بلاک چین چیست و چطور کار می کند؟
اگر تاکنون نام بیت کوین و اتریوم را شنیده باشید، نام بلاک چِین (Blockchain) را هم شنیدهاید یا حداقل چشمتان به آن خورده است. همچنین شاید در اینباره شنیده باشید که چطور غولهای بزرگی مانند والمارت یا ویزا مشغول بررسی بلاک چین هستند تا قابلیت رهگیری و همچنین مدیریت مالی خود را افزایش دهند.
بنابراین با توجه به هایپی که پیرامون این فناوری شکل گرفته، امکان دارد تصور کنید که آینده متعلق به بلاک چین است و تبدیل به یکی از تاثیرگذارترین فناوریهای دهه خواهد شد. با وجود این که در نگاه اول مضرات این فناوری به چشم میآیند اما در مجموع بسیاری از افراد دقیقاً نمیدانند که با چه چیزی رو به رو هستند و یا چطور بلاک چین میتواند ما را به سمت آیندهای بهتر هدایت کند.
بلاک چین چیست؟
ساز و کار کنونی بلاک چین اولین بار چندین دهه قبل تثبیت شد. بین سال ۱۹۸۲ الی ۱۹۹۲ میلادی، محققان زیادی پیشبینی کردند که که احتمالاً «زنجیرهای از بلاکها» برای ذخیره و اشتراک اطلاعات زمانی اسناد دیجیتال به شیوهای غیرقابل دستکاری، مورد استفاده قرار خواهند گرفت.
نزدیک به ۲۰ سال طول کشید تا یک کاربرد عملی برای این فناوری به نام «بیت کوین» (Bitcoin) شکل بگیرد. ساتوشی ناکاموتو (Satoshi Nakamoto) ایده اصلی ساخت مجموعهای از دادههای غیرقابل دستکاری را منبع الهام خود قرار داد. او در این بین در عوض ساختن زنجیرهای از اطلاعات زمانی، مجموعهای از سابقه تراکنش ارز را داخل بلاکها قرار داد.
ناکاموتو راهی را پیدا کرد که افراد کاملاً غریه که هیچ اعتمادی به هم ندارند، میتوانند تراکنشهای بیت کوین را با یکدیگر به اشتراک بگذارند.
در این روش یک نفر با اطمینان کامل میتواند متوجه شود که آیا یک کپی مشخص از بلاک چین معتبر است یا خیر. احتمالاً حتی از این هم مهمتر بتوانیم مستقل بودن تمام این فرایند را در نظر بگیریم؛ در واقع این رویه میتواند بدون دخالت و راهنمایی یک سازمان مورد اعتماد، مجموعه سوم شخص یا موسسات دولتی صورت گیرد.
اکنون این اصل تحت عنوان «گواه اثبات کار» (Proof of Workّ) شناخته میشود و زیربنای رمزارزهای غیرمتمرکز کنونی را شکل داده است. در واقع این گواه یا الگوریتم به طور دقیق قوانین و محدویتهای چگونگی ثبت تراکنش داخل بلاک چین را مشخص میکند. شاید بپرسید که چرا اصلاً به چنین ساختاری نیاز است؟
اجازه دهید خیلی ساده جواب دهیم، این ساز و کار از ثبت درخواستهای غیرمعتبر توسط افراد خرابکار در سیستم کل جلوگیری میکند. برای مثال ممکن است شما بخواهید بیشتر از بیت کوینهایی که در اختیار دارید خرج کنید یا تراکنشهای گذشتهتان را تکرار نمایید. این مسئله را در حوزه بلاک چین «دو بار خرج کردن» (Double Spending) مینامند و الگوریتم اثبات کار برای جلوگیری از روی دادن آن توسعه یافته است. ما در ادامه، بیشتر به این بحث میپردازیم.
تعریف یک بلاک چین بسیار ساده است. یک بلاک چین، دفتر کلی از تراکنشهاست که بین شبکهای از کامپیوترها به اشتراک گذاشته، تکرار و اطلاعات آن، دگرگون میشود و تغییر مییابد. این تغییرات بدون نیاز به یک شعبه مرکزی یا شخص و موسسهای مورد اعتماد صورت میگیرند.
