Hash: kripto paralarda ana unsur

Hashing süreci, değişken bir girdi ile sabit boyutta bir çıktı üretmeyi içerir. Bu, hash fonksiyonları olarak adlandırılan matematiksel formüller aracılığıyla gerçekleştirilir ve algoritmalar olarak uygulanır.

Kripto para alanında, kriptografik hash fonksiyonları temeldir. Bu sayede, blockchain ve diğer merkeziyetsiz sistemler yüksek düzeyde veri bütünlüğü ve güvenliği sağlar.

Hem geleneksel hash işlevleri hem de kriptografik olanlar deterministiktir. Bu, giriş değişmediği sürece, algoritmanın her zaman aynı çıkışı ( üreteceği anlamına gelir ki bu da digest veya hash) olarak adlandırılır.

Genellikle, kripto para birimlerinde hash algoritmaları tek yönlü fonksiyonlar olarak tasarlanmıştır, bu da geri döndürmenin kolay olmadığı, büyük bir zaman ve hesaplama kaynağı gerektirdiği anlamına gelir. Yani, girdi ile çıktı almak kolaydır, ancak tam tersini yapmak oldukça karmaşıktır. Girdiyi bulmak ne kadar zor olursa, algoritma o kadar güvenli kabul edilir.

Hash fonksiyonunun işleyişi

Her hash fonksiyonu, her algoritma için sabit olan belirli bir boyutta sonuçlar üretir. Örneğin, SHA-256 her zaman 256 bitlik çıktılar üretirken, SHA-1 160 bitlik digestler üretir.

Bunu göstermek için, Bitcoin'de kullanılan SHA-256 algoritmasını ( "Gate" ve "Gate" kelimelerine uygulayalım:

SHA-256

Giriş

Çıkış )256 bits(

Kapı

8a83f205f3c314f629e3a0128f5f404cfd44b9a95da6d9f1a7b9f50d1f1b3b34

Kapı

7f7e4cf2eb50a0ea9d71edc37d6a1e74cf5e9348f7f9a0321b95e0a8e4097b3e

Gözlemleyelim ki, minimum bir değişiklik ) ilk harfin büyük olması ( tamamen farklı bir hash ile sonuçlanır. Ancak, SHA-256 kullanırken, çıktılar her zaman 256 bit )64 karakter ( olacaktır, girdi boyutundan bağımsız olarak. Ayrıca, bu kelimeleri kaç kez işlersek işleyelim, sonuçlar sabit kalacaktır.

Aksine, aynı girdilere SHA-1 algoritmasını uygularsak şunları elde ederiz:

SHA-1

Giriş

Çıkış )160 bits(

Kapı

3e2a7fe40ac63dbe0a46a6931c74c1d4e6b7447d

Kapı

c1b7368da4b8ef83dbf7ca3d3c3d17e65d799708

SHA'nın Secure Hash Algorithms anlamına geldiğini vurgulamak önemlidir; bu, SHA-0, SHA-1 ve SHA-2 ile SHA-3 gruplarını içeren bir kriptografik hash fonksiyonları kümesine atıfta bulunmaktadır. SHA-256, SHA-512 ve diğer varyantlarla birlikte SHA-2 grubuna aittir. Şu anda yalnızca SHA-2 ve SHA-3 grupları güvenli olarak kabul edilmektedir.

Hashing'in Önemi

Geleneksel hash fonksiyonlarının veritabanlarında arama, büyük dosyaların analizi ve bilgi yönetimi gibi çeşitli kullanımları vardır. Öte yandan, kriptografik hash fonksiyonları siber güvenlik, mesaj doğrulama ve parmak izleri oluşturma gibi alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bitcoin'de, madencilik süreci ile yeni adresler ve anahtarlar oluşturmak için esastır.

Hashing'in gerçek potansiyeli, büyük veri hacimlerini işlerken kendini gösterir. Örneğin, büyük bir dosyayı veya veri kümesini bir hash fonksiyonu aracılığıyla işlemek ve çıktısını bilginin doğruluğunu ve bütünlüğünü hızlı bir şekilde doğrulamak için kullanmak mümkündür. Bu, hash fonksiyonlarının deterministik doğası sayesinde mümkündür: aynı giriş her zaman aynı sıkıştırılmış çıktıyı üretecektir. Bu teknik, büyük miktarda bilgiyi depolama ve "hatırlama" ihtiyacını ortadan kaldırır.

