ब्लॉकचेन में हैशिंग कैसे काम करती है?

क्रिप्टोग्राफ़िक हैश फ़ंक्शन, बिटकॉइन और क्रिप्टोकरेंसी के संदर्भ में अक्सर सुना जाने वाला शब्द, ब्लॉकचेन तकनीक की आधारशिला है। यह गणितीय फ़ंक्शन एक इनपुट, या एक "संदेश" लेता है और इसे वर्णों की एक निश्चित आकार की स्ट्रिंग में परिवर्तित करता है, जिसे "हैश" के रूप में जाना जाता है।

हैशिंग, किसी इनपुट पर हैश फ़ंक्शन लागू करने की प्रक्रिया, न केवल बिटकॉइन प्रोटोकॉल में बल्कि सूचना सुरक्षा के व्यापक दायरे में एक महत्वपूर्ण तत्व है। ब्लॉकचेन में, इस प्रक्रिया में आम तौर पर एक ब्लॉक के भीतर डेटा को हैश में परिवर्तित करना शामिल होता है जिसे बाद में उस ब्लॉक में संग्रहीत किया जाता है।

ब्लॉकचेन की सुरक्षा और अखंडता बनाए रखने के लिए यह तंत्र महत्वपूर्ण है। हैशिंग की भूमिका को समझने से, ब्लॉकचेन तकनीक के मूलभूत पहलुओं और क्रिप्टोकरेंसी और सूचना सुरक्षा दोनों क्षेत्रों में इसके महत्व के बारे में जानकारी प्राप्त होती है।

क्रिप्टोकरेंसी में हैश फ़ंक्शन क्या है?

हैश फ़ंक्शन, मूल रूप से, एक गणितीय ऑपरेशन है जो किसी भी आकार के इनपुट को स्वीकार करता है, इसे संसाधित करता है, और एक निश्चित आकार का आउटपुट उत्पन्न करता है, जिसे हैश के रूप में जाना जाता है। यह परिवर्तन सुसंगत है: इनपुट की लंबाई से कोई फर्क नहीं पड़ता - चाहे वह एक अक्षर, एक शब्द, एक वाक्य या पूरी किताब हो - हैश, जिसे अक्सर डाइजेस्ट के रूप में जाना जाता है, एक स्थिर लंबाई बनाए रखता है।

हैश फ़ंक्शंस की इस सुविधा का व्यापक रूप से सूचना सुरक्षा में उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से पासवर्ड की सुरक्षा में। जब आप किसी वेबसाइट पर खाता पंजीकृत करते हैं, तो आपका पासवर्ड एक हैश फ़ंक्शन द्वारा रूपांतरित हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक हैश डाइजेस्ट बनता है जिसे बाद में सेवा द्वारा संग्रहीत किया जाता है। लॉग इन करने पर, आपके द्वारा दर्ज किया गया पासवर्ड उसी हैश फ़ंक्शन से गुजरता है, और परिणामी हैश की तुलना आपकी पहचान को सत्यापित करने के लिए संग्रहीत पासवर्ड से की जाती है।

यह विधि सुरक्षा बढ़ाती है क्योंकि भले ही कोई हैकर इन हैश डाइजेस्ट के साथ डेटाबेस तक पहुंच प्राप्त कर लेता है, लेकिन हैश से मूल पासवर्ड को समझना बेहद चुनौतीपूर्ण है। यह हैश फ़ंक्शन के डिज़ाइन के कारण है, जो प्रक्रिया को उलटने या समान हैश आउटपुट (टकराव प्रतिरोध के रूप में जाना जाने वाला गुण) उत्पन्न करने वाले दो अलग-अलग इनपुट खोजने के लिए कम्प्यूटेशनल रूप से असंभव बनाता है।

इसके अतिरिक्त, आधुनिक सिस्टम अक्सर 'साल्टिंग' लागू करते हैं, एक ऐसी तकनीक जहां हैशिंग से पहले पासवर्ड में एक अद्वितीय मान जोड़ा जाता है। यह सुनिश्चित करता है कि समान पासवर्ड के परिणामस्वरूप भी अलग-अलग हैश होते हैं, जिससे हैकर्स द्वारा पासवर्ड को क्रैक करने के लिए पूर्व-गणना की गई तालिकाओं (जैसे इंद्रधनुष तालिकाओं) का उपयोग करने के प्रयास और भी जटिल हो जाते हैं। यह मजबूत सुरक्षा तंत्र विभिन्न ऑनलाइन प्लेटफ़ॉर्म पर उपयोगकर्ता डेटा की सुरक्षा के लिए अभिन्न अंग है।

