بلاک چین و نحوه کار آن را بشناسید!
اگر تابهحال نام بیت کوین و اتریوم را شنیده باشید، نام بلاک چِین (Blockchain) را هم شنیدهاید یا حداقل چشمتان به آن خورده است. در ضمن شاید در اینباره شنیده باشید که چطور غولهای بزرگی شبیه والمارت یا ویزا مشغول بررسی بلاک چین هستند تا قابلیت رهگیری و در ضمن مدیریت مالی خود را افزایش دهند.
در نتیجه با درنظر گرفتن هایپی که پیرامون این فناوری شکل گرفته، امکان دارد تصور نمایید که آینده متعلق به بلاک چین است و تبدیل به یکی از تاثیرگذارترین فناوریهای دهه خواهد شد. با وجود این که در دید اول مضرات این فناوری به چشم میآیند اما بطور کلی بسیاری از افراد دقیقاً نمیدانند که با چه چیزی رو به رو هستند و یا چطور بلاک چین قادر است ما را به سمت آیندهای بهتر هدایت کند.
در این مقاله، ما نگاهی دقیق به این فناوری و روابطش با اکوسیستم رمزارز خواهیم داشت پس در ادامه با فایل گپ همراه باشید.
بلاک چین چیست؟
ساز و کار فعلی بلاک چین بار اول چندین دهه قبل تثبیت شد. بین سال ۱۹۸۲ الی ۱۹۹۲ میلادی، محققان فراوانی پیشبینی کردند که که به احتمال زیادً «زنجیرهای از بلاکها» برای ذخیره و اشتراک اطلاعات زمانی اسناد دیجیتال به شیوهای غیرقابل دستکاری، مورد استفاده جای 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 درون بلاکها قرار داد.
ناکاموتو راهی را پیدا کرد که افراد کاملاً غریه که هیچ اعتمادی به هم ندارند، میتوانند تراکنشهای بیت کوین را با همدیگر به اشتراک بگذارند.
در این روش یک نفر با اطمینان کامل قادر است متوجه شود که آیا یک کپی مشخص از بلاک چین معتبر است یا خیر. به احتمال زیادً حتی از این هم مهمتر بتوانیم مستقل بودن تمام این پروسه را در نظر بگیریم؛ در حقیقت این روند قادر است 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 فعلی را شکل داده است. در حقیقت این گواه یا الگوریتم به طور دقیق قوانین و محدویتهای چگونگی ثبت تراکنش درون 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 به وسیله افراد خرابکار در سیستم کل جلوگیری میکند. به عنوان نمونه احتمال دارد شما بخواهید بیشتر از بیت کوینهایی که در اختیار دارید هزینه کنید یا تراکنشهای گذشتهتان را تکرار کنید. 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 آسان 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 انجام میشوند.
مزیتهای 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 بعضی از مزیتهای کلیدی این فناوری را که در تحول روشهای ذخیرهسازی تراکنشها شبیه ساختمانهای داده، تاثیرگذار بودهاند، مشاهده نمایید:
- مقاوم در برابر دستکاری: تمرکز زدایی، اصلیترین هدف فناوری بلاک چین است. به عبارت دیگر، تمرکز زدایی به معنای این میباشد 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 پروسه را برای نفع شخصی خودشان، آلوده کرده یا معکوس کنند. گفتنی است که همه بلاک چینها به شکل یکسان در برابر دستکاری مقاوم نیستند. سیستمهایی که به شکل خصوصی بنیان گذاشته شدهاند، میتوانند در معرض تمرکز سازی قرار بگیرند و بدین ترتیب، فاقد شرایط بهرهبرداری از این مولفه شوند.
- شفافیت: تمام بهروزرسانیها و محتویات جدیدی که به یک بلاک چین افزوده میشود، به شکل عمومی قابل مشاهده است. این شفافیت، اعتبار اطلاعات ثبت شده را در مقایسه با 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، در نتیجه 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. به عنوان نمونه 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 میشبیه.
بلاک چینها چطور کار میکنند؟
بالاتر تعریف عمومی بلاک چین را بازگو کردیم، حالا نوبت آن است که به تعریف فنی این فناوری بپردازیم. همانگونه که انتظار میرود، نخست از اساس کار آغاز 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 عموماً دربردارنده دادههای مرتبط دیگری نظیر اطلاعات زمانی است.
