بلاک چین چیست؟

بلاک چین به زبان ساده دفتر حساب دیجیتالی توزیع‌شده و غیرقابل تغییر است که مسئول ثبت تراکنش‌ها و پیگیری جابه‌جایی دارایی‌های دیجیتال روی شبکه‌ی خود است.

در ابتدا از بلاک چین تنها برای پیگیری دارایی‌های مالی استفاده می‌شد ولی امروزه کاربردهای متعدد و روبه‌رشدی برای آن وجود دارد زیرا بلاک چین راهی خارق‌العاده برای ذخیره ارزش است. بلاک چین‌ها ویژگی‌های کلیدی دارند دارند که دنیای جدیدی به نام «وب 3» را به روی کاربران می‌گشایند. هر کدام از بلاک چین‌ها دارای موارد استفاده خاصی هستند و هر کدام معایب و مزایای خود را دارند. در این مقاله از بلاگ «تهران ولت» تمام آنچه را که لازم است در مورد بلاک چین و نحوه عملکرد و انواع آن بررسی می‌کنیم.

بلاک چین (Blockchain) چیست؟

درک فناوری بلاک چین ممکن است در ابتدا مشکل به نظر برسد اما زمانی که با برخی از مفاهیم کلیدی آن آشنا شدید می‌توانید در کوتاهترین زمان به یکی از خبره‌های وب 3 تبدیل می‌شوید. ممکن است فکر کنید که تمامی بلاک چین‌ها به اندازه بیت کوین امن یا تمامی آن‌ها به اندازه اتریوم کاربردی هستند اما در واقعیت شبکه‌های بلاک چین با یکدیگر تفاوت زیادی دارند. بلاک چین‌ها می‌توانند ویژگی‌هایی داشته باشند که عملکردهای کل شبکه را تغییر دهند برای مثال می‌توانند سازوکار حاکمیت، شیوه ایجاد کوین‌های جدید و نحوه پیوستن به شبکه‌ی متفاوتی داشته باشند.

همانطور که گفته شد بلاک چین‌ها با داشتن ویژگی‌های کلیدی دارند، کاربردهای جدیدی را در اختیار کاربران قرار می‌دهند، اما این ویژگی‌ها کدامند؟

ویژگی‌های کلیدی شبکه بلاک چین

بلاک چین‌ها دارای ویژگی‌های جالب بسیاری هستند، با این وجود تمامی این ویژگی‌ها از دو ستون اصلی تشکیل شده‌اند: فناوری دفتر کل (لجر) توزیع‌شده و تاریخچه غیرقابل تغییر. در ادامه این دو مورد را بررسی می‌کنیم.

فناوری دفتر کل توزیع‌شده

بلاک چین به جای آنکه اطلاعات خود را روی یک سرور متمرکز ذخیره کند، دفتر حساب خود را روی تمامی کامپیوترهای متصل به شبکه‌اش ذخیره می‌کند. این کامپیوترها گره نامیده می‌شوند و مسئول ذخیره‌سازی، به اشتراک‌گذاری، ثبت اطلاعات و انتقال داده‌های دیجیتال هستند. این اساس فناوری «دفتر کل (لجر) توزیع‌شده» است و تنها راه امن برای ذخیره اطلاعات در بلاک چین‌ها است.

تاریخچه غیرقابل تغییر

بلاک چین اطلاعات را به شیوه‌ی منحصربه‌فردی ذخیره می‌کند: ذخیره سازی در بلوک‌ها. این بلوک‌های اطلاعات به صورت زنجیره ذخیره شده‌اند و در کل شبکه توزیع شده‌اند، به همین دلیل به این شبکه «بلاک چین» به معنی زنجیره بلوک گفته می‌شود. به بیان دیگر این ساختار داده‌ی خاص از این امر اطمینان حاصل می‌کند که تغییر اطلاعات پس از ثبت در بلاک چین غیرممکن باشد. این ویژگی هک بلاک چین را تقریبا غیرممکن می‌سازد.

کاربرد بلاک چین

انجام تراکنش دیجیتال امری مرسوم است و شاید این سوال برایتان پیش بیاید که وجود بلاک چین در این حوزه چرا تا این اندازه سروصدا به پا کرده است. باید توجه کرد که انتقال پول دیجیتال با ارسال سایر اطلاعات دیجیتال مانند ایمیل و تصویر کاملا متفاوت است.

تمامی ارزها برای آن‌که دارای ارزش باشند، باید محدود باشند. در تراکنش دیجتالی موفق زمانی که گیرنده دارایی را دریافت می‌کند، همان مبلغ باید از فرستده کسر شود، در غیر این صورت رویدادی به نام «دو بار خرج کردن» یا دابل اسپند رخ می‌دهد.

