحقق من توقيع المحفظة دون معرفة الهوية الحقيقية للمستخدم.أما المتصفح الذي يتصل بموقع، فعادةً ما يحتاج إلى نظام ثقة قائم على الشهادات للتحقق من أن الموقع يستخدم مفتاحًا عامًا صالحًا لذلك النطاق.التشفير بالمفتاح العام هو الأداة الأساسية.أما PKI فهي إحدى طرق تنظيم الثقة حول هذه الأداة.

التشفير بالمفتاح العام ودوال التجزئة

يُعد التشفير بالمفتاح العام ودوال التجزئة مهمين في عالم العملات المشفرة، لكنهما أداتان مختلفتان.تحوّل دالة التجزئة البيانات إلى مخرجات ثابتة الحجم يصعب عكسها والتنبؤ بها.يستخدم التشفير بالمفتاح العام أزواج المفاتيح للتوقيع والتحقق والتشفير وفك التشفير.غالبًا ما تستخدم سلاسل البلوكشين الأداتين معًا.قد تُجزّأ المعاملة قبل توقيعها.وقد يُجزّأ المفتاح العام لإنشاء عنوان محفظة أقصر.وقد يستخدم رأس الكتلة التجزئات لربط الكتل ضمن سلسلة.تساعد دوال التجزئة على سلامة البيانات وإنشاء معرّفات موجزة.أما التشفير بالمفتاح العام فيساعد على إثبات الملكية والتفويض.يساعد فهم الأداتين المستخدمين على استيعاب كيف تكون سلاسل البلوكشين شفافة وقابلة للتحقق ومقاومة للتزوير.

التشفير بالمفتاح العام وإثباتات المعرفة الصفرية

تختلف إثباتات المعرفة الصفرية عن توقيعات المفتاح العام العادية، لكنها تنتمي أيضًا إلى عالم التشفير الأوسع.يتيح إثبات المعرفة الصفرية لشخص ما إثبات صحة معلومة دون كشف كل البيانات الأساسية المتعلقة بها.يثبت التشفير بالمفتاح العام التحكم بمفتاح خاص أو يحمي البيانات باستخدام أزواج المفاتيح.يمكن لأنظمة المعرفة الصفرية إثبات حقائق عن البيانات أو العمليات الحسابية أو الأرصدة أو الهويات أو المعاملات مع الإفصاح عن قدر محدود من المعلومات.قد تستخدم تطبيقات العملات المشفرة التشفير بالمفتاح العام لتفويض المحافظ وإثباتات المعرفة الصفرية للخصوصية أو زيادة قابلية التوسع.على سبيل المثال، قد يستخدم Rollup الإثباتات للتحقق من عدد كبير من المعاملات بكفاءة.وقد تستخدم أداة للخصوصية الإثباتات لإخفاء تفاصيل معينة عن المعاملات مع إثبات صحتها.قد تتفاعل هذه الأنظمة معًا، لكنها ليست قابلة للاستبدال بعضها ببعض.يجيب التشفير بالمفتاح العام عن أسئلة الملكية والتفويض.أما إثباتات المعرفة الصفرية فتجيب عن أسئلة الإثبات الانتقائي.

