مقدمه‌ای بر فناوری بلاک چین به زبان ساده

حالا که اینجایید و در حال مطالعه این مقاله هستید، مطمئناً کلمه بلاک چین به گوش شما خورده است. این همان فناوری‌ای است که بیشتر به همراه ارزهای دیجیتال مانند بیت کوین شناخته می‌شود. محبوبیت این فناوری در اواخر سال 2017 به شدت افزایش یافت، یعنی همان زمانی که قیمت بیت کوین به بالای 20 هزار دلار و به به اوج خود رسید، و به واسطه آن برخی از مردم بسیار ثروتمند شدند و این امر باعث شد تا شرکت‌های توسعه بلاک چین، برنامه‌ها، بازی‌ها، جوامع آنلاین و سرمایه‌گذاران ارزهای دیجیتال به‌وجود بیایند.

متأسفانه اغلب متوجه می‌شوم که مردم فکر می‌کنند بلاک چین صرفاً همان ارز دیجیتال است و این درست نیست و بیت کوین همان بلاک چین نیست. بلکه بلاک چین یک فناوری پیچیده و جالب است که امکانات جدید و هیجان انگیزی را برای آینده به ارمغان می‌آورد. تصمیم گرفتم این مقاله را بنویسم تا دانش خودم را در زمینه بلاک چین با شما به اشتراک بگذارم.

تاریخچه مختصری از بلاک چین

ایده بلاک چین برای اولین بار در سال 1991 توسط استوارت‌هابر (Stuart Haber) و ویکفیلد اسکات استورنتا (Wakefield Scott Stornetta) در یک مقاله با عنوان: "نحوه قرار دادن مهر زمانی بر یک سند دیجیتالی" مطرح شد. آنها می‌خواستند سیستمی‌را پیاده سازی کنند که به واسطه آن بتوان اسناد دیجیتالی را به طور ایمن و با مهر زمانی ذخیره سازی کرد. این روش باعث می‌شود که تغییر اطلاعات یا تاریخ آن اسناد غیرممکن شود. در سال 2012،‌هابر و استورنتا به همراه دیو بایر (Dave Bayer)، یک درخت هش رمزنگاری معروف به درخت مرکل را در طراحی گنجانیدند تا کارایی (اجازه می‌دهد چندین سند با هم در یک بلوک جمع شوند) و امنیت (ذخیره هش‌های رابطه ای در بلوک‌ها) این سیستم افزایش پیدا کند.

درخت مرکل ساختاری متشکل از هش بلاک‌های متنوع است که تمام تراکنش‌های هر بلاک را خلاصه می‌کنند. با وجود درختان مرکل، امکان تأیید محتوای شبکه‌های بلاک چینی به شیوه ای امن و سریع به وجود می‌آید و در مجموعه‌های بزرگ داده‌ها انسجامی‌قابل قبول شکل می‌گیرد.

هش چیست؟

به طور خلاصه، "هش" نتیجه یک فرمول رمزنگاری است که شکلی از داده‌ها را گرفته، آن را رمزگذاری کرده و نتیجه را به صورت یک رشته کاراکتر (اعداد و یا حروف) برمی‌گرداند.

سازنده ناشناس بیت کوین

شخص یا گروهی ناشناس با نام مستعار ساتوشی ناکاموتو، نویسنده وایت پیپر رسمی‌بیت کوین با عنوان "بیت کوین: یک سیستم نقدی الکترونیکی همتا به همتا" است و کسی است که پیاده سازی مرجع اصلی بیت کوین را ایجاد و اجرا کرده است. بیت کوین به عنوان اولین پیاده سازی از فناوری بلاک چین شناخته می‌شود و سازنده آن هم تا به امروز هویتی ناشناخته دارد.

بلاک چین چیست؟

بلاک چین یک دفتر کل توزیع شده است که اغلب به عنوان DLT (فناوری دفتر کل توزیع شده / Distributed Ledger Technology) شناخته می‌شود، زیرا اطلاعات درون آن برای همه قابل دسترسی است و به همین دلیل است که این فناوری را غیرمتمرکز می‌نامند. اطلاعات یک بلاک چین درون بلوک‌هایی به هم زنجیر شده ذخیره می‌شوند. هنگامی‌که داده‌ها در یک بلوک ذخیره می‌شوند، تغییر دوباره آن‌ها بسیار دشوار می‌شود. برای توضیح بیشتر این موضوع، اجازه دهید نگاهی دقیق تر به یک بلوک داشته باشیم.

تصویر بالا یک بلاک منفرد در یک بلاک چین است. می‌توانید ببینید که یک بلوک از سه نوع داده تشکیل شده است: داده، هش و هش بلوک قبلی.

