بلاکچین چیست؟و چگونه کار می‌کند؟

 بلاکچین یک دفتر کل دیجیتال غیرمتمرکز است که داده‌های تراکنش‌ها را به صورت امن در میان رایانه‌های تخصصی متعدد در شبکه ثبت می‌کند. بلاکچین با استفاده از رمزنگاری و مکانیسم‌های اجماع، از طریق ماهیت تغییرناپذیر خود، یکپارچگی داده‌ها را تضمین می‌کند، به این معنی که پس از ثبت اطلاعات، نمی‌توان آن را به صورت پس‌رونده تغییر داد.

بلاکچین ستون فقرات ارزهای دیجیتال مانند بیت کوین و اتریوم را تشکیل می‌دهد و در تقویت شفافیت، امنیت و اعتماد در بخش‌های مختلف فراتر از امور مالی نقش مهمی دارد.

بلاکچین چیست؟ 

بلاکچین نوع خاصی از پایگاه داده است که به عنوان دفتر کل دیجیتال غیرمتمرکز نیز شناخته می‌شود و توسط چندین رایانه توزیع‌شده در سراسر جهان نگهداری می‌شود.

داده‌های بلاکچین به صورت بلوک‌هایی سازماندهی می‌شوند که به ترتیب زمانی مرتب شده و با استفاده از رمزنگاری ایمن می‌شوند. اولین مدل بلاکچین در اوایل دهه 1990 توسط دانشمند کامپیوتر استوارت هابر و فیزیکدان دبلیو اسکات استورتنتا ایجاد شد که از تکنیک‌های رمزنگاری در زنجیره‌ای از بلوک‌ها برای ایمن‌سازی اسناد دیجیتال در برابر دستکاری داده استفاده کردند.

هابر و استور تنتا الهام‌بخش بسیاری از دانشمندان کامپیوتر و علاقه‌مندان به رمزنگاری بودند که در نهایت منجر به ایجاد اولین ارز دیجیتال مبتنی بر فناوری بلاکچین، بیت کوین، شد.

از آن زمان تاکنون، پذیرش فناوری بلاکچین به تدریج گسترش یافته و ارزهای دیجیتال توسط تعداد فزاینده‌ای از مردم در سراسر جهان استفاده می‌شود. در حالی که فناوری بلاکچین اغلب برای ثبت تراکنش‌های ارز دیجیتال استفاده می‌شود، برای ثبت انواع دیگر داده‌های دیجیتال نیز مناسب است و می‌تواند در طیف گسترده‌ای از موارد استفاده شود.

غیر متمرکز سازی در بلاکچین چیست؟ 

غیر متمرکز سازی در بلاکچین به این ایده اشاره دارد که کنترل و قدرت تصمیم‌گیری یک شبکه در بین کاربران آن توزیع می‌شود، نه اینکه توسط یک نهاد واحد مانند دولت یا شرکت کنترل شود. این می‌تواند در شرایطی مفید باشد که افراد نیاز به هماهنگی با افراد غریبه دارند یا می‌خواهند امنیت و یکپارچگی داده‌های خود را تضمین کنند.

در یک شبکه بلاکچین غیرمتمرکز، هیچ مقام مرکزی یا واسطه‌ای وجود ندارد که جریان داده‌ها یا تراکنش‌ها را کنترل کند. در عوض، تراکنش‌ها توسط یک شبکه توزیع‌شده از رایانه‌ها که برای حفظ یکپارچگی شبکه با هم کار می‌کنند، تأیید و ثبت می‌شوند. وقتی مردم در مورد فناوری بلاکچین صحبت می‌کنند، اغلب نه تنها در مورد پایگاه داده صحبت می‌کنند. فناوری بلاکچین برنامه‌های کاربردی مانند ارزهای دیجیتال و توکن‌های غیرقابل تعویض (NFT) را تقویت می‌کند و به افراد اجازه می‌دهد بدون تکیه بر یک مقام مرکزی با هم همکاری و تراکنش انجام دهند.

بلاکچین چگونه کار می‌کند؟ 

در هسته خود، بلاکچین یک دفتر کل دیجیتال است که تراکنش‌ها بین دو طرف را به صورت ایمن و ضد دستکاری ثبت می‌کند. این داده‌های تراکنش توسط یک شبکه توزیع‌شده جهانی از رایانه‌های ویژه به نام گره‌ها ثبت می‌شوند. هنگامی که یک کاربر تراکنشی را آغاز می‌کند، مانند ارسال مقدار مشخصی از ارز دیجیتال به کاربر دیگر، آن تراکنش به شبکه پخش می‌شود.

