امضای دیجیتال؛ راهکاری برای تضمین اصالت پیام در بلاک چین
بازار ارزهای دیجیتالی با فناوری بلاک چین یکی از پرمخاطب‌ترین و محبوب‌ترین بازارهای مالی به شمار می‌رود. اگر قرار بود در مورد اعتبار این بازار، ابهام و ایرادی وجود داشته باشد، مطمئنا نمی‌توانست تا این اندازه در میان فعالان بازارهای مالی، محبوب باقی بماند. از سوی دیگر فناوری بلاک چین با راهکارها و امکانات خود کاربردهایی جدید در زمینه‌های مختلف یافته است که از جمله آن‌ها می‌توان به امضای دیجیتال اشاره کرد. امضای دیجیتال یکی از روش‌های افزایش امنیت داده‌ها در شبکه بلاک چین است.
امضای دیجیتال، راهکاری برای تضمین اصالت و اعتبار پیام و محتوا در شبکه بلاک چین است و مکانیسم اصلی رمزنگاری در این بستر برای احراز هویت تراکنش‌ها است.
در ادامه این مطلب با مفهوم امضای دیجیتال، روش کار، اهمیت و به طور کلی موارد استفاده و محدودیت‌های مربوط به آن آشنا می‌شویم.
مفهوم امضای دیجیتال چیست؟
امضای دیجیتال یک مکانیسم رمزنگاری است که برای تایید صحت و یکپارچگی داده‌های دیجیتال مورد استفاده قرار می‌گیرد. ما می‌توانیم این نوع امضا را به‌عنوان یک نسخه دیجیتالی از امضاهای معمولی دست‌نویس، اما با سطوح بالاتری از پیچیدگی و امنیت در نظر بگیریم.
به زبان ساده، می‌توان امضای دیجیتال را به‌عنوان کدی توصیف کرد که به یک پیام یا سند پیوست می‌شود. پس از تولید و ایجاد این نوع امضا، کد به‌عنوان مدرکی عمل می‌کند که نشان‌دهنده آن است که پیام ارسالی در طول مسیر ارسال خود از فرستنده تا گیرنده دست‌کاری نشده است.
با وجود این که مفهوم ایمن‌سازی ارتباطات با استفاده از رمزنگاری به دوران باستان باز می‌گردد، طرح‌های امضای دیجیتال به لطف توسعه رمزنگاری کلید عمومی (PKC) در دهه ۱۹۷۰ به یک واقعیت انکارناپذیر تبدیل شدند. از این رو به منظور یادگیری نحوه عملکرد امضای دیجیتال، ابتدا باید اصول اولیه توابع «هش» و رمزنگاری کلید عمومی را به طور کامل درک کنیم.
توابع هش
هش (Hash) یکی از عناصر اصلی و کلیدی یک سیستم امضای دیجیتال به شمار می‌رود. فرآیند هش کردن به عبارتی شامل تبدیل داده‌ها با هر اندازه‌ای به یک خروجی با اندازه ثابت است. این فرایند توسط نوع خاصی از الگوریتم‌ها به نام توابع هش انجام می‌شود. خروجی تولید شده توسط یک تابع هش به‌عنوان مقدار هش یا به بیانی ساده‌تر، خلاصه پیام شناخته می‌شود.
هنگامی که این تابع با رمزنگاری ترکیب می‌شود، توابع هش به اصطلاح رمزنگاری شده می‌توانند برای تولید یک مقدار هش (خلاصه) استفاده شوند که به‌عنوان یک اثر انگشت دیجیتال منحصربه‌فرد عمل می‌کنند. این بدان معنی است که هر تغییری در داده‌های ورودی (پیام) منجر به خروجی کاملا متفاوت (مقدار هش) خواهد شد. به همین دلیل است که توابع هش رمزنگاری شده به طور گسترده به منظور تایید صحت داده‌های دیجیتال استفاده می‌شوند.