داده‌های بلاک؛ Data

داده‌هایی که در یک بلاک چین ذخیره می‌شود، همه به نوع بلاک چین و منطقی که برنامه نویس آن برایش ایجاد کرده بستگی دارد (بله؛ انواع مختلفی از بلاک چین وجود دارد و هر کدام داده ای مختلف را در خود ذخیره می‌کنند). بنابراین، بیایید فرض کنیم که در اینجا ما بلاک چین بیت کوین را داریم. داده‌هایی که در آن ذخیره می‌شود فرستنده، گیرنده و مقدار پول انتقال داده شده بین آن دو خواهد بود.

هش بلوک؛ Hash

بلوک همچنین حاوی Hash خواهد بود. بلاک چین بیت کوین از الگوریتم هش SHA-256 استفاده می‌کند. هنگامی‌که بلوک ایجاد می‌شود، داده‌ها گرفته می‌شود و هش از آن داده محاسبه می‌شود. این فرآیند رمزنگاری نامیده می‌شود. از آنجایی که هش برای بلاک و داده‌های داخل آن منحصر به فرد خواهد بود، می‌توان آن را به عنوان "اثر انگشت دیجیتال" در نظر گرفت و اغلب آن را با همین نام می‌شناسند.

هش بلوک قبلی؛ Previous Hash

بلوک همچنین حاوی هش بلوک قبل از خودش است و این است که زنجیره را در بلاک چین ایجاد می‌کند. همچنین این است که برای امنیت بلاک چین ضروری است. به واسطه این کار هر بلوک به بلوک قبل از خودش اشاره می‌کند و به عبارتی به آن متصل و زنجیر می‌شود، و به دلیل همین ویژگی است که به این فناوری Blockchain می‌گویند، یعنی زنجیره بلوکی.

بلوک پیدایش؛ Genesis Block

برخی از شما ممکن است به تازگی متوجه شده باشید که هش بلاک قبلی نمی‌تواند بی نهایت به عقب برگردد، زیرا باید نقطه شروعی وجود داشته باشد و اولین بلاک در شبکه دیگر بلوک قبلی ندارد که هش آن را ذخیره کند و حق با شماست. این بلوک که اولین بلوک شبکه است بلوک 0 یا گاهی اوقات بلوک 1 نامیده می‌شود و به عنوان بلاک پیدایش یا Genesis Block شناخته می‌شود.

بلوک پیدایش اولین بلوک در یک زنجیره بلوکی است. نسخه‌های مدرن بیت‌کوین آن را به‌عنوان بلوک 0 شماره‌گذاری می‌کنند، اگرچه نسخه‌های اولیه آن را به‌عنوان بلوک 1 می‌شمارند. این بلوک یک مورد خاص در هر بلاک چین است که به یک بلوک قبل از خود اشاره نمی‌کند.

بلاک چین چگونه امن است؟

این بلاک چین از 3 تکنیک برای ایجاد و حفظ امنیت در خود استفاده می‌کند: روش هش درخت مرکل، الگوریتم اثبات کار و شبکه همتا به همتا یا .Peer to Peer (P2P)

روش شناسی درخت مرکل؛ Merkle tree

همانطور که در بالا در تاریخچه مختصر بلاک چین ذکر کردم ، در سال 2012 روش هش رمزنگاری درخت مرکل در طراحی بلاک چین اجرا شد که نه تنها کارایی، بلکه امنیت را نیز بهبود می‌بخشد. اجرای درختان مرکل امکان یک روش قطعی و سبک آبشاری برای ایجاد بلوک را فراهم می‌کند. به هر بلوک یک هش از داده‌های خود اختصاص داده می‌شود و هر بلوک جدید از آن بلوک یک کپی از هش بلوک‌های والد خواهد بود.

نمونه ای از درخت هش باینری. هش 0-0 و 0-1 به ترتیب مقادیر هش بلوک‌های داده L1 و L2 هستند و هش 0 هش ترکیب هش‌های 0-0 و 0-1 است.

برای توضیح کمی‌واضح تر این موضوع در زمینه بیت کوین، اجازه دهید به یک مثال بپردازیم. تصویر زیر نمونه ای از معامله بین دو شخص با نام‌های سوزان بلاگ و جو بلاگ را نشان می‌دهد. جو 3.456BTC (واحد بیت کوین) را برای سوزان ارسال کرده است. این تراکنش یک بلوک جدید روی زنجیره با داده‌های تراکنش، هش آن داده‌ها و هش بلوک اولیه ایجاد می‌کند.