مزایای بلاک چین
فارغ از میراث بلاک چین، چرا چنین سیستمی که صرفاً درباره فهرستی بلند بالا از تراکنشهای ارزهای دیجیتال است، تا به این اندازه اهمیت بالایی دارد؟ پایینتر شما میتوانید برخی از مزایای کلیدی این فناوری را که در تحول روشهای ذخیرهسازی تراکنشها مانند ساختمانهای داده، تاثیرگذار بودهاند، مشاهده کنید:
- مقاوم در برابر دستکاری: تمرکز زدایی، اصلیترین هدف فناوری بلاک چین است. به عبارت دیگر، تمرکز زدایی به معنای این است که تنها اکثریت مورد تایید شبکه میتوانند اطلاعات جدیدی را به آن اضافه یا تغییر دهند. هیچ نهاد یا شخص بهخصوصی نمیتواند به هیچ طریقی این فرایند را برای نفع شخصی خودشان، آلوده کرده یا معکوس کنند. گفتنی است که همه بلاک چینها به صورت یکسان در برابر دستکاری مقاوم نیستند. سیستمهایی که به صورت خصوصی بنیان گذاشته شدهاند، میتوانند در معرض تمرکز سازی قرار بگیرند و به این ترتیب، فاقد شرایط بهرهبرداری از این مولفه شوند.
- شفافیت: تمام بهروزرسانیها و محتویات جدیدی که به یک بلاک چین اضافه میشود، به صورت عمومی قابل مشاهده است. این شفافیت، اعتبار اطلاعات ثبت شده را نسبت به روشهای سنتی تراکنش که ساز و کاری برای آشکار کردن تغییرات احتمالی نداشتند، افزایش میدهد.
- بدون تبعیض: بلاک چینهای عمومی به همه حد مشخصی از دسترسی را اعطا میکنند، بنابراین همه اعضای شبکه اختیارات و حقوق یکسانی دارد. به خاطر ساختار توزیع یافته و غیرمتمرکز بلاک چینها، کسی نمیتواند آنها را غیرفعال کرده یا سانسور کند.
- هیچ تراکنشی از بین نمیرود: تکثیر و اشتراک گذاری دادههای بین غریبهها، از تخریب دادهها جلوگیری میکند. برای مثال در خصوص یکی از محبوبترین بلاک چینها یعنی بیت کوین، حتی اگر کل قارههای جهان هم آفلاین شوند، تمام اطلاعات ثبت شده دستنخورده، سالم باقی میمانند.
بلاک چینها چطور کار میکنند؟
بالاتر تعریف عمومی بلاک چین را بازگو کردیم، حالا نوبت آن است که به تعریف فنی این فناوری بپردازیم. همانطور که انتظار میرود، نخست از اساس کار شروع میکنیم. به یاد دارید که بلاک چین را، یک سابقه دیجیتال تراکنشها تعریف کردیم؟ ما این تعریف را بیش از اندازه ساده کرده بودیم.
بلاک چین را به عنوان لیستی مجزا از ورودیها در نظر بگیرید که مجموعهای از تراکنشها را تشکیل میدهند. هر مجموعه، یک بلاک نامیده میشود و معمولاً حاوی دادههای مرتبط دیگری نظیر اطلاعات زمانی است.
تنها با توجه به همین توضیحات، درک ساز و کار کلی یک بلاک چین ساده است. این مجموعه تراکنشها را یکی پس از دیگری در یک خط مستقیم فرض کنید که ترتیب قرارگیری آنها براساس اطلاعات زمانیشان شکل گرفته است. نتیجه این چینش، لیستی بسیار بلند از بلاکها است که پیشینه و عرض آن به شکلگیری اولین بلاک بازمیگردد. در جامعه رمزارز، اولین بلاک را «بلاک منشا» یا جنسیس بلاک (Genesis Block) مینامند.
