هش چیست؟

هش یک رشته منحصر به فرد از حروف و اعداد است که توسط یک تابع ریاضی به نام تابع هش تولید می‌شود. این مانند یک اثر انگشت دیجیتال برای هر قطعه از داده‌ها عمل می‌کند—خواه رمز عبور، فایل یا تراکنش بلاکچین باشد. به عنوان مثال، هش کردن کلمه " Blockchain " با استفاده از الگوریتم SHA-256 یک رشته با طول ثابت مانند 12a8f...71b3 (برای وضوح کوتاه شده) تولید می‌کند. حتی تغییر یک حرف (مثلاً "blockchain") منجر به هش کاملاً متفاوتی می‌شود.

هش‌ها برای تأیید یکپارچگی داده‌ها و امن‌سازی سیستم‌ها در رمزنگاری، بلاکچین و توسعه نرم‌افزار بسیار مهم هستند.

چگونه کار می‌کند؟

هش کردن شامل سه مرحله اصلی است:

ورودی: هر داده‌ای (متن، اعداد، فایل‌ها) به تابع هش وارد می‌شود.
پردازش: تابع با استفاده از ریاضیات پیچیده، داده‌ها را برای ایجاد خروجی منحصر به فرد درهم می‌ریزد.
خروجی: یک هش با طول ثابت، صرف نظر از اندازه ورودی، تولید می‌شود.

ویژگی‌های کلیدی هش کردن:

فرآیند یک‌طرفه: شما نمی‌توانید داده‌های اصلی را از هش آن مهندسی معکوس کنید.
سرعت: توابع به سرعت ورودی‌ها را پردازش می‌کنند (مثلاً SHA-256 میکروثانیه طول می‌کشد).
اثر بهمنی: یک تغییر کوچک در ورودی (مثلاً افزودن یک نقطه) هش کاملاً متفاوتی ایجاد می‌کند.

مثال دنیای واقعی:

ماینرهای بیت‌کوین برای یافتن هشی که با چندین صفر شروع می‌شود (مثلاً 0000000000...) با تغییر یک عدد تصادفی (nonce) در بلاک رقابت می‌کنند. اولین ماینری که این پازل را حل کند، پاداش بیت‌کوین دریافت می‌کند. این فرآیند، که اثبات کار نامیده می‌شود، شبکه را ایمن می‌سازد.

توضیح توابع هش

یک تابع هش به طور خاص برای ایجاد هشی طراحی شده است که به تأیید یکپارچگی داده‌ها کمک می‌کند. الزامات چنین توابعی در بلاکچین شامل موارد زیر است:

قطعی: این بدان معناست که ورودی یکسان همیشه خروجی یکسانی تولید می‌کند. هیچ تغییری در نتیجه هش نباید مشاهده شود مگر اینکه داده‌های ورودی تغییر کنند.
محاسبه سریع: تابع هش باید قادر به بازگرداندن سریع هش داده‌های ورودی باشد که سرعت پردازش را افزایش می‌دهد.
مقاومت پیش‌تصویر: از نظر محاسباتی معکوس کردن تابع باید غیرممکن باشد، یعنی نباید بتوانید داده‌های ورودی را از هش آن بازسازی کنید.
تغییرات کوچک در ورودی، هش را بسیار تغییر می‌دهد: حتی یک تغییر جزئی در ورودی باید منجر به خروجی هش کاملاً متفاوتی شود، که به آن اثر بهمنی گفته می‌شود.
مقاوم در برابر تصادم: دو ورودی متفاوت نباید خروجی هش یکسانی تولید کنند.

توابع هش رایج در ارزهای دیجیتال:

SHA-256: توسط بیت‌کوین و سیستم‌های سنتی (مانند گواهینامه‌های TLS/SSL) استفاده می‌شود.
Keccak-256: انتخاب اتریوم برای قراردادهای هوشمند و آدرس‌های کیف پول.
Scrypt: توسط لایت‌کوین طراحی شده تا از تسلط ماینینگ ASIC جلوگیری کند.

مورد استفاده عملی:

وقتی ارز دیجیتال ارسال می‌کنید، جزئیات تراکنش شما هش می‌شود و به یک بلاک اضافه می‌شود. هر بلاک به هش بلاک قبلی اشاره می‌کند و زنجیره‌ای غیرقابل شکست ایجاد می‌کند. اگر کسی تراکنش گذشته را تغییر دهد، هر هش بعدی تغییر می‌کند و فوراً شبکه را از دستکاری مطلع می‌سازد.

مفاهیم و اصطلاحات کریپتویی

هش