Hashing, blok zinciri teknolojisinde özellikle faydalıdır. Bitcoin'in blok zinciri, esas olarak madencilik sürecinde olmak üzere çok sayıda hash işlemi içerir. Gerçekten de, neredeyse tüm kripto para protokolleri, işlemler gruplarını bloklara bağlamak ve yoğunlaştırmak için hashing'e dayanır ve bloklar arasında kriptografik bağlantılar oluşturarak etkili bir şekilde bir zincir oluşturur.

Kriptografik hash fonksiyonları

Kriptografik teknikler uygulayan bir hash fonksiyonuna kriptografik hash fonksiyonu denir. Genel olarak, bu tür bir fonksiyonu ihlal etmek için sayısız brute force denemesi gerekmektedir. Kriptografik bir hash fonksiyonunu "geri almak" için, ilgili çıktıyı elde edene kadar deneme yanılma yoluyla girişi tahmin etmek gerekecektir. Ancak, farklı girişlerin tam olarak aynı sonucu üretme olasılığı vardır ki bu da "çarpışma" olarak bilinir.

Teknik olarak, kriptografik bir hash fonksiyonunun etkili bir şekilde güvenli kabul edilebilmesi için üç özelliği yerine getirmesi gerekir: çarpışmaya dayanıklılık, ön resme dayanıklılık ve ikinci ön resme dayanıklılık.

Bu özellikleri üç özlü cümlede özetleyelim:

• Çakışma direnci: aynı hash çıktısını üreten iki farklı giriş bulmak mümkün değildir.

• Ön görüntüye karşı direnç: ) hash fonksiyonunu "tersine çevirmek" ve belirli bir çıktının girdisini bulmak pratikte mümkün değildir.

• İkinci ön görüntüye direnç: belirli bir girdi ile çakışan ikinci bir girdi bulmak mümkün değildir.

( Çarpışma direnci

Bir çarpışma, farklı girdilerin tam olarak aynı hash'i üretmesi durumunda meydana gelir. Bir hash fonksiyonu, biri bir çarpışma bulana kadar çarpışmalara karşı dayanıklı olarak kabul edilir. Her hash fonksiyonu için her zaman çarpışmaların olacağını belirtmek önemlidir, çünkü olası girdiler sonsuzdur, oysa çıktılar sonludur.

Pratikte, bir hash fonksiyonu çakışmalara karşı dayanıklıdır, çünkü bir çakışma bulma olasılığı o kadar düşüktür ki milyonlarca yıl hesaplama gerektirir. Böylece, çakışmalardan tamamen arındırılmış hash fonksiyonları olmasa da, bazıları dayanıklı olarak kabul edilecek kadar sağlamdır; örneğin, SHA-256.

SHA algoritmaları arasında, SHA-0 ve SHA-1 grupları, çakışmalar bulunduğu için artık güvenli olarak kabul edilmemektedir. Şu anda, SHA-2 ve SHA-3 grupları çakışmalara karşı dayanıklı olarak kabul edilmektedir.

) Ön görüntüye direnç

Önyüz direnci özelliği, tek yönlü fonksiyonlar kavramıyla ilişkilidir. Bir hash fonksiyonu, belirli bir çıktıyı üreten girişi bulma olasılığı çok düşük olduğunda önyüz direnci olarak kabul edilir.

Bu özellik, burada bir saldırganın belirli bir çıktıyı gözlemleyerek girişi tahmin etmeye çalışmasıyla önceki özellikten farklıdır. Bir çarpışma ise, hangi girişlerin kullanıldığına bakılmaksızın aynı çıktıyı üreten iki farklı giriş bulunduğunda meydana gelir.

Ön görüntüye karşı direnç, verileri korumak için değerlidir, çünkü bir mesajın basit bir hash'i, orijinal bilgiyi ifşa etmeden onun özgünlüğünü kanıtlayabilir. Pratikte, birçok hizmet sağlayıcısı ve web uygulaması, düz metin şifreler yerine şifrelerden üretilen hash'leri depolar ve kullanır.

