بلاک چین و نحوه عملکرد آن در ارز های دیجیتال

در این مقاله سعی داریم با واژه بلاک چین و نحوه کار آن آشنا بشیم. وقتی شما می خواهید پولی را برای فرد دیگری ارسال کنین چه کاری انجام می دهید؟ بله، به بانک میرید و از طریق بانک ترتیب این کارو میدین. پس در واقع بانک  واسطه ایی  بین شما و آن فرد است .
درواقع کارمند بانک با گذاشتن یک صفر بیشتر یا کمتر، عمدا یا سهوا مبلغ بیشتری یا کمتری را از حساب شما برداشت کرده و به حساب آن فرد واریز کنه. در واقع شما در این انتقال به بانک که همان شخص ثالث یا واسطه است اعتماد می کنید که به این تراکنش نظارت بکنه. در این نوع از انتقالات که به صورت غیر متمرکز (یعنی با نظارت یه واسطه ) انجام میشه احتمال خطای سهوی و عمدی در این روش از انتقال بالا است.
خب الان تصور کنید ما بدون واسطه ای مانند بانک بخواهیم انتقال پول انجام بدهیم قطعا به این شکل خیال ما راحت تر است. اگر این انتقال بین سه نفر باشد چی؟ پس باید یه شبکه سه تایی تشکیل بشه اگر این انتقالات بین ده نفر باشه چی؟ خب آقا چه کاریه؟ تعدادی از  افراد جمع بشیم بی واسطه نقل و انتقالات و بین خودمان انجام بدهیم به طوری که هر انتقالی که بین اعضای گروهمان انجام می شود, توسط همه اعضا گروه ثبت و تایید بشه چون که ثبت ده نفر ارزشش ییشتر از ثبت یکی دو نفره و کار از محکم کاری عیب نمی کنه. خب اینجاست که بلاک چین چیست بر ای ما نمود عینی پیدا می کنه. وقتی تعداد افراد بیشتر میشه شبکه ای به وجود میاد و اولین زنجیره بلاک ها شکل میگیره.
بلاکچین BLOCK CHAIN چیست؟

 

بلاک چین را باید نوع خاصی از پایگاه داده  دانست. ممکن است در بررسی تخصصی رمز ارزها همانند بیت کوین عبارت دفتر کل توزیع شده (DLT –> Distributed Ledger Technology) را همچنین در کنار Blockchain شنیده باشید. هر دو، به مفهوم یکسانی اشاره می‌کنند.
بلاکچین دارای خصوصیات منحصر‌به‌فردی است و قوانین مشخصی درباره چگونگی اضافه شدن دیتا وجود دارد. یکی از نکاتی که این فناوری را برای توسعه رمز ارزها تبدیل به بستری فوق‌العاده کرده، غیر ممکن بودن دست‌کاری یا تغییر داده بعد از ذخیره‌سازی آن است.
داده با پیش رفتن در زمان، در چارچوبی متشکل ازبلاک‌ها اضافه می‌شود. هر بلاک سوار بر آخرین مورد ساخته شده و حاوی اطلاعاتی برای لینک (متصل) شدن به بلاک قبلی است. با مشاهده جدیدترین و به‌روزترین بلوک، می‌توانیم ساخته شدن آن بعد از آخرین گزینه را بررسی کنیم. با پیش رفتن در بلاک چین (زنجیره) و دنبال کردن بلاک‌ها از انتها به ابتدا، به نخستین مورد تحت عنوان جنسیس بلاک (Genesis block) خواهیم رسید.
برای درک بهتر بلاکچین از یک تشبیه استفاده می‌کنیم. صفحه گسترده‌ای متشکل از دو ستون را در نظر بگیرید. در اولین ستون از نخستین صف، داده‌ای دلخواه به منظور ذخیره‌سازی قرار می‌دهید.
