تضمن عمليات رمي النرد بقاء مفاتيح البيتكوين غير متصلة بالإنترنت، لكن لن يكلف الجميع أنفسهم عناء القيام بذلك

لماذا يصعب التنبؤ بنتيجة رمي النرد

استخدم كلود شانون، عالم الرياضيات الذي أسس نظرية المعلومات، الانتروبيا لقياس مدى عدم اليقين في النتيجة. مع النرد السداسي العادل، يكون لكل وجه نفس فرصة الظهور وهي 1 من 6. وهذا يعطي كل رمية ما يقارب 2.585 بت من الانتروبيا. أما قلب العملة المعدنية فينتج 1 بت، في حين أن النرد ذي الجوانب الثمانية ينتج 3 بتات.

أدت التداعيات الأخيرة لـ Coldcard إلى انتشار توليد البذور القائم على النرد عبر وسائل التواصل الاجتماعي. يعتبره بعض المستخدمين الآن أمرًا أساسيًا، بينما يقول آخرون إنه حما أموالهم، في حين يشير المشغلون المتمرسون إلى أن معظم المبتدئين لن يتحملوا عملية إعداد بطيئة وعرضة للأخطاء.

الجزء المهم ليس أن النرد المتدحرج يتصرف بشكل عشوائي على المستوى الذري. فهو لا يفعل ذلك. تخضع النتيجة لقوانين الفيزياء، لكن هناك عددًا كبيرًا جدًّا من المتغيرات الصغيرة التي تتغير في آن واحد بحيث يتعذر على أي شخص حساب النتيجة بشكل موثوق. يغادر النرد اليد بسرعة وزاوية وارتفاع ودوران معينين، ثم يصطدم بالطاولة ويغير اتجاهه مع كل ارتداد.

في الواقع، حتى التغيير الطفيف في طريقة الإطلاق يمكن أن يؤدي إلى نتيجة مختلفة تمامًا. فاختلاف بسيط في وضع الإصبع أو رمي أقوى قليلاً يغير المسار بدرجة كافية بحيث يتعذر توقع الرقم النهائي بمجرد مراقبة الحركة. قد تكون النتيجة حتمية من الناحية النظرية، لكن فيما يتعلق بتوليد المحفظة، ما يهم هو أن المهاجم لا يستطيع تكرارها أو حسابها.

تحويل نتائج رمي النرد إلى بيانات قابلة للاستخدام

لا يمكن للكمبيوتر استخدام قائمة نتائج رمي النرد مباشرةً. يجب أولاً تحويل نتائج الرمي إلى بيانات ثنائية، وطريقة التحويل مهمة.

طريقة «الفردي أو الزوجي» الأساسية سهلة الفهم، لكنها تهدر الكثير من الانتروبيا المتاحة. يتم اختزال كل رمية إلى بت واحد، على الرغم من أن النرد ينتج حوالي 2.6 بت من المعلومات. أما الطرق الأكثر كفاءة فتجمع تسلسلاً طويلاً من الرميات وتعالج السلسلة بأكملها، عادةً من خلال دالة تجزئة تشفيرية. وهذا يحافظ على قدر أكبر بكثير من العشوائية.

يظهر المبدأ نفسه في «دايسوير» (Diceware)، وهي طريقة قديمة لإنشاء عبارات مرور آمنة، وفي إنشاء محافظ البيتكوين يدويًا. تتكون عبارة استعادة المحفظة النموذجية المكونة من 12 كلمة من 128 بت من الإنتروبيا. وبمعدل 2.6 بت تقريبًا لكل رمية، توفر حوالي 50 رمية عادلة معلومات أولية كافية لتجاوز هذا الحد.

توصي شركة Coinkite، المصنعة لمحفظة Coldcard المادية، بإجراء 99 رمية أو أكثر للمستخدمين الذين يسعون إلى الحصول على ما يقارب 256 بت من الإنتروبيا. وهذا لا يجعل استخدام المحفظة أصعب بمقدار الضعف، ولكنه يمنح السر الذي تم إنشاؤه هامش أمان رياضي أكبر بكثير.