هر گره با تأیید امضاهای دیجیتال و سایر داده‌های تراکنش، آن را تأیید می‌کند. پس از تأیید تراکنش، همراه با سایر تراکنش‌های تأیید شده به یک بلوک اضافه می‌شود. بلوک‌ها با استفاده از روش‌های رمزنگاری به هم زنجیر می‌شوند و بلاکچین را تشکیل می‌دهند. فرآیند تأیید تراکنش‌ها و افزودن آن‌ها به بلاکچین از طریق یک مکانیسم اجماع انجام می‌شود، مجموعه‌ای از قوانین که نحوه توافق گره‌های شبکه در مورد وضعیت بلاکچین و اعتبار تراکنش‌ها را تعیین می‌کند.

رمزنگاری برای حفظ سوابق تراکنش‌های امن، شفاف و ضد دستکاری در بلاکچین کلیدی است. به عنوان مثال، هشینگ یک روش رمزنگاری حیاتی است که در بلاکچین‌ها استفاده می‌شود. این یک فرآیند رمزنگاری است که یک ورودی با هر اندازه را به یک رشته ثابت از کاراکترها تبدیل می‌کند. توابع هش استفاده شده در بلاکچین‌ها عموماً مقاوم در برابر تصادم هستند، به این معنی که احتمال یافتن دو قطعه داده که خروجی یکسانی تولید می‌کنند بسیار کم است.

ویژگی دیگر اثر بهمن نامیده می‌شود که به پدیده این که هر تغییر جزئی در داده‌های ورودی خروجی بسیار متفاوتی تولید می‌کند اشاره دارد. بیایید این را با SHA256، تابعی که در بیت کوین استفاده می‌شود، نشان دهیم. همانطور که می‌بینید، تغییر حروف بزرگ و کوچک باعث تغییر چشمگیر خروجی شده است. توابع هش همچنین توابع یک طرفه هستند زیرا رسیدن به داده‌های ورودی با مهندسی معکوس خروجی هش از نظر محاسباتی غیرقابل اجرا است.

هر بلوک در یک بلاکچین به طور امن هش بلوک قبلی را شامل می‌شود و یک زنجیره قوی از بلوک‌ها را ایجاد می‌کند. هر کسی که بخواهد یک بلوک را تغییر دهد، باید تمام بلوک‌های بعدی را تغییر دهد، کاری که نه تنها از نظر فنی چالش‌برانگیز است، بلکه از نظر اقتصادی نیز بسیار پرهزینه است. روش رمزنگاری دیگری که به طور گسترده در بلاکچین استفاده می‌شود، رمزنگاری کلید عمومی است.

این روش که رمزنگاری نامتقارن نیز نامیده می‌شود، به ایجاد تراکنش‌های امن و قابل تأیید بین کاربران کمک می‌کند. اینگونه کار می‌کند. هر شرکت‌کننده یک جفت کلید منحصر به فرد دارد: یک کلید خصوصی که آن را مخفی نگه می‌دارد و یک کلید عمومی که به صورت آشکار به اشتراک گذاشته می‌شود. هنگامی که یک کاربر تراکنشی را آغاز می‌کند، آن را با استفاده از کلید خصوصی خود امضا می‌کند و یک امضای دیجیتال ایجاد می‌کند.

سایر کاربران در شبکه می‌توانند با اعمال کلید عمومی فرستنده بر روی امضای دیجیتال، اصالت تراکنش را تأیید کنند. این رویکرد تراکنش‌های امن را تضمین می‌کند زیرا فقط مالک قانونی کلید خصوصی می‌تواند یک تراکنش را تأیید کند اما همه می‌توانند امضاها را با استفاده از کلید عمومی تأیید کنند. ویژگی دیگر بلاکچین شفافیت آن است. هر کسی می‌تواند به طور کلی داده‌های یک بلاکچین از جمله تمام داده‌های تراکنش و داده‌های بلوک را در سایت‌های بلاکچین عمومی بررسی کند.