हैशिंग के प्रमुख कार्य

हैशिंग, ब्लॉकचेन तकनीक का एक मूलभूत पहलू, कई महत्वपूर्ण कार्य करता है:

सुरक्षा बढ़ाना : हैश फ़ंक्शंस को एक-तरफ़ा संचालन के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिससे इसके हैश से मूल इनपुट पर वापस जाना बेहद चुनौतीपूर्ण हो जाता है। ब्लॉकचेन में यह विशेषता महत्वपूर्ण है, क्योंकि किसी ब्लॉक के भीतर डेटा को बदलने से उसका हैश बदल जाता है। नतीजतन, कोई भी संशोधन स्पष्ट हो जाता है, जिससे ब्लॉकचेन की अखंडता की रक्षा होती है। हैशिंग की यह एकतरफा प्रकृति संभावित डेटा छेड़छाड़ को रोकती है, जिससे ब्लॉकचेन की विश्वसनीयता बनी रहती है।

डेटा सत्यापन की सुविधा : ब्लॉकचेन डेटा की प्रामाणिकता को सत्यापित करने में हैश महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। किसी ब्लॉक के हैश की तुलना अगले ब्लॉक में संदर्भित हैश से करके, डेटा की अखंडता की पुष्टि करना संभव है। बिटकॉइन जैसे नेटवर्क में, प्रत्येक ब्लॉक में पिछले ब्लॉक का हैश शामिल होता है, जिससे एक अन्योन्याश्रित श्रृंखला बनती है। पिछले डेटा को बदलने का कोई भी प्रयास इस श्रृंखला को बाधित करता है, बाद के हैश को अमान्य कर देता है और नेटवर्क को संभावित छेड़छाड़ के प्रति सचेत करता है।

ब्लॉक पॉइंटर्स के रूप में कार्य करना : हैश ब्लॉकचेन के भीतर पॉइंटर्स के रूप में भी कार्य करता है। किसी ब्लॉक के हैश को निम्नलिखित ब्लॉक में संग्रहीत करके, एक अनुक्रमिक लिंक स्थापित किया जाता है। यह लिंकिंग विधि ब्लॉकचेन की संरचना बनाती है, जहां प्रत्येक ब्लॉक अपने अद्वितीय हैश के माध्यम से आपस में जुड़ा होता है, जिससे डेटा की कालानुक्रमिक और अटूट श्रृंखला सुनिश्चित होती है।

सर्वसम्मति तंत्र का समर्थन : बिटकॉइन जैसे प्रूफ-ऑफ-वर्क (पीओडब्ल्यू) सर्वसम्मति तंत्र को नियोजित करने वाले ब्लॉकचेन नेटवर्क में, हैशिंग महत्वपूर्ण है। ब्लॉकचैन में नए ब्लॉक जोड़ने और सत्यापित करने के लिए खनिकों को जटिल हैश-संबंधित पहेलियों को हल करना होगा। इन पहेलियों की कठिनाई समायोज्य है, नए ब्लॉक निर्माण की दर को नियंत्रित करती है और नेटवर्क स्थिरता बनाए रखती है। यह प्रक्रिया लेनदेन को मान्य करने और ब्लॉकचेन को बनाए रखने का एक विकेन्द्रीकृत और लोकतांत्रिक तरीका सुनिश्चित करती है।

कुल मिलाकर, हैशिंग केवल एक सुरक्षा सुविधा नहीं है; यह एक बहुआयामी उपकरण है जो ब्लॉकचेन नेटवर्क की कार्यक्षमता, अखंडता और विश्वसनीयता को रेखांकित करता है। सुरक्षित, सत्यापन योग्य और इंटरलिंक्ड डेटा स्टोरेज को सक्षम करके, ब्लॉकचेन सिस्टम के कुशल और भरोसेमंद संचालन में हैशिंग अपरिहार्य है।

हैशिंग आम तौर पर कैसे काम करती है?

