แฮชช่วยรักษาความปลอดภัยให้กับเทคโนโลยีบล็อกเชนได้อย่างไร?

แฮชสร้างลายนิ้วมือดิจิทัลที่ไม่สามารถทำลายได้ ซึ่งทำให้เทคโนโลยีบล็อกเชนมีความปลอดภัย ธุรกรรมและบล็อกแต่ละรายการในเครือข่ายจะได้รับลายเซ็นที่เป็นเอกลักษณ์ของตัวเอง รากฐานทางดิจิทัลนี้จะให้บันทึกถาวรที่ไม่มีใครสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยไม่ทิ้งร่องรอย

Blockchain แฮชชิงทำงานเหมือนระบบรักษาความปลอดภัยไฮเทค ลายเซ็นเฉพาะของแต่ละบล็อกมีทั้งแฮชของตัวเองและแฮชของบล็อกก่อนหน้า ระบบนี้เชื่อมโยงข้อมูลทั้งหมดเข้าด้วยกันในลักษณะที่ทำให้การปลอมแปลงเป็นเรื่องยากมาก ฟังก์ชันแฮชใช้อัลกอริธึมที่ทรงพลัง เช่น SHA-256 เพื่อแปลงข้อมูลเป็นเอาต์พุตความยาวคงที่ เอาต์พุตเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นรหัสป้องกันการปลอมแปลงที่ช่วยปกป้องความสมบูรณ์และความปลอดภัยของเครือข่ายบล็อกเชน

มาสำรวจกันว่า ฟังก์ชันแฮชช่วยขับเคลื่อนเทคโนโลยีบล็อกเชนอย่างไร เราจะดูบทบาทของมันในการป้องกันการดัดแปลงข้อมูล และเหตุใดจึงมีความสำคัญต่อความปลอดภัยของเครือข่ายแบบกระจายศูนย์

ฟังก์ชันแฮชในเทคโนโลยีบล็อกเชนคืออะไร?

“แฮชชิงเป็นหัวใจสำคัญของความปลอดภัยของบล็อกเชน” — Alan T. Norman, ผู้เชี่ยวชาญด้านบล็อกเชนและนักเขียน

ฟังก์ชันแฮชทำหน้าที่เป็นเส้นเลือดหลักของสถาปัตยกรรมบล็อกเชน กลไกการเข้ารหัสเหล่านี้ช่วยรักษาความปลอดภัยให้กับทั้งระบบ มาดูกันว่าอะไรทำให้อัลกอริธึมทางคณิตศาสตร์เหล่านี้มีความสำคัญต่อความปลอดภัยของบล็อกเชน

คำจำกัดความและคุณสมบัติพื้นฐานของฟังก์ชันแฮช

ฟังก์ชันแฮชทำงานเป็นอัลกอริธึมทางคณิตศาสตร์ที่เปลี่ยนข้อมูลขนาดใดก็ได้ให้เป็น สตริงของอักขระที่มีความยาวคงที่ ผลลัพธ์ดูเหมือนสุ่มและทำหน้าที่เป็นลายนิ้วมือดิจิทัลที่ไม่ซ้ำกันของข้อมูลต้นฉบับ คนมักเรียกผลลัพธ์นี้ว่า “ค่าฮาช” “รหัสฮาช” หรือ “ดิจิสรูป”

แอปพลิเคชันบล็อกเชนจำเป็นต้องใช้ฟังก์ชันแฮชที่มีคุณสมบัติเฉพาะเพื่อให้มีความปลอดภัยทางคริปโตกราฟี ฟังก์ชันต้องเป็นแบบกำหนดผลลัพธ์ ซึ่งหมายความว่าอินพุตเดียวกันจะสร้างผลลัพธ์แฮชที่คล้ายกันเสมอ จำเป็นต้องมี ความต้านทานการชนกัน ซึ่งทำให้ยากที่จะหาสองอินพุตที่แตกต่างกันซึ่งสร้างแฮชเดียวกัน ฟังก์ชันแฮชที่ดีจะแสดง “เอฟเฟกต์หิมะถล่ม” ซึ่งการเปลี่ยนแปลงเพียงแค่ตัวอักษรเดียวในอินพุตจะสร้างแฮชที่แตกต่างออกไปโดยสิ้นเชิง

