کلید عمومی (Public Key) چیست؟

کلید عمومی، نقش محوری در تضمین امنیت و حفظ حریم خصوصی معامله‌های مالی را ایفا می‌کند. این سیستم رمزنگاری پیچیده، امکان تبادل اطلاعات محرمانه را بدون نیاز به اشتراک‌گذاری اطلاعات حساس فراهم می‌آورد. با استفاده از جفت کلیدهای رمزنگاری که شامل یک کلید عمومی و یک کلید خصوصی است، کاربران می‌توانند به طور ایمن و مطمئن داده‌های خود را رمزگذاری و در شبکه‌های غیر متمرکز مبادله کنند. درک اصول و کارکرد کلید عمومی، گامی اساسی در شناخت چگونگی اجرای تراکنش‌های ایمن و محفوظ در بستر ارزهای دیجیتال است. با ما همراه باشید.

کلید عمومی چیست؟

کلید عمومی (Public Key) به عنوان یک شناسه منحصر به فرد برای هر کاربر در شبکه‌های ارزهای دیجیتال عمل می‌کند و به هر کیف پول ارز دیجیتال متصل می‌شود. به بیان ساده‌تر، کلید عمومی همان آدرس کیف پول دیجیتال شما است که با آن می‌توانید سایر افراد را شناسایی کرده و از طریق آن تراکنش‌ها را انجام دهید. این آدرس به گونه‌ای طراحی شده که امکان شناسایی مالک آن وجود ندارد و در عین حال، پیامی که توسط این کلید عمومی ارسال می‌شود را می‌توان با استفاده از کلید خصوصی مربوطه تایید کرد. هر شخص یا نهادی که قصد انجام تراکنش و انتقال ارز دیجیتال به کیف پول شما را دارد، باید کلید عمومی شما را به عنوان مقصد تراکنش خود وارد کند.

مفهوم کلید عمومی با کلید خصوصی (Private Key) مرتبط است. هر کیف پول ارز دیجیتال علاوه بر کلید عمومی، دارای یک کلید خصوصی نیز است. کلید خصوصی به عنوان رمز ورود به کیف پول شناخته می‌شود و باید به صورت محرمانه نگهداری شود. در واقع، کلید عمومی نماینده کیف پول شما در شبکه ارزهای دیجیتال است، در حالی که کلید خصوصی، کنترل و دسترسی شما به آن کیف پول را امکان‌پذیر می‌سازد.

اهمیت کلید عمومی در ارزهای دیجیتال

بی تردید، کلید عمومی در ارزهای دیجیتال از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. کلید عمومی، به عنوان یک روش امن برای شناسایی و تایید هویت کاربران در معاملات ارزهای دیجیتال عمل می‌کند. این کلید به عنوان یک رکن اساسی در فرایند رمزنگاری و امنیت تراکنش‌های دیجیتال محسوب می‌شود. به واسطه این کلید، کاربران می‌توانند با اطمینان بالا هویت یکدیگر را تایید کرده و مبادلات و تراکنش‌های مالی خود را به صورت امن و موثق انجام دهند.

علاوه بر این، کلید عمومی به عنوان یک شناسه منحصر به فرد در شبکه‌های بلاکچین نیز نقش بسیار مهمی ایفا می‌کند و به کاربران این امکان را می‌دهد تا در یک محیط غیر متمرکز، مالکیت و مبادلات خود را به طور شفاف ثبت و مدیریت نمایند. بدین ترتیب، کلید عمومی به عنوان یک ابزار ضروری و حیاتی در حوزه ارزهای دیجیتال محسوب می‌شود که به طور چشمگیری به امنیت، شفافیت و اعتماد در این صنعت کمک می‌کند.

نحوه ایجاد و استفاده از کلید عمومی

برای ایجاد جفت کلیدها، ابتدا باید از یک الگوریتم رمزنگاری کلید عمومی مانند RSA یا ECC استفاده شود. این الگوریتم با استفاده از اعداد تصادفی و محاسبات ریاضی پیچیده، کلید عمومی و خصوصی را ایجاد می‌کند. کلید عمومی به راحتی در دسترس همگان قرار می‌گیرد، در حالی که کلید خصوصی باید به طور محرمانه و امن نگهداری شود. نحوه عملکرد کلید عمومی در ارزهای دیجیتال بر اساس رمزنگاری نامتقارن (Asymmetric Cryptography) است. در این روش، هر کاربر دارای دو کلید است:

• کلید عمومی که برای دریافت تراکنش‌ها استفاده می‌شود.
• کلید خصوصی که برای امضای تراکنش‌ها و تایید مالکیت استفاده می‌شود.