الخوارزميات الشائعة في التشفير بالمفتاح العام

تُستخدم عدة عائلات من الخوارزميات في التشفير بالمفتاح العام.تُعد RSA من أقدم أنظمة المفتاح العام وأكثرها شهرة.يُستخدم تشفير المنحنيات الإهليلجية على نطاق واسع في العملات المشفرة لأنه يوفر أمانًا قويًا بمفاتيح أصغر من الأساليب الأقدم.تستخدم Bitcoin وحسابات Ethereum القياسية تشفير المنحنيات الإهليلجية المعتمد على منحنى secp256k1 للتوقيعات.قد تستخدم أنظمة البلوكشين الأخرى توقيعات EdDSA أو BLS أو Schnorr أو منحنيات إهليلجية مختلفة بحسب تصميمها.تتيح مخططات تجميع التوقيعات دمج توقيعات كثيرة أو التحقق منها بكفاءة أكبر في بعض الأنظمة.تساعد أنظمة الاتفاق على المفاتيح مثل Diffie-Hellman وElliptic Curve Diffie-Hellman الأطراف على إنشاء أسرار مشتركة لأغراض التشفير.ينبغي للمطورين عدم ابتكار تشفير مخصص لأنظمة العملات المشفرة المستخدمة فعليًا.بل عليهم استخدام خوارزميات خضعت لمراجعات جيدة ومكتبات مدققة ومعايير حديثة.قد يؤدي خطأ بسيط في تنفيذ التشفير إلى إخفاق أمني كبير.

التشفير بالمفتاح العام ومخاطر ما بعد الكم

يواجه التشفير بالمفتاح العام مخاطر طويلة الأجل بسبب الحوسبة الكمومية.قد تتمكن حواسيب كمومية كبيرة وقادرة على تصحيح الأخطاء مستقبلًا من كسر بعض أنظمة المفاتيح العامة الحالية، بما فيها أنظمة كثيرة تعتمد على RSA أو افتراضات المنحنيات الإهليلجية.

يفيد إعلان NIST عن معايير ما بعد الكم بأن المعايير FIPS 203 وFIPS 204 وFIPS 205 أُقرت نهائيًا لدعم تشفير مصمم لمقاومة الهجمات الكمومية المستقبلية.

ويحدد مسار Ethereum لمقاومة الحوسبة الكمومية توقيعات حسابات ECDSA وتوقيعات إجماع BLS وتعهدات KZG وأنظمة الإثبات على مستوى التطبيقات باعتبارها مجالات تحتاج إلى التخطيط لما بعد الكم.

لا يعني ذلك أن الحواسيب الكمومية تكسر محافظ اليوم على نطاق واسع.بل يعني أن الشبكات اللامركزية يجب أن تستعد قبل أن تصبح الهجمات الكمومية عملية.تطور التشفير بالمفتاح العام باستمرار مع تغير التهديدات والمعايير.ويمثل الانتقال إلى ما بعد الكم المرحلة الكبرى التالية من هذا التطور.الاستجابة المناسبة للمستخدمين هي الاستعداد بهدوء ومتابعة التحديثات الرسمية للمحافظ والبروتوكولات.أما المطورون، فالاستجابة المناسبة لهم هي المرونة التشفيرية، أي تصميم أنظمة يمكنها ترقية الخوارزميات دون تعطيل المستخدمين.

فوائد التشفير بالمفتاح العام

الفائدة الأولى للتشفير بالمفتاح العام هي التفويض اللامركزي.يمكن للمستخدمين إثبات التحكم بالأصول دون طلب موافقة جهة مركزية على كل معاملة.الفائدة الثانية هي سرية المفتاح الخاص.يمكن للمستخدم إثبات الملكية دون كشف المفتاح الخاص.الفائدة الثالثة هي التحقق المفتوح.يمكن لأي شخص التحقق من صحة التوقيع باستخدام معلومات المفتاح العام.الفائدة الرابعة هي الحفظ الذاتي.يمكن للمستخدمين الاحتفاظ بالأصول مباشرةً عبر التحكم بمفاتيحهم الخاصة.الفائدة الخامسة هي الاتصال الآمن.تدعم أساليب المفتاح العام القنوات المشفرة وواجهات API الآمنة وتنزيلات المحافظ ومصادقة البنية التحتية.الفائدة السادسة هي قابلية البرمجة.يمكن للعقود الذكية والمحافظ التحقق من التوقيعات وبناء أنظمة تفويض معقدة.الفائدة السابعة هي قابلية التشغيل البيني.تتيح أدوات التشفير الموحدة للمحافظ والعقد والتطبيقات والأجهزة المادية العمل معًا.

