کریپتوگرافی (Cryptography) چیست؟ معرفی دانش رمزنگاری

امروز در این مطلب قصد داریم در مورد یکی از علومی که بشر از گذشته‌های دور آن را مورد استفاده قرار می‌داده، یعنی کریپتوگرافی، صحبت کنیم. انسان‌ها در گذشته از دانش کریپتوگرافی برای انتقال داده‌های خود استفاده می‌کردند و امروز نیز امنیت داده‌های خود را با آن تامین می‌کنند. امروز در حوزه ارز دیجیتال نیز از کریپتوگرافی استفاده می‌شود. اگر می‌خواهید بدانید که کریپتوگرافی چیست و در ارزهای دیجیتال چه کاربردی دارد، تا پایان مقاله با پارسیان بورس همراه باشید!

پیش از شروع مقاله، درصورتی که به کسب درآمد از بازار ارزهای دیجیتال علاقه‌مندید، پیشنهاد می‌کنیم دوره ارز دیجیتال پارسیان بورس را مشاهده کنید، این دوره، مطالب را از صفر تا صد به شما آموزش می‌دهد تا در نهایت بتوانید به معامله در بازار کریپتوکارنسی بپردازید. با شرکت در این دوره از هر دوره دیگری بی‌نیاز خواهید بود. همچنین درصورتی که به دوره حضوری علاقه دارید، می‌توانید در دوره آموزش ارز دیجیتال در مشهد یا آموزش ارز دیجیتال در اصفهان شرکت کنید!

کریپتوگرافی چیست؟

واژه‌ی کریپتوگرافی از دو واژه یونانی به نام crypto به معنای “محرمانه” و graphien به معنای “نوشتن” تشکیل شده است. رمزنگاری مدرن را می‌توانیم ترکیبی از تمامی قواعد موجود در فیزیک، علوم رایانه، مهندسی و ریاضیات بدانیم. در ادامه مطلب به تعریف چند اصطلاح مهم و کاربردی در این علم می‌پردازیم:

• رمزگذاری (Encryption): عبارت است از کد گذاری (Encding) یک متن و تبدیل متن به یک فرمت غیر قابل خواندن
• رمزگشایی (Decryption): رمزگشایی عملیاتی برخلاف کدگذاری است. در این عملیات شما متن های غیر قابل خواندن را به فرمت اصلی خود تبدیل کرده و آن را به صورت خوانایی در می‌آورید.
• سایفر (cipher): عبارت است از مجموعه عملیاتی که برای کدگذاری و کدگشایی انجام می‌شود.

کریپتوگرافی قدمتی طولانی دارد و به مصر باستان برمی‌گردد و در تمامی طول تاریخ وجود داشته است. برای مثال می‌توانیم سایفر سزار (caesar cipher) را نام ببریم. در آن زمان سایفر ژولیوس سزار ایجاد شد و تمامی مقصود آن ایجاد ارتباطی ایمن با ژنرال ارتش ایتالیا بود. این سایفر قادر بود که حرف‌های موجود در پیام را مقدار شخصی تغییر دهد به‌طوری که در تغییراتی دوتایی حروف مشخص می‌شد. برای مثال حرف A به حرف C تبدیل می‌شد.

این فناوری در بلاک چین نیز کاربردهای بسیار زیادی دارد. بلاکچین در کیف پول، امنیت و پروتکل‌هایی که برای حفظ حریم خصوصی استفاده می‌شود، از کریپتوگرافی استفاده می‌کند. در این مقاله ما قصد داریم که تعدادی از نکات مهم در ارتباط با این علم را برای شما بیان کنیم.

مزایای دانش کریپتو گرافی

در دنیای رمز ارزها به دلیل اینکه نهاد نظارتی خاصی وجود ندارد. برای این که اعتماد مردم جلب شود، از ارزهای رمزنگاری شده استفاده می‌کنند.

می‌توانیم از مزایای دانش کریپتو گرافی به موارد زیر اشاره کنیم:

می‌توان از حفظ محرمانگی اطلاعات مطمئن بود.