بنابراین داده‌هایی که ما رمزگذاری می‌کنیم عبارتند از: - فرستنده: جو بلاگز - گیرنده: سوزان بلاگز - مقدار: 3.456BTC سپس با استفاده از تابع هش، هش این اطلاعات را دریافت می‌کنیم: b4de b27c 02e8 bdbe 6beb 48c5 a943 d189. سپس این هش را به بلوک خود اضافه می‌کنیم.

برای افزودن یک بلوک جدید به بلاک چین، بررسی می‌کنیم که بلوک‌های جدید هش قبلی با بلوک قبلی مطابقت داشته باشد. در مثال ما این است: b4de b27c 02e8 bdbe 6beb 48c5 a943 d189. دقیقاً همینطور است و بنابراین می‌دانیم که هیچ چیز دستکاری نشده است. این فرآیند تأیید، تأیید می‌کند که همه هش‌ها با بلاک Genesis سازگار هستند.

اثبات کار

رایانه‌های امروزی سریع‌تر هستند و در آینده سریع‌تر نیز می‌شوند. در این صورت اگر یک کامپیوتر بسیار قدرتمند و سریع در دسترس یک فرد سودجو قرار گیرد، ممکن است که بتواند یک بلوک جدید ایجاد کند و همه هش‌های بلوک قبلی را دوباره محاسبه کند و امنیت بلاک چین را دور بزند. برای کاهش این مشکل، بلاک چین از چیزی به نام اثبات کار یا (PoW) Proof-of-Work نیز استفاده می‌کند. PoW به طور موثر ایجاد بلوک‌های جدید را کند می‌کند. در مثال بیت کوین، هر بلوک حدود 10-15 دقیقه طول می‌کشد تا PoW مورد نیاز محاسبه شود و یک بلوک جدید به زنجیره موجود اضافه شود. بنابراین اگر بخواهید زنجیره را دستکاری کنید، باید صدها هزار بلوک را دوباره محاسبه کنید.

اثبات کار، قطعه ای از داده است که تولید آن دشوار (پرهزینه، وقت گیر) است، اما تأیید آن برای دیگران آسان است و الزامات خاصی را برآورده می‌کند. تولید اثبات کار می‌تواند یک فرآیند تصادفی با احتمال کم باشد به طوری که به طور متوسط ​​قبل از ایجاد یک مدرک معتبر کار، آزمون و خطای زیادی لازم است.

اجماع در شبکه P2P (Peer to Peer)

بلاک چین عمومی‌است و اطلاعات آن در دسترس همه قرار می‌گیرد و آن را غیرمتمرکز می‌کند. وقتی شخصی با یک کامپیوتر به بلاک چین می‌پیوندد، یک نسخه کامل از تمام اطلاعات آن را در وضعیت فعلی دریافت می‌کند، از حالا دیگر کامپیوتر این فرد عضوی از شبکه است که Node یا گره نامیده می‌شود. هنگامی‌که یک بلوک جدید ایجاد می‌شود، هر گره متصل به این زنجیره، بلوک جدید را می‌گیرد و سپس از PoW برای تأیید اینکه آیا واقعاً ایمن است استفاده می‌کند. هر گره پاسخ گره‌های دیگر نسبت به بلوک جدید را بررسی می‌کند. این بدان معناست که اگر بلوک دستکاری شده باشد و حتی اگر برخی از گره‌ها در بلاک چین دستکاری کرده باشند، بلاک جدید همچنان رد می‌شود زیرا سایر گره‌ها متوجه ناسازگاری‌ها می‌شوند. این بدان معناست که هر کسی که می‌خواهد یک بلوک را در بلاک چین دستکاری کند، باید بلوک مورد نظر را دوباره ایجاد کند، فرایند Proof-of-Work را برای کل بلوک انجام دهد و کنترل بیش از 50٪ کامپیوترهای شبکه را در دست بگیرد. تعداد این‌ها ممکن است به صدها یا هزاران کامپیوتر برسد که انجام آن را تقریبا غیرممکن می‌کنند.

