Kripto Parada Hash Fonksiyonlarını Anlamak

Hashleme, matematiksel formüller olarak bilinen hash fonksiyonlarını kullanarak değişken boyutlu girdilerden sabit boyutlu çıktılar üreten bir süreçtir. Tüm hash fonksiyonları kriptografi içermese de, kriptografik hash fonksiyonları, blok zincirlerinin ve diğer dağıtılmış sistemlerin önemli düzeyde veri bütünlüğü ve güvenliği sağlamalarını mümkün kıldığından kripto paralar için temeldir.

Hem normal hem de kriptografik hash fonksiyonları belirleyicidir, yani girdi verileri değişmediği sürece hash algoritması her zaman aynı sonucu üretecektir ( ayrıca sindirim veya hash) olarak bilinir.

Kripto para hash algoritmaları genellikle tek yönlü fonksiyonlar olarak tasarlanmıştır, bu da onları önemli zaman ve hesaplama kaynakları olmadan tersine çevirmeyi zorlaştırır. Diğer bir deyişle, bir girdi ile bir çıktı üretmek oldukça kolaydır, ancak tersine gitmek oldukça zordur. Genel olarak, girdi bulmak ne kadar zor olursa, hash algoritması o kadar güvenli kabul edilir.

Hash Fonksiyonu Nasıl Çalışır?

Farklı hash fonksiyonları farklı boyutlarda sonuçlar üretir, ancak her hash algoritması için olası çıktı boyutları her zaman sabittir. Örneğin, SHA-256 algoritması yalnızca 256-bit sonuçlar üretebilirken, SHA-1 her zaman 160-bit bir digest oluşturur.

Örnek vermek gerekirse, "Gate" ve "Gate" kelimelerini SHA-256 hash algoritması ( üzerinden geçirelim, bu Bitcoin'de kullanılan algoritmadır ).

SHA-256

Çıktı

Çıktı (256 bit)

Gate

7f43e4e2c9d9e6249ba0df8a911b46400f6fd5e9993a5f1ea65e4633e2de5a6c

Gate

9c6b057a2b9d96746c38a3f4e466678e1b4c4425ff8fe9659e96c903e7a1f3cc

Birinci harfin durumundaki küçük bir değişiklik ( tamamen farklı bir hash değeri ile sonuçlandı. Ancak SHA-256 kullandığımız için, çıktılar her zaman 256 bit ) veya 64 karakter ( sabit boyutta olacaktır. Dahası, iki kelimeyi algoritmadan kaç kez geçirirsek geçirelim, iki çıktı sabit kalacaktır.

Ve eğer aynı girdileri SHA-1 hash algoritmasından geçirirsek, aşağıdaki sonuçları alırız:

SHA-1

Çıktı

Çıktı )160 bit(

Gate

f8e4eba8d46e2b1079e6a1a8abf0a0d8c3a81d73

Gate

b7e23ec29af22b0b4e41da31e868d57226121c84

İlginç bir şekilde, SHA, Güvenli Hash Algoritmaları'nın kısaltmasıdır. SHA-0 ve SHA-1 algoritmalarının yanı sıra SHA-2 ve SHA-3 gruplarını içeren bir dizi kriptografik hash fonksiyonudur. SHA-256, SHA-2 ailesinin bir parçasıdır ve SHA-512 ile diğer varyantlarıyla birlikte bulunur. Şu anda yalnızca SHA-2 ve SHA-3 grupları güvenli olarak kabul edilmektedir.

Bu Teknoloji Neden Önemli?

Geleneksel hash fonksiyonları, veritabanı sorgulamaları, büyük dosya analizi ve veri yönetimi gibi geniş bir kullanım alanına sahiptir. Öte yandan, kriptografik hash fonksiyonları, mesaj kimlik doğrulama ve dijital parmak izi gibi bilgi güvenliği uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bitcoin söz konusu olduğunda, kriptografik hash fonksiyonları madencilik sürecinin ayrılmaz bir parçasıdır ve ayrıca yeni adresler ve anahtarlar oluşturma konusunda da rol oynamaktadır.