شاید این اصلاح برایتان ناآشنا باشد، اما این رویداد رکن اساسی تمامی سیستم مالی ما و اعتماد به بانک‌ها است. فناوری بلاک چین مشکل دوبار خرج کردن را بدون نیاز به نهادی مرکزی برای تایید تراکنش‌‌ها حل می‌کند، یعنی انتقال شفاف، امن و گمنام مبادله‌های همتا به همتای دارایی امکان‌پذیر شده است.

به بیان ساده‌تر، حل مشکل دوبار خرج کردن به این معنی است که بلاک چین امکان تبادل دارایی را به صورتی ایجاد می‌کند که آن دارایی در کمال امنیت از شخصی به شخصی دیگر برسد.

انواع بلاک چین

روش‌های متعددی برای ایجاد بلاک چین وجود دارد. بیشتر افراد زمانی که به بلاک چین اشاره می‌کنند، منظور آن‌ها بلاک چین‌های غیرمتمرکز مانند بیت کوین است اما این فناوری امکان ایجاد سیستم‌های متمرکز را نیز می‌دهد. 

تنها به این خاطر  که بلاک چین امکان انتقال همتا به همتا و غیرمتمرکز دارایی را می‌دهد، به این معنی نیست که این تنها روش کار کردن آن است. برخی بلاک چین‌ها عمومی، خصوصی، دارای مجوز یا با مشارکت چندین شرکت ساخته شده‌اند، برخی نیز ترکیب این چند مورد هستند.

حال بیایید تفاوت بین گونه‌های مختلف شبکه بلاک چین و اهمیت آن‌ها را بررسی کنیم.

بلاک چین‌ های خصوصی، مجوزدار و مشارکتی

بلاک چین مجوزدار (Permissioned) توسط یک نهاد مانند حکومت یا شرکت راه‌اندازی می‌شود. در نتیجه نهاد مرکزی می‌تواند تعیین کند که چه کسی گره ها را مدیریت می‌کند. همچنین کسانی که گره‌ها را مدیریت می‌کنند، قدرت زیادی دارند، قدرت سواستفاده.

نوع دیگر بلاک چین خصوصی (Private) است. طبق تعریف این نوع بلاک چین‌ها همیشه مجوزدار هستد اما می‌توانند یک قدم جلوتر رفته و علاوه بر محدود کردن مدیریت گره، می‌توانند دسترسی به سیستم را نیز محدود کنند.

این نوع از سیستم‌ها کاملا متمرکز هستند و به نهادها امکان محافظت از هویت و داده‌های کاربران را می‌دهند در نتیجه این سیستم‌ها بیشتر توسط حکومت‌ها و گروه‌های تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرند که می‌خواهند کنترل کاملی روی سیستم و داده‌هایش داشته باشند.

مثال خوبی از بلاک چین‌ های خصوصی هایپرلجر (Hyperledger) است که از سیستمی خصوصی برای نگه‌داری داده‌های کاربران مانند اطلاعات ارسال محموله در مقابل چشمان کنجکاو محافظت می‌کند. در این چنین موردی وجود بلاک چین شفاف می‌تواند خطراتی ایجاد کند.

نوع دیگر بلاک چین مشارکتی (Consortium) است که بلاک چینی مجوزدار است اما به جای آنکه توسط نهادی واحد اداره شود، توسط گروهی از سازمان‌های مسئول اداره می‌شود. این روش در مدیریت سیستم‌های مالی محبوبیت دارد و امکان مشارکت چند سازمان را فراهم می‌کند. این بلاک چین‌ ها می‌توانند به سرعت تراکنش ها را پردازش کرده و با استفاده از سیستم رای‌گیری، تغییرات را تایید کنند.

تمامی این بلاک چین‌های گفته شده متمرکز و دارایی یک نقطه شکست است به همین دلیل چندان هم امن نیستند.

بلاک چین های بدون مجوز و عمومی

نقطه مقابل بلاک چین‌های قبلی، بلاک چین بدون مجوز (Permissionless) است و به تمامی افراد امکان مدیریت گره را در شبکه می‌دهد. در این سیستم معمولا مشارکت‌کنندگان بیشتری از تمامی نقاط دنیا وجود دارد. 

