Trezor: مفاتيح البيتكوين في جهاز حاسوب محمول

يمنح بيتكوين المالك القدرة على التحكم في العملات بالتوقيع دون موافقة البنك. غير أن هذه الخاصية ذاتها تحوّل تسريب المفتاح إلى خسارة نهائية. فإذا نسخ برنامج خبيث المفتاح الخاص، أمكنه إنشاء معاملة صالحة، والشبكة لا تملك قسمًا للمطالبات يُرجعها. والحاسوب المنزلي العادي يشغّل متصفحًا وبريدًا إلكترونيًا ووثائق وبرامج من مصادر عديدة.

قدمت الإرشادات المبكرة محافظ ورقية، أقراص مشفرة، أو أجهزة كمبيوتر غير متصلة بالشبكة. يمكن لهذه الحلول أن تقلل من مساحة الهجوم، ولكنها تزيد من متطلبات إنشاء صحيح، ونسخ احتياطي، وتوقيع. أظهرت قصص جيمس هاويلز وستيفان توماس الحد الآخر: يمكن حماية الأسرار بنجاح بحيث لا يستطيع حتى مالكها الوصول إليها.

كان بالاتينوس يعرف ما يتطلّبه تشغيل Mining Pool، وكذلك مخاطر خدمات بيتكوين عبر الإنترنت. ومع روسناك، بحث عن إجابة عملية: كيف يمكن عزل مفتاح التوقيع عن حاسوب قد يتعرّض للاختراق، دون تحويل كل دفعة إلى مهمة تقنية معقّدة؟ سيظل المستخدم يُعدّ المعاملة في المحفظة على الحاسوب، لكنه سيوافق عليها من جهاز مستقل.

هكذا ظهر مبدأ محفظة الأجهزة. يرسل جهاز الكمبيوتر المضيف بيانات غير موقعة إلى الجهاز. يقوم الجهاز بتحديد المفتاح اللازم، ويعرض للمستخدم البيانات الأساسية، ويعيد التوقيع بعد الموافقة. يبقى المادة الخاصة داخل الجهاز. يمكن لجهاز الكمبيوتر المخترق أن يكذب، ولذلك فإن الشاشة و الموافقة الفيزيائية هي جزء من نموذج الأمان، وليس مجرد زخرفة تصميمية.

الهدف لم يكن إزالة الثقة في جميع الأجهزة والبرامج. كان أقل تواضعاً وعملياً: تقليل كمية الشفرة والحالات التي يتم فيها كشف المفتاح السري. يمكن للجهاز المخصص أن يتم التحقق منه بدقة أكثر من جهاز الكمبيوتر المحمول، وواجهته المحدودة تعطي للمستخدم فرصة للاطلاع على ما يوقع عليه بالفعل.

على الكمبيوتر العادي أن يتصفح الويب في الوقت نفسه، ويفتح المرفقات، ويثبّت برامج التشغيل، ويشغّل آلاف أجزاء الكود التي لا علاقة لها ببيتكوين. كلٌّ منها يوسّع المساحة التي يمكن للمهاجم أن ينتظر فيها لحظة التوقيع. الجهاز أحادي الغرض لن يلغي هذا العالم، لكنه يعزل أكثر العمليات حساسية عن فوضاه. تُحضَّر المعاملة في الخارج، وتُوقَّع في الداخل، ولا ينبغي أن يغادر المفتاح الخاص الجهاز. مغزى الشاشة والأزرار هو منح المستخدم قناة مستقلة: قد يدّعي الكمبيوتر عنوانًا واحدًا، لكن التأكيد الحاسم يتم على الشاشة التي تتحكم فيها المحفظة ذاتها.

لم تظهر المحاولات الأولى مثل المنتج النهائي. في برملاب، بنى بالاتينوس وروسناك لوحات إضافية ل راسبيان بي، وأضافوا شاشة صغيرة، وأزرار، وتواصل عبر يو إس بي. كانوا يحتاجون إلى التحقق من أن العملية بأكملها يمكن أن تعمل: يخلق الجهاز المفاتيح بأمان، ويعرض الطلب، ويوافق بدون كشفها.