اختبار واقعي للبذور المولدة بواسطة النرد

أصبح هذا التمييز مهمًا بعد أن كشفت شركة Coinkite عن مشكلة في البرنامج الثابت تعود إلى عام 2021. ففي بعض أجهزة Coldcard، كان البرنامج قادرًا على تجاوز مولد الأرقام العشوائية الداخلي للأجهزة واستخدام عملية أضعف مرتبطة بمعلومات غير سرية عن الجهاز بدلاً من ذلك.

ونظرًا لإمكانية إعادة بناء أجزاء من تلك العملية، تمكن المهاجمون من تضييق نطاق مفاتيح المحفظة المحتملة بدلاً من البحث في مساحة المفاتيح بأكملها. وارتبط هذا الخلل بسرقة ما يقدر بـ 1,128.6633 بيتكوين من حوالي 1100 عنوان، حتى الساعة 1 ظهرًا بتوقيت الساحل الشرقي.

لم تتعرض بذور المحافظ التي تم إنشاؤها بالكامل من عدد كافٍ من رميات النرد المستقلة للخطر عبر نفس المسار. فقد قام هؤلاء المستخدمون بتوفير إنتروبيا خاصة بهم، لذا لم يكن المولد المعيب في الأجهزة مسؤولاً عن إنشاء سر المحفظة الأساسي.

ومع ذلك، فإن هذه الحماية لم تنطبق إلا على البذرة الناتجة عن النرد. ولم تحمِ تلقائيًا كل سر آخر تم إنشاؤه بواسطة الجهاز.

Wizard Sardine يفحص التفاصيل الدقيقة

نشر الباحث الأمني كيفن لويك تقييمًا لاستغلال ثغرة Coldcard على موقع ويب Wizard Sardine في 1 أغسطس. وتعلقت أهم ملاحظاته بميزات Coldcard التي تولد أسرارها الخاصة بشكل منفصل عن بذرة المحفظة الأساسية.

كتب لوايك على X: «أعتقد أنه من المهم للغاية التأكيد على أن حتى المستخدمين الذين استوردوا أو أنشأوا بذرة باستخدام النرد معرضون للخطر، إذا استخدموا الميزات التالية»، قبل أن يعرض رسمًا تخطيطيًا للنظام المتأثر.

يُظهر الرسم التخطيطي مولد الأرقام العشوائية المعيب الذي يغذي عدة وظائف ثانوية في Coldcard. وتشمل هذه الوظائف إنشاء المحفظة الورقية، واستنساخ الجهاز، وتشفير جلسات USB، وميزة التحويل السري «Secret Teleport»، وإنشاء مفتاح التوقيع المشترك، ومولد كلمات المرور المدمج، ورموز المصادقة الخاصة بوحدة أمان الأجهزة.

ظلت المحفظة الرئيسية التي تم إنشاؤها باستخدام 99 رمية نرد في جزء منفصل من النظام. كانت المشكلة أن الأدوات الأخرى لا تزال قادرة على طلب عشوائية جديدة من المولد المعيب. ونتيجة لذلك، لم تضمن البذرة الآمنة أن تكون كل كلمة مرور أو نسخة احتياطية أو رمز مصادقة أو مفتاح ثانوي تم إنشاؤه على نفس الجهاز آمنًا بنفس الدرجة.

لماذا لن يقوم معظم المستخدمين الجدد برمي النرد

تعد الإنتروبيا الناتجة عن النرد سليمة من الناحية التقنية عند تنفيذها بشكل صحيح، لكنها ليست خيارًا افتراضيًا واقعيًا لمعظم المستخدمين الجدد. فإجراء 50 أو 99 رمية للنرد، وإدخال كل نتيجة بدقة، والتأكد من عدم تخطي أي رمية أو تكرارها، يتطلب صبرًا وتركيزًا كبيرًا. يمكن لرقم واحد مكتوب بشكل خاطئ أن يغير المحفظة النهائية تمامًا، ولا تستطيع معظم الأجهزة التمييز بين ما إذا كان الخطأ ناتجًا عن رمية سيئة، أو خطأ في الإدخال، أو سوء فهم للتعليمات.