این امر باعث کندتر شدن آن‌ها نسبت به بلاک چین‌های خصوصی و مجوزدار می‌شود. با این حال هر چه سیستم بزرگ‌تر باشد، نظارت روی مشارکت‌کنندگان در مقابل اقدامات خرابکارانه، آسان‌تر خواهد شد. بنابراین ماهیت غیرمتمرکز بلاک چین بدون مجوز باعث امن‌تر شدن آن نسبت مدل خصوصی می‌شود.

همچنین بلاک چین‌های عمومی (Public) وجود دارد که طبق تعریف بدون مجوز هستند. در این بلاک چین نه تنها همه‌ی افراد می‌توانند به شبکه ملحق شوند بلکه با همه‌ی گره‌ها به طور یکسان رفتار شده و تمامی داده‌های شبکه در معرض دید مشارکت‌کننده‌گان قرار دارد.

بلاک چین‌های عمومی برای رمزارزها مناسب هستند زیرا شفاف، امن و قابل حسابرسی هستند. مثال خوبی از بلاک چین عمومی، شبکه بیت کوین است.

نحوه کار بلاک چین

همانطور که اشاره شد، بلاک چین داده‌های شبکه را روی تمامی کامپیوترهای مشارکت‌کننده در شبکه  که با نام گره شناخته شده‌اند، ذخیره می‌کند. گره‌ها با شرکت در فرآیند تایید تراکنش‌ها در تامین امنیت شبکه نقش دارند. هر کدام از این گره‌ها اطلاعات را در بلوک‌ها ذخیره می‌کنند، سپس تمامی این بلوک‌ها به صورت زنجیره‌ای قرار می‌گیرند. هر زمان که شبکه تراکنشی را پردازش می‌کند، طول این زنجیره بیشتر می‌شود.

با این وجود گره‌ها اطلاعات را به شیوه‌ای ذخیره می‌‎کنند که برایتان خوانا نیست زیرا از روش رمزنگاری هش استفاده می‌کنند. گره‌ها برای محافظت از اطلاعات حساس درون تراکنش، این اطلاعات را به رشته‌ای از اعداد و حروف تبدیل کرده و سپس هر کدام را در بلوکی ذخیره می‌کنند.

این هش رمزنگاری شده تنها شامل اطلاعات بلوک مرتبطش نیست بلکه شامل اطلاعات بلوک قبلی در زنجیره نیز است. بدین معنی که اگر کسی یکی از بلوک‌ها را تغییر دهد، هش آن نیز تغییر کرده و در نتیجه تمامی بلوک‌های بعدی در زنجیره نیز تغییر می‌کند.  این امر باعث می‌شود هر ویرایشی در کل شبکه محسوس شده و در نتیجه باعث امن شدن آن می‌شود.

هر اندازه سابقه‌ی تراکنشی در شبکه بلاک چین قدیمی‌تر باشد، تغییر داده‌ی آن مشکل‌تر خواهد شد. این ویژگی بدین معنی است که بلاک چین محیطی منحصربه‌فرد برای ذخیره داده‌ی باارزش است.

اکنون که با شیوه‌ی ذخیره داده در بلاک چین آشنا شدیم، این پرسش پیش می‌آید که «چه عاملی باعث جلوگیری از دروغ گفتن یک گره در مورد وضعیت شبکه و سواستفاده از آن به نفع خود می‌شود؟»

برای پاسخ به این پرسش با انواع سازوکارهای اجماع در شبکه بلاک چین آشنا خواهیم شد.

امنیت شبکه بلاک چین چگونه تامین می‌شود؟

در بلاک چین‌های مجوزدار و خصوصی، نهاد کنترل‌کننده معمولا از رای‌گیری استفاده می‌کند اما در بلاک چین عمومی مانند بیت کوین یا اتریوم، از شیوه‌ای دیگری به نام «سازوکار اجماع» برای تامین امنیت شبکه به شیوه‌ای غیرمتمرکز استفاده می‌شود.

سازوکار اجماع (Consensus) چیست؟

این بخش، واضح‌ترین قسمت بلاک چین است: هزاران گره در سراسر جهان پخش شده‌اند و اکثریت آن‌ها باید تراکنشی را قبل از ثبت در بلاک چین، تایید کنند. زمانی که بلوک جدیدی به زنجیره‌ی بلوک‌ها اضافه شد، تمامی گره‌ها باید در وضعیت مشابهی باشند، به این وضعیت اجماع یا تفاهم جمعی می‌گویند.

از آنجایی که مدیریت دفترکل بلاک چین به صورت گسترده توزیع شده است، یک فرد به تنهایی نمی‌تواند کنترل کل شبکه را به دست بگیرد و به شبکه اطلاعات نادرست وارد کند، همین امر باعث امنیت کل شبکه می‌شود.

