ما الذي يجعل البلوك تشين آمنًا؟

أبرز النقاطتعتمد سلاسل البلوك تشين على خاصيتين أساسيتين، الإجماع وعدم القابلية للتغيير، للحفاظ على دقة السجلات ومقاومة العبث عبر شبكة بلوك تشين موزعة.
يربط التجزئة التشفيرية كل كتلة بالكتلة التي قبلها، ما يجعل من شبه المستحيل تعديل السجلات التاريخية دون أن يتم اكتشاف ذلك.
تستخدم التشفير-اقتصاديات (Cryptoeconomics) تصميم الحوافز لجعل السلوك الصادق أكثر مكافأة من مهاجمة الشبكة.
لا تزال هجمات 51% تشكل خطرًا حقيقيًا على سلاسل البلوك تشين الأصغر ذات معدلات التجزئة الأقل، بينما تكون الشبكات الكبيرة مثل بيتكوين أكثر مقاومة بكثير نظرًا لحجم البنية التحتية الخاصة بها.
لا يزال مشهد أمن البلوك تشين يتطور مع انتقال الشبكات بين نماذج الإجماع وتقدم أبحاث الحوسبة الكمية.
المقدمةيشير أمن البلوك تشين إلى مجموعة الآليات التي تحمي دفتر الأستاذ الموزع من التغييرات غير المصرح بها والاحتيال والهجمات. وتشمل هذه الآليات تقنيات تشفيرية وحوافز اقتصادية وقواعد لكيفية وصول العقد المشاركة في الشبكة إلى اتفاق. ويساعد فهم هذه الأسس في تفسير سبب اعتبار تقنية البلوك تشين موثوقة للتطبيقات بدءًا من العملات المشفرة وحتى سجلات سلسلة الإمداد.
لا يعتمد الأمان في البلوك تشين على طرف موثوق واحد. بل ينشأ من مزيج من الخصائص الرياضية وحوافز مصممة بعناية تجعل السلوك غير النزيه صعبًا ومكلفًا. يشرح هذا المقال المكونات الرئيسية لذلك النظام.
مفهومان: الإجماع وعدم القابلية للتغييرهناك خاصيتان أساسيتان لأمن البلوك تشين: الإجماع وعدم القابلية للتغيير. يشير الإجماع إلى العملية التي تتفق فيها العقد المشاركة في الشبكة على الحالة الحالية الصحيحة لدفتر الأستاذ. تُدار هذه العملية بواسطة خوارزميات الإجماع، التي تحدد القواعد التي يجب على العقد اتباعها للتحقق من صحة المعاملات الجديدة وإضافتها إلى السلسلة. لاحظ أن ليست كل العقد تشارك في هذه العملية مباشرةً؛ إذ تقوم العقد الكاملة بالتحقق بشكل مستقل، بينما يقوم المعدّنون أو المدققون هم الذين يقترحون بنشاط كتلًا جديدة.
تعني عدم القابلية للتغيير أنه بمجرد تأكيد معاملة وإضافتها إلى البلوك تشين، يصبح من شبه المستحيل تغييرها. يتطلب أي محاولة لتعديل سجل قديم إعادة كتابة كل الكتل اللاحقة، وهو أمر غير عملي حسابيًا على شبكة كبيرة. وقد تؤدي إعادة تنظيم السلسلة أحيانًا إلى التراجع عن الكتل الأحدث، لكن كلما كانت المعاملة أعمق مدفونـة في السلسلة، أصبحت أكثر أمانًا.
يحمِي كلٌّ من الإجماع وعدم القابلية للتغيير معًا سلامة البيانات. يضمن الإجماع قبول المعاملات الصحيحة فقط، بينما تضمن عدم القابلية للتغيير بقاء المعاملات المقبولة دائمة. يتيح هذا المزيج للبلوك تشين العمل كدفتر أستاذ مشترك وموثوق دون الحاجة إلى سلطة مركزية.