بنابراین یک بلاک چین، لیستی متشکل از بلاکهای تراکنش است که براساس تاریخ و زمان، مرتب شدهاند. اما این تنها نیمی از ماجرا است. مسئله «دوبار خرج کردن» را به یاد دارید؟ حالا چه اتفاقی میافتد اگر سر و کله یک کاربر مشخص، با سابقه متفاوتی از تراکنشهای جعلی پیدا شود که اتفاقاً تراکنشهای او، ترتیب زمانی صحیحی دارند؟
این جایی است که «رمزنگارهای هش» (Cryptographic Hash) وارد ماجرا میشوند و نقش خودشان را بازی میکنند؛ و باید بگوییم بله، شما اشتباه نمیکنید، این رمزنگارها دلیل اصلی نامگذاری این حوزه تحت عنوان رمزارزهاست.
تابع هش رمزنگاری؛ وداع با حقهبازان
داخل هر بلاک از یک بلاک چین، یک آیدی منحصر به فرد به نام هش (Hash، منظور کاراکترهای درهم است) وجود دارد. یک هش صرفاً نتیجه ریاضیاتی تابع یا الگوریتم است. هش موجود در هر بلاک دقیقتر، نتیجه یکی از توابع درهمسازی به نام SHA-256 است.
در حالی که شاید این توضیحات پیچیده به نظر برسند، در عمل بسیار ساده هستند. تمام کاری که تابع مذکور انجام میدهد، برداشتن مقداری داده به عنوان ورودی و تولید یک خروجی منحصر به فرد است. مثلاً عبارت Hello World! را تصور کنید که در دنیای برنامهنویسی، به شکل نمادین، معمولاً به عنوان اولین کد مورد استفاده قرار میگیرد. هش این عبارت در زیر آمده است:
حتی یک تغییر جزئي در ورودی (مثلاً تغییر یک حرف کوچک با حرف بزرگ) تمام هش را تغییر میدهد. در زمینه بلاک چینها، تصور کنید که دستکاری محتوای یکی از بلاکها، همین تاثیر را روی هش خروجی خواهد داشت، در نتیجه همه حضار شبکه میتوانند تغییر روی داده را تشخیص دهند.
در یک بلاک چین، هر بلاک حاوی اشارهای به هش بلاک قبلی است. بلاک قبلی نیز در عوض، هش بلاک قبل خود را ذخیره کرده است و این رویه همینطور ادامه پیدا میکند. شاید این سوال برای شما پیش بیاید که نگهداری هش بلاک قبل در بلاک بعدی، چطور میتواند هکرها را دور کند و اجازه ندهد که آنها این سیستم را دور بزنند؛ زیرا محاسبه هش منطبق بر بلاکها در رمزارزهای عظیمی مانند بیت کوین چندان آسان نیست.
در واقع، هش هر بلاک مبتنی بر هش بلاک قبلی است و توابع هشساز (درهمساز) مستقل عمل نمیکنند. در نتیجه تغییر تراکنشهای پیشین نیازمند محاسبه دوباره هش برای تمام بلاکهای میان آن بلاک و بلاک نونی است و این فرایند به همین شیوه ادامه مییابد. همانطور که میبینید، تغییر تراکنشهای گذشته اصلاً آسان نیست.
بدون این که بیشتر وارد این قضایا بشویم، باید گفت تولید یک هش برای یک بلاک از بیت کوین میانگین، ۱۰ دقیقه طول میکشد. این همان دلیلی است که هزاران هزار عدد از کامپیوترهای تخصصی، عملیات محاسبه هشها را بر عهده دارند.
ساتوشی ناکاموتو خودش این راه حل فرضی را مدتها پیش اینطور توضیح داده است:
اگر یک اکثریت از نیروی پردازنده توسط گروههای امین کنترل شود، زنجیره صادقانه برآمده از آن در سریعترین حالت ممکن رشد خواهد کرد و هر زنجیره محاسباتی دیگر را پشت سر خواهد گذاشت. مهاجم برای اصلاح یکی از بلاکهای قبلی باید الگوریتم اثبات کار آن بلاک و تمام بلاکهای بعد از آن را دوباره انجام دهد و نیروی برآمده از گروههای امین را پشت سر بگذارد.