به عنوان مثال، می‌توانید هر تراکنشی را که تاکنون در شبکه بیت کوین ثبت شده است را در سایت‌های کاوشگر بلاکچین مشاهده کنید، از جمله شناسه فرستنده و گیرنده، مقدار انتقال و لیستی از مالکان هر بیت کوین. همچنین می‌توانید بلوک‌ها را از امروز (در بلوک 788995 از ساعت 18:52:21 GMT در 29 مه 2023) تا بلوک اول که به عنوان بلوک پیدایش شناخته می‌شود، ردیابی کنید.

مکانیسم اجماع چیست؟ 

الگوریتم اجماع مکانیزمی است که به کاربران یا ماشین‌ها اجازه می‌دهد در یک محیط توزیع‌شده هماهنگ شوند. این مکانیسم باید اطمینان حاصل کند که همه عوامل در سیستم می‌توانند بر روی یک منبع واحد حقیقت توافق کنند، حتی اگر برخی از عوامل شکست بخورند. آن‌ها تضمین می‌کنند که همه گره‌های شبکه نسخه یکسانی از دفتر کل را دارند که شامل سوابق تمام تراکنش‌ها است.

مکانیسم‌های اجماع برای بلاکچین‌ها ضروری هستند زیرا هیچ مرجع مرکزی برای تأیید تراکنش‌ها و حفظ یکپارچگی شبکه وجود ندارد. هنگامی که ده‌ها هزار گره یک نسخه از داده‌های بلاکچین را نگه می‌دارند، چالش‌هایی مانند سازگاری داده و گره‌های مخرب می‌توانند به سرعت ایجاد شوند. برای اطمینان از یکپارچگی بلاکچین، مکانیسم‌های اجماع مختلفی وجود دارد که نحوه رسیدن به توافق گره‌های شبکه را تعیین می‌کنند. بیایید اکنون به موارد اصلی آن نگاه کنیم.

انواع مکانیسم‌های اجماع 

اثبات کار چیست؟

 اثبات کار (PoW) یک مکانیسم اجماع است که در بسیاری از شبکه‌های بلاک چین برای تایید تراکنش‌ها و حفظ یکپارچگی بلاکچین استفاده می‌شود. این اولین مکانیسم اجماع است که توسط بیت کوین استفاده شده است. در PoW، ماینرها برای افزودن بلوک بعدی به بلاکچین با هم رقابت می‌کنند تا یک مسئله ریاضی پیچیده را حل کنند. در فرآیندی که استخراج نامیده می‌شود، اولین ماینری که مشکل را حل کند، با ارز دیجیتال پاداش می‌گیرد. ماینرها باید از رایانه‌های قدرتمند برای حل مسائل ریاضی برای استخراج سکه‌های جدید و ایمن‌سازی شبکه استفاده کنند. به همین دلیل است که فرآیند استخراج به مقدار زیادی قدرت محاسباتی و در نتیجه انرژی نیاز دارد.

اثبات سهام چیست؟

اثبات سهام (PoS) یک مکانیسم اجماع است که برای رفع برخی از مشکلات اثبات کار (PoW) طراحی شده است. در سیستم PoS، به جای اینکه ماینرها برای تأیید تراکنش‌ها و افزودن بلوک‌های جدید به بلاکچین با هم رقابت کنند تا مشکلات ریاضی پیچیده را حل کنند، اعتبارسنج‌ها بر اساس مقدار ارز دیجیتالی که در شبکه “سهام” گذاشته‌اند انتخاب می‌شوند. اعتبارسنج‌ها مقدار مشخصی از ارز دیجیتال را به عنوان وثیقه یا “سهام” برای شرکت در فرآیند اجماع نگه می‌دارند. سپس آن‌ها به صورت تصادفی برای ایجاد بلوک‌های جدید و تأیید تراکنش‌ها بر اساس اندازه سهام خود انتخاب می‌شوند. اعتبارسنج‌ها برای ایجاد بلوک‌های جدید و به عنوان انگیزه‌ای برای عمل کردن به بهترین نحو برای شبکه، با کارمزد تراکنش پاداش می‌گیرند.