تنها با درنظر گرفتن همین توضیحات، درک ساز و کار کلی یک بلاک چین ساده است. این مجموعه تراکنشها را یکی بعد از دیگری در یک خط مستقیم فرض نمایید که ترتیب قرارگیری آنها برمبنای اطلاعات زمانیشان شکل گرفته است. نتیجه این چینش، لیستی بسیار بلند از بلاکها است که پیشینه و عرض آن به صورتگیری نخستین بلاک بازمیگردد. در جامعه رمزارز، نخستین بلاک را «بلاک منشا» یا جنسیس بلاک (Genesis Block) مینامند.
در نتیجه یک بلاک چین، لیستی تشکیل شده از بلاکهای تراکنش است که برمبنای تاریخ و زمان، مرتب شدهاند. اما این تنها نیمی از ماجرا است. مسئله «دوبار خرج کردن» را به یاد دارید؟ حالا چه اتفاقی رخ میدهد اگر سر و کله یک کاربر مشخص، با سابقه مختلفی 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 نمینمایید، این رمزنگارها دلیل اصلی نامگذاری این حوزه تحت عنوان رمزارزهاست.
تابع هش رمزنگاری؛ وداع با حقهبازان
درون 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 آسان هستند. تمام کاری که تابع مذکور انجام میدهد، برداشتن مقداری داده به عنوان ورودی و تولید یک خروجی منحصر به فرد است. به طور مثالً عبارت Hello World! را تصور نمایید که در دنیای برنامهنویسی، به صورت نمادین، عموماً به عنوان نخستین کد به کار میرود. هش این عبارت در زیر آمده است:
c0535e4be2b79ffd93291305436bf889314e4a3faec05ecffcbb7df31ad9e51a
حتی یک تغییر جزئي در ورودی (به طور مثالً تغییر یک حرف کوچک با حرف بزرگ) تمام هش را تغییر میدهد. در زمینه بلاک چینها، تصور نمایید که دستکاری محتوای یکی از بلاکها، همین اثر را روی هش خروجی خواهد داشت، بنابراین همه حضار شبکه میتوانند تغییر روی داده را تشخیص دهند.
در یک بلاک چین، هر بلاک دربردارنده اشارهای به هش بلاک قبلی است. بلاک قبلی نیز در عوض، هش بلاک قبل خود را ذخیره کرده است و این روند همینطور ادامه مییابد. شاید این سوال برایتان پیش بیاید که نگهداری هش بلاک قبل در بلاک بعدی، چطور قادر است هکرها را دور کند و اجازه ندهد که آنها این سیستم را دور بزنند؛ زیرا محاسبه هش منطبق بر بلاکها در رمزارزهای عظیمی شبیه بیت کوین چندان آسان نیست.
در حقیقت، هش هر بلاک بر پایه هش بلاک قبلی است و توابع هشساز (درهمساز) مستقل عمل نمیکنند. بنابراین تغییر تراکنشهای پیشین نیازمند محاسبه مجددا هش برای تمام بلاکهای میان آن بلاک و بلاک نونی است و این پروسه به همین شیوه ادامه پیدا میکند. همانگونه 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 زمان میبرد. این همان دلیلی است که هزاران هزار عدد از رایانه های تخصصی، عملیات محاسبه هشها را بر دوش دارند.
ساتوشی ناکاموتو خودش این راهکار فرضی را مدتها پیش اینطور توضیح داده است:
اگر یک اکثریت از نیروی پردازنده به وسیله 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 پس از آن را مجددا انجام دهد و نیروی برآمده از گروههای امین را پشت سر بگذارد.
تشویق صداقت
داوطلبان عموماً 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 در ازای هر بلاک این پاداش را دریافت میکنند. سایر افراد باید مجددا از ابتدا شروع کرده و امتحان کنند.
از آنجا که پروسه 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 احتیاج دارد.
اگر کسی با یک سابقه تراکنش یا حتی یک بلاک تراکنش غیرمعتبر سعی 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 در 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 بعد هش بسیاری از بلاکهای گذشته را برای انجام یک تراکنش، مجددا محاسبه کند و بعد هش تمام تراکنشهای بعدی آن شبکه را هم برای محاسبه مجددا 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 تابهحال 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.