Hashing'in gerçek gücü, büyük miktarda bilgi ile çalışırken ortaya çıkar. Örneğin, büyük bir dosyayı veya veri kümesini bir hash fonksiyonundan geçirebilir ve ardından sonuçlarını verilerin doğruluğunu ve bütünlüğünü hızla doğrulamak için kullanabilirsiniz. Bu, hash fonksiyonlarının deterministik doğası sayesinde mümkündür: girdi her zaman sıkıştırılmış ve basitleştirilmiş bir çıktıya sonuçlanır )hash(. Bu yöntem, büyük veri hacimlerini depolama ve "ezberleme" ihtiyacını ortadan kaldırır.

Hashing, blok zinciri teknolojisi bağlamında özellikle faydalıdır. Bitcoin blok zincirinin, çoğu madencilik sürecinde gerçekleştirilen birçok hash ile ilgili işlemi vardır. Aslında, neredeyse tüm kripto para protokolleri, işlemlerin gruplarını bloklara bağlamak ve birleştirmek ile her blok arasında kriptografik bağlantılar oluşturmak için hashing'e dayanır ve böylece blokların bir zincirini oluşturur.

Kriptografik Hash Fonksiyonları

Yine, kriptografik teknikler kullanan bir hash fonksiyonu, kriptografik hash fonksiyonu olarak tanımlanabilir. Genel olarak, bir kriptografik hash fonksiyonunu çözmek için birçok brute force denemesi gereklidir. Bir kriptografik hash fonksiyonunu "açmak" için, uygun bir çıktı elde edilene kadar deneme yanılma yoluyla girişlerin seçilmesi gerekmektedir. Ancak, farklı girişlerin aynı sonucu üretme olasılığı da vardır; bu durumda bir "çarpışma" meydana gelecektir.

Teknik olarak, bir kriptografik hash fonksiyonu güvenli kabul edilmek için üç özelliği karşılamalıdır. Bunları şöyle tanımlayabiliriz: çarpışma direnci ve birinci ve ikinci ön görüntü saldırılarına karşı direnç.

Her bir özelliği tanımlamadan önce, bunların mantığını üç kısa cümleyle özetleyelim.

• Çarpışma direnci: aynı hash'i üreten iki farklı girdi bulmanın imkansızlığı.

• İlk ön görüntü direnci: belirli bir çıktıyı vererek girdi bulma yeteneği olmadan hash fonksiyonunu "tersine çevirememe" ).

• İkinci ön görüntü direnci: ilk ile aynı hash'e sahip ikinci bir girdi bulamama.

( Çarpışma Direnci

Daha önce belirtildiği gibi, farklı girdilerin aynı hash'i üretmesi durumunda bir çakışma meydana gelir. Hash fonksiyonu, bu tür bir çakışma keşfedilene kadar çakışmaya karşı dayanıklı olarak kabul edilir. Sonsuz sayıda girdi ve sonlu sayıda çıktı nedeniyle herhangi bir hash fonksiyonu için çakışmaların her zaman var olacağını unutmayın.

Bu nedenle, bir hash fonksiyonu çakışma direncine sahip olduğunda, bir çakışmayı tespit etme olasılığı o kadar küçüktür ki milyonlarca yıl hesaplama gerektirecektir. Bu sebeple, çakışmasız hash fonksiyonları mevcut olmasa da, bazıları o kadar güçlüdür ki stabil olarak kabul edilebilir )örneğin, SHA-256###.

Farklı SHA algoritmaları arasında, SHA-0 ve SHA-1 grupları artık güvenli değildir çünkü çakışmalar tespit edilmiştir. Şu anda, yalnızca SHA-2 ve SHA-3 grupları çakışma direnci olarak kabul edilmektedir.

( İlk Ön Görüntü Direnci

Bu özellik, tek yönlü fonksiyonlar kavramıyla yakından ilişkilidir. Bir hash fonksiyonu, üretilen çıktı kullanılarak girdinin bulunma olasılığının çok düşük olduğu sürece, ilk ön görüntüyü bulmak için güçlü kabul edilir.

Bu özelliğin önceki özellikten farklı olduğunu unutmayın, çünkü saldırganın belirli bir çıktıya dayanarak girişi tahmin etmesi gerekiyor. Bu tür bir çakışma, birinin aynı çıktıyı üreten iki farklı girişi bulması durumunda meydana gelir, hangi belirli girişin kullanıldığına bakılmaksızın.

Birinci ön görüntü direnci özelliği, bir mesajın basit bir hash'inin, ek bilgi ifşa etme gerekliliği olmaksızın, onun doğruluğunu kanıtlayabilmesi nedeniyle veri güvenliği için değerlidir. Pratikte, birçok web hizmeti sağlayıcısı ve uygulama, şifrelerden üretilen hash'leri depolar ve metin formatında kullanmak yerine bunları kullanır.