ผู้เชี่ยวชาญด้านการเข้ารหัสกล่าวไว้ว่า “ฟังก์ชันแฮชที่ดีจะต้องมีคุณสมบัติสองประการที่ง่าย: ควรคำนวณได้เร็วมาก และควรลดการทำสำเนาของค่าผลลัพธ์ (การชนกัน)” คุณสมบัติเหล่านี้ทำงานร่วมกันเพื่อปกป้องข้อมูลบล็อกเชนจากการดัดแปลง

กระบวนการแปลงทิศทางเดียว

ลักษณะทางเดียวโดดเด่นเป็นคุณสมบัติด้านความปลอดภัยหลักของฟังก์ชันแฮชในเทคโนโลยีบล็อกเชน คุณสามารถสร้างแฮชจากข้อมูลนำเข้าได้อย่างง่ายดาย แต่คุณไม่สามารถทำงานย้อนกลับเพื่อรับข้อมูลนำเข้าต้นฉบับจากแฮชได้

คุณภาพนี้เรียกทางเทคนิคว่า "การต้านทานก่อนภาพ" และให้ความปลอดภัยพื้นฐานแก่บล็อกเชน ลองนึกถึงมันเหมือนการตีไข่ – คุณไม่สามารถใส่ไข่แดงกลับเข้าไปและปิดผนึกเปลือกไข่อีกครั้ง

ฟังก์ชันแฮชยังแสดง “second preimage resistance” คุณไม่สามารถหาค่าข้อมูลเข้าอื่นที่ให้แฮชเดียวกันได้แม้ว่าคุณจะรู้ทั้งข้อมูลเข้าและแฮชของมัน ผู้ที่มีเจตนาร้ายไม่สามารถเปลี่ยนข้อมูลจริงด้วยข้อมูลปลอมได้ในขณะที่ยังคงค่าแฮชเดิม

การแปลงทางเดียวทำให้บล็อกเชนมีความรับผิดชอบ ข้อมูลที่ถูกแฮชและเพิ่มเข้าไปในสายโซ่จะไม่เปลี่ยนแปลง – นี่คือสิ่งที่ทำให้บล็อกเชนไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้

ความยาวผลลัพธ์คงที่ไม่ว่าขนาดอินพุตจะเป็นอย่างไร

ฟังก์ชันแฮชจะสร้างผลลัพธ์ที่มีความยาวเท่ากันเสมอไม่ว่าจะมีขนาดอินพุตเท่าไร ตัวอย่างเช่น SHA-256 ซึ่งใช้โดย Bitcoin และสกุลเงินดิจิทัลอื่น ๆ จะสร้างค่าแฮช 256 บิต (มักจะแสดงเป็นอักขระฐานสิบหก 64 ตัว) สิ่งนี้เกิดขึ้นไม่ว่าคุณจะป้อนคำเดียวหรือทั้งหนังสือ

ความยาวคงที่นี้ช่วยเทคโนโลยีบล็อกเชนในหลาย ๆ วิธี:

• โครงสร้างข้อมูลยังคงสม่ำเสมอตลอดทั้งบล็อกเชน
• การจัดเก็บและประมวลผลข้อมูลการทำธุรกรรมกลายเป็นประสิทธิภาพ
• กระบวนการตรวจสอบทำงานเหมือนกันทั่วทั้งเครือข่าย
• ความต้องการในการคำนวณกลายเป็นที่สามารถทำนายได้

ฟังก์ชันแฮชจะบีบอัดข้อมูลการทำธุรกรรมขนาดใหญ่ให้เป็นค่าขนาดคงที่ที่เครือข่ายบล็อกเชนสามารถจัดเก็บ ส่ง และตรวจสอบได้อย่างง่ายดาย การแมปความยาวคงที่ช่วยให้บล็อกเชนสามารถจัดการกับธุรกรรมที่มีขนาดต่างกันได้ในขณะที่ยังคงประสิทธิภาพที่เสถียร