تشویق صداقت
داوطلبان معمولاً برای همکاری در محاسبه هشهای یک بلاک چین در عوض با دریافت پاداش، تشویق میشوند. در خصوص بیت کوین، این پاداش حداقل ۶.۲۵ واحد بیت کوین است که در حال حاضر صدها هزار دلار ارزش دارد. البته، تنها یکی از صدها یا هزاران تایید کننده یا تولید کننده هش به ازای هر بلاک این پاداش را دریافت میکنند. سایر افراد باید دوباره از ابتدا شروع کرده و امتحان کنند.
از آنجا که فرایند مذکور به شدت رقابتی است، شبکههای بلاک چین روز به روز بیشتر گسترش پیدا میکنند و از این طریق، تقویت میشوند. اگر یک هکر قصد داشته باشد از سایر اعضای شبکه سبقت بگیرد، حداقل به ۵۱ درصد قدرت بیشتر از کل قدرت هشسازی آن شبکه یا به عبارتی، نرخ هش نیاز دارد.
اگر کسی با یک سابقه تراکنش یا حتی یک بلاک تراکنش غیرمعتبر تلاش کند به شبکه وارد شود، سایر اعضا به سادگی و به سرعت، تفاوت موجود را تشخیص داده و کپی او را از بلاک چین دفع میکنند. مشخص است که تحت این شرایط، هیچ انگیزهای هم برای آنها وجود ندارد تا با هکر همراه شوند.
هکر برای انجام یک هک یا «دوبار خرج کردن» موفق، باید به یکی از الگوریتمهای اثبات کار بلاک چین رخنه کرده و سپس هش بسیاری از بلاکهای گذشته را برای انجام یک تراکنش، دوباره محاسبه کند و سپس هش تمام تراکنشهای بعدی آن شبکه را هم برای محاسبه دوباره در نظر بگیرد.
ساز و کارهای اجماع بلاک چین
در حالی که سیستم اثبات کار مذکور طبق انتظار عمل میکند اما از یک مشکل اساسی رنج میبرد: مقیاسپذیری.
الگوریتم اثبات کاری که تاکنون درباره آن سخن گفتیم برای تولید یک بلاک در مدت زمان مشخصی طراحی شده است. براث مثال این مدت زمان برای بیت کوین ۱۰ دقیقه، برای اتریوم ۱۲ الی ۱۵ ثانیه و برای لایت کوین ۲.۵ دقیقه است.
به این ترتیب، اکنون سیستم به قدری رقابتی شده است که دیتاسنترهایی صرفاً برای دریافت پاداش این بلاک چینها در این مدت زمان شکل گرفتهاند. تایید کنندگان تراکنشها (شما بخوانید ماینرها) همیشه تشویق میشوند تا با افزایش قدرت محاسباتی کامپیوترهای خود، شانس خود را برای دریافت پاداش، افزایش دهند.
بر خلاف افزایش شرکت کنندگان، ظرفیت شبکه حتی یک بیت هم بیشتر نشده است. این مشکل اصلی بسیاری از رمزارزهای یاد شده است، چرا که یک سیستم پرداخت بینالمللی نیازمند پشتیبانی از هزاران تراکنش در ثانیه آن هم با قابلیت مقایسپذیری بسیار بیشتری از این مقدار است.
محدودیتهای مقیاسپذیری اثبات کار، یک انتخاب بیشائبه در طراحی بلاک چین بوده است تا به هدف غایی آن یعنی تمرکز زدایی دست یابد. با این وجود، مشکل بزرگی که به آن اشاره کردیم، زمینهساز انتقادات بسیاری شده است. اکثر منتقدان، راه حلهایی جایگزینی را مبتنی بر اجماع ارائه دادهاند که اصلاً در آنها نیازی به محاسبات هش نیست.
تاکنون هیچ یک از این راه حلهای جایگزین، آنطوری که منتقدان ادعا کردهاند، به مرحله عمل نرسیدهاند اما شاید بتوان رمزارز Cardano را رویکردی برای حل مشکل مقیاسپذیری برشمرد که از ساز و کارهای جایگزین استفاده میکند. «اثبات سهام» (Proof of Stake) در حال حاضر به عنوان یکی از بهترین جایگزینهای اثبات کار در نظر گرفته میشود.