با استفاده از این مکانیسم رمزنگاری، امنیت و محرمانگی تراکنش‌ها تضمین می‌شود، زیرا تنها فرد مالک کلید خصوصی می‌تواند تراکنش‌ها را امضا کرده و آن‌ها را به شبکه ارسال نماید.

مهم‌ ترین الگوریتم‌ های رمزنگاری مبتنی بر کلید عمومی

در فضای رمزنگاری، الگوریتم‌های مبتنی بر کلید عمومی نقش اساسی در حفظ امنیت اطلاعات، تایید هویت و انجام تراکنش‌های امن دارند. این الگوریتم‌ها به‌ویژه در بلاکچین، کیف‌ پول‌های ارز دیجیتال و زیرساخت‌های امنیتی کاربرد زیادی دارند. در ادامه، با چهار الگوریتم پرکاربرد در حوزه رمزنگاری کلید عمومی آشنا می‌شویم:

• الگوریتم RSA
• الگوریتم ECC
• الگوریتم DSA و ECDSA
• الگوریتم Ed25519

الگوریتم RSA

الگوریتم RSA یکی از پایه‌ای‌ترین و در عین حال پایدارترین روش‌های رمزنگاری مبتنی بر کلید عمومی است. این الگوریتم بر پایه سختی تجزیه اعداد اول بزرگ طراحی شده و همچنان در بسیاری از پروتکل‌های امنیتی مانند SSL، VPN و زیرساخت‌های کلید عمومی (PKI) مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگرچه RSA نسبت به الگوریتم‌های مدرن حجم بیشتری از پردازش و فضای ذخیره‌سازی را نیاز دارد، اما به دلیل قابلیت اطمینان بالا، در بسیاری از سامانه‌های دولتی و سازمانی هنوز هم انتخاب اول محسوب می‌شود.

الگوریتم ECC

الگوریتم ECC یا رمزنگاری منحنی بیضوی، یکی از نوآورانه‌ترین روش‌ها در رمزنگاری با کلید عمومی است. این الگوریتم با فراهم کردن امنیت بالا در کنار کلیدهای کوچکتر، به شدت در فضای بلاکچین و ارزهای دیجیتال مورد توجه قرار گرفته است. مزیت اصلی ECC در مقایسه با RSA، سبک‌تر بودن و نیاز کمتر به منابع سخت‌ افزاری است. همین موضوع باعث شده پروژه‌هایی مانند بیت‌ کوین و اتریوم، برای تولید کلیدهای عمومی و خصوصی کاربران، از نسخه‌هایی از ECC استفاده کنند. همچنین، ECC در کیف‌ پول‌ سخت‌ افزاری و موبایلی نیز کاربرد گسترده دارد.

الگوریتم DSA و ECDSA

DSA) Digital Signature Algorithm) و نسخه‌ی منحنی بیضوی آن یعنی ECDSA، از رایج‌ترین الگوریتم‌ها برای ایجاد امضاهای دیجیتال مبتنی بر کلید عمومی هستند. این امضاها نه‌تنها صحت پیام را تضمین می‌کنند، بلکه نشان می‌دهند که پیام از طرف فرستنده معتبر ارسال شده و در مسیر دستکاری نشده است. ECDSA به دلیل سرعت بیشتر، مصرف کمتر منابع و امنیت بالا، در بلاکچین‌ها به‌ویژه در ارزهایی مثل بیت‌کوین و سایر پروژه‌های غیرمتمرکز به شکل گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از این الگوریتم‌ها در قرارداد هوشمند و تراکنش‌های امضا شده، نقش مهمی در امنیت شبکه دارد. 

الگوریتم Ed25519

الگوریتم Ed25519 نسل جدیدی از الگوریتم‌های امضای دیجیتال بر پایه کلید عمومی است که به طور خاص برای ارائه‌ی امنیت بالا و سرعت پردازش بالا طراحی شده است. این الگوریتم از منحنی خاصی به نام Curve25519 استفاده می‌کند که بسیار سریع، سبک و امن است. Ed25519 به استاندارد اصلی در بسیاری از کیف‌ پول‌های ارز دیجیتال و پروژه‌های متن‌ باز تبدیل شده است. به‌دلیل مقاومت در برابر حملات شناخته‌ شده و مصرف پایین منابع، این الگوریتم انتخابی مطمئن برای سیستم‌هایی است که به امنیت پیشرفته و عملکرد بالا نیاز دارند.

مزایای کلید عمومی چیست؟

استفاده از فناوری کلید عمومی در ارزهای دیجیتال، مزایای متعددی را به همراه دارد :

• امنیت بالا: رمزنگاری با کلید عمومی، امنیت بالایی را در انتقال داده‌ها و تراکنش‌های ارزهای دیجیتال فراهم می‌کند.
• عدم نیاز به زیرساخت‌های متمرکز: در این روش، نیازی به زیرساخت‌های متمرکز مانند مراجع اعتماد شده نیست و امنیت ارتباطات به طور توزیع‌شده حفظ می‌شود.
• قابلیت مقیاس‌پذیری: با توجه به ماهیت توزیع‌شده ارزهای دیجیتال، کلیدهای عمومی امکان مقیاس‌پذیری بالایی را فراهم می‌آورند.
• شفافیت و قابلیت بررسی: تمام تراکنش‌های انجام‌شده با استفاده از کلیدهای عمومی در دفتر کل توزیع‌شده ثبت می‌شود و قابل بررسی است.

کاربرد کلید عمومی در ارزهای دیجیتال

امروزه، کلید عمومی نقش بسیار مهمی در عملکرد و امنیت ارزهای دیجیتال ایفا می‌کند. این تکنولوژی پیشرفته، با ارائه راه‌حل‌های کارآمد و موثر، به توسعه و گسترش هر چه بیشتر این حوزه کمک بسیاری نموده است. در این قسمت، به بررسی سه کاربرد اصلی کلید عمومی در ارزهای دیجیتال خواهیم پرداخت.

 امضای دیجیتال تراکنش‌ها

یکی از مهم‌ترین کاربردهای کلید عمومی در ارزهای دیجیتال، امضای دیجیتال تراکنش‌ها است. در این فرایند، هر فرد با استفاده از کلید خصوصی خود، امضای دیجیتالی بر روی تراکنش انجام شده توسط خود ایجاد می‌کند. این امضا، به عنوان تاییدی بر اصالت و صحت تراکنش عمل می‌کند و به شبکه ارز دیجیتال اعلام می‌گردد. شبکه نیز با استفاده از کلید عمومی فرد مربوطه، صحت امضای دیجیتال را بررسی و تایید می‌نماید. این امر، از سوءاستفاده و جعل تراکنش‌ها جلوگیری کرده و به افزایش امنیت شبکه ارز دیجیتال کمک می‌کند.

رمزنگاری ارتباطات و پیام‌ها

کلید عمومی همچنین در رمزنگاری ارتباطات و پیام‌های مبادله شده در شبکه ارز دیجیتال نقش اساسی ایفا می‌نماید. هنگامی که کاربران قصد انتقال پیام‌ها یا اطلاعات مهم را دارند، با استفاده از کلید عمومی گیرنده، محتوای پیام را رمزنگاری می‌کنند. این امر مانع از دسترسی افراد غیرمجاز به محتوای آن شده و حریم خصوصی کاربران را حفظ می‌نماید. در مقابل، گیرنده نیز با استفاده از کلید خصوصی خود، پیام را رمزگشایی و محتوای آن را مشاهده می‌کند. این فرایند، به افزایش امنیت ارتباطات در شبکه ارز دیجیتال کمک شایانی می‌نماید.

احراز هویت کاربران در شبکه ارز دیجیتال

کلید عمومی در فرایند احراز هویت کاربران در شبکه ارز دیجیتال نقش مهمی ایفا می‌کند. هر کاربر در این شبکه‌ها، دارای یک کلید عمومی منحصر به‌ فرد است که به عنوان هویت دیجیتال وی شناخته می‌شود. هنگام انجام تراکنش‌ها یا ورود به برنامه‌های کاربردی مرتبط با ارز دیجیتال، کاربران با استفاده از کلید خصوصی خود، هویت خود را اثبات می‌کنند. این فرایند، امکان شناسایی و احراز هویت کاربران را در شبکه ارز دیجیتال فراهم می‌آورد و به افزایش امنیت در این محیط کمک می‌کند.

مشارکت در شبکه‌ های بلاکچینی (Validator Identification)

در شبکه‌های مبتنی بر اثبات سهام (Proof of Stake) و اثبات اعتبار (Proof of Authority)، کلید عمومی برای احراز هویت نودها (Validators) استفاده می‌شود. هر نود با امضای دیجیتالی بلاک‌های جدید، صحت مشارکت خود را نشان می‌دهد و شبکه نیز با بررسی کلید عمومی، امضا را تأیید می‌کند.  این فرایند، پایه‌ی اصلی امنیت و اجماع در بسیاری از بلاکچین‌های مدرن مانند اتریوم 2.0، سولانا و کاردانو است.