دور التشفير في أمن البلوك تشينيُعد التجزئة التشفيرية أحد أهم الأدوات في أمن البلوك تشين. تأخذ دالة التجزئة أي إدخال وتنتج مخرجا ثابت الطول يُعرف باسم "التجزئة" (Hash). وإذا تغير الإدخال ولو بشكل طفيف، فإن المخرج يتغير بالكامل.
تحتوي كل كتلة على تجزئة الكتلة السابقة، ما يخلق سلسلة متسلسلة. وهذا يعني أن تعديل أي كتلة تاريخية سيُبطل كل الكتل التي تليها، لأن الرابط بين الكتل سيتكسر.
داخل كل كتلة، يتم تنظيم المعاملات باستخدام أشجار ميركل (Merkle trees). يلخص شجر ميركل جميع المعاملات في كتلة في تجزئة واحدة تُعرف بجذر ميركل (Merkle root)، ويتم تخزينها في رأس الكتلة (Block header). تجعل هذه البنية التحقق بكفاءة من تضمين معاملة محددة داخل كتلة ممكنًا دون الحاجة لتنزيل السلسلة كاملة.
على شبكة بيتكوين، تُنتج دالة التجزئة SHA-256 مخرجا بطول 256 بت. تُستخدم هذه الدالة في عملية التعدين للعثور على كتل صالحة عن طريق إنتاج تجزئة أقل من عتبة الصعوبة، وللتحقق من صحتها. يجعل الإخراج المتوقع وثابت الحجم عملية التحقق سريعة، بينما يجعل عملية العكس غير ممكنة حسابيًا.
يؤمّن التشفير أيضًا محافظ العملات المشفرة. تتيح التشفير بالمفاتيح العامة للمستخدمين تلقي الأموال عبر عنوان عام مع الاحتفاظ بحقوق الإنفاق الحصرية عبر مفتاح خاص. تُستخدم المفاتيح الخاصة لإنشاء توقيعات رقمية تُحقق من صحة المعاملات. طالما ظل المفتاح الخاص سريًا، تظل الأموال تحت سيطرة المالك.
التشفير-اقتصاديات وتصميم الحوافزتطبق التشفير-اقتصاديات مفاهيم من نظرية الألعاب على تصميم بروتوكولات البلوك تشين. يتمثل الهدف في مواءمة الحوافز المالية للمشاركين في الشبكة بحيث يصبح السلوك الصادق أكثر مكافأة من السلوك غير النزيه.
يُعد نظام إثبات العمل (Proof-of-Work) الخاص ببيتكوين مثالًا واضحًا. يتطلب التعدين استثمارًا كبيرًا في أجهزة الحوسبة والكهرباء. فالمُعدّن الذي يحاول الغش في النظام يعرّض نفسه لخسارة تلك الموارد دون أن يحصل على مكافأة الكتلة. وهذا يجعل المشاركة الصادقة الخيارَ العقلاني بالنسبة لمعظم المُعدّنين.
منذ عملية الدمج (Merge) في سبتمبر 2022، اعتمدت إيثيريوم إثبات الحصة (Proof-of-Stake) بدلًا من إثبات العمل. في إثبات الحصة، يقوم المدققون بتجميد العملات المشفرة كضمان. وقد تؤدي السلوكيات غير النزيهة إلى خسارة جزء كبير من حصتهم أو كلها عبر عملية تُعرف باسم "السلَسْلَة" (Slashing). إن المفاضلات بين إثبات العمل وإثبات الحصة ما تزال مجالًا مستمرًا للنقاش في مجتمع أمن البلوك تشين.
يمكن للتصميم التشفير-اقتصادي (Cryptoeconomic) أن يجعل الشبكة أكثر مناعة، لكنه ليس مثاليًا. وتعتمد ضمانات الأمان بشكل كبير على حجم الشبكة وتوزيع المشاركين فيها.