اگر شما بخواهید برای یک فرد دیگر پیامی را ارسال کنید، هر کسی که در مسیر مبدا تا مقصد وجود داشته باشد، می‌تواند از محتوای پیام شما باخبر شود. شما برای اینکه پیامتان محرمانه باقی بماند، باید پروتکل‌های رمزگذاری را برای آن اجرا کنید. حال یک سوال پیش می‌آید که آیا فردی که در مقصد و گیرنده پیام است می‌تواند این پیام را بخواند؟

شما باید با یکدیگر توافق کنید که از چه روش کدگذاری استفاده کرده‌اید و بعد از آن تمام پیام‌هایی که بین شما رد و بدل می‌شود از این پروتکل خاص پیروی می‌کند و قادر خواهید بود که امنیت پیام های خود را تا حد بسیار زیادی بالا ببرید.

می‌توان از ارسال پیام توسط فرستنده پیام اطمینان حاصل کرد.

قبل از هر چیزی باید در نظر بگیرید که آیا پیامی که برای شما ارسال می‌شود از طرف فرد مد نظر است یا خیر. شما باید مطمئن باشید که آیا این پیام را از فرستنده مورد نظر برای شما ارسال کرده یا نه.

با این علم شما می‌توانید از دانش رمزنگاری و همچنین بررسی امضای الکترونیکی متوجه شوید که آیا فرستنده پیام همان مبدا مورد نظر شما بوده است یا خیر. البته این شرط باید رعایت شود که شما از امضای دیجیتالی خود برای ارسال پیام مورد نظر استفاده کرده باشید.

پیشنهاد ویژه: دوره تخصصی آموزش ارز دیجیتال

می‌توانیم از عدم تغییر پیام فرستنده در شبکه مطمئن شویم.

ممکن است پیامی که شما برای دیگری ارسال می‌کنید شامل اطلاعات مهمی باشد که دستکاری در این اطلاعات سبب شود مشکلات زیادی برای شما پیش بیاید.

برای مثال اگر در پیام شما، شماره حسابی از خودتان وجود داشته باشد در صورت تغییر شماره حساب ممکن است برای شما مشکلاتی پیش بیاید. اما اگر شما در ارسال پیام از تکنولوژی کریپتوگرافی استفاده کنید، حتی اگر در طول مسیر انتقال پیام کسی آن را مشاهده کند، نمی‌تواند محتویات آن را تغییر دهد؛ البته کریپتو گرافی دارای مراحلی است که فرستنده و گیرنده هر دو در استفاده از آنها به توافق می‌رسند. هر چقدر که این پیچیده تر باشد امکان رمزگشایی آن توسط هکرها به مراتب سخت‌تر خواهد بود.

دنیای ارزهای دیجیتال چگونه از کریپتوگرافی استفاده می کند؟

اگر بخواهیم از چگونگی راه‌اندازی کریپتوگرافی برای شما بگوییم، لازم به ذکر است که بگوییم راه‌اندازی کریپتوگرافی با استفاده از دو کلید عمومی (public key) و کلید خصوصی (private key) امکان‌پذیر است.

دنیای ارزهای دیجیتال می‌تواند با به کارگیری این کلیدها از تکنولوژی کریپتوگرافی در شبکه‌های خود استفاده کند. هر کاربری که از ارزهای دیجیتال استفاده می‌کند نیاز به یک والت دارد و هر کیف پولی دارای یک کلید خصوصی و یک کلید عمومی است.

حال ممکن است این سوال برای شما پیش بیاید که تفاوت این کلیدها در چیست؟

فرض کنید فردی که به دنبال پیدا کردن شغل آینده خود است با سایتی آشنا می‌شود و در قسمت فرصت شغلی آدرس ایمیل سایت مربوطه را پیدا کرده و بلافاصله وارد ایمیل خود می‌شود و رزومه خود را برای سایت ارسال می‌کند؛ بعد از ارسال ایمیل دیگر قادر نخواهد بود که ایمیل خود را بازگرداند و همچنین دیگر نمی‌تواند از محتویات موجود در صندوق ایمیل‌های سایت باخبر شود.

آدرس ایمیل، در واقع کلید عمومی شما است شما وقتی که می‌خواهید اطلاعاتی را در اختیار کسی قرار دهید یا از کسی اطلاعات یا پولی دریافت کنید کلید عمومی خود را در اختیار آن قرار می‌دهید. برای مثال یک سایت به دنبال استخدام نیروی جدیدی است؛ پس این سایت کلید عمومی خود را در اختیار کاربران قرار می‌دهد.

