عدد Nonce در بلاک چین عددی تصادفی است که ماینرها در فرایند استخراج بلوک تغییر می‌دهند. هدف این تغییر و محاسبه مجدد هش بلوک، به دست آوردن یک هش با الگوی خاص است که شرایط معادله اثبات کار را برآورده کند. این فرایند نیازمند تلاش محاسباتی زمان‌بر است و به‌دلیل ماهیت تصادفی آن، به قدرت محاسباتی بالا نیاز دارد.
استفاده از این عدد در بلاک چین به‌منظور ایجاد امنیت شبکه و جلوگیری از تغییرات غیرمجاز در بلوک‌هاست. با تغییر حتی کوچکی در این عدد، هش بلوک کاملاً تغییر می‌کند و برای تغییر یک بلوک قبلی به تغییر عدد نانس و محاسبه مجدد هش بلوک نیاز است که به قدرت محاسباتی زیادی نیاز دارد.
عدد نانس در بلاک چین متغیری مهم و دارای کاربردهای چندگانه است. در این مقاله به‌طور مفصل درباره چیستی عدد نانس و چیستی آن در بلاک چین و کاربردهای دیگر آن بیشتر صحبت خواهیم کرد. پس تا انتهای این مقاله همراه ما باشید.
عدد Nonce چیست؟
این عدد یک مفهوم رمزنگاری است که در زمینه‌های مختلف از جمله رمزنگاری کلید عمومی، رمزنگاری بلوکی (Block ciphers) و شبکه‌های بلاک چین (Blockchain) استفاده می‌شود. در شبکه‌های بلاک چین نیز نانس برای ایجاد یک هش یکتا در فرایند استخراج بلوک به کار می‌رود.
ماینرها (ماینرهای بلاک چین) باید با یافتن نانس معتبر، معادله‌های ریاضیاتی پیچیده‌ای را حل کنند تا بتوانند بلوک جدیدی را به زنجیره بلاک بیفزایند. این فرایند، کار اثبات کار (Proof-of-Work) نامیده می‌شود و روشی ایمن برای تحقق توافق بین شرکت‌کنندگان در شبکه بلاک چین است.
عدد Nonce عددی تصادفی و یکتاست که به‌صورت موقت و تصادفی ایجاد می‌شود. این عدد برای اهداف مشخصی ایجاد شده و اصطلاح «Nonce» درواقع مخفف عبارت «Number Used Once» است که معنای یک بار استفاده از عدد را می‌دهد.
این عدد در رمزنگاری بلوکی، برای ایجاد ورودی یا برچسب تصادفی در فرایندهای رمزنگاری استفاده می‌شود؛ برای مثال در وقت رمزنگاری پیام با استفاده از الگوریتم AES، نانس به‌عنوان بخشی از ورودی (به‌منزله یک برچسب) برای رمزنگاری بلاک استفاده می‌شود. با این اقدام هر بار که پیامی با استفاده از کلید رمزنگاری بلاکی رمزگشایی می‌شود، خروجی متفاوتی به دست بیاید.
عدد نانس Nonce در بلاک چین چیست؟
این عدد در شبکه‌های بلاک چین در بلوک‌ها استفاده می‌شود. هر بلوک در یک شبکه بلاک چین یک هش (Hash) دارد که نتیجه‌ای از عملیات هش یا Hashing است که روی داده‌های هر بلوک اثر می‌گذارد. برای ایجاد هش یکتا و تأیید بلوک، لازم است ماینرها معادله‌های ریاضیاتی پیچیده‌ای را حل کنند.
این معادله‌ها معادله اثبات کار (Proof-of-Work Equation) نیز شناخته می‌شوند. وظیفه ماینرها یافتن راه‌حل معادله و رمزگشایی معادله است. این معادله به‌صورت خلاصه شامل هش داده‌های بلوک فعلی، هش بلوک قبلی و عدد نانس است. هدف ماینرها این است که عدد Nonce را تغییر دهند و معادله را با تغییرات عدد نانس به‌طور مکرر حل کنند تا به هشی که مدنظر آن‌هاست برسند.
برای مثال، در بیت کوین، معادله اثبات کار برای استخراج بلوک‌ها از الگوریتم ماینینگ (Mining) به نام الگوریتم ((PoW) Proof-of-Work) استفاده می‌کند. ماینرها باید عدد نانس را به‌گونه‌ای تغییر دهند که هش بلوک تولیدشده توسط آنها که شامل هش بلوک قبلی و داده‌های بلوک فعلی است، شرایط خاصی را برآورده کند. این شرایط از قبیل داشتن تعدادی صفر در ابتدای هش است که به‌عنوان سختی ماینینگ (Mining Difficulty) شناخته می‌شود.