دیتای اولین سلول به یک شناسه دو حرفی تبدیل شده و سپس به عنوان بخشی از ورودی بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مثال، شناسه دو حرفی KP باید برای پر کردن سلول بعدی در صف دوم (defKP) استفاده شود. در نتیجه اگر اولین داده ورودی (abcAA) را تغییر بدهید، ترکیب متفاوتی از حروف را در سایر سلول‌ها دریافت خواهید کرد.

 

یک پایگاه داده که هر ورودی به آخرین آن پیوند دارد
با نگاه به صف 4 متوجه خواهید شد جدیدترین شناسه TH است. آیا ذکر ویژگی عدم امکان بازگشت و سپس تغییر یا حذف ورودی‌ها در بلاک چین را به خاطر دارید؟ هر فردی به راحتی می‌تواند ادعای انجام آن را مطرح کند، اما با این کار تلاشتان برای تغییر را نادیده گرفته‌اند. برای درک بهتر مثال زیر را در نظر بگیرید.
تصور کنید دیتای نخستین سلول این بلاک چین را تغییر داده‌اید. در ادامه یک شناسه متفاوت دریافت کرده و سلول بعدی نیز متناظر با این تغییر، داده‌ای متفاوت خواهد داشت. در پی آن شناسه سلول دوم نیز تغییر کرده و این روال همینطور ادامه پیدا می‌کند؛ دست بردن در دیتای نخستین سلول، سبب می‌شود تغییر به صورت ویروسی در سرتاسر پایگاه داده پخش شده و کل ماهیت آن عوض شود. بر اساس این نحوه کار بلاکچین می‌توان دریافت شناسه TH در آخرین صف (پنجمین سلول)، محصول تمام اطلاعات موجود پیش از آن است. هر تغییر پیش از صف 4، به ایجاد شناسه‌ای دیگر ختم می‌شود.
بلاک‌ها چگونه به یکدیگر متصل می‌شوند؟
آن چه در بالا درباره تولید شناسه‌هایی دو حرفی توضیح دادیم، قیاسی ساده از نحوه استفاده بلاک چین از توابع هش است. هشینگ را می‌توان به چسبی تشبیه کرد که بلاک‌ها را در Blockchain به یکدیگر متصل نگه می‌دارد. این شامل گرفتن داده با هر اندازه و سپس عبور دادنش از یک تابع ریاضی به منظور تولید یک خروجی (یک هش) است که همیشه طول ثابتی دارد.
هش‌های مورد استفاده در بلاک چین بسیار جالب هستند؛ شانس یافتن دو قطعه داده که دقیقا خروجی یکسانی تولید می‌کنند، بسیار پایین است. شبیه به زمان ایجاد شناسه‌های دو حرفی در مثال بالا، هر گونه دست‌کاری دیتای ورودی سبب ایجاد خروجی کاملا متفاوتی خواهد شد.
این حقیقت که هنوز توسط تابع SHA256 برای دو ورودی متفاوت یک خروجی مشابه تولید نشده و به عبارتی تداخل رخ نداده است، در مفهوم بلاک چین بسیار ارزشمند است. به این ترتیب هر بلاک می‌تواند با داشتن هش بلاک قبلی به آن اشاره کند. هر تلاش برای دست بردن در موارد قبلی، خیلی زود مشخص خواهد شد.
هر بلوک شامل اثر انگشت قبلی است
بلاک چین و بحث غیر متمرکزسازی
تا این جای مقاله با ساختار کلی بلاک چین آشنایی پیدا کردیم.  کاربران کمتر به طور محض درباره خود دیتابیس بلاکچینی صحبت کرده اند و بیشتر روی اکوسیستم‌هایی نظیر بیت کوین و اتریوم که بر مبنای این تکنولوژی ایجاد شده‌اند، تمرکز دارند.