هجمات 51% وتحمل أخطاء البيزنطيّةتحدث هجمة 51% عندما تسيطر جهة واحدة على أكثر من نصف معدل التجزئة في الشبكة (في إثبات العمل) أو على الرموز المرهونة (في إثبات الحصة). ومع التحكم بالأغلبية، يمكن للمهاجم نظريًا إعادة كتابة المعاملات الأخيرة أو منع المعاملات الجديدة من أن يتم تأكيدها أو إعادة تنظيم سلسلة الكتل (إعادة ترتيب السلسلة).
في الشبكات الكبيرة مثل بيتكوين، يتطلب الوصول إلى هذا المستوى من السيطرة استثمارًا هائلًا في الأجهزة والطاقة، ما يجعل نجاح الهجوم غير محتمل جدًا. أما السلاسل الأصغر ذات معدلات التجزئة الإجمالية الأقل فهي أكثر عرضة للخطر، وقد شهدت بالفعل عدة شبكات هجمات 51% في الممارسة العملية.
يرتبط بذلك مفهوم تحمل أخطاء البيزنطيّة (Byzantine Fault Tolerance - BFT)، والذي يصف قدرة النظام الموزع على الاستمرار في العمل بشكل صحيح حتى عندما يتصرف بعض المشاركين بشكل خبيث أو يفشلون. ويمكن للبلوك تشين الذي يمتلك خصائص قوية في تحمل أخطاء البيزنطيّة أن يتحمل حتى ثلث المشاركين الذين يتصرفون بشكل خبيث دون المساس بسلامة دفتر الأستاذ العام (الذي يضم المعاملات) ككل.
البلوك تشين العامة مقابل الخاصةتعتمد السلاسل العامة مثل بيتكوين وإيثيريوم بشكل كبير على الحوافز التشفير-اقتصادية لضمان الأمان. يمكن لأي شخص المشاركة كعقدة (Node) أو كمدقق (Validator)، ما يساهم في اللامركزية ويجعل الشبكة أصعب في السيطرة عليها.
تعمل السلاسل الخاصة وسلاسل التحالفات (Consortium) بشكل مختلف. يتم تقييد الوصول بالمشاركين المعتمدين، ما يقلل الاعتماد على الأمان التشفير-اقتصادي لكنه يضيف طبقة حماية أخرى عبر التحقق من الهوية والتحكم في الوصول. ويعتمد النهج الصحيح على حالة الاستخدام وافتراضات الثقة ذات الصلة.
الأسئلة الشائعةما أهم ميزة أمنية في بلوك تشين؟يُنظر إلى آليتي الإجماع (Consensus) وعدم القابلية للتغيير (Immutability) باعتبارهما أهم خصائص الأمان. يضمن الإجماع أن تتفق العقد المشاركة على المعاملات الصحيحة، بينما تمنع عدم القابلية للتغيير تغيير السجلات التاريخية. معًا، تسمح هذه الآليات للبلوك تشين بالعمل دون الحاجة إلى سلطة مركزية موثوقة.
هل يمكن اختراق بلوك تشين؟من الصعب جدًا تعديل بلوك تشين نفسه، خصوصًا على الشبكات الكبيرة. لكن يمكن أن تكون البنية التحتية المحيطة به، مثل المحافظ (Wallets) والعقود الذكية (Smart Contracts) والبورصات (Exchanges)، عرضة للهجمات. وتُعد هجمات 51% ممكنة نظريًا على الشبكات الأصغر ذات معدلات التجزئة الأقل. ويعتمد الأمان على حجم البلوك تشين المعني وتصميمه.
ما هي هجمة 51%؟تحدث هجمة 51% عندما تسيطر جهة واحدة على أكثر من نصف قوة إجماع شبكة بلوك تشين، سواء كانت معدل التجزئة في إثبات العمل أو الرموز المرهونة في إثبات الحصة. ومع التحكم بالأغلبية، قد يتمكن المهاجم من إعادة كتابة المعاملات الأخيرة أو منع المعاملات الجديدة من أن تتم تأكيدها. أما الشبكات الكبيرة الراسخة فهي أكثر مقاومة بكثير لهذا النوع من الهجمات.