سایر مکانیسم‌های اجماع محبوب

اثبات کار و اثبات سهام رایج‌ترین الگوریتم‌های اجماع هستند، اما موارد دیگری نیز وجود دارد. برخی ترکیبی از عناصر هر دو سیستم هستند، در حالی که برخی دیگر روش‌های کاملاً متفاوتی هستند. به عنوان مثال، اثبات سهام نمایندگی شده (DPoS) شبیه به PoS است، اما به جای اینکه همه اعتبارسنج‌ها واجد شرایط ایجاد بلوک‌های جدید باشند، دارندگان توکن مجموعه‌ای کوچکتر از نمایندگان را برای انجام این کار از طرف خود انتخاب می‌کنند. از سوی دیگر، در اثبات اختیار (PoA)، اعتبارسنج‌ها با توجه به شهرت یا هویت خود شناسایی می‌شوند نه مقدار ارز دیجیتالی که در اختیار دارند. اعتبارسنج‌ها بر اساس قابل اعتماد بودن آن‌ها انتخاب می‌شوند و در صورت رفتار مخرب می‌توانند از شبکه حذف شوند.

مزایای بلاکچین

1. غیر متمرکز سازی ماهیت غیرمتمرکز بلاکچین به این معنی است که هیچ نقطه کنترل یا شکست واحدی وجود ندارد، که می‌تواند آن را امن‌تر و مقاوم‌تر در برابر حملات یا نقض داده کند.

• شفافیت تراکنش‌ها در یک بلاک چین برای همه شرکت‌کنندگان قابل مشاهده است، که ردیابی و تأیید تراکنش‌ها و اطمینان از دقت آن‌ها را آسان‌تر می‌کند.

• تغییرناپذیری پس از ثبت یک تراکنش در بلاکچین، نمی‌توان آن را تغییر یا حذف کرد. این یک رکورد دائمی از تمام تراکنش‌هایی ایجاد می‌کند که هر کسی با دسترسی به شبکه بلاکچین می‌تواند آن را تأیید کند. این یک تغییر اساسی از سیستم‌های سنتی است که در آن تراکنش‌ها قابل برگشت هستند.

• کارایی بلاکچین می‌تواند تراکنش‌ها را سریع‌تر و کارآمدتر کند زیرا به واسطه‌هایی مانند بانک‌ها نیاز ندارد.

• هزینه‌های پایین‌تر با حذف واسطه‌ها و خودکارسازی فرآیندها، بلاکچین می‌تواند هزینه‌های تراکنش را کاهش دهد و برخی از عملیات تجاری را کارآمدتر کند.

• بی‌اعتمادی فناوری بلاکچین تراکنش‌های شفافی را امکان‌پذیر می‌کند که توسط خود شرکت‌کنندگان شبکه تأیید و اعتبارسنجی می‌شوند بدون واسطه‌های مورد اعتماد.

انواع مختلف شبکه‌های بلاکچین چیست؟

بلاکچین عمومی

یک بلاکچین عمومی یک شبکه غیرمتمرکز است که برای هر کسی که می‌خواهد شرکت کند باز است. این شبکه‌ها معمولاً منبع باز، شفاف و بدون مجوز هستند، به این معنی که هر کسی می‌تواند به آن‌ها دسترسی داشته باشد و از آن‌ها استفاده کند. بیت کوین و اتریوم نمونه‌هایی از بلاکچین‌های عمومی هستند.

بلاکچین خصوصی

همانطور که از نام آن پیداست، یک بلاکچین خصوصی شبکه بلاکچینی است که برای عموم باز نیست. بلاکچین‌های خصوصی معمولاً توسط یک نهاد واحد مانند یک شرکت اداره می‌شوند و برای اهداف و موارد استفاده داخلی استفاده می‌شوند. بلاکچین‌های خصوصی محیط‌های مجوزی با قوانین مشخص هستند که تعیین می‌کنند چه کسی می‌تواند زنجیره را ببیند و در آن بنویسد. آن‌ها سیستم‌های غیرمتمرکز نیستند زیرا سلسله مراتب مشخصی از کنترل وجود دارد. با این حال، آن‌ها می‌توانند توزیع شوند زیرا بسیاری از گره‌ها یک نسخه از زنجیره را در رایانه‌های خود نگهداری می‌کنند.