مخاطر التشفير بالمفتاح العام وحدوده

الخطر الأول هو سرقة المفتاح الخاص.إذا حصل المهاجم على المفتاح الخاص أو عبارة الاسترداد، فغالبًا ما يستطيع التحكم بالأموال.الخطر الثاني هو فقدان المفتاح الخاص.إذا فقد المالك المفتاح ولم تكن لديه نسخة احتياطية، فقد يتعذر استرداده.الخطر الثالث هو التصيد الاحتيالي.قد يخدع المهاجمون المستخدمين للكشف عن عبارات الاسترداد أو توقيع معاملات ضارة.الخطر الرابع هو سوء التنفيذ.قد تؤدي العشوائية الضعيفة أو المكتبات المعيبة أو شفرات التوقيع غير الآمنة إلى انهيار الأمان.الخطر الخامس هو سوء فهم المستخدمين.تحدث خسائر كثيرة لأن المستخدمين يخلطون بين العناوين والمفاتيح العامة والمفاتيح الخاصة والموافقات والتوقيعات.الخطر السادس هو الضغوط الكمومية المستقبلية.قد تحتاج بعض أنظمة المفاتيح العامة الحالية إلى الانتقال إلى بدائل مقاومة للحوسبة الكمومية.الخطر السابع هو الثقة المفرطة.لا يستطيع التشفير القوي حماية المستخدمين من كل عمليات الاحتيال أو المواقع المزيفة أو العقود الضارة أو عادات النسخ الاحتياطي المهملة.

كيف يدعم التشفير بالمفتاح العام الثقة في البلوكشين؟

يدعم التشفير بالمفتاح العام الثقة في البلوكشين من خلال جعل المعاملات قابلة للتحقق المستقل.لا تحتاج كل عقدة إلى معرفة الهوية الحقيقية لكل مستخدم.إنما تحتاج كل عقدة إلى التحقق من أن المعاملة تحمل توقيعًا صالحًا وتتبع قواعد البروتوكول.وهذا ينشئ نظامًا يقلل الاعتماد على الثقة.يثق المستخدمون بالرياضيات والقواعد المفتوحة والتحقق عبر الشبكة أكثر من ثقتهم بمشغل مركزي.يتيح التشفير بالمفتاح العام أيضًا استخدام أسماء مستعارة، إذ يستطيع المستخدمون إنشاء أزواج مفاتيح جديدة دون تسجيل هوية قانونية على كثير من الشبكات العامة.لكن استخدام اسم مستعار لا يعني التمتع بخصوصية كاملة.فقد تظل العناوين والمعاملات ظاهرة علنًا وقابلة للربط بعضها ببعض.يمنح التشفير بالمفتاح العام المستخدمين التحكم، لكن الخصوصية تعتمد على خيارات تصميم إضافية وسلوك المستخدم.ولهذا لا تقوم الثقة في البلوكشين على السرية وحدها.

أفضل الممارسات للمستخدمين

يجب ألا يشارك المستخدمون المفاتيح الخاصة أو عبارات الاسترداد أو كلمات الاسترداد مطلقًا.ينبغي أن يفهم المستخدمون أن المفاتيح العامة وعناوين المحافظ ليست مثل المفاتيح الخاصة.ينبغي استخدام برامج المحافظ الرسمية من مصادر موثقة.ينبغي تدوين عبارات الاسترداد دون اتصال بالإنترنت وحفظ النسخ الاحتياطية بأمان.ينبغي تجنب حفظ المفاتيح الخاصة في لقطات الشاشة أو الملاحظات السحابية أو رسائل البريد الإلكتروني أو تطبيقات المحادثة.ينبغي التفكير في استخدام محافظ الأجهزة للاحتفاظ طويل الأجل بأصول ذات قيمة معتبرة.ينبغي التفكير في استخدام التوقيع المتعدد للخزائن المشتركة أو الأصول عالية القيمة.ينبغي قراءة تعليمات المعاملة قبل توقيعها.ينبغي مراجعة موافقات التوكنات بانتظام وإلغاء الأذونات التي لم تعد مطلوبة.ينبغي متابعة الإرشادات الرسمية للشبكات والمحافظ مع تطور خطط الانتقال إلى ما بعد الكم.