لماذا تُعد التجزئة التشفيرية مهمة لأمن البلوك تشين؟ترتبط كل كتلة بالتكتلة التي قبلها عبر تجزئة تشفيرية. فإذا حاول شخص ما تغيير معاملة قديمة، سيتغير تجزئة هذه الكتلة، ما يؤدي بدوره إلى كسر تجزئة كل كتلة لاحقة. تجعل تبعية السلسلة هذه التلاعب شديد الصعوبة لإخفائه. كما تضمن دالة التجزئة أن التحقق من صحة البيانات سريع، حتى وإن كان إنتاج تجزئة صحيحة يتطلب عملًا حاسوبيًا كبيرًا.
هل إثبات الحصة أكثر أمانًا من إثبات العمل؟يوفر إثبات الحصة وإثبات العمل مفاضلات أمنية مختلفة. يربط إثبات العمل الأمان بالعمل الحاسوبي والإنفاق على الطاقة. بينما يربط إثبات الحصة ذلك بالمصلحة الاقتصادية وخطر خسارة الضمان. ولا يوجد نموذج منهما أكثر أمانًا بشكل مطلق. يعتمد أمان أي نموذج على حجم الشبكة وتوزيع المشاركين وطريقة تنفيذه المحددة.
أفكار ختاميةيظهر أمن البلوك تشين من مزيج من التشفير وتَصميم آليات الإجماع والحوافز الاقتصادية، وليس من تقنية أو ميزة واحدة. يضمن الإجماع أن يتفق المشاركون على ما هو صالح، وتُجعل التجزئة التشفيرية السجل غير قابل للتغيير عمليًا، وتُجعل الحوافز التشفير-اقتصادية الهجمات مكلفة مقارنةً بالمكافأة المحتملة.
مع تطور البلوك تشين، تتطور أيضًا نماذج أمانه. إن التحول من إثبات العمل إلى إثبات الحصة في الشبكات الرئيسية، والبحث المستمر في التشفير المقاوم للهجمات الكمومية، يشكلان ملامح ما قد يبدو عليه مستقبل أمن البلوك تشين. إن فهم هذه الأسس يُعد نقطة بداية مفيدة لأي شخص يستكشف كيفية عمل هذه التقنية.
قراءة إضافيةما هو إجماع ناكاموتو؟
ما هو معدل التجزئة؟
إثبات العمل مقابل إثبات الحصة
ما هو لغز التريليما (Trilemma) الخاص بالبلوك تشين؟
تاريخ البلوك تشين

إخلاء المسؤولية: يُقدَّم هذا المحتوى لك على أساس "كما هو" لأغراض المعلومات العامة والتعليم فقط، دون أي تمثيل أو ضمان من أي نوع. ولا ينبغي اعتباره نصيحة مالية أو قانونية أو غيرها من النصائح المهنية، ولا يهدف إلى التوصية بشراء أي منتج أو خدمة محددة. يجب أن تطلب رأيك من مستشارين مهنيين مناسبين. وعندما يساهم طرف ثالث في تقديم هذا المحتوى، يُرجى ملاحظة أن الآراء الواردة فيه تعود إلى المساهم الثالث، ولا تعكس بالضرورة آراء أكاديمية بينانس. قد تتقلب أسعار الأصول الرقمية. وقد تنخفض قيمة استثمارك أو ترتفع، وقد لا تسترد المبلغ الذي استثمرته. أنت وحدك المسؤول عن قراراتك الاستثمارية، وأكاديمية بينانس غير مسؤولة عن أي خسائر قد تتكبدها. لمزيد من المعلومات، يُرجى الاطلاع على شروط الاستخدام والتحذير من المخاطر وشروط أكاديمية بينانس.