ฟังก์ชันแฮชให้เทคโนโลยีบล็อกเชนมีวิธีที่ชาญฉลาดในการสร้างลายนิ้วมือดิจิทัลที่ตรวจสอบได้ ลายนิ้วมือเหล่านี้รับประกันว่าข้อมูลยังคงไม่เปลี่ยนแปลงผ่านคณิตศาสตร์แทนที่จะเชื่อมั่นในอำนาจศูนย์กลาง

กลไกหลักของการแฮชบล็อกเชน

การแฮชที่มีความซับซ้อนทางคณิตศาสตร์เป็นพื้นฐานหลักของสถาปัตยกรรมความปลอดภัยของบล็อกเชน ระบบนี้ทำหน้าที่เป็นรากฐานทางเทคโนโลยีของระบบบัญชีแยกประเภทแบบกระจาย ความไม่เปลี่ยนแปลงและความไม่ต้องการความเชื่อถือของบล็อกเชนสร้างขึ้นจากรากฐานการแฮชนี้

การสร้างลายนิ้วมือดิจิทัลที่ไม่ซ้ำใคร

การแฮชบล็อกเชนเปลี่ยนข้อมูลที่มีขนาดใด ๆ ให้เป็นสตริงอักขระที่มีความยาวคงที่ซึ่งทำงานเหมือนลายนิ้วมือดิจิทัลที่ไม่ซ้ำกัน ลายนิ้วมือเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นตราประทับป้องกันการปลอมแปลงเพื่อปกป้องความสมบูรณ์ของข้อมูลบล็อกเชน ข้อมูลที่ผ่านฟังก์ชันแฮชจะสร้างผลลัพธ์ที่ไม่ซ้ำกันซึ่งระบุชุดข้อมูลเฉพาะนั้น

การแทนค่าด้วยการเข้ารหัสของแต่ละบล็อกทำให้สามารถระบุได้อย่างชัดเจนผ่านแฮชของมัน การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในธุรกรรมใด ๆ จะสร้างแฮชที่แตกต่างอย่างมาก – ผู้เชี่ยวชาญเรียกสิ่งนี้ว่าเอฟเฟกต์หิมะถล่ม ดังนั้นใครก็ตามที่พยายามเปลี่ยนแปลงข้อมูลจะไม่สามารถซ่อนร่องรอยของพวกเขาได้เนื่องจากระบบตรวจพบการเปลี่ยนแปลงทันที

ลายนิ้วมือดิจิทัลเหล่านี้ช่วยให้เครือข่ายบล็อกเชน:

• พิสูจน์ข้อมูลว่าเป็นของจริงโดยไม่แสดงเนื้อหาต้นฉบับ
• ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ได้รับอนุญาตแม้แต่น้อย
• รักษาธุรกรรมตามลำดับเวลา
• แสดงหลักฐานว่าข้อมูลยังคงสมบูรณ์

การเชื่อมบล็อกผ่านแฮชของบล็อกก่อนหน้า

การออกแบบที่ยอดเยี่ยมของบล็อกเชนแสดงให้เห็นถึงวิธีที่บล็อกเชื่อมต่อผ่านตัวชี้แฮช ทุกบล็อกมีแฮชเฉพาะของตัวเองและแฮชของบล็อกก่อนหน้าในหัวข้อของมัน นักเข้ารหัสลับเรียกสิ่งนี้ว่า "ห่วงโซ่ของบล็อก" ซึ่งเป็นคุณสมบัติสำคัญที่ทำให้บล็อกเชนพิเศษ

บล็อกใหม่ต้องชี้ไปที่แฮชของบล็อกก่อนหน้าเพื่อให้ถูกต้อง สิ่งนี้สร้างความเชื่อมโยงทั้งในเชิงเวลาและการเข้ารหัสระหว่างบล็อก การเปลี่ยนแปลงใดๆ กับบล็อกเก่าจะสร้างแฮชใหม่ที่ทำให้การเชื่อมต่อกับบล็อกถัดไปทั้งหมดขาดหายไป

