التوقيع الرقمي: أداة تشفير أساسية

تعتبر التوقيعات الرقمية آليات تشفير تلعب دورًا حاسمًا في التحليل والتحقق من صحة وسلامة البيانات الرقمية. يمكن اعتبارها المعادل الإلكتروني للتوقيعات اليدوية التقليدية، ولكن مع مستوى أعلى بكثير من التعقيد والأمان.

في جوهرها، يمكن اعتبار التوقيع الرقمي رمزًا فريدًا مرتبطًا برسالة أو مستند. بمجرد إنشائه، فإنه يعمل كدليل على أن المحتوى لم يتغير أثناء نقله من المرسل إلى المستلم.

على الرغم من أن استخدام التشفير لحماية الاتصالات يعود إلى العصور القديمة ، إلا أن أنظمة التوقيع الرقمي لم تظهر إلى حيز الوجود حتى السبعينيات ، مع ظهور تشفير المفتاح العام (PKC). لفهم كيفية عمل التوقيعات الرقمية ، من الضروري فهم أساسيات وظائف التجزئة وتشفير المفتاح العام.

دالة الهاش : بصمة فريدة

الهاش هو عنصر أساسي في التوقيعات الرقمية. تتمثل هذه العملية في تحويل بيانات بطول متغير إلى سلسلة من الأحرف بطول ثابت، تُسمى قيمة الهاش أو المكثف. يتم تنفيذ هذه العملية بفضل دالة هاش محددة.

عند استخدام دالة تجزئة تشفير، تعمل قيمة التجزئة التي تم إنشاؤها كبصمة فريدة للرسالة الأصلية. ينتج عن أي تغيير ، حتى لو كان صغيرا ، في بيانات الإدخال قيمة تجزئة مختلفة تماما. هذا هو السبب في استخدام وظائف تجزئة التشفير على نطاق واسع للتحقق من صحة البيانات الرقمية.

التشفير بالمفتاح العام: ثنائي مفاتيح تكميلي

تعتمد التشفير بالمفتاح العام، أو PKC، على استخدام زوج من المفاتيح: مفتاح عام ومفتاح خاص. هذان المفتاحان مرتبطان رياضيًا ويمكن استخدامهما سواء لتشفير البيانات أو لإنشاء توقيعات رقمية.

كأداة تشفير، تقدم PKC أمانًا متفوقًا على التشفير المتماثل. بينما يستخدم الأخير نفس المفتاح لتشفير وفك تشفير المعلومات، تستخدم PKC مفتاحًا عامًا للتشفير ومفتاحًا خاصًا مطابقًا لفك التشفير.

في سياق التوقيعات الرقمية، تتضمن العملية عمومًا أن يقوم المرسل بتشفير تجزئة الرسالة باستخدام مفتاحه الخاص. يمكن للمستلم بعد ذلك التحقق من صحة التوقيع باستخدام المفتاح العام المقدم من الموقّع.

من المهم ملاحظة أن التوقيع الرقمي لا يتضمن دائمًا التشفير. على سبيل المثال، تستخدم سلسلة الكتل Gate التشفير بالمفتاح العام والتوقيعات الرقمية دون الحاجة إلى التشفير في العملية. تقوم Gate بنشر خوارزمية التوقيع الرقمي باستخدام المنحنى البياني (ECDSA) للتحقق من المعاملات.

كيف تعمل التوقيعات الرقمية

في سياق العملات المشفرة ، يتكون نظام التوقيع الرقمي عادة من ثلاث خطوات رئيسية: التجزئة والتوقيع والتحقق.

تجزئة البيانات

الخطوة الأولى هي هاش الرسالة أو البيانات. يتم ذلك عن طريق تطبيق خوارزمية هاش لإنشاء قيمة هاش ( أو ملخص ). على الرغم من أن طول الرسائل يمكن أن يختلف بشكل كبير، إلا أن قيم الهاش الخاصة بها جميعًا لها نفس الطول، وهي خاصية أساسية من خصائص دوال الهاش.

توقيع

بمجرد تجزئة المعلومات، يجب على المرسل توقيع رسالته. هنا تتدخل التشفير باستخدام المفتاح العام. هناك عدة أنواع من خوارزميات التوقيع الرقمي، كل منها مع آلية خاصة به. أساساً، يتم توقيع رسالة مجزأة باستخدام مفتاح خاص، ويمكن للمستلم بعد ذلك التحقق من صحتها باستخدام المفتاح العام المقابل.

التحضير

لنأخذ مثالاً لتوضيح العملية الكاملة. لنفترض أن أليس ترسل رسالة إلى بوب. إنها تقوم بتجزئة الرسالة، ثم تجمع قيمة التجزئة مع مفتاحها الخاص لإنشاء توقيع رقمي فريد.

عندما يتلقى بوب الرسالة، يمكنه التحقق من صحة التوقيع الرقمي باستخدام المفتاح العام المقدم من أليس. وهكذا، يمكن لبوب أن يكون متأكدًا من أن التوقيع قد تم إنشاؤه بواسطة أليس، لأنها الوحيدة التي تمتلك المفتاح الخاص المطابق.