İkinci ön görüntüye karşı direnç

Basitçe söylemek gerekirse, ikinci ön görüntüye karşı direnç, diğer iki özellik arasında bir orta noktada yer almaktadır. İkinci ön görüntü saldırısı, birinin zaten bilinen başka bir girdiyle aynı çıktıyı üreten belirli bir girişi bulmayı başardığı durumda gerçekleşir.

Başka bir deyişle, ikinci ön görüntü saldırısı bir çarpışma bulmayı içerir, ancak aynı hash'i üreten iki rastgele girdi aramak yerine, belirli bir girdi tarafından üretilen aynı hash'i üreten bir girdi aranmaktadır.

Bu nedenle, çarpışmalara dayanıklı herhangi bir hash fonksiyonu, ikinci ön görüntü saldırılarına da dayanıklı olacaktır, çünkü bu sonuncuları her zaman bir çarpışma gerektirecektir. Ancak, çarpışmalara dayanıklı bir fonksiyona karşı yine de bir ön görüntü saldırısı gerçekleştirilebilir, çünkü bu, tek bir çıkıştan tek bir girdi bulmayı gerektirir.

Madencilik

Bitcoin madenciliği süreci, bakiye doğrulama, işlemlerin giriş ve çıkışlarını bağlama ve işlemleri bir blokta birleştirerek Merkle ağacı oluşturma gibi hash fonksiyonları kullanan birçok adımı içerir. Ancak, Bitcoin blockchain'inin güvenli olmasının başlıca nedenlerinden biri, madencilerin bir sonraki blok için geçerli bir çözüm bulmak amacıyla muazzam miktarda hash işlemi gerçekleştirmeleri gerektiğidir.

Özellikle, bir madencinin blok adayı için bir hash değeri oluştururken farklı girdileri denemesi gerekir. Sadece belirli bir sayıda sıfırla başlayan bir çıktı hash'i ürettiklerinde bloklarını doğrulayabilirler. Sıfır sayısı, madencilik zorluğunu belirler ve ağa ayrılan hash oranına göre değişir.

Bu bağlamda, hash rate Bitcoin madenciliğine yatırılan hesaplama gücünü temsil eder. Eğer ağın hash rate'i artarsa, Bitcoin protokolü madencilik zorluğunu otomatik olarak ayarlayarak bir bloğu madencilik için gereken ortalama süreyi yaklaşık 10 dakikada tutacaktır. Tersine, birçok madenci madenciliği bıraktığında, hash rate'de önemli bir düşüşe neden olursa, madencilik zorluğu ayarlanacak ve (bloku madenciliğini kolaylaştıracaktır 10 dakikada ).

Madencilerin çarpışmalar bulmasına gerek olmadığını vurgulamak önemlidir, çünkü geçerli bir çıktı olarak ### ile başlayan birçok hash oluşturabilirler ve bu hash'lerin belirli bir sayıda sıfır ile başlaması gerekir ###. Bu nedenle, belirli bir blok için birçok olası çözüm vardır ve madencilerin sadece bunlardan birini bulmaları gerekir, madencilik zorluğu tarafından belirlenen eşik değerine göre.

Bitcoin madenciliğinin maliyetli bir iş olduğu göz önüne alındığında, madencilerin sisteme hile yapmaları için bir teşviki yoktur, çünkü bu önemli mali kayıplara yol açar. Bir blockchain'e ne kadar çok madenci katılırsa, o kadar büyük ve sağlam hale gelir.

Sonuç Düşünceleri

Şüphesiz ki, hash fonksiyonları bilgisayarda temel araçlardır, özellikle büyük veri hacimleri söz konusu olduğunda. Kriptografi ile birleştirildiğinde, hash algoritmaları çok yönlü hale gelir ve çeşitli şekillerde güvenlik ve kimlik doğrulama sunar. Bu nedenle, kriptografik hash fonksiyonları neredeyse tüm kripto para birimi ağları için hayati öneme sahiptir ve bu fonksiyonların özelliklerini ve çalışma mekanizmalarını anlamak, blockchain teknolojisine ilgi duyan herkes için kesinlikle faydalıdır.