اگر شما بخواهید به محتویات موجود در صندوق ایمیل خود دسترسی داشته باشید باید رمز عبوری را که از قبل خود در نظر گرفته بودید استفاده کنید.

در دنیای ارزهای دیجیتال کلید عمومی همان آدرسی است که کیف پول شما دارد؛ در واقع ما با استفاده از کلید عمومی در دنیای ارزهای دیجیتال می‌توانیم برای شما ارز دیجیتال ارسال کنیم اما هیچ گاه نمی‌توانیم به کیف پول شما دسترسی پیدا کنیم. پس محتویات کیف پول شما احتیاج به کلید خصوصی دارد پس حفظ و نگهداری کلید خصوصی بسیار مهم است.

رمزنگاری کلید عمومی

ما از رمزنگاری کلید عمومی برای رمزگذاری پیام‌هایی که بین دو فرد یا دو رایانه رد و بدل می‌شود و می‌خواهیم امنیت قابل قبولی داشته باشد، استفاده می‌کنیم. هر فردی می‌تواند از کلیدهای عمومی فرد دیگری به منظور رمزگذاری استفاده کند، اما پس از رمزگذاری تنها کسی می‌تواند این پیام‌ها را رمزگشایی کند که از کلید خصوصی متناظر با کلید عمومی استفاده کند.

پس به طور خلاصه می‌توانیم بگوییم روند رمزگذاری پیام به شرح زیر است:

• استفاده از کلید عمومی برای رمزگذاری پیام
• ارسال پیام رمزگذاری شده
• استفاده از کلید خصوصی توسط فردی که در مقصد است برای رمزگشایی و خواندن پیام.

لازم به ذکر است اگر فرد دیگری در این مسیر وجود داشته باشد و پیام را دریافت کند، تنها چیزی که می‌تواند ببیند تعدادی حروف و اعداد تصادفی و بی معنی است.

رمزنگاری کلید عمومی یکی از راه‌های اصلی و بنیادی در فناوری موجود در کیف پول‌ها و تراکنش‌ها است؛ زمانی که کاربر یک کیف پول را در بلاک چین ایجاد می‌کند، به طور همزمان هم کلید عمومی و هم کلید خصوصی برای آن ایجاد می‌شود. آدرس کیف پول در واقع یک رشته از اعداد و حروف است که متشکل از کلید عمومی می‌باشد. به دلیل ماهیتی که فناوری بلاک چین دارد، این آدرس می‌تواند در دسترس عموم قرار بگیرد. شما می‌توانید از این آدرس به منظور بررسی موجودی کیف پول و یا ارسال کوین ها استفاده کنید.

کلید خصوصی موجود در کیف پول روشی است که شما می‌توانید با آن مالکیت کیف پول را اثبات کنید وتنها روشی است که شما می‌توانید با استفاده از آن ارز دیجیتال را از کیف پول ارسال کنید؛ بنابراین امنیت کلید خصوصی از آن جهت بسیار مهم است که شما با از دست دادنش تمام توکن‌های داخل کیف پول خود را از دست داده‌اید.

هشینگ رمزگذاری

هشینگ رمز گذاری را می‌توان به عنوان یکی دیگر از مولفه‌های اصلی که در فناوری بلاک چین وجود دارد، اعلام کرد و مستقیماً وظیفه ایجاد ویژگی غیر قابل تغییر بودن پیام را بر عهده دارد.

در علوم رایانه هشینگ را دریافت یک رشته ورودی به طول متغیر و ایجاد یک رشته خروجی به طول ثابت می‌نامیم. تفاوتی وجود ندارد که ورودی تابع هش دارای چند کارکتر باشد، خروجی همیشه مقدار یکسانی خواهد بود.

توابع هش مشخصات زیر را دارند:

• قطعی هستند؛ تفاوتی وجود ندارد که شما به چه تعداد ورودی مشخصی را به یک تابع بدهید زیرا همواره خروجی یکسان است.
• برگشت ناپذیر هستند؛ تعیین مقدار ورودی از خروجی تقریباً عملیات غیر ممکن است.
• کاملا تفکیک پذیر هستند؛ شما هیچگاه تابعی را نمی‌توانید پیدا کنید، که با دو ورودی متفاوت، خروجی مشترکی داشته باشند.
•  اگر شما تغییر اندکی در ورودی ایجاد کنید، در خروجی به مقدار چشمگیری تغییر ایجاد می‌شود.
• از ویژگی‌های این توابع در رمزنگاری می‌توانیم به ذخیره‌سازی رمز عبور اشاره کنیم.