أفضل الممارسات للمطورين

ينبغي للمطورين استخدام مكتبات تشفير مدققة بدلًا من كتابة أساسيات تشفير مخصصة.ينبغي استخدام عشوائية آمنة لإنشاء المفاتيح.ينبغي فصل مفاتيح التوقيع ومفاتيح التشفير ومفاتيح الإدارة ومفاتيح API ومفاتيح المدققين.ينبغي أن تكون مطالبات المحفظة واضحة كي يعرف المستخدمون ما إذا كانوا يوقّعون تحويلًا أو موافقة أو رسالة أو استدعاء عقد.ينبغي تصميم الأنظمة بحيث يمكن تدوير المفاتيح عند الحاجة.ينبغي تجنب تخزين الأسرار في المستودعات العامة أو شفرات الواجهة الأمامية أو السجلات أو ملفات الإعداد غير المشفرة.ينبغي اختبار التحقق من التوقيعات بعناية، لأن الأخطاء البسيطة قد تسمح بإجراءات غير مصرح بها.ينبغي الاستعداد للانتقال إلى ما بعد الكم بمتابعة المعايير وبناء بنية مرنة تشفيريًا.ينبغي توثيق الغرض من كل مفتاح.يتطلب التشفير الجيد هندسة جيدة وتجربة مستخدم جيدة.

مفاهيم خاطئة شائعة حول التشفير بالمفتاح العام

من المفاهيم الخاطئة أن المفتاح العام يستطيع إنفاق الأموال.يمكن للمفتاح العام التحقق من التوقيعات أو دعم التشفير، لكن المفتاح الخاص هو الذي ينشئ التفويض اللازم للتحكم بالأموال.ومن المفاهيم الخاطئة أن عنوان المحفظة هو دائمًا المفتاح العام نفسه.غالبًا ما يُشتق عنوان المحفظة من بيانات المفتاح العام، لكنه عادةً لا يكون المفتاح العام كاملًا.ومن المفاهيم الخاطئة أن معاملات العملات المشفرة خاصة تلقائيًا.تُوقّع معاملات كثيرة للعملات المشفرة، لكنها تظل ظاهرة علنًا.ومن المفاهيم الخاطئة أن التشفير القوي يجعل عمليات الاحتيال مستحيلة.قد يظل المستخدمون يخسرون الأموال بسبب التصيد الاحتيالي والتطبيقات المزيفة والموافقات الضارة والهندسة الاجتماعية.ومن المفاهيم الخاطئة أن البلوكشين يستطيع استعادة المفاتيح الخاصة.لا تستطيع معظم سلاسل البلوكشين العامة استعادة مفتاح خاص مفقود، لعدم وجود جهة مركزية تتحكم باستعادة المفاتيح.

الأسئلة الشائعة

ما المقصود بالتشفير بالمفتاح العام؟

يعني التشفير بالمفتاح العام استخدام زوج من المفاتيح العامة والخاصة لدعم التوقيعات الرقمية والتشفير والتحقق والاتصال الآمن.

لماذا يهم التشفير بالمفتاح العام في العملات المشفرة؟

تكمن أهميته في أنه يتيح للمستخدمين إثبات التحكم بمحافظهم والتصريح بالمعاملات دون كشف مفاتيحهم الخاصة.

هل التشفير بالمفتاح العام هو نفسه التشفير غير المتماثل؟

نعم، يُسمى التشفير بالمفتاح العام عادةً التشفير غير المتماثل لأنه يستخدم مفتاحين مختلفين لكن مترابطين.