اما شیوه‌ی پردازش فرآیندها توسط گره‌ها بر اساس سازوکار اجماع به کار گرفته شده در بلاک چین، با هم تفاوت دارد. همچین هر روش اجماع دارای مزایای و معایب خود است. 

انواع سازوکارهای اجماع

بلاک چین‌های عمومی دو دسته اصلی سازوکار اجماع دارند: اثبات کار (Proof of Work) و اثبات سهام (Proof of State). با این وجود، روش‌های اجماع دیگری نیز وجود دارند که متمرکزترند و کمتر استفاده می‌شوند.

• اثبات کار (PoW): سازوکار اجماع کندتر و امن‌تری است که در آن استخراج‌کنندگان (ماینرها) ضمن حل مسایل پیچیده ریاضی، تراکنش‌ها را پردازش کرده و در قبال آن کوین پاداش می‌گیرند. در این روش توان پردازشی زیادی مصرف می‌شود. با داشتن این سازوکار امنیت شبکه حفظ شده و ماینرها لزومی به تقلب نمی‌بینند زیرا انرژی مصرف شده برای تقلب از سود آن بیشتر خواهد شد. مثال خوبی از این بلاک چین با سازوکار اثبات کار، شبکه بیت کوین است.
• اثبات سهام (PoS): سازوکاری سریع‌تر و بهینه‌تر که از تاییدکننده‌ها (Validator) برای پردازش تراکنش‌ها بهره می‌گیرد. تاییدکنندگان در بلاک چین اثبات سهام به جای استفاده از توان پردازشی بالا برای اثبات قابلیت اعتمادشان از مقدار قابل توجهی ارز دیجیتال به عنوان وثیقه استفاده می‌کنند. به بیان ساده تاییدکنندگان در قبال رفتار صادقانه پاداش می‌گیرند و در قبال رفتار مخرب تنبیه شده و از وثیقه‌‎شان کاسته می‌شود. مثالی از بلاک چین اثبات سهام، بلاک چین اتریوم است.

کاربردهای بلاک چین

اگرچه ممکن است فکر کنید که بلاک چین تنها با ارزهای دیجیتال مرتبط است اما کاربردهای بیشتری دارد. بلاک چین تنها در مورد رمزارز و امور مالی نیست بلکه کاربردهای دیگری نیز دارد.

برای مثال برخی شبکه‌های بلاک چین از قراردادهای هوشمند (Smart Contract) پشتیبانی می‌کنند که مانند نسخه‌ی بلاک چینی، برنامه‌ای کامپیوتری است. قراردادهای هوشمند انقلابی بزرگ در فناوری بلاک چین ایجاد کرده‌اند. این برنامه‌های کامپیوتری می‌توانند اپلیکیشن‌های بلاک چینی با کاربردهای متعدد ایجاد کنند.

برای نمونه اپلیکیشن‌های مالی غیرمتمرکز امکان وام دادن و وام گرفتن را فراهم کرده‌اند. کاربرد دیگر آن بازی‌ها و هنر بلاک چینی به شیوه‌ی توکن‌های غیرقابل معاوضه (NFT) است. این برنامه‌ها همچنین ساخت پلتفرم‌های متاورسی مانند سندباکس و دیسنترالند را امکان‌پذیر کرده‌اند.

همچنین فناوری بلاک چین شیوه حاکمیت ما را تغییر داده است، زیرا توکن‌ها و کوین‌ها امکان ساخت سیستم رای‌گیری غیرمتمرکز را ممکن کرده‌اند، این شیوه رای‌گیری در دنیای بلاک چین، دائو (DAO) یا سازمان‌های خودگران غیرمتمرکز نام دارند.

هر اندازه نوآوری در دنیای وب 3 پیشرفت می‌کند، پتانسیل ایجاد کاربردهای جدید آن نیز بیشتر می‌شود. فناوری بلاک چین برای ماندن اینجاست و در آینده جایگاه بیشتری نیز خواهد داشت.

جمع‌بندی

شبکه‌های بلاک چین اساس رمزارزها هستند و امکان تراکنش‌های همتا به همتا را فراهم می‌کنند. بلاک چین، دفتر حسابرسی دیجیتالی غیرقابل تغییر است که حاوی تمامی تراکنش‌های انجام شده است.

ویژگی‌های بدون نیاز به اعتماد فناوری بلاک چین جرقه‌ای در تمام صنعت دیفای (اقتصاد غیرمتمرکز) ایجاد کرده است که می‌توانند سیستم بانک‌داری سنتی را به چالش بکشد.