ใครก็ตามที่พยายามแก้ไขข้อมูลบล็อกเชนจะต้องคำนวณแฮชของแต่ละบล็อกใหม่หลังจากเปลี่ยนแปลง งานนี้จะเป็นไปไม่ได้ในเครือข่ายที่มีอายุ 10 ปี คุณสมบัตินี้ทำให้บล็อกเชนมีความไม่เปลี่ยนแปลงที่มีชื่อเสียง

แฮชของบล็อกก่อนหน้ายึดประวัติธุรกรรมทั้งหมดไว้ด้วยการเข้ารหัสอย่างปลอดภัย ผู้เชี่ยวชาญด้านความปลอดภัยอธิบายอย่างง่าย ๆ ว่า “การเปลี่ยนแม้แต่บิตเดียวในส่วนหัวของบล็อกจะทำให้ค่าแฮชของส่วนหัวบล็อกเปลี่ยนไป ทำให้บล็อกที่ถูกแก้ไขนั้นใช้งานไม่ได้”

การรับรองความสอดคล้องของข้อมูลทั่วทั้งเครือข่าย

ฟังก์ชันแฮชช่วยให้ข้อมูลมีความสอดคล้องกันในเครือข่ายบล็อกเชนที่กระจายอยู่ แฮชของบล็อกช่วยให้สามารถตรวจสอบธุรกรรมที่จัดกลุ่มได้อย่างกะทัดรัดโดยไม่ต้องประมวลผลแต่ละรายการแยกกัน

เครือข่ายบรรลุข้อตกลงเกี่ยวกับสถานะบันทึกปัจจุบันผ่านการเห็นพ้องด้วยแฮช แม้ว่าจะมีโหนดกระจายอยู่ทั่วโลก โหนดตรวจสอบแฮชของบล็อกโดยอิสระเพื่อให้แน่ใจว่าคัดลอกบล็อกเชนของพวกเขาตรงกับของทุกคน

Merkle Trees ใช้การแฮชแบบชั้นเพื่อจัดระเบียบการทำธุรกรรมจำนวนมากได้อย่างมีประสิทธิภาพ โหนดสามารถตรวจสอบธุรกรรมเฉพาะในบล็อกได้โดยไม่ต้องดาวน์โหลดบล็อกเชนทั้งหมด ซึ่งเป็นฟีเจอร์สำคัญสำหรับการเติบโต

การพิมพ์ลายนิ้วมือที่ไม่ซ้ำกัน การเชื่อมโยงบล็อก และการตรวจสอบทั่วทั้งเครือข่ายทำงานร่วมกันผ่านการแฮช คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้เทคโนโลยีบล็อกเชนทนต่อการเซ็นเซอร์ การดัดแปลง และการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ได้รับอนุญาต

ฟังก์ชันแฮชป้องกันการปลอมแปลงข้อมูลได้อย่างไร

ลักษณะทนทานต่อการปลอมแปลงของเทคโนโลยีบล็อกเชนมาจากวิธีที่ฟังก์ชันแฮชตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงข้อมูลแม้เพียงเล็กน้อย หลายชั้นของการป้องกันด้วยการเข้ารหัสทำให้บันทึกของบล็อกเชนแทบจะเป็นไปไม่ได้ที่จะเปลี่ยนแปลงโดยไม่ถูกจับได้

ผลกระทบของหิมะถล่มในแฮชทางเข้ารหัส

ฟังก์ชันแฮชเชิงเข้ารหัสมีคุณสมบัติด้านความปลอดภัยที่สำคัญที่เรียกว่าเอฟเฟกต์หิมะถล่ม (avalanche effect) สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อข้อมูลอินพุตขนาดเล็กเปลี่ยนแปลง เช่น การเปลี่ยนเพียงแค่บิตเดียว ซึ่งจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ใหญ่และสุ่มในผลลัพธ์ของแฮช การเปลี่ยนแปลงเพียงบิตเดียวมักจะทำให้บิตในผลลัพธ์ประมาณครึ่งหนึ่งย้ายไปยังตำแหน่งที่แตกต่างกัน