بدین 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 مطالعه کنید ماینرها) همواره 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 بیان 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 حال، مشکل بزرگی که به آن اشاره کردیم، زمینهساز انتقادات بسیاری شده است. اکثر منتقدان، راهکارهایی جایگزینی را بر پایه اجماع ارائه دادهاند که اصلاً در آنها نیازی به محاسبات هش نیست.
تابهحال هیچکدام از این راهکارهای جایگزین، آنطوری که منتقدان ادعا کردهاند، به مرحله عمل نرسیدهاند اما ممکن است بتوان رمزارز Cardano را رویکردی برای رفع 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. همانگونه 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 حقیقت آنها صرفاً هر گونه ای از داده را در خود ذخیره میکنند.
در حقیقت با وجود این که بیت کوین برای رقابت مستقیم با موسسات مالی ساخته شد، امروزه خود بانکها نیز به دنبال به کار گیری بلاک چین در فناوریهای زیربنایی برای تراکنشهای سریعتر در ابعاد بینالمللی و در ضمن کاهش اشتباهات انسانی هستند.
پیادهسازیهای خصوصی بلاک چین، برخلاف رمزارزها، بر پایه سلسله مراتب دسترسی هستند. این یعنی آنها فقط برای افراد خاصی در دسترس هستند و سابقه تراکنشها به شکل عمومی منتشر نمیشوند یا قابل تغییر نیستند. به طور مثالً میتوانیم به Hyperledger Fabric شرکت IBM و Corda شرکت R3 اشاره کنیم.
چنین شرکتهای بزرگی تابهحال به کرات سراغ فناوری بلاک چین رفتهاند. به عنوان نمونه، والمارت اخیراً این فناوری را برای بهبود رهگیری محصولات غذایی خود مورد بررسی قرار داد. 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 گوناگون است. در واقع 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 قادر است بدون امکان رهگیری و شفافیت، به کاهش هزینههای سرسامآور کلی کمک کند. به خاطر 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 به وسیله سازمانها و نهادهای شخص ثالث اعتماد نمایید، موضوعی که در بلاک چینهای عمومی مانند رمزارزها دیده نمیشود.
آیا همه اینها به معنای ناکارآمدی بلاک چینهای خصوصی است؟ نه دقیقاً؛ این بلاک چینها هم مزیتهای خودشان را دارند، به طور مثالً دسترسی بالا و قابلیت نگهداری دائمی از سوابق زمانی دادهها را ارائه میدهند.
افزون 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 حقیقت هکرها نمیتوانند فقط با حمله به یک سرور، کل سیستم را دچار اختلال کنند بلکه آنها باید حمله را به شکل 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 دنیا نگهداری میکنند. سادهتر از این نمیتوان توضیح داد!
اپلیکیشنهای بلاک چین
در سالهای اخیر پلتفرمهای بلاک چین مانند اتریوم به کاربران اجازه دادهاند که از مزیتهای جانبی این فناوری استفاده کنند. من 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 بر پایه بلاک چین میتوانند در قسمتهای 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.
علاوه 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 موجب کاهش قابل ملاحضهای 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 نمایید که شما میتوانید حقوق قطعهای از زمین دیجیتال را تنها ضرف چند دقیقه کسب نمایید. 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، کمی هم با رویاپردازی ادغام شدهاند. مشخص است که معاملات واقعی املاک و مستغلات، تا دههها به صورت سنتی ادامه خواهد یافت و هنوز فاصله فراوانی با انتقال آنها به بلاک چین داریم. این فناوری، قدرت عجیب خود را در پلتفرمهایی شبیه 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 به احتمال زیادً قسمتی از آن، بله!
سوالات رایج
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 انجام میشوند.
چطور افراد از حوزه بلاک چین کسب درآمد میکنند؟
- داوطلبان عموماً 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 در ازای هر بلاک این پاداش را دریافت میکنند. سایر افراد باید مجددا 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 بعضی از معروفترین پدیدههای مبتنی ببر بلاک چین در دنیا هستند.