تایید قرارداد های هوشمند (Smart Contract Verification)

در بلاکچین‌هایی مانند اتریوم، سولانا و آوالانچ که از قراردادهای هوشمند پشتیبانی می‌کنند، کلید عمومی نقش مهمی در تأیید صحت تراکنش‌ها و اجرای امن کدهای قرارداد ایفا می‌کند. زمانی که یک کاربر با یک قرارداد هوشمند تعامل دارد (مثل ارسال توکن یا اجرای تابع خاص)، ابتدا تراکنش را با کلید خصوصی خود امضا می‌کند. سپس شبکه با بررسی کلید عمومی، مطمئن می‌شود که امضا معتبر است و کاربر، همان کسی است که ادعا می‌کند. این موضوع جلوی دستکاری در اجرای توابع قرارداد و سوءاستفاده را می‌گیرد و باعث اجرای امن، شفاف و بدون واسطه قراردادهای هوشمند می‌شود.

رأی‌ دهی و حاکمیت غیرمتمرکز (DAO Voting)

در سازمان‌های خودگردان غیرمتمرکز (DAO)، فرآیند رای‌ گیری بدون نیاز به واسطه انجام می‌شود و صحت هر رای با امضای دیجیتالی تضمین می‌گردد. کاربران با استفاده از کلید خصوصی خود، رای را امضا کرده و شبکه با استفاده از کلید عمومی، اعتبار رای را بررسی می‌کند. این مدل رای‌ گیری باعث شفافیت کامل و جلوگیری از تقلب می‌شود، چرا که هیچ‌ کس نمی‌تواند رأی‌های جعلی ایجاد کند یا نتایج را تغییر دهد. به همین دلیل، DAO ها می‌توانند بدون نهاد مرکزی، تصمیمات مهم را به صورت کاملا دموکراتیک اتخاذ کنند.

امضا های چندگانه و تراکنش‌ های امن‌تر (Multisig)

کلید عمومی در کیف‌ پول‌های چند امضایی (Multi-signature Wallets) برای ایجاد امنیت بیشتر استفاده می‌شوند. در این ساختار، برای انجام یک تراکنش نیاز به تایید چند کاربر با کلیدهای متفاوت است. مثلا دو نفر از سه نفر باید تراکنش را امضا کنند تا نهایی شود. این روش در صرافی‌ها، پروژه‌های مشترک و سازمان‌های بزرگ کاربرد فراوانی دارد.

هویت دیجیتال غیرمتمرکز (Web3 Identity)

در فضای Web3، دیگر خبری از نام کاربری، رمز عبور یا ایمیل نیست. در این اکوسیستم، کلید عمومی به عنوان هویت دیجیتال کاربران شناخته می‌شود. کاربران برای اثبات مالکیت حساب خود، تنها کافی است با کلید خصوصی‌ یک پیام یا تراکنش را امضا کنند. سیستم با بررسی کلید عمومی، هویت فرد را تأیید می‌کند. این روش باعث می‌شود کاربران بدون نیاز به ثبت‌نام سنتی یا ارسال اطلاعات شخصی، به اپلیکیشن‌ها و سرویس‌های غیرمتمرکز دسترسی پیدا کنند. همچنین امنیت بیشتری نسبت به مدل‌های سنتی ارائه می‌دهد، چون اطلاعات حساس کاربران در جایی ذخیره نمی‌شود.

آنچه از مقاله کلید عمومی(Public Key) چیست آموختیم :‌

کلید عمومی که به عنوان یکی از ارکان رمزنگاری نامتقارن شناخته می‌شود، امکان برقراری تراکنش‌های امن را فراهم آورده و نقشی کلیدی در تضمین حریم خصوصی و احراز هویت کاربران در بستر فناوری بلاکچین ایفا می‌نماید. این ویژگی‌های منحصر به‌ فرد کلید عمومی، موجب گردیده تا این مفهوم به عنوان یکی از ارکان اساسی و پیشرفته ارزهای دیجیتال محسوب گردد و کاربردهای گسترده‌ای در حوزه‌های مختلف اقتصادی، مالی و اجتماعی پیدا نماید و در نهایت به عنوان یکی از راهکارهای کارآمد در جهت افزایش شفافیت و بهبود امنیت معاملات در بازارهای نوظهور ارزهای دیجیتال به شمار آید.

سوالات متداول