قدم مساحة المهاجمين بيئة حيث يمكن تغيير الأجهزة والبرامج في نفس الوقت. لم تكن خطأ في ترتيب الأزرار منفصلة عن خطأ في البروتوكول؛ كلاهما يمكن أن يؤدي إلى موافقة المستخدم على شيء آخر غير ما قصده. لم تكن سهولة الاستخدام طبقة أخيرة فوق التشفير؛ كانت شرطاً لكي يحمي التشفير الإنسان الحقيقي.

أعربت الأزرار عن حد مهم. يمكن لجهاز الكمبيوتر أن يطلب من الجهاز التوقيع، ولكن الموافقة النهائية يجب أن تأتي بشكل فيزيائي. Created شاشة ثانية، يمكن من خلالها التحقق من العنوان والكمية. إذا قام جهاز الكمبيوتر المخترق بتغيير المستلم، فإن Trezor المستخدم بشكل صحيح يجب أن يظهر التناقض.

من النموذج الأولي، تم إنشاء شركة SatoshiLabs. كان على المطورين حل إنتاج الجهاز، وبرمجة الفيرموير، وتحديثه، وتناسق المحافظ، ودعم الأشخاص الذين لا يعرفون شيئاً عن مفاتيح هرمية. الانتقال من اللوحة في مساحة المهاجمين إلى المنتج يعني أن فكرة الأمان يجب أن يفهمها ليس فقط مؤلفوها، ولكن أيضاً الشخص الذي يفتح الصندوق في المنزل.

تُعرّف Trezor نفسها بأنها أول محفظة عتادية في العالم. والأدق هو إسناد هذا السبق إلى الشركة المصنِّعة وإلى تعريف محدد للمنتج: جهاز تجاري أحادي الغرض لتخزين المفاتيح وتأكيد معاملات البيتكوين. تاريخ الأجهزة الأمنية أوسع من ذلك، لكن Model One أوجد فئة بدأ سوق البيتكوين يتبعها.

تم إطلاق Trezor Model One رسمياً في 29 يوليو 2014. شاشة صغيرة، زرين، وكابل يو إس بي خفياً تغييرًا أكثر أهمية: لم تكن المحفظة بحاجة إلى أن تكون متطابقة مع قطعة أجهزة واحدة. إذا فقد المستخدم الجهاز أو تالف، يمكنه استعادة المفاتيح من مجموعة كلمات.

ماريك بالاتينوس وبافول روسناك من المشاركين في تأليف BIP 39. يشرح المقترح كيفية تمثيل بيانات مولّدة عشوائيًا بقائمة كلمات، ثم اشتقاق seed للمحفظة من هذا التمثيل. أتاحت Seed Phrase حفظ الأساس الذي تُشتق منه مفاتيح كثيرة في سجل واحد، بدلًا من نسخ كل مفتاح على حدة. وإذا كان المستخدم يستعمل passphrase أيضًا، فإنه يحتاج إليها عند الاستعادة. ومع سهولة النسخ الاحتياطي تأتي نتيجة مهمة: كل من يحصل على الأسرار اللازمة يستطيع استعادة المحفظة.

BIP 44 وصف بعد ذلك التسلسل الهرمي للأغراض والعملات والحسابات فوق المحفظة الحتمية. أتاح المعايير للبرامج المتوافقة إعادة اكتشاف نفس بنية العناوين من بذرة واحدة. وبذلك أصبحت الاستعادة أكثر قابلية للاستخدام، لكنها باتت أيضًا معتمدة على الفهم الصحيح للاستخراج ودعم التطبيقات المختلفة.

حماى الجهاز المفتاح أثناء الاستخدام العادي، في حين أنّ النسخة الاحتياطية الورقية أو المعدنية حمت إمكانية الاستعادة. بدون نسخة احتياطية، يمكن أن يعني تدمير جهاز Trezor خسارة. مع نسخة احتياطية مُفصّلة، يمكن للمهاجم تجاوز الجهاز تماما. لم تتوقف الأمان على الإنسان؛ بل حصلت فقط على تقسيم أدوار أوضح.