رمزنگاری کلید عمومی
رمزنگاری کلید عمومی یا PKC به یک سیستم رمزنگاری اشاره دارد که از یک جفت کلید استفاده می‌کند. به این صورت که یک کلید عمومی و یک کلید خصوصی دارد. این دو کلید از نظر ریاضی به هم مرتبط هستند و می‌توانند هم برای رمزگذاری داده‌ها و هم برای امضای دیجیتال مورد استفاده قرار بگیرند.
به‌عنوان یک ابزار رمزگذاری، PKC ایمن‌تر از بسیاری از روش‌های ابتدایی مربوط به رمزگذاری متقارن می‌باشد. در حالی که سیستم‌های قدیمی‌تر برای رمزگذاری و رمزگشایی اطلاعات به یک کلید متکی هستند، رمزنگاری کلید عمومی یا عمان PKC امکان رمزگذاری داده‌ها با کلید عمومی و رمزگشایی داده‌ها با کلید خصوصی مربوطه را فراهم می‌کند.
شایان ذکر است که طرح رمزنگاری کلید عمومی می‌تواند در تولید امضای دیجیتال نیز کاربرد داشته باشد. در اصل، این فرآیند شامل هش کردن یک پیام (یا داده‌های دیجیتالی) با استفاده از کلید خصوصی شخص امضاکننده است. در مرحله بعد، گیرنده پیام می‌تواند با استفاده از کلید عمومی ارائه شده توسط شخص امضاکننده بررسی کند که آیا امضا انجام شده معتبر است یا خیر.
نکته جالب توجه این است که در برخی شرایط، امضای دیجیتال ممکن است شامل رمزگذاری باشد، اما همیشه این‌طور نیست. به‌عنوان مثال، بلاک چین بیت کوین از رمزنگاری کلید عمومی و امضای دیجیتال استفاده می‌کند. اما برخلاف اعتقاد بسیاری که افراد، هیچ رمزگذاری در این فرآیند وجود ندارد. از نظر فنی، رمز ارز بیت کوین از الگوریتم امضای دیجیتال منحنی بیضوی (ECDSA) برای احراز هویت تراکنش‌ها استفاده می‌کند.
امضای دیجیتال چگونه کار می‌کند؟
در زمینه رمز ارزهای دیجیتالی، یک سیستم امضای دیجیتال اغلب از سه مرحله اساسی تشکیل شده است که شامل هش کردن داده‌ها، امضا کردن و تایید کردن تراکنش‌ها می‌باشد. از این رو ر ادامه به طور کامل با این سه مرحله آشنا می‌شویم.
هش کردن داده‌ها
اولین قدم در فرایند امضای دیجیتال، هش کردن پیام یا داده‌های دیجیتال است. این کار با ارسال داده‌ها از طریق یک الگوریتم هش انجام می‌شود تا یک مقدار هش تولید شود (یعنی خلاصه پیام). همان‌طور که گفته شد، پیام‌ها می‌توانند به طور قابل توجهی از نظر اندازه متفاوت باشند، اما وقتی هش می‌شوند، تمام مقادیر هش مربوط به آن‌ها طول یکسانی دارند. این اساسی‌ترین ویژگی یک تابع هش است.
با این حال، هش کردن داده‌ها برای تولید یک امضای دیجیتال ضروری نیست. به این دلیل که می‌توان از یک کلید خصوصی برای امضای پیامی استفاده کرد که اصلا هش نشده است. اما برای ارزهای دیجیتال، داده‌ها همیشه هش می‌شوند. چرا که پرداختن به داده‌هایی با طول ثابت، کل فرآیند را ساده‌سازی می‌کند.
امضا کردن
پس از هش شدن اطلاعات، فرستنده پیام باید آن را امضا کند. این لحظه‌ای است که رمزنگاری کلید عمومی وارد عمل می‌شود. انواع مختلفی از الگوریتم‌های امضای دیجیتال وجود دارند که هر کدام مکانیسم خاص خود را دارند. اما اساسا پیام هش شده با یک کلید خصوصی امضا می‌شود و گیرنده پیام می‌تواند اعتبار آن را با استفاده از کلید عمومی مربوطه (ارائه شده توسط امضاکننده) بررسی کند.