हैशिंग प्रक्रिया डेटा सुरक्षा और अखंडता का अभिन्न अंग है, जिसमें कई प्रमुख चरण शामिल हैं:

हैशिंग एल्गोरिदम के माध्यम से इनपुट प्रोसेसिंग : हैशिंग इनपुट डेटा से शुरू होती है, जो टेक्स्ट स्ट्रिंग से फ़ाइल या ब्लॉकचेन के भीतर लेनदेन की श्रृंखला तक कुछ भी हो सकती है। यह इनपुट हैशिंग एल्गोरिदम द्वारा प्रसंस्करण से गुजरता है, जो विभिन्न गणितीय और तार्किक संचालन लागू करता है। इन परिचालनों में गणितीय परिवर्तन, बिटवाइज़ संचालन और तार्किक कार्य शामिल हो सकते हैं, जो इनपुट को हैश में परिवर्तित करते हैं।

डिजिटल फ़िंगरप्रिंट के रूप में एक अद्वितीय हैश बनाना : इस प्रक्रिया का परिणाम एक हैश है, जो मूल इनपुट के डिजिटल फ़िंगरप्रिंट के समान है। यह हैश, अक्सर हेक्साडेसिमल वर्णों की एक स्ट्रिंग, लंबाई में तय होती है और चुने हुए एल्गोरिदम के आधार पर भिन्न होती है। हैशिंग का सार इसकी एक-तरफ़ा फ़ंक्शन प्रकृति में निहित है, जिससे हैश से मूल इनपुट को रिवर्स-इंजीनियर करना बेहद चुनौतीपूर्ण हो जाता है। यह विशेषता ब्लॉकचेन जैसे परिदृश्यों में महत्वपूर्ण है, जहां किसी ब्लॉक में डेटा को बदलने से उसका हैश बदल जाता है, जिससे संभावित डेटा हेरफेर को चिह्नित किया जाता है।

हैश को डिजिटल हस्ताक्षर के रूप में संग्रहीत करना : एक बार उत्पन्न होने के बाद, हैश को एक ब्लॉक के भीतर डेटा के साथ संग्रहीत किया जाता है, जो एक डिजिटल हस्ताक्षर के रूप में कार्य करता है जो डेटा की अखंडता को सत्यापित करता है। जब डेटा पुनर्प्राप्ति आवश्यक हो, तो हैश की पुनर्गणना करना और संग्रहीत हैश के साथ इसका मिलान करना छेड़छाड़ की अनुपस्थिति की पुष्टि करता है।

इन चरणों के अलावा, हैशिंग एल्गोरिदम अन्य सुरक्षा अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं:

पासवर्ड प्रमाणीकरण प्रणाली: ऐसी प्रणालियों में, उपयोगकर्ता के पासवर्ड को हैश किया जाता है और फिर सही पासवर्ड के संग्रहीत हैश के साथ तुलना की जाती है। एक मैच पहुंच प्रदान करता है, यह सुनिश्चित करते हुए कि भले ही पासवर्ड डेटाबेस से छेड़छाड़ की गई हो, हैश को उलटने की जटिलता के कारण वास्तविक पासवर्ड छिपे रहते हैं।

संक्षेप में, हैशिंग ब्लॉकचेन लेनदेन से लेकर पासवर्ड सुरक्षा तक विभिन्न अनुप्रयोगों में डेटा सुरक्षा और अखंडता सुनिश्चित करने में एक मौलिक उपकरण के रूप में कार्य करता है। इसकी एकतरफा प्रकृति और इसमें शामिल संचालन की जटिलता इसे डिजिटल जानकारी की सुरक्षा के लिए एक मजबूत तरीका बनाती है।

ब्लॉकचेन सिस्टम में प्रचलित लोकप्रिय हैशिंग विधियाँ

ब्लॉकचेन तकनीक डेटा सुरक्षा और अखंडता सुनिश्चित करने के लिए विभिन्न प्रकार के हैशिंग एल्गोरिदम का उपयोग करती है, जिनमें से प्रत्येक की अलग-अलग विशेषताएं हैं। ब्लॉकचेन में उपयोग किए जाने वाले कुछ सबसे उल्लेखनीय हैशिंग एल्गोरिदम हैं:

SHA-256 (सिक्योर हैश एल्गोरिथम 256-बिट) : 2001 में राष्ट्रीय सुरक्षा एजेंसी (NSA) द्वारा विकसित, SHA-256 ब्लॉकचेन क्षेत्र में एक प्रमुख हैशिंग एल्गोरिथम है। यह 256-बिट हैश बनाते हुए 64-वर्ण वाली स्ट्रिंग उत्पन्न करता है। इसकी मजबूत सुरक्षा सुविधाओं ने इसे बिटकॉइन सहित कई क्रिप्टोकरेंसी में एक लोकप्रिय विकल्प बना दिया है।

स्क्रीप्ट : स्क्रीप्ट एक प्रमुख व्युत्पत्ति फ़ंक्शन है जिसे अन्य एल्गोरिदम की तुलना में अधिक मेमोरी-गहन बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह बढ़ी हुई मेमोरी आवश्यकता इसे विशेष हार्डवेयर का उपयोग करके हमलों के प्रति अधिक प्रतिरोधी बनाती है। स्क्रीप्ट को लाइटकॉइन सहित विभिन्न क्रिप्टोकरेंसी में नियोजित किया गया है, जो हार्डवेयर-आधारित खतरों के खिलाफ उनकी सुरक्षा को बढ़ाता है।

एथाश : एथेरियम ब्लॉकचेन के लिए तैयार, एथैश एक मेमोरी-हार्ड हैशिंग एल्गोरिदम है। इसे ASIC (एप्लिकेशन-स्पेसिफिक इंटीग्रेटेड सर्किट) खनिकों के प्रति प्रतिरोधी होने के लिए इंजीनियर किया गया है, जो कुशल क्रिप्टोकरेंसी खनन के लिए डिज़ाइन किए गए अत्यधिक विशिष्ट हार्डवेयर हैं। एथाश के डिज़ाइन का उद्देश्य खनन प्रक्रिया को लोकतांत्रिक बनाना है, जिससे यह प्रतिभागियों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए सुलभ हो सके।

इक्विहैश : इक्विहैश एक अन्य मेमोरी-बाउंड हैशिंग एल्गोरिदम है जो ASIC खनन के प्रतिरोध के लिए जाना जाता है। इसका उपयोग Zcash जैसी कई क्रिप्टोकरेंसी द्वारा अधिक न्यायसंगत खनन परिदृश्य को बढ़ावा देने के लिए किया जाता है, जहां विशेष हार्डवेयर कम लाभ प्रदान करता है।

संक्षेप में, जबकि ये एल्गोरिदम अपने दृष्टिकोण और विशिष्ट गुणों में भिन्न हैं, वे सभी एक सामान्य उद्देश्य साझा करते हैं: एक इनपुट को एक निश्चित आकार के हैश में बदलना। यह हैश इनपुट के एक अद्वितीय डिजिटल फिंगरप्रिंट के रूप में कार्य करता है, जो ब्लॉकचेन लेनदेन और डेटा की सुरक्षा और प्रामाणिकता बनाए रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

हैशिंग में, टकराव प्रतिरोध एक प्रमुख विशेषता है

हैशिंग में, टकराव उस घटना को संदर्भित करता है जहां दो अलग-अलग इनपुट समान हैश आउटपुट उत्पन्न करते हैं। सैद्धांतिक रूप से, यह संभव है क्योंकि सभी संभावित हैश आउटपुट का सेट सीमित है, जबकि संभावित इनपुट का सेट अनंत है। हालाँकि, व्यवहार में टकराव होने की संभावना असाधारण रूप से कम है, जिससे हैशिंग एल्गोरिदम ऐसी घटनाओं के प्रति प्रतिरोधी हो जाता है, हालाँकि पूरी तरह से प्रतिरक्षित नहीं होता है।

बिटकॉइन के ब्लॉकचेन में प्रयुक्त SHA-256 का उदाहरण लेते हुए, यह 256 बिट लंबाई वाले हैश उत्पन्न करता है। इसका मतलब 2^256 संभावित अद्वितीय हैश संयोजन है, यह संख्या इतनी बड़ी है कि इसे समझना मुश्किल है। इसे परिप्रेक्ष्य में रखने के लिए, 2^256 अवलोकन योग्य ब्रह्मांड में परमाणुओं की संख्या के बराबर है।