ما المفتاح الخاص؟

المفتاح الخاص هو مفتاح سري يمكنه إنشاء التوقيعات وفك تشفير البيانات في بعض الأنظمة والتحكم بأصول العملات المشفرة المرتبطة به.

ما المفتاح العام؟

المفتاح العام هو مفتاح قابل للمشاركة يمكنه التحقق من التوقيعات أو تشفير البيانات، بحسب النظام التشفيري.

هل عنوان المحفظة مفتاح عام؟

ليس دائمًا، إذ تُشتق عناوين محافظ كثيرة من المفاتيح العامة باستخدام التجزئة وخطوات التنسيق.

هل يمكن لشخص سرقة العملات المشفرة باستخدام مفتاح عام فقط؟

في الظروف العادية الحالية، لا ينبغي أن يتيح المفتاح العام وحده سرقة العملات المشفرة، لأن الإنفاق يتطلب المفتاح الخاص المطابق أو مسار تفويض صالحًا.

هل معاملات البلوكشين مشفرة؟

لا تكون معظم معاملات البلوكشين العامة مشفرة افتراضيًا، لأنها يجب أن تكون ظاهرة بما يكفي كي يتحقق منها المشاركون في الشبكة.

ما الفرق بين التوقيع والتشفير؟

يثبت التوقيع التفويض أو الأصالة، بينما يخفي التشفير البيانات عن القراء غير المصرح لهم.

هل يمكن إعادة تعيين المفتاح الخاص؟

في معظم محافظ الحفظ الذاتي، لا تستطيع شركة أو شبكة بلوكشين إعادة تعيين المفتاح الخاص إذا فُقد.

هل يحمي التشفير بالمفتاح العام من التصيد الاحتيالي؟

لا. لا يستطيع التشفير القوي حماية المستخدم الذي يكشف عبارة الاسترداد أو يوقّع معاملة ضارة.

هل ستؤثر الحواسيب الكمومية في التشفير بالمفتاح العام؟

قد تهدد الحواسيب الكمومية الكبيرة مستقبلًا بعض أنظمة المفاتيح العامة الحالية، ولهذا يجري التخطيط بالفعل للانتقال إلى تشفير ما بعد الكم.

الخلاصة

التشفير بالمفتاح العام إحدى التقنيات الأساسية التي تجعل العملات المشفرة ممكنة.فهو يتيح للمستخدمين إنشاء أزواج مفاتيح واستلام الأصول وتوقيع المعاملات والتحقق من الملكية وتأمين الاتصالات وبناء أنظمة للحفظ الذاتي دون الاعتماد على مديري حسابات مركزيين.يمكن مشاركة المفتاح العام أو استخدامه للتحقق، بينما يجب أن يظل المفتاح الخاص سريًا لأنه يمنح التحكم.تعتمد Bitcoin وEthereum ومحافظ العقود الذكية وخزائن التوقيع المتعدد وأنظمة المدققين والتطبيقات اللامركزية والبنية التحتية الآمنة للعملات المشفرة على مفاهيم المفاتيح العامة بطرق مختلفة.أهم درس للمستخدمين بسيط: احموا المفتاح الخاص وعبارة الاسترداد بكل الوسائل.وأهم درس للمطورين بسيط أيضًا: استخدموا تشفيرًا خضع للمراجعة على نحو صحيح، وصمموا أنظمة قادرة على التطور مع تغير التهديدات.التشفير بالمفتاح العام قوي، لكنه ليس حلًا سحريًا.فهو لا يستطيع وحده منع التصيد الاحتيالي أو سوء النسخ الاحتياطي أو الموافقات الضارة أو البرامج الضعيفة أو تحديات الانتقال إلى التشفير مستقبلًا.أبسط طريقة لفهم التشفير بالمفتاح العام في مجال العملات المشفرة هي أنه يتيح لأي شخص التحقق من إثبات التحكم مع إبقاء مصدر هذا التحكم السري مخفيًا.