به عنوان ساختارهای پایگاه داده مستقل، بلاک چین ‌ها فقط در برنامه‌های کاربردی مفید هستند. قضیه زمانی جالب می‌شود که این نوع دیتابیس را در پروژه‌هایی کاملا متفاوت به کار می‌بریم؛ یک بلاکچین در ترکیب با چند تکنولوژی و تئوری بازی، می‌تواند در قالب دفتر کل توزیع شده‌‌ای که توسط هیچ فرد خاصی (به تنهایی) کنترل نمی‌شود، عمل کند. در اینجا هیچ فردی برای ویرایش ورودی‌ها، خارج از چارچوب تعریف شده توسط سیستم، قدرت ندارد. در چنین شرایطی می‌توان ادعا کرد دفتر کل (دیتابیس) متعلق به تمامی کاربران دخیل در سیستم است. شرکت‌کنندگان درباره شکل ظاهری آن به توافق می‌رسند.
چرا بلاک چین باید غیر متمرکز باشد؟
البته، امکان اداره کردن یک بلاک چین توسط کاربری خاص وجود دارد، اما در نهایت با پایگاه داده‌ای عجیب در مقایسه با سایر موارد رو به رو خواهید شد. از پتانسیل واقعی بلاکچین می‌توان در یک محیط غیر متمرکز بهره برد. در چنین حالتی، همه کاربران یکسان بودن و از نظر قدرت مدیریت، هیچ یک بر دیگری برتری و قدرت ندارد. به این ترتیب امکان حذف کردن یا تصاحب عمدی Blockchain توسط فرد یا عده‌ای خاص از بین می‌رود؛ همه در برخورد با پایگاه داده، در اینجا بلاکچین، به عنوان منبعی سرشار از حقایق، برابر هستند!
منظور از نود‌ها (گره‌ها) در بلاکچین چیست؟
تمامی ماشین‌های متصل به شبکه را نود یا گره خطاب می‌کنیم. هر یک از آن‌ها، یک کپی از بلاک چین را در خود نگه داشته و اطلاعات را با دیگر دستگاه‌های متصل به همان شبکه به اشتراک می‌گذارد. کاربران نیازی به مدیریت دستی این فرآیند‌ها ندارند. آن‌ها کافی است نرم افزار مربوط به همان BlockChain را دانلود و نصب کنند تا همه اعمال به صورت خودکار پیش بروند.
نوشته بالا، تعریف کلی از مفهوم گره یا همان نود در نتورک بود، اما در حالت کلی، می‌تواند سایر کاربران یا اشیای در تعامل با شبکه به هر نحو را نیز شامل شود. در دنیای رمز ارزها، به عنوان نمونه، یک اپلیکیشن والت موبایل ساده به عنوان یک نود سبک (لایت) شناخته خواهد شد.
بلاک چین‌های خصوصی و عمومی
امروزه، انواع بلاک چین عمومی، خصوصی، هیبرید و کنسریوم بر اساس نیاز کاربران ساخته شده است. بیت کوین، اساس صنعت بلاک چین را پی‌ریزی کرد تا به شکل موفقی که امروز مشاهده می‌کنید، رشد کند. از زمانی که بیت کوین اثبات خود به عنوان یک دارایی قانونی را آغاز کرده، افراد نوآور در پی استفاده از تکنولوژی زیربنایی آن در دیگر حوزه‌ها و صنایع بوده‌اند. این تلاش‌ها سبب تولد پروژه‌های متعددی بر مبنای Blockchain خارج از بحث مالی و رمز ارزها شده‌اند.
بیت کوین را باید یک بلاک چین عمومی خطاب کرد، چرا که هر فردی قادر به مشاهده تراکنش‌های انجام شده در شبکه این رمز ارز است. به این منظور کافی است اتصال به اینترنت را برقرار و از یک نرم افزار کامپیوتری مناسب استفاده کنید. از آنجایی که هیچ شرط دیگری برای مشارکت وجود ندارد، می‌توان آن را محیطی بدون نیاز به کسب اجازه (Permissionless) به منظور تبدیل شدن به عضوی از شبکه تلقی کرد.