ساعد هذا النموذج على توسيع الحفظ الذاتي خارج دائرة ضيقة من الفنيين. أمكن للمستخدم الاحتفاظ بالأموال على المدى الطويل والموافقة على دفعة من حين إلى آخر من دون استيراد عبارة الاسترداد إلى حاسوب متصل بالإنترنت. لم يبسّط المنتج بيتكوين بإخفاء المسؤولية، بل سعى إلى تنظيمها في خطوات يمكن فهمها ومراجعتها.

لا يخزن جهاز المحفظة الأجهزة البيتكوين مثل العملات المعدنية في خزانة. يحتفظ بأسرار ضرورية للتوقيع على نقل الإخراج المسجل في البلوكشين. إذا دمر المستخدم الجهاز، ولكنه يحتفظ ببذور صحيحة، فيمكنه استعادة الأموال. إذا حصل شخص آخر على البذور، فيمكنه نقل الأموال بدون الجهاز الأصلي.

حتى الشاشة لا تساعد إذا لم يقرأ الشخص البيانات. يمكن لتطبيق خادع أن يعرض عنوانًا صحيحًا على جهاز الكمبيوتر ويرسل عنوانًا آخر إلى الجهاز؛ تعمل الدفاع فقط عندما يقارن المستخدم العنوان على شاشة موثوقة. العنصر الأمني هو عرض التحقق، وليس ضمانًا تلقائيًا للقرار الصحيح.

لا يزال على الشركة المصنّعة والمجتمع معالجة أخطاء البرنامج الثابت، وأمن سلسلة التوريد، والتحديثات. يتيح الكود المفتوح فحص طريقة عمل الجهاز، لكنه لا يعني أن على كل مالك مراجعة كل سطر بنفسه. وتعتمد Self-Custody، أي احتفاظ المستخدم بمفاتيحه تحت سيطرته، أيضًا على إجراءات الاستخدام والثقة بالأدوات المختارة. تولّى الجهاز جزءًا من العمل، لكن مسؤولية المستخدم لم تختفِ.

تقدم قصة Trezor منظورًا مختلفًا عن قصص الأقراص المفقودة وكلمات المرور المنسية. لم يفترض مطوروه أن الناس سيتوقفون عن ارتكاب الأخطاء، بل أرادوا أداة تساعد على تجنب بعضها واكتشاف بعضها الآخر قبل فوات الأوان. لكن استخدامها يفرض مسؤوليات أيضًا: تدوين كلمات الاستعادة، وحماية هذه النسخة الاحتياطية من الحريق ومن اطلاع الآخرين، والتدرب على استعادة المحفظة قبل حدوث حالة طارئة.

من اللوحة في مساحة مهاجمي براغ، أصبح المنتج العالمي لأنها حل مشكلة نمت مع قيمة الشبكة. كلما زاد ما يُحفظ، أصبح أقل قبولًا أن يكون هناك خيار بين المفتاح عبر الإنترنت والأرشيف غير المريح. لم يزيل Trezor مخاطر المفتاح الخاص. أعطاه واجهة فيزيائية يمكن للمستخدم من خلالها ممارسة مسؤولياته بالفعل.

لهذا التقسيم للمسؤولية جانب صعب أيضًا. يستطيع المصنّع نشر التصميم والإصلاحات، لكنه لا يستطيع حفظ كلمات الاستعادة بأمان نيابة عن المستخدم، أو فحص كل عنوان، أو كشف كل طلب احتيالي لإدخال تلك الكلمات. يحمي الجهاز مرحلة محددة من العملية، بينما يعتمد الأمان على اجتماع عتاد تم التحقق منه وبرمجيات موثوقة ونسخة احتياطية مادية ومستخدم يقظ. لذلك لا يعفي Trezor صاحبه من فهم ما تعنيه حيازة مفاتيحه بنفسه. إنه محاولة لتحويل المسؤولية التشفيرية المجردة إلى خطوات واضحة يمكن خلالها اكتشاف الخطأ قبل أن يصبح غير قابل للتراجع.