با تغییر عدد Nonce و تکرار حل معادله اثبات کار، ماینرها به‌تدریج به هش مورد نظر می‌رسند و بلوک جدید را ایجاد می‌کنند. به‌عنوان پاداش برای حل معادله و ایجاد بلوک جدید، ماینر موفق یک مقدار از واحد ارز شبکه (مثلاً بیت کوین) دریافت می‌کند.
با استفاده از عدد Nonce فرایند استخراج بلوک‌ها در شبکه بلاک چین قابل تنظیم و تأمین امنیت شبکه می‌شود؛ زیرا ایجاد هش یکتا و پیدا کردن حل معادله بسیار زمان‌بر است و به قدرت محاسباتی بالا نیاز دارد.
کاربردهای نانس در بلاک چین
عدد نانس در بلاک چین کاربردهای مختلفی دارد که در ادامه به برخی از آنها اشاره کرده‌ایم:
استخراج بلوک: در شبکه‌های بلاک چین مبتنی بر الگوریتم اثبات کار (Proof-of-Work) مانند بیت کوین، ماینرها برای استخراج بلوک‌های جدید به حل معادله پیچیده نیاز دارند. عدد نانس در اینجا استفاده می‌شود تا ماینرها با تغییر آن، هش بلوک را به‌گونه‌ای تولید کنند که شرایط خاصی را برآورده کند. این فرایند نیازمند تلاش محاسباتی بالا و استفاده از قدرت محاسباتی قوی است.
احراز هویت و امضای دیجیتال: در بلاک چین عدد نانس می‌تواند در فرایندهای احراز هویت و امضای دیجیتال استفاده شود؛ برای مثال، در رمزنگاری کلید عمومی (Public Key Cryptography) امضای دیجیتال براساس یک عدد نانس تولید می‌شود تا امنیت اطلاعات تضمین شود.
حفظ یکتایی بلوک: هر بلوک در شبکه بلاک چین هش مختص به خود را دارد. با تغییر عدد نانس در فرایند استخراج بلوک، هش بلوک نیز تغییر می‌کند. این امر سبب حفظ یکتایی بلوک می‌شود؛ زیرا حتی تغییر کوچکی در عدد نانس به تولید هش جدید و متفاوت می‌انجامد.
جلوگیری از تغییرات در بلوک‌های قبلی: در بلاک چین، بلوک‌ها به‌صورت پیوسته به هم متصل می‌شوند و تغییر در بلوکی سبب تغییر در هش‌های بلوک‌های بعدی می‌شود. از عدد نانس استفاده می‌شود تا فرایند تغییر در یک بلوک و تمامی بلوک‌های بعدی زمان‌بر و محاسباتی نشود.
مقاومت در برابر حملات: استفاده از عدد نانس و الگوریتم اثبات کار در استخراج بلوک‌ها به شبکه بلاک چین امنیت بیشتری می‌بخشد. این روش ایجاد هش یکتا و سختی ماینینگ که عدد Nonce آن را کنترل می‌کند، به شبکه امکان مقاومت در برابر حملات نفوذ و تغییرات ناخواسته را می‌دهد.
در کل عدد Nonce در بلاک چین در بسیاری از جوانب امنیتی و عملکردی این فناوری استفاده می‌شود و به حفظ یکتایی بلوک‌ها، امنیت شبکه و جلوگیری از تغییرات ناخواسته کمک می‌کند.
چطور عدد نانس را در بلاک چین پیدا کنیم؟
همان‌طور که قبلاً نیز گفتیم، برای پیدا کردن عدد Nonce در بلاک چین، ماینرها باید معادله اثبات کار (Proof-of-Work Equation) را حل کنند. این فرایند تقریباً بی‌شمار است و به تلاش محاسباتی بسیار بالا نیاز دارد. در ادامه، فرایند یافتن عدد نانس در بلاک چین را به‌صورت کلی توضیح داده‌ایم:
داده‌های بلوک: ماینر برای استخراج بلوک جدید، داده‌های مربوط به بلوک قبلی و داده‌های بلوک فعلی را در اختیار دارد. این داده‌ها شامل هش بلوک قبلی، تراکنش‌ها، زمان ایجاد بلوک و سایر اطلاعات مربوط است.
تغییر عدد نانس: ماینر این عدد را به‌صورت تصادفی تغییر می‌دهد و به هش داده‌های بلوک و عدد نانس، یعنی به معادله اثبات کار، اعمال می‌کند.