بلاک چینهای خصوصی
تا به اینجا ما فقط درباره بلاک چینهایی حرف زدهایم که از منظر اکوسیستم رمرزارز میتوان به آنها خیره شد. همانطور که مدتی پیش اشاره کردیم، این فناوری پای خود را به نهادهایی باز کرده است که انتظار نمیرود؛ شرکتهای خصوصی و دولتها. بلاک چینها ملزم به ذخیره سابقه دادههای مالی نیستند؛ در واقع آنها صرفاً هر نوعی از داده را در خود ذخیره میکنند.
در واقع با وجود این که بیت کوین برای رقابت مستقیم با موسسات مالی ساخته شد، امروزه خود بانکها نیز به دنبال استفاده از بلاک چین در فناوریهای زیربنایی برای تراکنشهای سریعتر در ابعاد بینالمللی و همچنین کاهش اشتباهات انسانی هستند.
پیادهسازیهای خصوصی بلاک چین، برخلاف رمزارزها، مبتنی بر سلسله مراتب دسترسی هستند. این یعنی آنها فقط برای افراد خاصی در دسترس هستند و سابقه تراکنشها به صورت عمومی منتشر نمیشوند یا قابل تغییر نیستند. مثلاً میتوانیم به Hyperledger Fabric شرکت IBM و Corda شرکت R3 اشاره کنیم.
چنین شرکتهای بزرگی تاکنون به دفعات سراغ فناوری بلاک چین رفتهاند. برای نمونه، والمارت اخیراً این فناوری را برای بهبود رهگیری محصولات غذایی خود بررسی کرد. در سوی دیگر، DHL با IBM همکاری کرد تا یک بلاک چین برای زنجیره تامین داروهایش توسعه دهد.
آیا بلاک چینهای خصوصی منطقی هستند؟
با وجود این چندین و چند سال بحث و گفتوگوی عمومی، هیچ اجماعی مبنی بر بیمصرف بودن بلاک چینهای خصوص وجود ندارد. این به خاطر تفاوتهای اساسی میان پیادهسازیهای بلاک چین بین شرکتهای مختلف است. در حقیقت ما باید قبول کنیم که وجود یک بلاک چین صرفاً نمیتواند به معنای جلوگیری از دست کاری و عدم قابلیت ردیابی باشد.
اتفاقاً این فناوری میتواند بدون امکان رهگیری و شفافیت، به کاهش هزینههای سرسامآور کلی کمک کند. به یاد داشته باشید بلاک چینها بر اتفاق آرای ذیعنفعهایشان مبتنی هستند. در مورد بلاک چینهای خصوصی و محدود، خبری از آنها نیست.
بلاک چینهای خصوصی فاقد مجموعهای از چنین ذینفعهایی هستند و به ندرت پیش میآید که غیرمتمرکز باشند. به عبارت دیگر، بلاک چینهای محدود شما را ملزم میکنند به قوانین امنیتی وضع شده توسط سازمانها و نهادهای شخص ثالث اعتماد کنید، موضوعی که در بلاک چینهای عمومی مثل رمزارزها به چشم نمیخورد.
آیا همه اینها به معنای ناکارآمدی بلاک چینهای خصوصی است؟ نه دقیقاً؛ این بلاک چینها هم مزایای خودشان را دارند، مثلاً دسترسی بالا و قابلیت نگهداری دائمی از سوابق زمانی دادهها را ارائه میدهند.
علاوه بر این، حتی اگر اجماع کنترل کننده بلاک چین، دسترسی به آن را از دست بدهند، احتمال از دست دادن دادههای بین چند رایانه تقسیم میشود. در واقع هکرها نمیتوانند فقط با حمله به یک سرور، کل سیستم را دچار اختلال کنند بلکه آنها باید حمله را به صورت موازی برنامهریزی کنند. این دلیلی است که بلاک چین را «دفتر توزیع یافته» کارگزاریهای خصوصی هم مینامند.