 

در مقابل با دیگر انواع بلاکچین‌ها تحت عنوان خصوصی رو به رو هستیم. در اینجا قوانینی به منظور مشاهده و تعامل با بلاک چین وضع شده و دسترسی برای هر فردی امکان‌پذیر نیست؛ برای عضویت و حتی مشاهده وضعیت دیتابیس باید کسب اجازه کنید. اگرچه با توجه به ساختار توزیع شده و غیر متمرکز Blockchain ممکن است آ‌ن‌ها در نگاه اول زائد به نظر برسند،‌ اما در بحث نیازهای سازمانی، کاربردهای مهمی دارند.
فناوری BlockChain اختراع کیست؟
این تکنولوژی بعد از عرضه بیت کوین در سال 2009 رسمیت پیدا کرد. بیت کوین را می‌توان اولین و محبوب‌ترین بلاکچین دانست. با این حال، ایده اصلی تکنولوژی نام برده به مدت‌ها قبل می‌گردد؛ خالق مرموز Bitcoin با نام ساتوشی ناکاموتو (Satoshi Nakamoto)، از فناوری‌ها، ایده‌ها و پیشنهادهای قبلی الهام گرفته بود.
بلاکچین به میزان زیادی از توابع هش و فرآیند رمزنگاری استفاده می‌کند، روش‌ها و فرآیندهایی که از چندین دهه قبل از عرضه بیت کوین، وجود و کاربرد داشته‌اند. جالب است بدانید ساختار کنونی Blockchain در اوایل دهه 1990 میلادی به منظور زدن برچسب زمانی به اسناد مورد استفاده قرار می‌گرفت تا امکان ویرایش و دست‌کاری آن‌ها از بین برود. این ساختار، بعدها با کمی ارتقا و بهبود، زمینه تولد موفق‌ترین ارز دیجیتال یعنی بیت کوین را فراهم کرد.
نقاط قوت و مزایای BlockChain
بلاک چین‌ هایی که به درستی مهندسی شده‌اند، مانع مهمی را از سر راه سهامداران صنایع مختلف، از بازارهای مالی گرفته تا کشاورزی، برمی‌دارند. یک شبکه توزیع شده و فاقد موجودیت کنترل‌کننده مرکزی، دارای مزایایی نسبت به مدل سنتی کلاینت – سرور است.
یکی از مهمترین ویژگی‌های بلاکچین که در وایت پیپر بیت کوین روی آن تاکید فراوانی شده، انتقال وجوه بین کاربران بدون حضور واسطه‌ها است. در سایر بلاکچین هایی که بعد از Bitcoin ظهور کردند، این ویژگی بهبود پیدا کرده و امکان ارسال مستقیم همه نوع اطلاعات بیت کاربران، بدون حضور یک میانجی، میسر شده است. از جمله مهمترین دستاوردهای حذف واسطه‌ها، کاهش تعداد کاربران درگیر در یک ارتباط (و کاهش ریسک افشای اطلاعات) و پایین آمدن کارمزدها و هزینه‌ها به خاطر عدم برداشت بخشی از آن‌ها توسط یک میانجی است.
همانطور که پیشتر اشاره کردیم، مشاهده یک بلاک چین عمومی نیازی به کسب اجازه ندارد. با توجه به عدم مدیریت و کنترل آن توسط فرد یا نهادی خاص، هیچ مانعی برای ورود به شبکه، مشاهده پایگاه داده و عضویت وجود ندارد. هر فرد دارای دسترسی به اینترنت در سراسر دنیا قادر به برقراری ارتباط با سایر نودهای شبکه خواهد بود.