كما تنطوي هذه العملية على مخاطر لا توجد في حالة استخدام مولد مادي يعمل بشكل سليم. فقد يقوم المستخدمون بتدوين نتائج الرميات على الورق، أو تصويرها، أو إدخالها في أداة عبر الإنترنت، أو ترك القائمة في مكان يمكن لشخص آخر العثور عليه. يقوم بعض الأشخاص برمي النرد بطريقة متكررة أو محكومة، أو يستخدمون نردًا مزورًا أو تالفًا، أو يتوقفون مبكرًا لأن العملية تبدو مفرطة. قد تكون الحسابات الرياضية قوية، لكن النتيجة لا تكون آمنة إلا بقدر ما يكون إجراء المستخدم آمنًا.

ولهذا السبب لا يُعتبر رمي النرد دائمًا أفضل طريقة بالنسبة للكثيرين، حتى بين مستخدمي البيتكوين ذوي الخبرة. فهو يستبدل الثقة في جهاز بالثقة في عملية يدوية. بالنسبة للمستخدم الحريص تقنيًّا الذي يفهم مفهوم الإنتروبيا، ويتحقق من صحة الطريقة، ويحافظ على سرية تسلسل الرميات، قد يكون هذا التبادل منطقيًّا. أما بالنسبة للمشتري العادي الذي يقوم بإعداد محفظة لأول مرة، فإنها تزيد من فرص ارتكاب خطأ دائم، كما أنها عملية مزعجة في الوقت نفسه.

كما أنه من الصعب تصور اعتماد البيتكوين على نطاق واسع إذا كان ذلك يعتمد على جلوس الأشخاص حول طاولة وتسجيل نتائج 99 رمية نرد قبل أن يتمكنوا من تلقي الأموال والقيام بذلك بأمان. يجب أن تتكيف ممارسات الأمان مع الظروف المنزلية الواقعية، والجداول الزمنية المزدحمة، ومصادر التشتيت، والمستخدمين الذين لا يرغبون في دراسة علم التشفير. يجب أن تظل الإنتروبيا اليدوية متاحة كخيار متقدم، لكن الهدف طويل المدى هو الأجهزة والبرامج التي تولد عشوائية قوية بشكل صحيح، وتشرح ما يحدث بوضوح، وتتطلب أقل قدر ممكن من المعرفة المتخصصة.

ما يجب على مالكي Coldcard التحقق منه

يجب على مالكي أجهزة Coldcard المتأثرة التحقق أولاً من إصدار البرنامج الثابت المثبت على الجهاز. ثم يجب عليهم مراجعة الميزات التي استخدموها أثناء تشغيل إصدار أقدم من البرنامج الثابت، بدلاً من التركيز فقط على كيفية توليد بذرة المحفظة الرئيسية.

قد يحتاج أي شخص استخدم الجهاز المتأثر لإنشاء محفظة ورقية، أو نسخة سرية، أو كلمة مرور، أو مفتاح التوقيع المشترك، أو رمز المصادقة إلى استبدال تلك المواد على الفور. يمنع تثبيت التحديث حدوث نفس المشكلة في الأسرار الجديدة، لكنه لا يصلح أي شيء تم إنشاؤه مسبقًا.

كما أن هذا الحادث يمنح إعدادات المحافظ متعددة الموردين حجة عملية أقوى. ففي ترتيب التوقيعات المتعددة، قد يكون من الضروري استخدام أجهزة منفصلة من شركات مصنعة مختلفة للموافقة على المعاملة. ولا تجعل هذه البنية حدوث أخطاء في البرامج الثابتة مستحيلاً، لكنها يمكن أن تمنع مولد أرقام عشوائية واحد معيب من تعريض المحفظة بأكملها للخطر بمفرده.