วิธีที่อินพุตที่คล้ายกันสร้างผลลัพธ์ที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง สร้างโล่ความปลอดภัยที่ทรงพลัง ลองมาดูตัวอย่างจริง: หากมีใครพยายามเปลี่ยนข้อมูลการทำธุรกรรมในบล็อกเชนเพียงเล็กน้อย พวกเขาจะได้รับแฮชที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากของเดิม ผู้เชี่ยวชาญด้านการเข้ารหัสลับกล่าวว่า "การสุ่มที่แข็งแกร่ง ซึ่งในความเป็นจริงทำให้เกิดการแสดงผลของข้อกำหนดพื้นฐานด้านความปลอดภัย รวมถึงการต้านทานการชนกัน การต้านทานพรีอิมเมจ และการต้านทานเซกอนด์พรีอิมเมจ"

การตรวจจับการเปลี่ยนแปลงแม้แต่เล็กน้อยในข้อมูลบล็อก

เครือข่ายบล็อกเชนสามารถตรวจจับความพยายามในการดัดแปลงได้ทันทีผ่านกระบวนการนี้ ทุกบล็อกจะเก็บแฮชของข้อมูลของมัน และการเปลี่ยนแปลงใดๆ ไม่ว่าจะเล็กน้อยแค่ไหน ก็จะสร้างค่าฮัชที่แตกต่างอย่างมาก การตรวจจับที่รวดเร็วนี้ทำให้บล็อกเชนเป็นวิธีที่เชื่อถือได้ในการรักษาความปลอดภัยของข้อมูล

กระบวนการตรวจจับการแก้ไขทำงานได้เพราะว่า:

• แฮชของบล็อกจะจับสถานะทั้งหมดเมื่อถูกสร้างขึ้น
• โหนดเครือข่ายตรวจสอบแฮชบล็อกเพื่อยืนยันสำเนาบล็อกเชนของพวกเขา
• ค่าฮาชที่คำนวณและเก็บไว้ต่างกันบ่งชี้ถึงการดัดแปลงที่อาจเกิดขึ้น
• ระบบจะปฏิเสธบล็อกที่มีแฮชไม่ถูกต้องโดยอัตโนมัติ

ใช่, เป็นความจริงที่การตรวจจับนี้ทำงานเกินกว่าการทำธุรกรรมแต่ละครั้ง แฮชของแต่ละบล็อกทำหน้าที่เป็นสรุปเชิงเข้ารหัสที่ตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลทั้งหมด ซึ่งจะแสดงการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ได้รับอนุญาตทั่วทั้งเครือข่ายทันที

ความยากในการคำนวณในการเปลี่ยนแปลงบล็อกที่เชื่อมโยง

คุณสมบัติด้านความปลอดภัยที่ใหญ่ที่สุดของการแฮชบล็อกเชนอาจเป็นความท้าทายด้านการคำนวณขนาดใหญ่ในการเปลี่ยนบล็อกที่เชื่อมโยงกัน ทุกบล็อกจะมีแฮชของบล็อกก่อนหน้า ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงข้อมูลหมายถึงการคำนวณแฮชของมันใหม่และแฮชของบล็อกทั้งหมดที่ตามมา

โครงสร้างที่เชื่อมต่อกันนี้สร้างสิ่งที่ผู้เชี่ยวชาญด้านความปลอดภัยเรียกว่า "ข้อกำหนดปฏิกิริยาลูกโซ่" เพื่อที่จะแทรกแซงข้อมูลบล็อกเชนได้สำเร็จ ผู้โจมตีจำเป็นต้อง:

1. เปลี่ยนข้อมูลบล็อกเป้าหมาย
2. รับแฮชใหม่สำหรับบล็อกนั้น
3. อัปเดตค่า "Previous Hash" ของบล็อกถัดไป
4. รับแฮชใหม่สำหรับบล็อกทั้งหมดที่ตามมา
5. ทำทั้งหมดนี้ให้เร็วกว่าที่บล็อกใหม่จะเข้าร่วมในเชน