شایان ذکر است که اگر کلید خصوصی در هنگام تولید امضا در نظر گرفته نشود، گیرنده پیام نمی‌تواند از کلید عمومی مربوطه برای تایید اعتبار آن استفاده کند. هر دو کلید عمومی و خصوصی توسط فرستنده پیام تولید، اما تنها کلید عمومی با گیرنده به اشتراک گذاشته می‌شود.
توجه داشته باشید که امضای دیجیتال با محتوای هر پیام ارتباط مستقیم دارد. از این رو برخلاف امضاهای دست‌نویس که بدون در نظر گرفتن پیام یکسان هستند، هر پیام امضا شده دارای امضای دیجیتالی کاملا متفاوتی است.
تایید کردن
بیایید به کمک یک مثال، کل فرآیند امضا تا مرحله نهایی تایید را بررسی کنیم. تصور کنید که نیما پیامی برای بابک بنویسد، آن را هش کرده و سپس مقدار هش را با کلید خصوصی خود ترکیب کند تا یک امضای دیجیتال بسازد. این امضا به‌عنوان اثر انگشت دیجیتال منحصربه‌فرد آن پیام خاص عمل می‌کند.
هنگامی که بابک پیام را دریافت می‌کند، می‌تواند اعتبار امضای دیجیتال را با استفاده از کلید عمومی ارائه شده توسط نیما بررسی کند. به این ترتیب، بابک می‌تواند مطمئن باشد که امضا توسط نیما ایجاد شده است. زیرا فقط او کلید خصوصی را دارد که با کلید عمومی مطابقت خواهد داشت.
توجه داشته باشید که برای نیما بسیار مهم است که کلید خصوصی خود را مخفی نگه دارد. اگر شخص دیگری به کلید خصوصی نیما برسد، می‌تواند از این نوع امضا ایجاد کند و وانمود کند که شخص نیما است. در زمینه بیت کوین، این بدان معنی است که شخصی می‌تواند بدون اجازه از کلید خصوصی نیما برای جابجایی یا خرج کردن بیت کوین‌های مربوط به او استفاده کند.
چرا امضای دیجیتال مهم است؟
امضای دیجیتالی از طریق رمزنگاری کلید عمومی به‌عنوان ابزاری مهم و مفید در جهت دستیابی به امنیت اطلاعات در نظر گرفته شده است، این نوع امضا علاوه بر توانایی عدم انکار پیام، تایید اعتبار پیام و یکپارچگی داده‌ها را نیز فراهم می‌کند که عبارت‌اند از:
- یکپارچگی داده‌ها: بابک می‌تواند تایید کند که پیام نیما در طول مسیر خود تغییر نکرده است. زیرا هر گونه تغییر در پیام، امضای کاملا متفاوتی ایجاد می‌کند
- اعتبار امضا: تا زمانی که کلید خصوصی نیما مخفی نگه داشته شود، بابک می‌تواند از کلید عمومی خود برای تایید اینکه امضاهای دیجیتال توسط شخص نیما ایجاد شده است و نه توسط هیچ شخص دیگری، استفاده کند
- عدم انکار امضا: هنگامی که امضا تولید شد، نیما نمی‌تواند در آینده انکار کند و بگوید که آن را امضا نکرده ، مگر اینکه کلید خصوصی او به نوعی به خطر افتاده باشد
موارد استفاده از امضاهای دیجیتال
امضای دیجیتال را می‌توان برای انواع مختلفی از اسناد، مدارک و گواهی‌های دیجیتال اعمال کرد. به این ترتیب، آن‌ها چندین برنامه کاربردی و موارد استفاده متفاوت دارند. در نتیجه برخی از رایج‌ترین موارد و زمینه‌های استفاده از این امضاها عبارت‌اند از:
- فناوری اطلاعات: برای افزایش امنیت سیستم‌های ارتباطی اینترنتی
- دارایی، مالی، سرمایه‌گذاری: این امضاها را می‌توان در فاکتورها، گزارش هزینه‌ها، قراردادهای وام و موارد دیگر پیاده‌سازی کرد
- حقوقی، قانونی: این امضاها برای انواع قراردادهای تجاری و حقوقی از جمله اوراق دولتی کاربرد دارد
- مراقبت‌های بهداشتی: این امضاها می‌تواند از تقلب در نسخه‌ها و سوابق پزشکی به طور قطعی جلوگیری کند
- بلاک چین: طرح‌های این امضاها تضمین می‌کنند که فقط صاحبان قانونی ارزهای دیجیتال می‌توانند تراکنش را برای انتقال وجوه امضا کنند
محدودیت‌های امضاهای دیجیتال
چالش‌های عمده‌ای که طرح‌های امضای دیجیتال با آن روبه‌رو هستند، حداقل به سه مورد متکی است که عبارت‌اند از:
- الگوریتم: کیفیت الگوریتم‌های مورد استفاده در طرح این امضاها بسیار مهم است که شامل انتخاب توابع هش قابل اعتماد و سیستم‌های رمزنگاری می‌شود
- پیاده‌سازی: اگر الگوریتم‌ها مناسب، اما به خوبی پیاده‌سازی نشده باشند، سیستم امضا احتمالا نقص‌هایی را به همراه خواهد داشت
- کلید خصوصی: اگر کلیدهای خصوصی به بیرون درز کنند یا به نوعی امنیت آن‌ها به خطر بیفتد، ویژگی‌های اعتبار و عدم انکار باطل می‌شوند. برای کاربران ارزهای دیجیتال، از دست دادن یک کلید خصوصی ممکن است منجر به زیان مالی قابل توجهی شود
امضای الکترونیکی در مقابل امضای دیجیتالی
به عبارت ساده، امضای دیجیتالی مربوط به یک نوع خاص از امضای الکترونیکی است که به هر نوع روش الکترونیکی امضای اسناد و پیام‌ها اشاره دارد. بنابراین، تمامی امضاهای دیجیتالی، به‌خودی‌خود نوعی از امضاهای الکترونیکی هستند، اما عکس آن همیشه صادق نیست. نکته جالب توجه این است که تفاوت اصلی آن‌ها در روش احراز هویت می‌باشد.
امنیت بیشتر اطلاعات و داده‌ها با امضای دیجیتالی
توابع هش و رمزنگاری کلید عمومی در هسته سیستم‌های امضای دیجیتال قرار دارند که اکنون در طیفی گسترده در زمینه‌های مختلف، مورد استفاده قرار می‌گیرند. اگر این فرایند به درستی اجرا شود، امنیت را افزایش داده، یکپارچگی را تضمین کرده و احراز هویت انواع داده‌های دیجیتال را تسهیل می‌کند. در زمینه بلاک چین، از این نوع امضاها برای تایید تراکنش‌های ارزهای دیجیتال استفاده می‌شود که به‌ویژه برای بیت کوین مهم هستند. زیرا این امضاها تضمین می‌کنند که کوین‌ها فقط توسط افرادی که دارای کلیدهای خصوصی مربوطه هستند می‌توانند خرج شوند.
با وجود اینکه سال‌هاست که از امضای الکترونیکی و دیجیتالی استفاده می‌کنیم، اما هنوز فضای زیادی برای رشد این سیستم وجود دارد. بخش بزرگی از فرایندهای اداری امروزی، هنوز بر اساس کاغذبازی‌های اداری است. اما با پیشرفت بیشتر سیستم دیجیتالی، احتمالا شاهد پذیرش بیشتر طرح‌های امضای دیجیتال خواهیم بود.