بلاک چین چه مشکلاتی را حل می‌کند؟

ممکن است مشخص نباشد که این فناوری به جز اینکه می‌تواند به صورت ایمن اسناد را ذخیره کند، چه کاربرد دیگری دارد؛ اما چندین مورد استفاده دیگر از این فناوری در دنیای واقعی وجود دارد که در آنها بلاک چین واقعاً می‌درخشد. در اینجا چند نمونه از کاربردهای بلاک چین آورده شده است:

ارز و معاملات

هنگامی‌که در حال حاضر پول را انتقال می‌دهید، چه برای استفاده شخصی یا تجاری و چه به دوستی در همان کشور یا هر نهادی در خارج از کشور، باید از یک سرویس شخص ثالث مانند بانک یا پی‌پال یا موارد دیگر استفاده کنید. سیستم انتقال پول آنها این کار را به خوبی انجام میدهند، ایمن و قابل ردیابی. پس چه چیز بدی در آنها وجود دارد؟ مانند هر چیزی که نیاز به استفاده از یک واسطه داشته باشید، هزینه‌هایی برای شما متحمل می‌شود و متأسفانه به دلیل سیستم‌های فعلی ما، این هزینه‌ها معمولاً بسیار سنگین است و ممکن است چندین روز یا حتی چند هفته طول بکشد تا انتقال داده شود. معمولاً این خدمات همچنین مستلزم این است که هر دو طرف معامله، یک فرد کاملاً تأیید شده باشند که در این صورت بانک پرداخت‌ها را به افرادی که قادر به دسترسی به حساب بانکی نیستند محدود می‌کند.

همچنین مسئله بزرگ داده‌های شخصی وجود دارد که ما دائماً در رسانه‌ها می‌بینیم که نهادها هک شده اند و اسناد داده‌ها درز کرده یا فروخته شده اند. اما بلاک چین غیرمتمرکز است و نیاز به اعتماد به شخص ثالث را از بین می‌برد. تراکنش‌ها نیز بسته به نوع بلاک چین می‌توانند تقریباً فوری باشند. برای مثال در بیت کوین انجام یک تراکنش چند ساعت طول می‌کشد، و در بلاک چین آیوتا هم این فرایند در عرض چند ثانیه است (و کارمزد تراکنش‌ها نیز صفر است).

فضای ذخیره سازی ابری

اما کاربرد بلاک چین‌ها فقط به حوزه ارز و معاملات خلاصه نمی‌شود؛ بلکه از این فناوری می‌توان برای ذخیره سازی ابری اطلاعات نیز استفاده کرد، مانند بلاک چین Filecoin و همین طور بلاک چین Storj.io. (این دو بر اساس فناوری بلاک چین و معماری همتا به همتا، قصد دارند فضای ذخیره سازی ابری را برای مردم فراهم کند). هر دوی این راه‌حل‌ها بدترین چیز را در مورد رایانش ابری حذف می‌کنند و آن این است که راه‌حل‌های فعلی مانند آمازون، گوگل، دراپ باکس و... متعلق به اشخاص واحدی هستند و قوانین و الزامات آن‌ها به همراه دارند. اما ذخیره سازی در بلاک چین به شما این امکان را می‌دهد که کنترل کاملی بر داده‌های خود داشته باشید و مطمئن شوید که تنها شما هستید که می‌توانید به آن دسترسی داشته باشید.

رای دادن

استفاده از بلاک چین برای رای گیری، احتمال تقلب را از بین می‌برد و به افزایش مشارکت کمک می‌کند. رای‌دهی از طریق تلفن همراه با استفاده از یک روش امن به مردم اجازه می‌دهد در خارج از کشور رای دهند. این ابزار مفیدی برای کمیسیون انتخابات برای حفظ شفافیت در روند انتخابات، به حداقل رساندن هزینه برگزاری انتخابات، ساده کردن روند شمارش آرا و اطمینان از شمارش همه آرا خواهد بود.

آینده بلاک چین

فناوری بلاک چین هنوز در مراحل اولیه خود است و در حال حاضر به طور انبوه مورد استفاده قرار نمی‌گیرد. همچنین ما هنوز در دورانی هستیم که بیت کوین برابر با بلاک چین است و ما زمانی می‌توانیم ارزش واقعی این فناوری را ببینیم که بلاک چین به بلوغ برسد و به عنوان فناوری خودش شناخته شود و نه فقط ارزهای دیجیتال. تأثیر فناوری‌های دفتر کل توزیع‌شده ممکن است بیشتر از آن چیزی باشد که امروز می‌دانیم و این پتانسیل را دارد که اقتصاد، تجارت و جامعه را تغییر دهد.

در صورتی که علاقه‌مندید در زمینه بلاک چین اطلاعات بیشتری به دست آورید و با این فناوری بهتر آشنا شوید، می‌توانید از دوره رایگان آموزش مفاهیم بلاک چین در همین سایت استفاده کنید و راه خود را در دنیای بلاک چین شروع کنید. شاید شما فردی باشید که در آینده بلاک چین خود را به وجود می‌آورد یا یک ارز دیجیتال جدید می‌سازد.