ในเครือข่ายบล็อกเชนที่มีอายุ 10 ปีและมีโหนดหลายพันตัว งานนี้จะกลายเป็นเกือบจะเป็นไปไม่ได้เลย แท่งจริงจะยาวขึ้นก่อนที่ผู้โจมตีจะสามารถคำนวณบล็อกบางบล็อกใหม่ได้ และเครือข่ายจะปฏิเสธเวอร์ชันที่ถูกเปลี่ยนแปลงว่าเป็นของปลอม

สรุปได้ว่าการผสมผสานของเอฟเฟกต์หิมะถล่ม ความสามารถในการตรวจจับที่รวดเร็ว และความต้องการการคำนวณมหาศาล สร้างระบบความปลอดภัยที่เชื่อถือได้ซึ่งทำให้เทคโนโลยีบล็อกเชนยากที่จะถูกแทรกแซง

อัลกอริธึมแฮชยอดนิยมในบล็อกเชนหลัก

เครือข่ายบล็อกเชนแต่ละเครือข่ายใช้เทคนิคแฮชที่แตกต่างกัน โดยแต่ละเครือข่ายเลือกอัลกอริธึมของตนตามประสิทธิภาพและความปลอดภัยที่ต้องการ การเลือกเหล่านี้มีผลต่อความปลอดภัยและประสิทธิภาพของแต่ละแพลตฟอร์ม

SHA-256 ใน Bitcoin

Bitcoin ใช้ SHA-256 (Secure Hashing Algorithm-256) เป็นฟังก์ชันการเข้ารหัสหลัก อัลกอริธึมนี้ที่พัฒนาโดย NSA สร้างเอาต์พุตแบบคงที่ 256 บิตเพื่อรักษาความปลอดภัยหลายส่วนของเครือข่าย Bitcoin SHA-256 กำหนดที่อยู่สาธารณะ และทำให้การตรวจสอบธุรกรรมง่ายขึ้นผ่านลายเซ็นดิจิทัล ลายเซ็นเหล่านี้ปกป้องข้อมูลโดยไม่แสดงเนื้อหา

Bitcoin ใช้แนวทางที่ไม่ซ้ำใครโดยการใช้ SHA-256 สองครั้งเพื่อเพิ่มความปลอดภัย วิธีการแฮชสองครั้งนี้ช่วยป้องกันปัญหาต่างๆ เช่น การโจมตีแบบยืดความยาว

SHA-256 เป็นสิ่งสำคัญในเหมือง Proof of Work ซึ่งนักขุดคำนวณแฮชของบล็อก ทุกบล็อกมีแฮช SHA-256 ที่ชี้ไปยังบล็อกก่อนหน้า ห่วงโซ่ของแฮชนี้ช่วยให้บล็อกเชนมีความปลอดภัย

Ethash ใน Ethereum

ระบบ Proof of Work แรกของ Ethereum ใช้ Ethash ซึ่งเป็นอัลกอริธึม Dagger-Hashimoto ที่ได้รับการดัดแปลง แตกต่างจาก SHA-256, Ethash ถูกสร้างขึ้นเพื่อป้องกันการขุดด้วย ASIC. การออกแบบนี้ช่วยให้ผู้คนจำนวนมากสามารถขุดด้วยคอมพิวเตอร์ปกติได้

นี่คือวิธีการทำงานของ Ethash:

• สร้าง seed จาก block headers
• สร้างแคชสุ่มเทียมขนาด 16 MB
• ใช้แคชเพื่อสร้างชุดข้อมูลขนาด 4+ GB (DAG)
• เลือกค่าสุ่มจาก DAG ระหว่างการขุด
• ตรวจสอบผลลัพธ์ผ่านหน่วยความจำแคช

การออกแบบที่ใช้หน่วยความจำมากนี้ช่วยให้ Ethereum รักษาเวลาในการสร้างบล็อกให้อยู่ที่ประมาณ 12 วินาที นอกจากนี้ยังป้องกันไม่ให้ฮาร์ดแวร์การขุดรวมศูนย์มากเกินไป

Blake2b ใน Zcash

Zcash เลือกอัลกอริธึมแฮช Blake2b เพราะมันทำงานได้ดีกว่าอันอื่น Blake2b เร็วกว่า SHA-256 และ SHA-512 แต่ยังคงมีความปลอดภัยเท่าเดิม