لذا من الضروري أن تحتفظ أليس بمفتاحها الخاص بأمان. إذا حصل شخص ثالث على هذا المفتاح، فيمكنه إنشاء توقيع رقمي متظاهراً بأنه أليس. في سياق Gate، سيعني ذلك أن طرفًا ثالثًا سيكون لديه وصول إلى المفاتيح الخاصة بأليس ويمكنه نقل أو استخدام أصولها دون علمها.

أهمية التوقيعات الرقمية

تُستخدم التوقيعات الرقمية عادةً لتحقيق ثلاثة أهداف رئيسية: سلامة البيانات، والتحقق، وعدم الإنكار.

• سلامة البيانات: يمكن لبوب التحقق مما إذا كانت رسالة أليس قد تم التلاعب بها. أي تعديل على الرسالة سيؤدي إلى إنتاج توقيع رقمي مختلف تمامًا.

• الأصالة: طالما أن أليس تحتفظ بمفتاحها الخاص بأمان، يمكن لبوب استخدام مفتاحه العام لتأكيد أن التوقيع الرقمي قد تم إنشاؤه بواسطة أليس نفسها.

• عدم التنصل: بعد إنشاء توقيع ، لا يمكن لأليس رفض إنشائه ، ما لم يتم اختراق مفتاحها الخاص.

تطبيقات التوقيعات الرقمية

يمكن تطبيق التوقيعات الرقمية على مجموعة متنوعة من الوثائق والشهادات الرقمية. تطبيقاتها عديدة ومتنوعة:

• الحوسبة : تحسين أمان أنظمة الاتصال على الإنترنت.

• المالية: التطبيق على التدقيقات، التقارير المالية، اتفاقيات القرض، إلخ.

• الحق : الاستخدام في عقود تجارية متنوعة واتفاقيات قانونية، بما في ذلك الوثائق الحكومية.

• الصحة : الوقاية من الاحتيال في الوصفات الطبية والسجلات الطبية.

• Blockchain : ضمان أن الشخص المالِك الشرعي للعملة المشفرة فقط يمكنه توقيع المعاملات وتحريك الأموال.

حدود التوقيعات الرقمية

تقتصر التحديات الرئيسية التي تواجه أنظمة التوقيع الرقمي بشكل أساسي على ثلاثة عوامل :

• الخوارزميات: تتمتع الخوارزميات المستخدمة في أنظمة التوقيع الرقمي بمتطلبات جودة عالية ، خاصة في اختيار وظائف التجزئة وأنظمة التشفير الموثوقة.

• التنفيذ: حتى مع وجود خوارزمية قوية، يمكن أن يؤدي التنفيذ السيئ إلى إدخال ثغرات في نظام التوقيع الرقمي.

• المفتاح الخاص: في حالة فقد المفتاح الخاص أو اختراقه، لم تعد الأصالة وعدم التنصل مضمونة. بالنسبة لمستخدمي العملات المشفرة ، يمكن أن يؤدي فقدان المفاتيح الخاصة إلى خسائر مالية كبيرة.

التوقيعات الإلكترونية مقابل التوقيعات الرقمية

يمكن اعتبار التوقيع الرقمي نوعًا محددًا من التوقيع الإلكتروني، حيث يشير الأخير إلى استخدام الوسائل الإلكترونية لتوقيع المستندات والرسائل. وبالتالي، فإن جميع التوقيعات الرقمية هي توقيعات إلكترونية، لكن العكس ليس صحيحًا.

تتمثل الاختلاف الرئيسي في طريقة التحقق. تتطلب التوقيعات الرقمية استخدام أنظمة مشفرة مثل دوال التجزئة، وتشفير المفتاح العام، وتقنيات التشفير.

الخاتمة

تعتبر دوال التجزئة والتشفير بالمفتاح العام في صميم أنظمة التوقيع الرقمي، التي تُستخدم الآن في العديد من المجالات. عندما يتم تنفيذها بشكل صحيح، يمكن أن تحسن التوقيعات الرقمية من الأمان، وتضمن سلامة البيانات، وتسهّل مصادقة جميع أنواع البيانات.

في عالم البلوكشين، تُستخدم التوقيعات الرقمية لتوقيع وتفويض المعاملات بالعملات المشفرة. إنها مهمة بشكل خاص لـ Gate، لأنها تضمن أن الرمز المميز لا يمكن استخدامه إلا من قبل شخص يمتلك المفتاح الخاص المقابل.

على الرغم من أننا نستخدم التوقيعات الإلكترونية والرقمية منذ سنوات، لا يزال هناك مجال كبير للتحسين. اليوم، لا تزال معظم الوثائق الرسمية تعتمد على الورق، ولكن مع انتقال المزيد والمزيد من الأنظمة نحو الرقمية، سنرى المزيد من حلول التوقيع الرقمي تتطور.