زمانی که شما در یک وب سایت ثبت نام می‌کنید رمز عبور شما ذخیره نمی‌شود بلکه هش، رمز عبور شما را ذخیره و هنگامی که آن را لازم دارید آن را وارد و بررسی می‌کند که آیا رمز عبور وارد شده با هش مورد نظر مطابقت دارد یا خیر. تنها هکرهایی که یک وب سایت را هک می‌کنند و به آن نفوذ کرده‌اند، به هش‌های برگشت‌ناپذیر رمز عبور دسترسی دارند.

درخت مرکل

درخت مرکل نموداری است که اطاعات مهمی را در اختیار ما نمی‌گذارد، بلکه صرفاً این نمودار به ما نشان می‌دهد که تراکنش‌های هر بلاک در ریشه مرکل قابل ذخیره سازی است. در واقع ما می‌توانیم از ریشه مرکل به عنوان نود اصلی درخت مرکل نام ببریم. برای درک بهتر این موضوع می‌توانیم بگوییم که “درخت” یک اصطلاح در علوم رایانه است، که برای ذخیره اطلاعات از آن استفاده می‌شود و به هر بیت اطلاعات، نود گفته می‌شود. شکل ظاهری این درختان را می‌توانیم به شجره نامه تشبیه کنیم. که هر ریشه دارای فرزندان مشخصی است.

به گروه نودها در درخت، درخت های فرعی (sub_tree) و به نودهایی که فاقد فرزند هستند نود برگ (leaf node) گفته می‌شود. درخت مرکل از توابع هش برای رمز گذاری استفاده می‌کند تا به‌جای اینکه اطلاعات خام هر نود را ذخیره کند، خروجی‌های هش را ذخیره کند. هر نود برگ شامل اطلاعات رمزنگاری و هر نود مادر شامل مجموعه هش‌های نودهای فرزند می‌باشد. ما ریشه درخت مرکل را همان “نود اصلی” می‌نامیم و ریشه بیانگر مجموعه هش‌های درخت فرعی می‌باشد که در سمت چپ و راست قرار دارند.

چرا درخت مرکل برای فناوری بلاک چین مهم است؟

شما با استفاده از درخت مرکل می‌توانید متوجه شوید که آیا تراکنش‌های موجود در بلاک دستکاری شده است یا خیر. تراکنش دستکاری شده را می توانید به طور کامل مشخص کنید که این دو روش عبارتند از:

• استفاده از ریشه مرکل
• به کارگیری ویژگی های توابع هش رمزنگاری

در بلاک تایید شده، اگر یک تراکنش تغییر کند، تغییراتی در ریشه مرکل آن بلاک به وجود می‌آید. بدین شکل که ریشه مرکل آن بلاک کاملاً متفاوت خواهد بود و قطعاً دستکاری در آن بلاک مشخص می‌شود. همچنین درخت مرکل به کاربران خود این اجازه را می‌دهد که تا بدون دانلود کردن کل بلاک چین، این توانایی را داشته باشند که بررسی کنند تراکنش های آنها در بلاک قرار گرفته است یا خیر.

سخن آخر

کریپتوگرافی بخش بسیار مهم و همچنین جدانشدنی از فناوری بلاک چین است. رمزنگاری به عنوان کلید عمومی برای شارژ کیف پول‌ها و تراکنش‌های بلاکچین عمل می کند. هش سبب می‌شود که فرایند رمز نگاری غیر قابل تغییر باشد و همچنین به سازماندهی تراکنش‌ها در درخت مرکل می‌پردازد و همچنین کار با بلاک چین را کارآمد تر می‌سازد. در این مطلب سعی بر آن بود که کریپتوگرافی به‌طور کامل توضیح داده شود. برای مطالعه بیشتر می‌توانید سری مقالات امنیت ارز دیجیتال را از بلاگ وب‌سایت مطالعه نمایید.