محاسبه هش: ماینر هش بلوک جدید را با استفاده از الگوریتم هش (مثلاً الگوریتم SHA-256 در بیت کوین) محاسبه می‌کند.
بررسی شرایط خاص: هش بلوک محاسبه‌شده بلوک جدید را بررسی می‌کند تا شرایط خاصی که لازم است به وجود بیاید تأیید شود. این شرایط برای مثال در بیت کوین شامل تعدادی صفر در ابتدای هش است که Mining Difficulty شناخته می‌شود.
تلاش مجدد: با برآورده نشدن شرایط خاصی که قبل‌تر گفتیم، ماینر باید مجدد عدد نانس را تغییر دهد و مراحل ۲ تا ۴ را تکرار کند. این فرایند تا زمانی که عدد Nonce مناسب که شرایط خاصی را برآورده می‌کند ادامه‌دار خواهد بود.
یافتن عدد نانس موفق: هنگامی که عدد نانس مناسب پیدا شود و هش بلوک جدید شرایط خاص را برآورده کند، ماینر این بلوک را به شبکه ارسال می‌کند و از جایزه استخراج (مثلاً بیت کوین) به‌عنوان پاداش برای کشف عدد نانس موفق بهره‌مند می‌شود.
فرایند پیدا کردن عدد نانس در بلاک چین یک فرایند تلاش محاسباتی و نیازمند قدرت محاسباتی بالا و تلاش زمان‌بر است. ماینرها با تکرار این فرایند، به‌طور تصادفی و تدریجی به عدد نانس مورد نظر می‌رسند تا بلوک جدید را استخراج کنند و به شبکه بلاک چین بیفزایند.
عدد نانس کجا قرار می‌گیرد؟
عدد Nonce در بلاک چین در ساختار بلوک قرار می‌گیرد. در هر بلوک، عدد نانس به‌عنوان یکی از فیلدها درج می‌شود. ساختار یک بلوک در بلاک چین معمولاً شامل اطلاعات زیر است:
هش بلوک قبلی (Previous Block Hash): یک مقدار هش که به بلوک قبلی در شبکه اشاره کرده و بین بلوک‌ها ارتباط را برقرار می‌کند.
داده‌های تراکنش (Transaction Data): لیستی از تراکنش‌هایی که در بلوک جدید صورت می‌گیرند.
زمان ایجاد بلوک (Timestamp): زمان دقیقی که بلوک ایجاد شده است.
عدد نانس (Nonce): عددی که ماینر برای استخراج بلوک باید تغییر دهد تا شرایط خاصی را برآورده کند و هش بلوک جدید را بسازد.
هش بلوک (Block Hash): نتیجه عملیات هش در تمامی داده‌های بلوک که شامل بلوک قبلی، داده‌های تراکنش، زمان ایجاد بلوک و عدد نانس می‌شود.
جمع‌بندی
در این مقاله سعی کردیم درباره عدد نانس که عددی تصادفی است و ماینرها در فرایند استخراج بلوک که برای حل معادله اثبات کار در بلاک چین آن را تغییر می‌دهند صحبت کنیم. سپس درباره کارکردهای عدد نانس که شامل استخراج بلوک، احراز هویت و امضای دیجیتال، جلوگیری از حملات هکری و… است صحبت کردیم. درنهایت نیز به بررسی اینکه چطور می‌توان عدد نانس را پیدا کرد و چگونه از آن استفاده کرد پرداختیم.
پرسش‌های متداول
عدد Nonce چیست؟
این عدد یک مفهوم رمزنگاری است که در زمینه‌های مختلف از جمله رمزنگاری کلید عمومی، رمزنگاری بلوکی (Block ciphers) و شبکه‌های بلاک چین استفاده می‌شود
عدد Nonce در بلاک چین چیست؟
این عدد در شبکه‌های بلاک چین در بلوک‌ها که هرکدام یک هش دارند و ماینرها برای ایجاد هش یکتا و تأیید بلوک‌ها معادلات ریاضیاتی پیچیده‌ای را حل می‌کنند استفاده می‌شود.
عدد Nonce در بلاک چین چه کاربردهایی دارد؟
این عدد در بلاک چین در موارد مختلفی مانند احراز هویت و امضای دیجیتال، استخراج بلوک، جلوگیری از حملات هکری و حفظ یکتایی بلوک استفاده می‌شود.
به این مقاله امتیاز دهید
(۱۷۶ رای)
۴.۵
/۵
ترتیبی که برای خواندن مقالات بلاک چین به شما پیشنهاد میکنیم:
