بلاک چین؛ شبکه‌ای امن و بدون ناظر واحد
بلاک چین یک فناوری نوظهور است که انقلابی در سیستم‌های مدیریتی به شمار می‌رود. هدف از ایجاد این فناوری انجام فعالیت‌های مختلف بدون دخالت سازمان‌ها و نهادهای دولتی است. به عبارتی دیگر در بلاک چین هر کاربر مدیر خود بوده و فعالیت خود را انجام می‌دهد. فناوری بلاک چین بیشتر به دلیل داغ‌تر شدن بازار رمزارزها رشد پیدا کرد و به شکل امروزی تبدیل شد. باید بدانید که در حال حاضر معاملات باارزش‌ترین رمزهای دنیا یعنی بیت کوین و اتریوم با استفاده از تکنولوژی بلاک چین انجام می‌شود. بسیاری از افرادی که قصد ورود به بازار رمزارزها را دارند هنوز نمی‌دانند که بلاک چین چیست و چگونه کار می‌کند. با ما همراه باشید تا به بررسی ماهیت بلاک چین و سازوکار آن بپردازیم.
فهرست مطالب
سیر تحول فناوری بلاک چین از زمان ابداع تا کنون
قبل از پاسخ به این سوال که بلاک چین چیست، لازم است با تاریخچه پیدایش این تکنولوژی آشنا شویم. باید بدانید که توابع هش و رمزنگاری در فناوری بلاک چین استفاده می‌شوند، قبل از پیدایش رمزارزها ابداع شده بودند. به طور کلی می‌توان گفت که از ساختارهای بلاک چین برای اولین در اوایل دهه 1990 میلادی استفاده شد.
دو نفر به نام استوارت هابر و اسکات استورنتا افرادی بودند که در سال 1991 از بلاک چین به عنوان مهر زمانی در ثبت اسناد استفاده کردند. در واقع این دو نفر با استفاده از بلاک چین باعث شدند تا ثبت اسناد دیگر قابلیت تغییر زمان نداشته باشد. یک سال بعد، با به‌روزرسانی بلاک چین قابلیت‌های جدیدی به آن اضافه شد. مهم‌ترین قابلیت جدید بلاک چین این بود که کاربران می‌توانستند چندین داده را در یک بلوک جمع‌آوری کنند. از همین رو تکنولوژی بلاک چین کاربرد بیشتری پیدا کرد.
یک دانشمند علوم کامپیوتر به نام هال فینی در سال 2004 سیستم جدیدی را ارائه داد. به این سیستم جدید، اجماع کار قابل استفاده مجدد (Reusable Proof of Work) گفته می‌شود. در واقع این سیستم با دریافت یک توکن غیر قابل تغییر به عنوان ورودی، یک توکن امضا شده به عنوان خروجی تحویل می‌دهد. باید بدانید که این توکن خروجی می‌تواند از فردی به فرد دیگر انتقال پیدا کند. لازم به ذکر است که قبل از ارائه این سیستم جدید، مشکلی مبنی بر خرج مضاعف وجود داشت.
سیستم RPoW قابلیت نگهداری مالکیت توکن‌های خرج شده را در یک سرور مورد اطمینان ایجاد کرد و توانست مشکل خرج مضاعف را حل کند. در این سرور مورد اطمینان، تمام کاربران امکان تایید صحت و هماهنگی اطلاعات را داشتند. با توجه به این موضوع، سیستم RPoW به‌نوعی قدم مهم در فناوری بلاک چین به شمار می‌آمد.
ظهور بیت کوین و نقش فناوری بلاک چین در معاملات آن
در اواخر سال 2008 یک فرد یا گروهی ناشناس به نام ساتوشی ناکاموتو، سفیدنامه بیت کوین را منتشر کرد. در این سفیدنامه یک سیستم مالی الکترونیکی معرفی شد که به صورت غیر متمرکز و همتا به همتا بود. سازوکار بیت کوین بر اساس الگوریتم اثبات کار سیستم RPoW است؛ اما بیت کوین از نرم‌افزار محاسباتی برای رفع مشکل خرج مضاعف استفاده نمی‌کند. در واقع بیت کوین این کار را از طریق پروتکل غیر متمرکز و همتا به همتا با ردیابی و تایید تراکنش‌ها انجام می‌دهد. از آن زمان تاکنون فناوری بلاک چین در بازار رمزارزها بیشترین کاربرد را داشته است.
ماهیت فناوری بلاک چین چیست و ساختار آن چگونه است؟
در پاسخ به این سوال که بلاک چین چیست باید گفت این فناوری در واقع نوعی پایگاه داده با ساختار غیر متمرکز به شمار می‌رود. البته باید بدانید که بلاک چین مانند هر پایگاه داده دیگری نیست و تفاوت‌های زیادی دارد. در واقع وارد کردن داده‌های جدید به بلاک چین دارای قوانین خاصی است. زمانی که داده‌های به بلاک چین اضافه شده و ذخیره شوند، دیگر قابل ویرایش یا حذف کردن نخواهند بود. باید بدانید که داده‌های وارد شده در بلاک چین به صورت یک ساختار تشکیل شده از چند بلوک (Block) ذخیره می‌شوند. در واقع هر بلوک در ادامه بلوک قبل از خود ایجاد شده که شامل اطلاعاتی می‌شود که دلیل اتصال آن با بلوک قبلی هستند.
به طور کلی تمام بلوک‌ها با استفاده از اطلاعات و داده‌ها به یکدیگر متصل می‌شوند. اتصال این بلوک‌ها باعث ایجاد یک زنجیره (Chain) شده و بلوک‌ها به همان ترتیبی که ساخته شده‌اند در زنجیره قرار می‌گیرند. اولین بلوک در هر زنجیره که قبل از آن هیچ بلوک دیگری وجود نداشته و سایر بلوک‌ها در ادامه او قرار گرفته‌اند، بلوک پیدایش (Genesis Block) نام دارد.
تابع هش در بلاک چین و کاربرد آن
برای اینکه بتوانید تابع هش را بهتر درک کنید، دو ستون رسم شده در یک برگه را در نظر بگیرید. داده‌های مورد نظر خود را برای نگهداری در بلوک‌ها، در یک ستون قرار دهید. سپس این داده‌ها در طول یک فرایند محاسباتی به یک کلمه همراه با دو حرف تبدیل خواهد شد. در این شرایط با ایجاد هر تغییر در بلوک اول، بلوک دوم تغییر پیدا می‌کند و این فرایند تا آخرین بلوک ادامه دارد. این فرایند تعریفی ساده از هشینگ (Hashing) در تکنولوژی بلاک چین به شمار می‌رود.
در واقع فرایند هشینگ باعث قرار گرفتن بلوک‌ها در کنار هم و تشکیل زنجیره بلوکی می‌شود. داده‌ها در این فرایند به هر اندازه‌ای که باشند، برای تولید خروجی یا همان هش (Hash) در چند تابع ریاضی وارد خواهند شد. به این ترتیب با انجام محاسبات در ابن توابع ریاضی روی آنها هش‌ها تعیین می‌شوند. باید بدانید که طول ورودی هر چقدر که باشد، طول هش همیشه ثابت و یکسان است.
توابع هش در بلاک چین باعث می‌شوند تا هیچ‌یک از داده‌ها خروجی یکسان نداشته باشند. از همین رو با تغییر هر داده ورودی در یک بلوک، خروجی آن تغییر خواهد کرد. باید بدانید که در فناوری بلاک چین، عدم تولید خروجی یکسان در تابع هش اهمیت بسیار زیادی دارد. در واقع هر بلوک با استفاده از هش به دست آمده از بلوک قبلی، به آن متصل می‌شود. از همین رو، هر گونه تلاش برای تغییر بلوک‌های قدیمی بلافاصله قابل مشاهده خواهد بود.
ساختار غیر متمرکز بلاک چین به چه صورت است؟
فناوری بلاک چین که نوعی پایگاه داده به شمار می‌رود و داده‌های ذخیره شده در آن داخل بلوک‌هایی به هم متصل هستند، ساختاری غیر متمرکز دارد. اگر بلاک چین را به عنوان یک پایگاه داده مستقل در نظر بگیریم، از این نظر تنها در برخی از اپلیکیشن‌ها کاربرد خواهد داشت. اما فناوری بلاک چین می‌تواند به عنوان نوعی ابزار به‌منظور ایجاد هماهنگی بین افراد مختلف استفاده شود. برای این کار لازم است فناوری بلاک چین از نظریه بازی (Game Theory) و چند فناوری دیگر استفاده کند. به این ترتیب بلاک چین به یک دفتر کل توزیع شده (Distributed Ledger) تبدیل می‌شود که هیچ فردی آن را کنترل نمی‌کند.
عدم کنترل بلاک چین به این معنی است که هیچ فردی نمی‌تواند در این سیستم، داده‌ها را خارج از قوانین بلاک چین ویرایش یا حذف کند. از همین رو به‌نوعی می‌توان گفت که همه افراد به طور هم‌زمان مدیر این دفتر کل توزیع شده هستند. به این ترتیب تنها راه برای ایجاد هر تغییری در داده‌ها توافق اکثریت است.
مفهوم شبکه همتا به همتا در تکنولوژی بلاک چین
شبکه همتا به همتا (Peer to Peer) در واقع شبکه‌ای برای کاربران در بستر بلاک چین است. در واقع کاربران در این شبکه می‌توانند مستقیما با یکدیگر ارتباط داشته باشند و هر نوع اطلاعاتی را به یکدیگر انتقال دهند. زمانی که شما مستقیما با فردی صحبت می‌کنید در واقع ارتباط شما همتا به همتا به شمار می‌رود. اما زمانی که به صورت تلفنی با او تماس می‌گیرید، ابتدا یک سرور تماس شما را بررسی می‌کند و بعد به اطلاع آن فرد می‌رساند که شما تماس گرفته‌اید. چنین ارتباطی همتا به همتا به شمار نمی‌رود.
به طور کلی در سیستم‌های متمرکز ارتباط همتا به همتا برقرار نمی‌شود؛ این ارتباط تنها در سیستم‌های متمرکز وجود دارد. معمولا در سیستم‌های متمرکز، یک سرور موجود است که تمام اطلاعات در آن قرار می‌گیرد. از همین رو برای اینکه بتوانید به این اطلاعات دسترسی پیدا کنید باید یک درخواست برای سرور ارسال کنید. سپس در صورتی که سرور درخواست شما را تایید کند، برای دریافت اطلاعات به شما دسترسی داده می‌شود. در چنین شرایطی شما با دانلود اطلاعات از سرور و ذخیره کردن آنها دیگر برای دسترسی به این اطلاعات نیازی به سرور نخواهید داشت.
در شبکه همتا به همتا بلاک چین، کاربران در واقع همین فرایند را طی می‌کنند. به این صورت که تمام داده‌های داخل شبکه در کامپیوتر کاربران ذخیره می‌شود. از همین رو در صورت خروج هر کاربر از شبکه، دسترسی سایر کاربران به اطلاعات داخل شبکه قطع نخواهد شد. به این معنی که سایر کاربران همچنان امکان انتقال اطلاعات شبکه به یکدیگر را دارند. باید بدانید زمانی که یک بلوک جدید تشکیل می‌شود، داده‌های آن برای تمام اعضای شبکه ارسال می‌شود؛ در نتیجه کاربران می‌توانند دفتر کل خود را با داده‌های جدید به‌روزرسانی کنند.
منظور از گره یا نود در بلاک چین چیست؟
برای اینکه به طور کامل درک کنید که بلاک چین چیست، باید تمام اجزای تشکیل‌دهنده این فناوری آشنایی داشته باشید. یکی از مهم‌ترین این اجزا، گره یا نود (Node) است که به دستگاه‌های متصل به شبکه بلاک چین گفته می‌شود. در واقع کپی اطلاعات بلاک چین روی این دستگاه‌ها نگهداری می‌شود. باید بدانید برای اینکه بتوانید نود را راه‌اندازی کنید، باید نرم‌افزار شبکه را دانلود کرده و به نصب آن بپردازید. ادامه مراحل را خود نرم‌افزار و سیستم به صورت خودکار انجام می‌دهند.
مفهوم نود را به‌گونه‌ای دیگر نیز می‌توان تعریف کرد. بک تعریف ساده این است که هر فردی که با شبکه بلاک چین ارتباط دارد یک نود یا گره شناخته می‌شود. برای واضح‌تر شدن این تعریف باید گفت که در معامله رمزارزها، اپلیکیشن کیف پول دیجیتال که در گوشی شما نصب شده، یک نود و گره در شبکه بلاک چین به شمار می‌رود.
فناوری بلاک چین چه ویژگی‌های منحصربه‌فردی دارد؟
اکنون که به پاسخ این سوال که بلاک چین چیست رسیدیم لازم است با ویژگی‌های منحصربه‌فرد این پایگاه داده آشنا شویم. بسیاری از افرادی که در دنیای رمزارزها و بازارهای ارزهای دیجیتال فعالیت دارند، از فناوری بلاک چین برای انجام معاملات خود انجام می‌دهند. اما چه ویژگی‌هایی باعث شده تا این تکنولوژی تا این حد قابل اطمینان باشد که معامله‌گران ارزهای دیجیتال، فعالیت خود را در بستر بلاک چین انجام دهند؟ برای پاسخ به این سوال باید ویژگی‌های منحصربه‌فرد این فناوری را بررسی کنیم.
مهم‌ترین ویژگی‌های تکنولوژی بلاک چین شامل موارد زیر می‌شوند:
- امنیت بالا: اطلاعت داخل بلاک چین به صورت رمزنگاری شده ذخیره می‌شوند؛ از همین رو امنیت بسیار بالایی دارند. در واقع به دلیل رمزنگاری بودن اطلاعات، دست‌کاری یا تغییر آنها غیرممکن خواهد بود
- شفافیت کامل: یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های بلاک چین این است که اطلاعات به صورت شفاف در دسترس کاربران قرار می‌گیرد. به این معنی که همه کاربران می‌توانند تمام اطلاعات را مشاهده کنند. البته این قابلیت تنها در بلاک چین عمومی وجود دارد و تنها کاربران دارای مجوز تایید و مشاهده تراکنش‌ها می‌توانند تمام اطلاعات را مشاهده کنند
- غیر قابل تغییر بودن اطلاعات: در بستر بلاک چین اطلاعات بدون تایید اکثریت ویرایش یا حذف نخواهند شد. در واقع وقتی داده‌ای وارد شبکه می‌شود برای همه اعضا قابل مشاهده بوده و هیچ‌یک از اعضا به تنهایی امکان ویزایش یا حذف آن را ندارد
روش کار فناوری بلاک چین
همان‌طور که قبلا اشاره شد، بلاک چین در واقع زنجیره‌ای است که شامل بلوک‌های اطلاعاتی می‌شود. داخل هر بلوک لیست تراکنش‌های تایید شده ذخیره شده است. باید بدانید که فناوری بلاک چین با استفاده از تعداد بسیار زیادی از کامپیوترهایی که در سراسر دنیا توزیع شده، کار می‌کند. از همین رو بلاک چین را با عنوان یک دفتر کل توزیع شده در دنیا می‌شناسند. در واقع هر کپی از داده‌های بلاک چین در اختیار یک گره قرار گرفته و تمام گره‌ها در این بستر با یکدیگر تعامل دارند و همگام با هم فعالیت می‌کنند.
مهم‌ترین بخش هر بلاک چین فرایندی است که با نام ماینینگ شناخته می‌شود. باید بدانید که انجام این فرایند مبتنی بر الگوریتم‌های هشینگ است. هش که در واقعی خروجی تابع ریاضی به شمار می‌رود، همیشه مقداری منحصربه‌فرد و ثابت خواهد بود. در واقع اصلا مهم نیست که مقدار ورودی این تابع ریاضی چقدر است؛ در هر صورت خروجی یک مقدار ثابت باقی می‌ماند. باید اشاره کرد که توابع هش معمولا به صورت یک‌طرفه عمل می‌کنند. در واقع اگر شما خروجی را داشته باشید امکان دریافت ورودی را نخواهید داشت. همین یک‌طرفه بودن توابع هش باعث شده تا شبکه بلاک چین به شکل منحصربه‌فردی، امنیت بسیار بالایی داشته باشد.
سازوکار سیستم بلاک چین بر اساس سیستم‌های مالی سنتی
برای اینکه بهتر درک کنید که روش کار بلاک چین چیست، لازم است با چند مثال آن را توضیح دهیم. فرض کنید که شما می‌خواهید پولی را برای فردی دیگر واریز کنید و هر دوی شما در یک بانک دارای حساب هستید. در چنین شرایطی شما ابتدا درخواست انتقال وجه را به بانک ارائه می‌دهید. سپس بانک موجودی حساب شما را بررسی می‌کند تا از توانایی شما برای انتقال وجه مطمئن شود. در نتیجه تراکنش توسط بانک انجام شده پول از حساب شما کم شده و به حساب فرد گیرنده واریز می‌شود. پس از انجام تراکنش، بر اساس اطلاعات جدید دو حساب بانکی، پایگاه داده بانک‌ها به‌روزرسانی می‌شود.
سیستم بلاک چین نیز نوعی پایگاه داده مانند بانک‌ها است که در آن تراکنش‌ها تقریبا مانند بانک‌ها انجام می‌شوند. اما فرایند انجام تراکنش در بانک‌ها و سیستم بلاک چین یک تفاوت بسیار مهم دارد. برخلاف بانک‌ها، در سیستم بلاک چین هیچ واحد خاصی مسئول بررسی حساب‌ها و به‌روزرسانی پایگاه داده نیست. در واقع انجام به‌روزرسانی پایگاه داده و بررسی حساب‌ها بر عهده تمام گره‌ها است.
روش کار سیستم بلاک چین بر اساس الگوریتم این تکنولوژی
اکنون فرض را بر این بگیرید که شما می‌خواهید دو بیت کوین برای فردی ارسال کنید و تمام دارایی شما همین دو بیت کوین است. در راستای انجام این کار، با ایجاد تراکنش در کیف پول، پیام انتقال بیت کوین به شبکه و گره‌ها ارسال می‌شود. گره‌ها پس از دریافت پیام و بررسی دفتر کل توزیع شده، از صحت اطلاعات دریافتی اطمینان حاصل می‌کنند.
در صورتی که گره‌ها به اجماع برسند که شما دارای دو بیت کوین هستید، تراکنش شما با موفقیت انجام شده و داده‌های آن در یک بلوک ذخیره می‌شود. برای اینکه گره‌ها بتوانند دارایی‌ها را بررسی کنند، هویت شما باید در شبکه بلاک چین مشخص باشد. شما برای احراز هویت خود لازم است که از کلید خصوصی استفاده کنید.
عبارتی به نام نانس (Nonce) وجود دارد که با توجه به‌سختی شبکه، به اطلاعات بلوک‌ها اضافه خواهد شد. این فرایند معمولا به دلیل ایجاد رقابت میان ماینرها انجام می‌شود. باید بدانید که عبارت نانس به معنی عددی است که تنها یک بار کاربرد دارد. کوچک‌ترین تغییرات در ورودی باعث تغییر خروجی هشینگ می‌شود. از همین رو ماینرها با هدف دستیابی به یک خروجی هش مناسب به اضافه کردن نانس‌های مختلف به ورودی و تست آنها می‌پردازند.
ماینرها پس از یافتن هش مناسب، نانس نهایی را برای کل شبکه ارسال می‌کنند. سایر گره‌ها نانس را در اطلاعات بلوک قرار داده و تابع هش را اجرا خواهند کرد تا از صحت آن مطمئن شوند. در صورتی که صحت عملکرد نانس تایید شود، بلوک جدید به زنجیره اضافه خواهد شد. سپس اطلاعات این بلوک جدید در کل شبکه پخش شده و دفتر کل اطلاعات همه گره‌ها را به‌روزرسانی می‌کند. در صورتی که بخواهید دو بیت کوین دیگر را انتقال دهید، گره‌ها اجازه انجام تراکنش را نمی‌دهند. به این فرایند خرج مضاعف می‌گویند که در بلاک چین از آن جلوگیری می‌شود.
انواع سیستم‌های بلاک چین کدام‌اند؟
اکنون دیگر با این سوال که بلاک چین چیست و چگونه کار می‌کند، آشنا شدیم و فهمیدیم که چرا توجه بسیاری از افراد به این تکنولوژی جلب شده است. حال وقت آن رسیده که با انواع سیستم‌های بلاک چین آشنا شویم. در مجموع بلاک چین‌ها شامل دو دسته کلی بلاک چین‌های با مجوز (Permissioned) و بلاک چین‌های بدون مجوز (Permissionless) می‌شوند.
اگر بخواهیم جزئی‌تر نگاه کنیم، بلاک چین‌ها شامل چهار دسته مختلف می‌شوند که عبارتند از:
- بلاک چین عمومی: این نوع بلاک چین در دسته بلاک چین‌های بدون مجوز قرار می‌گیرد؛ چرا که دسترسی به شبکه این سیستم برای همه افراد آزاد است. همچنین این بلاک چین حالتی کاملا غیر متمرکز دارد و هر فردی می‌تواند در آن عضو شود. این نوع بلاک چین معمولا در استخراج و تبادل رمزارزهایی مانند بیت کوین و اتریوم کاربرد دارد
- بلاک چین خصوص: چنین بلاک چینی با نام بلاک چین مدیریت شده نیز شناخته می‌شود و در دسته بلاک چین‌های با مجوز قرار می‌گیرد. این نوع بلاک چین‌ها به‌وسیله سازمان‌ها خاص کنترل و مدیریت می‌شوند. بلاک چین خصوصی کاملا غیر متمرکز نیست، چرا که عموم مردم دسترسی محدودی به آن دارند. شبکه‌های تبادل ارز مجازی و هایپرلجر از این نوع بلاک چین هستند
- بلاک چین کنسرسیومی: این نوع بلاک چین در دسته با مجوز قرار دارد و به‌وسیله یک گروه بزرگ از چند سازمان و نهاد مدیریت و کنترل می‌شود. باد بدانید که این نوع بلاک چین از دسته خصوصی، تمرکززدایی بیشتری داشته و امنیت بالایی دارد
- بلاک چین هیبریدی: چنین بلاک چین‌هایی به‌وسیله یک سازمان خاص اداره می‌شود، اما دارای یک نهاد نظارتی مانند بلاک چین عمومی است. این نهاد نظارتی در واقع وظیفه اعتبارسنجی تراکنش‌ها را بر عهده دارد. یکی از معروف‌ترین بلاک چین‌های هیبریدی در واقع بلاک چین IBM Food Trust است
کاربردهای فناوری بلاک چین چیست؟
اکنون که با بلاک چین آشنا شدید ممکن است این سوال را از خود بپرسید که کاربردهای تکنولوژی بلاک چین چیست؟ در پاسخ به این سوال باید گفت که تکنولوژی بلاک چین در موارد بسیار زیادی کاربرد دارد. در واقع هر بستری که به ثبت و انتقال داده نیاز داشته باشد، می‌تواند از تکنولوژی بلاک چین کمک بگیرد.
برخی از مهم‌ترین کاربردهای بلاک چین عبارتند از:
- استفاده در چرخه زنجیره تامین
- اجرای بازی‌های ویدیویی
- استفاده در سیستم بهداشت و درمان
- انجام پرداخت‌های بین‌المللی رمزارزها
- ساختن شناسنامه دیجیتال
- گسترش فضای کار در اینترنت اشیا
- استفاده در امور خیریه
- استفاده در سیستم ذخیره فایل توزیع شده
معامله رمزارزها در پلتفرم آرون گروپس و بر بستر امن بلاک چین
فناوری بلاک چین یک سیستم بسیار گسترده است که در موارد زیادی مانند ساخت شناسنامه دیجیتال کاربرد دارد. اما در حال حاضر تبادلات بیت کوین و اتریوم به مهم‌ترین کاربرد این فناوری تبدیل شده است. باید بدانید که روزبه‌روز به تعداد معامله‌گران ارزهای دیجیتال اضافه می‌شود. اگر شما هم قصد فعالیت در بازار رمزارزها را دارید، بهتر است در یک پلتفرم معتبر این کار را انجام دهید. آرون گروپس یک پلتفرم بسیار معتبر و شناخته‌شده برای مبادلات ارزهای دیجیتال در ایران است. شما می‌توانید در پلتفرم ما به بیش از 500 مارکت بین‌المللی دسترسی داشته باشید و به مبادلات رمزارزهای خود بپردازید.