ما هي المفاتيح العامة والمفاتيح الخاصة؟

ما هي المفاتيح العامة والمفاتيح الخاصة؟ هنا، نشرح كيفية تعمل – وما تحتاج إلى معرفته.

المفاتيح العامة والخاصة جزءاً لا يتجزأ من العملات المشفرة المبنية على شبكات سلسلة الكتل، والتي تعد جزءاً من مجال أكبر للتشفير يُعرف باسم تشفير المفتاح العام (PKC) أو التشفير غير المتناسق.

الهدف من PKC هو الانتقال الهيّن من حالة إلى أخرى بينما يتم جعل اعتكاس العملية شبه مستحيل، وخلال هذه العملية، إثبات أن لديك سراً دون الكشف عن هذا السر. ومن ثمّ يكون المنتج دالة رياضية أحادية الاتجاه، مما يجعله مثالياً للتحقق من صحة شيء ما (أي المعاملة) لأنه لا يمكن تزويره. يعتمد تشفير المفتاح العام (PKC) على نموذج من مفتاحين، المفتاح العام والخاص، وغالباً ما يتم تمثيلهما بقفل (مفتاح عام) والمفتاح الفعلي لفتح القفل (المفتاح الخاص).

تشفير المفتاح العام (PKC)

تم بناء تشفير المفتاح العام (PKC) على أساس بدائي رياضي ”Trapdoor Functions“ (وظائف الباب الخفي)، وهي مسألة حسابية يسهل حسابها في اتجاه واحد ويكاد يكون من المستحيل عكسها.

حل هذه المشكلة سيستغرق من الكمبيوتر وقتاً هائلاً (أي آلاف السنين) لحساب الإجابة الصحيحة. في سياق تشفير المفتاح العام (PKC)، فإن مثل هذه الحيل الرياضية مثل التحليل إلى العوامل الأولية (Prime Factorization) هي Trapdoor Functions (وظائف الباب الخفي) التي تجعل الهندسة العكسية (أي التزوير) لتوقيعات التشفير مستحيلة لأنها تتطلب من الكمبيوتر حل مشكلة حسابية عمليّاً غير قابلة للحل.

مفهوم المفاتيح العامة والخاصة

الغرض العام من تشفير المفتاح العام (PKC) هو تمكين الاتصال الآمن والخاص باستخدام التوقيعات الرقمية في قناة عامة حيث يمكن أن يكون هناك متصنّتون ضارون. وفي سياق العملات المشفرة، الهدف هو إثبات أن المعاملة التي تم إنفاقها قد وقّعها بالفعل مالك الأموال، ولم يتم تزويرها، وكل ذلك يحدث عبر شبكة سلسلة كتل عامة بين النُظَراء.

عندما تمتلك عملات مشفرة، فإن ما تمتلكه حقاً هو ”مفتاح خاص“. ”مفتاحك الخاص“ يمنح مالكه الحق في إنفاق العملات المشفرة المرتبطة به لأنه يوفر الوصول إلى عملاتك المشفرة، فيجب أن – كما يوحي اسمه – يظل خاصاً.

بالإضافة إلى المفتاح الخاص، يوجد أيضاً مفتاح عام وهناك رابط تشفير بين المفتاح العام والمفتاح الخاص. من الممكن استرداد المفتاح العام إذا كنت تمتلك المفتاح الخاص. ولكن، من المستحيل العثور على المفتاح الخاص باستخدام المفتاح العام فقط.

المفاتيح العامة والخاصة بالتالي تتشابه مع عنوان البريد الإلكتروني وكلمة المرور، تباعاً.

تستطيع أليس من الناحية النظرية إنشاء بلايين المفاتيح العامة (العناوين) من مفتاحها الخاص، والذي لا تملك منه سوى واحد ويعمل ككلمة المرور الخاصة بها التي تعرفها هي فقط – سرها. بمجرد أن تقوم أليس بإنشاء عنوان مفتاح عام، يكون هذا العنوان متاحاً لجميع المستخدمين في الشبكة كعنوان يمكنهم إرسال إليه عملات مشفرة مثل بيتكوين. أليس وحدها يمكنها الوصول إلى العملات المشفرة المرسلة إلى هذا العنوان لأن لديها المفتاح المقابل للعنوان المتاح للجمهور.

كيف تعمل المعاملة

مفتاح أليس الخاص هو توقيعها الرقمي، والذي يمكنها استخدامه لإثبات أنها الشخص الذي أنفق معاملة أو أرسل رسالة.

على سبيل المثال، إذا أرادت أليس إرسال رسالة إلى بوب عبر قناة عامة يستمع إليها تشارلي، فيمكنها تشفير الرسالة باستخدام مفتاحها الخاص وإرسالها إلى بوب. تنتج أليس أيضاً قيمة خاصة، تسمى ناتج دالة تجزئة (hash)، مع رسالتها التي يتم إرسالها إلى بوب باستخدام مفتاحه العام. باستخدام ناتج دالة التجزئة والرسالة ومفتاحه الخاص، يستطيع بوب فك تشفير الرسالة وقراءتها.

أما تشارلي يكون غير قادر على قراءة الرسالة لأنه لا يملك سوى مفتاح أليس العام وزوج المفاتيح الخاصة/العامة الخاصة به. هذه هي براعة Trapdoor Functions (وظائف الباب الخفي) في العمل. لا يستطيع تشارلي إجراء هندسة عكسية للرسالة أو مفتاح أليس الخاص لأنه مبني باستخدام وظائف الباب الخفي.

في بيتكوين، المعاملات عبارة عن سلسلة من المستخدمين الذين يرسلون ويستقبلون بيتكوين إلى العناوين العامة لبعضهم البعض كمدخلات ومخرجات في نموذج معاملات UTXO لبيتكوين. تستطيع أليس نشر مفتاحها العام على الويب، ويمكن للأشخاص إرسال بيتكوين إلى هذا العنوان مع العلم أن أليس هي مالكة المفتاح الخاص لتلك الأموال.

بشكل عام، تقوم العُقد (الأشخاص الذين يقومون بتشغيل برمجية بيتكوين) في بيتكوين بفحص المعاملات وتأكيد صحتها تلقائياً في الشبكة للتأكد من أن ليس منهم تم تزويره باستخدام قواعد الإجماع الأساسية وإثباتات التشفير على أن أزواج المفاتيح العامة/الخاصة صالحة (إثبات العمل). نتيجة لذلك، يكاد يكون من المستحيل تزوير المعاملات في العملات المشفرة مثل بيتكوين التي تستخدم تشفير المفتاح العام (PKC) نظراً لأنها محمية بافتراضات البراهين الحسابية.

واصل التعلم! إذا كنت تستمتع بفهم الأصول المشفرة وسلسلة الكتل (blockchain)، فشاهد فيديو School of Block لدينا كيف تحافظ على أصولك المشفرة آمنة.