जब इनपुट की संख्या कुल संभावित अद्वितीय हैश से अधिक हो जाती है, तो सैद्धांतिक रूप से, कम से कम दो इनपुट समान हैश उत्पन्न करेंगे, जिससे टकराव होगा। लेकिन वास्तव में, SHA-256 में अद्वितीय संयोजनों की खगोलीय संख्या ऐसी टक्कर का सामना करने की व्यावहारिक संभावना को नगण्य बनाती है।

संभावित आउटपुट की यह विशाल संख्या हैशिंग को शोषण योग्य होने से बचाती है। इन संख्याओं का विशाल पैमाना टकराव की बेहद कम संभावना सुनिश्चित करता है, जो ब्लॉकचेन तकनीक में हैशिंग की सुरक्षा और विश्वसनीयता में योगदान देता है। सैद्धांतिक संभावना के बावजूद, SHA-256 जैसे अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए हैशिंग एल्गोरिदम में ऐसी घटनाओं के व्यावहारिक जोखिम बेहद छोटे हैं, जो ब्लॉकचेन सिस्टम में डिजिटल लेनदेन और डेटा अखंडता को सुरक्षित करने में उनकी प्रभावशीलता को मजबूत करते हैं।

हैशिंग फ़ंक्शन को गैर-उलटा होने के लिए डिज़ाइन किया गया है

किसी हैश फ़ंक्शन को उसके मूल इनपुट का पता लगाने के लिए उलटना एक असाधारण चुनौतीपूर्ण कार्य है, जो वर्तमान तकनीक के साथ असंभव की सीमा पर है। मूलतः, हैश फ़ंक्शंस को एक-तरफ़ा प्रक्रियाओं के रूप में डिज़ाइन किया गया है। किसी आउटपुट को देखते हुए, उसे उत्पन्न करने वाले मूल इनपुट का अनुमान लगाना वस्तुतः असंभव है।

इस उलटफेर का प्रयास करने की प्राथमिक विधि को क्रूर बल के रूप में जाना जाता है, जिसमें सही स्ट्रिंग पर ठोकर खाने तक हर संभव स्ट्रिंग को व्यवस्थित रूप से आज़माना शामिल है। हालाँकि, इस दृष्टिकोण की व्यावहारिकता अत्यधिक संदिग्ध है। इस तरह के ऑपरेशन को निष्पादित करने के लिए आवश्यक कम्प्यूटेशनल शक्ति सबसे उन्नत सुपर कंप्यूटर की क्षमताओं से भी परे है।

उदाहरण के लिए, आईबीएम समिट पर विचार करें, जो दुनिया के सबसे शक्तिशाली सुपर कंप्यूटरों में से एक है, जो प्रति सेकंड कई ट्रिलियन गणनाओं को निष्पादित करने में सक्षम है। इस विशाल प्रसंस्करण शक्ति के साथ भी, शिखर सम्मेलन को एक एकल हैश को सफलतापूर्वक रिवर्स-इंजीनियर करने के लिए अत्यधिक समय, संभवतः वर्षों तक, और ऊर्जा की एक चौंका देने वाली मात्रा की आवश्यकता होगी। यह परिदृश्य हैश को उलटने की अव्यवहारिकता और लगभग असंभवता को उजागर करता है, विशेष रूप से ब्लॉकचेन प्रौद्योगिकियों में उपयोग किए जाने वाले SHA-256 जैसे जटिल।

यह अंतर्निहित कठिनाई क्रिप्टोग्राफ़िक अनुप्रयोगों में हैशिंग के सुरक्षा पहलू को पुष्ट करती है। यह आश्वस्त करता है कि संवेदनशील डेटा, एक बार हैश हो जाने के बाद, डिक्रिप्शन के सबसे परिष्कृत प्रयासों के खिलाफ भी सुरक्षित रहता है, जिससे हैश फ़ंक्शन आधुनिक साइबर सुरक्षा प्रोटोकॉल और ब्लॉकचेन अखंडता की आधारशिला बन जाता है।

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