یکی دیگر از مزیت‌های بزرگ Blockchain که کاربران زیادی را به استفاده از شبکه‌های مبتنی بر این فناوری ترغیب کرده، مقاومت بالا در برابر سانسور است. به منظور فلج کردن یک سرویس متمرکز، فرد یا گروهی از خرابکاران سایبری کافی است سرور را هدف حمله قرار بدهند. اما در شبکه‌ای نظیر به نظیر، هر گره به عنوان یک سرور مجزا ایفای نقش می‌کند. پس برای فلج کردن شبکه می‌بایست به کل آن‌ها به طور همزمان حمله کرد.
اکوسیستمی شبیه بیت کوین متشکل از بالای 10 هزار نود قابل مشاهده در سراسر دنیا است. به همین دلیل حتی گروه‌های هکری بزرگ نیز نمی‌توانند شبکه را از سرویس‌دهی خارج کنند. نباید فراموش کرد در شبکه‌های بلاکچینی نظیر بیت کوین تعداد قابل توجهی گره مخفی نیز وجود دارند.
نقاط ضعف و مشکلات BlockChain
شبیه به هر راهکار یا فناوری دیگر، بلاک چین نیز «خوب مطلق» نیست! شبکه‌های مبتنی بر این تکنولوژی با وجود برطرف کردن یک سری مشکلات اساسی که پیش از این در نتورک‌های سنتی با آن‌ها دست و پنجه نرم می‌کردیم، یک سری ایراد دارند. یکی از مشکلاتی که پذیرش همگانی بلاک چین ها را با مشکل مواجه کرده، مقیاس پذیری (Scalability) پایین است. این مشکل درباره هر شبکه توزیع شده‌ای صدق می‌کند.

بلاک چین

در شبکه‌ای این چنینی، از آن جایی که همه نودها در نقش یک سرور عمل می‌کنند، همگام ماندنشان با یکدیگر کاملا ضروری است. به همین دلیل نمی‌توان با سرعتی بالا اطلاعاتی جدید اضافه کرد. در نتیجه توسعه‌دهندگان از روی عمد سرعت آپدیت شدن بلاکچین را با هدف اطمینان از غیر متمرکز باقی ماندن آن، محدود می‌کنند.
برای کاربران یک نتورک، مشکل یاد شده به معنی انتظار طولانی برای انجام یک تراکنش در صورت افزایش تعداد افراد ایجادکننده تراکنش است. بلاک‌ها اندازه مشخصی دیتا در خود نگه داشته و خیلی سریع به زنجیره اضافه نمی‌شوند. اگر تعداد معاملات از ظرفیت یک بلاک فراتر برود، سایر کاربران باید منتظر بعدی بمانند. مدت زمان تکمیل هر بلاک تقریبا 10 دقیقه است.
یکی دیگر از مشکلات احتمالی سیستم‌های مبتنی بر بلاک چین، عدم امکان ارتقای راحت آن‌ها است. البته اگر در پی ساخت نرم افزار خود هستید، به دلخواه قادر به افزودن یا حذف ویژگی‌های مختلف خواهید بود، چرا که به منظور اعمال تغییر، نیازی به کسب اجازه از سایر افراد وجود ندارد.
در شبکه‌ای متشکل از میلیون‌ها کاربر، ایجاد تغییر بسیار دشوار می‌شود. با توجه به متن باز بودن نرم افزارها، امکان دست‌کاری برخی پارامترها برای نود خود در نتورک مهیا است، اما در صورت اعمال بیش از اندازه تغییرات، خود را از شبکه جدا خواهید کرد؛ در صورت ناسازگار شدن نرم افزار نصب روی سیستم کامپیوتری‌تان با سایر نودها، آن‌ها از تعامل با شما خودداری می‌کنند.
به عنوان مثال، تصمیم شما تغییر قانون درباره اندازه بلاک‌ها و افزایش سایز آن‌ها از 1 مگابایت به 2 مگابایت است. می‌توانید چنین بلاک‌هایی را ایجاد و برای سایر گره‌ها ارسال کنید، اما قانون آن‌ها، عدم پذیرش موارد با سایز بالاتر از 2 مگابایت است. آن‌ها هر بلوکی بزرگتر از این اندازه را در کپی خود از بلاک چین وارد نمی‌کنند.