Zcash ใช้ Blake2b ในระบบพิสูจน์การทำงาน Equihash อัลกอริทึมนี้ทำงานได้ดีบนระบบ 64 บิต มันทำงานได้เร็วกว่า MD5, SHA-1, SHA-2 และ SHA-3 ในขณะที่ยังปลอดภัยมากขึ้น

การเปรียบเทียบความปลอดภัยและการแลกเปลี่ยนประสิทธิภาพ

อัลกอริธึมเหล่านี้สร้างสมดุลระหว่างความปลอดภัยและประสิทธิภาพในลักษณะที่แตกต่างกัน SHA-256 มีความน่าเชื่อถือและผ่านการทดสอบอย่างกว้างขวาง แต่ต้องการพลังการคำนวณสูง Ethash มุ่งเน้นที่การรักษาการขุดให้เป็นแบบกระจายศูนย์ แต่ใช้หน่วยความจำมากขึ้น

Blake2b อาจเป็นตัวเลือกที่สมดุลที่สุด มันทั้งรวดเร็วและปลอดภัย การทดสอบแสดงให้เห็นว่าอัลกอริธึมที่ใหม่กว่า เช่น Blake3 ทำงานได้ดีกว่าอัลกอริธึมเก่าๆ ในด้านความเร็วและเวลาในการตอบสนอง

การเลือกอัลกอริธึมจะกำหนดวิธีที่บล็อกเชนแต่ละตัวจัดการกับความปลอดภัย มันมีผลกระทบต่อสิ่งต่าง ๆ เช่น ความต้านทานต่ออุปกรณ์ขุด, ภัยคุกคามจากการคำนวณควอนตัม และความเร็วในการประมวลผลธุรกรรม

ความท้าทายด้านความปลอดภัยในโลกจริงและโซลูชันแฮช

เครือข่ายบล็อกเชนพึ่งพาฟังก์ชันแฮชที่มีประสิทธิภาพเพื่อความปลอดภัย แต่ช่องโหว่พื้นฐานยังคงเป็นความท้าทายสำหรับโมเดลความปลอดภัยของพวกเขา เทคโนโลยีนี้ต้องการการพัฒนาต่อเนื่องของมาตรการตอบโต้ที่อิงจากแฮชเพื่อความปลอดภัยที่ยั่งยืน

การป้องกันการโจมตี 51%

การโจมตี 51% เกิดขึ้นเมื่อเอนทิตีหนึ่งควบคุมพลังการแฮชของเครือข่ายมากกว่าครึ่งหนึ่ง ผู้โจมตีสามารถบล็อกธุรกรรมใหม่ หยุดการชำระเงินระหว่างผู้ใช้ และย้อนกลับธุรกรรมที่เสร็จสมบูรณ์ Bitcoin Gold เรียนรู้เรื่องนี้ในทางที่ยาก เครือข่ายสูญเสียประมาณ 18 ล้านดอลลาร์](https://hacken.io/discover/51-percent-attack/) ในปี 2018 และเผชิญกับการโจมตีอีกครั้งในปี 2020

บล็อกเชนที่เล็กกว่าจะรับมือกับการโจมตีเหล่านี้ได้ไม่ดี โดยเฉพาะเมื่อคุณมีการกระจายพลังการแฮชที่จำกัด นี่คือวิธีป้องกันพวกมัน:

• การเปลี่ยนแปลงอัลกอริธึมการเห็นพ้อง: การย้ายจาก Proof of Work ไปยัง Proof of Stake จะเพิ่มต้นทุนการโจมตีอย่างมาก
• การยืนยันที่ล่าช้า: เวลาการตรวจสอบธุรกรรมที่ยาวนานทำให้ผู้โจมตีต้องรักษาการควบคุมในระยะเวลานาน
• การโต้กลับ: เหยื่อสามารถเช่าพลังการขุดเพื่อขุดบนเชนดั้งเดิมและขัดขวางผู้โจมตี