شرکتهای خصوصی به جای دستیابی به توافقی بین اجماع کاربران، کپیهای متعددی از بلاک چین خود را روی چندین کامپیوتر در سراسر جهان نگهداری میکنند. سادهتر از این نمیتوان توضیح داد!
اپلیکیشنهای بلاک چین
در سالهای اخیر پلتفرمهای بلاک چین مثل اتریوم به کاربران اجازه دادهاند که از مزایای جانبی این فناوری استفاده کنند. از جمله این مزایا میتوان به سرمایهگذاری غیرمتمرکز یا مدیریت مالی غیرمتمرکز (DeFi)، مدیریت حقوق دیجیتال، هویت دیجیتال و مدیریت زنجیره تامین اشاره کرد.
پلتفرمهای مالی مبتنی بر بلاک چین میتوانند در بخشهای توسعه نیافته یا مناطقی که با چالش برای خدماتدهی رو به رو هستند، پتانسیل اصلی خود را نشان دهند. اکنون این پلتفرمها قادر به ارائه خدماتی نظیر وام، بیمه و پسانداز به مناطق جغرافیایی هستند که بانک در آنجا حضور ندارند.
افزون بر این که در بلاک چین موانع برای ورود به کمترین میزان ممکن میرسند، سرویسهای مالی غیرمتمرکز نیاز به واسطه را از بین میبرند و باعث کاهش قابل توجهی در هزینههای پردازش و بازههای زمانی میشوند.
چطور میتوان از بلاک چینها نام برد و توکنهای غیرقابل معاوضه (NFT) را فراموش کند. این توکنهای منحصر به فرد میتوانند به عنوان مالکیت دیجیتال یک شی یا دارایی عمل کنند.
آیندهای را تصور کنید که شما میتوانید حقوق قطعهای از زمین دیجیتال را تنها طی چند دقیقه کسب کنید. از آنجا مالکیت این موارد روی بلاک چین ذخیره میشوند، هیچکس نمیتواند آنها را نادیده گرفته یا دستکاری کند.
سرانجام، بسیاری از موارد مورد بحث، اندکی هم با رویاپردازی ادغام شدهاند. مشخص است که معاملات واقعی املاک و مستغلات، تا دههها به شکل سنتی ادامه خواهد یافت و هنوز فاصله زیادی با انتقال آنها به بلاک چین داریم. این فناوری، قدرت عجیب خود را در پلتفرمهایی مانند Decentraland، به عنوان یک بنگاه معاملات دیجیتال با تراکنشهایی بالغ بر میلیونها دلار اثبات کرده است. آیا آینده متعلق به بلاک چین است؟ هیچکس نمیتواند به این سوال پاسخ دهد ولی احتمالاً قسمتی از آن، بله!
سوالات متداول
بلاک چین چیست؟
- یک بلاک چین، دفتر کلی از تراکنشهاست که بین شبکهای از کامپیوترها به اشتراک گذاشته، تکرار و اطلاعات آن، دگرگون میشود و تغییر مییابد. این تغییرات بدون نیاز به یک شعبه مرکزی یا شخص و موسسهای مورد اعتماد صورت میگیرند.
چطور افراد از حوزه بلاک چین کسب درآمد میکنند؟
- داوطلبان معمولاً برای همکاری در محاسبه هشهای یک بلاک چین در عوض با دریافت پاداش، تشویق میشوند. در خصوص بیت کوین، این پاداش حداقل ۶.۲۵ واحد بیت کوین است که در حال حاضر صدها هزار دلار ارزش دارد. البته، تنها یکی از صدها یا هزاران تایید کننده یا تولید کننده هش به ازای هر بلاک این پاداش را دریافت میکنند. سایر افراد باید دوباره از ابتدا شروع کرده و امتحان کنند.
بلاک چینهای معروف کدام هستند؟
- رمزارزهایی نظیر بیت کوین، اتریوم، لایت کوین، دوج کوین و …، در کنار NFTها برخی از معروفترین پدیدههای مبتنی ببر بلاک چین در جهان هستند.
0 دیدگاه