تنها راه اعمال تغییرات مهم، پذیرش آن‌ها توسط بیشتر نودهای شبکه است. در بلاک چین های بزرگ نظیر بیت کوین، بعد از ماه‌ها و شاید سال‌ها بحث درباره افزودن یا حذف یک ویژگی خاص درون انجمن‌ها، در این رابطه تصمیم‌ نهایی گرفته می‌شود.
بلاک چین و سیستم‌های فایل توزیع شده
یک فضای ذخیره‌سازی توزیع شده و غیر متمرکز در اینترنت در مقایسه با راهکارهای متمرکز سنتی دارای مزایای فوق‌العاده‌ای است. به عنوان نمونه‌ای بسیار موفق از پیاده‌سازی چنین شبکه‌ای بر مبنای فناوری بلاک چین باید به شبکه فایل کوین (FileCoin) اشاره کنیم.
بیشتر داده ذخیره شده در فضای ابری متکی بر سرورهای متمرکز و ارائه‌کنندگان خدمات است. آن‌ها به شدت در معرض خطر حملات سایبری، هک و از بین رفتن دیتا قرار دارند. در برخی موارد، احتمال بروز مشکل در دسترسی به اطلاعات به خاطر فیلترها و سانسورهای اعمال شده از سوی سرورها وجود دارد.
از دیدگاه کاربر، راهکارهای ذخیره‌سازی فایل مبتنی بر بلاک چین شبیه سایر روش‌های کلاد کار می‌کنند؛ در اینجا نیز به راحتی قادر به بارگذاری انواع داده، نگهداری و همچنین بارگیری و دانلود در صورت نیاز خواهید بود. آن چه در پس‌زمینه و به دور از چشم کاربران رخ می‌دهد، کاملا متفاوت است.
وقتی فایلی را روی یک فضای بلاک چینی آپلود می‌کنید، بین چند نود توزیع و تکثیر می‌شود. در برخی موارد، هر گره بخشی از فایل را روی خود نگه می‌دارد. به عبارتی فایل شما چند تکه شده و هر کدام روی یک نود جداگانه قرار خواهد گرفت. به این ترتیب امکان سو استفاده از داده شخصی شما به خاطر نامفهوم بودن تکه‌های جدا از هم، از بین می‌رود. با درخواست شما، هر نود قسمت ذخیره شده روی خود را ارائه کرده و بعد از ترکیب کردن آن‌ها به واسطه الگوریتم‌های خاص، مجددا به فایل اولیه دسترسی پیدا می‌کنید.
همانند شبکه رمز ارز بیت کوین یا اتریوم، در اینجا نیز سرور متمرکز مدیریت‌کننده‌ای وجود نداشته و فضای ذخیره‌سازی، از کاربرانی که بخش خالی هارد دیسک و پهنای باند خود را در اختیار شبکه قرار داده‌اند تشکیل می‌شود. مشوق‌های اقتصادی برای ترغیب آن‌ها به اختصاص منابع وجود دارد. به عنوان نمونه در شبکه فایل کوین، کاربران پاداش خود را در قالب رمز ارز و توکن FIL دریافت می‌کند. از طرفی دیگر، اگر یک نود از قوانین تخطی کرده و در نگهداری از فایل‌های دیگران ناموفق عمل کند، جریمه خواهد شد.
می‌توان یک شبکه بلاک چین این چنینی را به بیت کوین تشبیه کرد، با این تفاوت که هدف اصلی نتورک پشتیبانی از انتقال ارزش پولی نیست. هدف در اینجا ایجاد یک محیط مخصوص ذخیره‌سازی فایل به صورت غیر متمرکز به منظور بهره بردن از تمامی خواص ذاتی بلاک چین است.