بلاکچین کنسرسیومی

یک بلاکچین کنسرسیومی ترکیبی از بلاکچین‌های عمومی و خصوصی است. در یک بلاکچین کنسرسیومی، چندین سازمان برای ایجاد یک شبکه بلاکچین مشترک که به صورت مشترک مدیریت و اداره می‌شود، گرد هم می‌آیند. این شبکه‌ها بسته به نیازهای اعضای کنسرسیوم می‌توانند باز یا بسته باشند. به جای یک سیستم باز که در آن هر کسی می‌تواند بلوک‌ها را تأیید کند، یا یک سیستم بسته که در آن فقط یک نهاد واحد تولیدکنندگان بلوک را تعیین می‌کند، یک زنجیره کنسرسیومی تعداد کمی از طرف‌های هم‌قدرت را به عنوان اعتبارسنج عمل می‌کند.

قوانین سیستم انعطاف‌پذیر هستند: دید زنجیره می‌تواند محدود به اعتبارسنج‌ها، قابل مشاهده برای افراد مجاز یا قابل مشاهده برای همه باشد. اگر اعتبارسنج‌ها بتوانند به اجماع برسند، تغییرات را می‌توان به راحتی اعمال کرد. در مورد نحوه کار بلاکچین، اگر تعداد مشخصی از این طرف‌ها صادقانه رفتار کنند، سیستم با مشکل مواجه نخواهد شد.

بلاکچین برای چه مواردی استفاده می‌شود؟

در حالی که فناوری بلاکچین هنوز در مراحل اولیه خود است، اما در حال حاضر در صنایع مختلف کاربردهایی دارد. برخی از رایج‌ترین کاربردهای فعلی فناوری بلاکچین عبارتند از:

1. ارزهای دیجیتال فناوری بلاکچین برای پشتیبانی از ایجاد ارزهای دیجیتال توسعه یافت که از بلاک چین به عنوان یک دفتر کل امن و غیرمتمرکز برای ثبت تراکنش‌ها استفاده می‌کنند.
2. هویت دیجیتال بلاک چین را می‌توان برای ایجاد هویت‌های دیجیتال امن و ضد دستکاری استفاده کرد که می‌توان از آن‌ها برای تأیید اطلاعات شخصی و سایر داده‌های حساس استفاده کرد. این می‌تواند با انتقال بیشتر اطلاعات و دارایی‌های شخصی ما به صورت آنلاین اهمیت فزاینده‌ای پیدا کند.
3. رای‌گیری با ارائه یک دفتر کل غیرمتمرکز و ضد دستکاری از تمام آرای ثبت‌شده، فناوری بلاکچین می‌تواند برای ایجاد یک سیستم رای‌گیری امن و شفاف استفاده شود که امکان تقلب انتخاباتی را از بین می‌برد و یکپارچگی فرآیند رای‌گیری را تضمین می‌کند.
4. مدیریت زنجیره تأمین فناوری بلاکچین را می‌توان برای ایجاد یک دفتر کل از تمام تراکنش‌های یک زنجیره تأمین استفاده کرد. هر تراکنش می‌تواند به عنوان یک بلوک در بلاکچین ثبت شود و یک رکورد تغییرناپذیر و شفاف از کل فرآیند زنجیره تأمین ایجاد کند.
5. قراردادهای هوشمند قراردادهای هوشمند قراردادهایی هستند که خود اجرا می‌شوند و می‌توان آن‌ها را برای اجرای خودکار در صورت برآورده شدن شرایط خاص برنامه‌ریزی کرد. فناوری بلاکچین امکان ایجاد و اجرای قراردادهای هوشمند به صورت ایمن و غیرمتمرکز را فراهم می‌کند. یکی از امیدوارکننده‌ترین کاربردهای قراردادهای هوشمند برای برنامه‌های غیرمتمرکز (dApps) و سازمان‌های غیرمتمرکز (DAOs) است.

حرف پایانی

فناوری بلاکچین روشی امن و شفاف برای ثبت تراکنش‌ها و ذخیره داده‌ها ارائه می‌دهد. این فناوری می‌تواند با آوردن سطح جدیدی از اعتماد و امنیت به دنیای دیجیتال، صنایع را متحول کند. چه فعال کردن تراکنش‌های همتا به همتا، ایجاد اشکال جدیدی از دارایی‌های دیجیتال یا تسهیل برنامه‌های غیرمتمرکز، فناوری بلاکچین دنیایی از امکانات را باز می‌کند. با ادامه تکامل و گسترش پذیرش این فناوری، می‌توانیم انتظار داشته باشیم که موارد استفاده نوآورانه و تحول‌آفرین بیشتری در سال‌های آینده ظهور کنند.