การป้องกันการใช้จ่ายซ้ำ

การใช้จ่ายซ้ำเป็นความท้าทายด้านความปลอดภัยพื้นฐานที่ผู้ใช้พยายามใช้สกุลเงินดิจิทัลเดียวกันหลายครั้ง ฟังก์ชันแฮชที่ใช้ร่วมกับกลไกฉันทามติช่วยป้องกันปัญหานี้

เครือข่ายบิตคอยน์มีความล่าช้าในการสร้างบล็อก 10 นาทีที่ใช้การพิสูจน์งานแบบ hash-based ซึ่งสร้างอุปสรรคด้านเวลา ทำให้การใช้จ่ายซ้ำทำได้ยาก แม้ว่าจะมีเช่นนั้น ผู้โจมตีใช้วิธีการที่ซับซ้อน เช่น การโจมตีแบบ race และการโจมตี Finney เพื่อบิดเบือนกระบวนการยืนยัน

ภัยคุกคามจากการคำนวณควอนตัมต่อฟังก์ชันแฮชปัจจุบัน

การคำนวณควอนตัมอาจเป็นภัยคุกคามที่ใหญ่ที่สุดต่อความปลอดภัยของบล็อกเชน อัลกอริธึมของชอร์ที่ทำงานบนคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทรงพลังอาจทำลายการเข้ารหัสด้วยโค้งเอลลิปติกในลายเซ็นดิจิทัล ซึ่งอาจเปิดเผยกุญแจส่วนตัว

อัลกอริธึมของ Grover เร่งกระบวนการในการแก้ฟังก์ชันแฮชเช่น SHA-256 ขึ้นสี่เท่า นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมอาจ ถอดรหัส RSA ในประมาณ 8 ชั่วโมง ลายเซ็นต์ Bitcoin อาจกลายเป็นช่องโหว่ในเวลา 30 นาที

นักวิจัยกำลังสร้างโซลูชันที่ต้านทานควอนตัมเพื่อต่อสู้กับภัยคุกคามใหม่เหล่านี้:

• การเข้ารหัสแบบตารางที่ใช้สัญญาณรบกวนทางคณิตศาสตร์
• การเข้ารหัสแบบใช้โค้ดกับรหัสการแก้ไขข้อผิดพลาด
• วิธีการเข้ารหัสแบบ Hash ที่ต้านทานอัลกอริธึมควอนตัม

บทสรุป

ฟังก์ชันแฮชเป็นหัวใจสำคัญของความปลอดภัยของบล็อกเชน กลไกการเข้ารหัสที่ซับซ้อนเหล่านี้มอบเกราะที่ไม่สามารถทำลายได้ คุณสมบัติการแปลงแบบทางเดียวและผลกระทบจากหิมะถล่มทำให้เครือข่ายบล็อกเชนทนทานต่อการพยายามแก้ไข

แพลตฟอร์มต่าง ๆ เลือกอัลกอริธึมแฮชตามความต้องการของพวกเขาเพื่อรักษาความสมบูรณ์ของข้อมูลผ่านความมั่นคงทางคณิตศาสตร์ SHA-256 ของ Bitcoin, Ethash ของ Ethereum และ Blake2b ของ Zcash แสดงให้เห็นถึงแนวทางที่เป็นเอกลักษณ์ที่สมดุลระหว่างความปลอดภัยและข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ

การคำนวณควอนตัมและการโจมตี 51% สร้างความท้าทายอย่างต่อเนื่องสำหรับความปลอดภัยของบล็อกเชน ความก้าวหน้าของกลไกการป้องกันที่ใช้แฮชยังคงเป็นสิ่งสำคัญในการรักษาสัญญาของบล็อกเชนเกี่ยวกับการบันทึกที่ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้และกระจายอำนาจ

แนวคิดพื้นฐานเหล่านี้ช่วยให้เราเข้าใจว่าทำไมฟังก์ชันแฮชจึงเป็นหัวใจสำคัญของเทคโนโลยีบล็อกเชน ตอนนี้แอปพลิเคชันบล็อกเชนขยายไปยังอุตสาหกรรมต่างๆ และกรอบความปลอดภัยที่แข็งแกร่งของพวกมันจะช่วยกำหนดโลกดิจิทัลของเราอย่างแน่นอน