) İkinci Ön Resmi Direnci

Bu tür bir stabilite, iki önceki özellik arasında yer alır. İkinci ön görüntü saldırısı, daha önce bilinen başka bir girdi kullanılarak zaten üretilmiş bir çıktıyı oluşturmak için belirli bir girdi bulmaktan oluşur.

Başka bir deyişle, ikinci ön görüntü saldırısı çakışmaları tespit etmeyi içerir, ancak aynı hash'i üreten iki rastgele girdi bulmak yerine, saldırı daha önce başka bir girdi tarafından üretilmiş bir hash'i yeniden üretebilecek bir girdi bulmayı amaçlar.

Bu nedenle, çarpışma direnci olan herhangi bir hash fonksiyonu, ikincil ön görüntü saldırılarına da dirençlidir, çünkü ikincil ön görüntü saldırıları her zaman bir çarpışma gerektirir. Ancak, çarpışma toleranslı bir fonksiyona birinci ön görüntü saldırısı gerçekleştirmek hala mümkündür, çünkü bu, bir çıktı ile bir girdi aramayı içerir.

Madencilik

Bitcoin madenciliğinde, hash fonksiyonları kullanılarak gerçekleştirilen birçok adım vardır. Bunlar arasında bakiyenin doğrulanması, işlem girdileri ve çıktılarının bağlanması ve tüm işlemlerin bir blokta birleştirilerek bir Merkle ağacı oluşturulması yer alır. Ancak Bitcoin blok zincirinin güvenli olmasının ana nedenlerinden biri, madencilerin bir sonraki blok için doğru çözümü bulmak amacıyla mümkün olduğunca fazla hash işlemi gerçekleştirmeleri gerektiğidir.

Bir madencinin aday bloğu için bir hash oluştururken birkaç farklı girdi kullanması gerekir. Bloğun doğrulanabilmesi yalnızca doğru bir şekilde üretilmiş hash biçimindeki çıktının belirli sayıda sıfırla başlaması durumunda mümkündür. Sıfır sayısı madencilik zorluğunu belirler ve ağın hashrate'ine göre değişir.

Bu durumda, hashrate, Bitcoin madenciliğine yatırdığınız hesaplama gücünün bir ölçüsüdür. Eğer hashrate artmaya başlarsa, Bitcoin protokolü, bir bloğu madencilik için gereken ortalama süreyi yaklaşık 10 dakika olacak şekilde otomatik olarak madencilik zorluğunu ayarlayacaktır. Eğer birkaç madenci madenciliği durdurmaya karar verirse ve bu da hashrate'de önemli bir düşüşe neden olursa, madencilik zorluğu, ortalama blok oluşum süresi 10 dakikaya geri dönene kadar hesaplamayı geçici olarak kolaylaştırmak için ayarlanacaktır ###.

Madencilerin çakışmalar araması gerekmediğini unutmayın çünkü belirli bir sayıdaki sıfırla başlayan geçerli çıktı üretebilecekleri birkaç hash vardır ###. Bu nedenle, belirli bir blok için olası birkaç çözüm vardır ve madencilerin yalnızca bunlardan birini bulması gerekir; bu da madencilik zorluğu tarafından belirlenen bir eşik ile uyumludur.

Bitcoin madenciliği maliyetli bir iş olduğundan, madencilerin sistemi kandırmaları için hiçbir nedenleri yoktur, zira bu önemli mali kayıplara yol açar. Sonuç olarak, daha fazla madenci blockchain'e katıldıkça, o kadar büyük ve güçlü hale gelecektir.

Sonuç

Şüphesiz ki, hash fonksiyonları, özellikle büyük miktarda veri ile çalışırken, bilgisayar biliminde en önemli araçlardan biridir. Kriptografi ile birleştirildiğinde, hash algoritmaları çok faydalı olabilir, çünkü çeşitli yollarla güvenlik ve kimlik doğrulama sağlarlar. Bu nedenle, kriptografik hash fonksiyonları neredeyse tüm kripto para ağları için hayati öneme sahiptir ve bunların özelliklerini ve işletim mekanizmalarını anlamak, blok zinciri teknolojisiyle ilgilenen herkes için kesinlikle faydalıdır.