توضیح بلاک چین به زبان ساده
به زبان ساده، بلاک چین یک نوع سیستم ثبت اطلاعات و گزارش است. تفاوت آن با سیستم‌های دیگر این است که اطلاعات ذخیره‌شده روی این نوع سیستم، میان همه اعضای یک شبکه به اشتراک گذاشته می‌شود. با استفاده از رمزنگاری و توزیع داده‌ها، امکان هک، حذف و دستکاری اطلاعات ثبت‌شده، تقریباً از بین می‌رود.
بلاک چین یک زیرمجموعه است؟
بلاک چین یکی از زیرمجموعه‌های فناوری دفترکل توزیع‌شده یا همان DLT است. این فناوری حتی قبل از تولد بیت کوین نیز وجود داشته است ولی اغلب کاربرها این تکنولوژی را با بلاک چین و هم‌چنین بیت کوین و تمام ارزهای دیجیتال یکسان در نظر می‌گیرند که تفکر صحیحی نیست. در این مقاله می‌‌خواهیم به طور جامع با بلاک چین، طرز کار، ویژگی‌ها، کاربردها و سایر موارد مرتبط با این فناوری جذاب آشنا شویم. حتماً تا پایان این مطلب ما را همراهی کنید.
فناوری دفتر کل توزیع شده – DLT
دفترکل جایی است که تمام اطلاعات یک کسب و کار یا یک سیستم در آن ثبت می‌شود و توزیع‌شده یعنی دفترکل فقط در اختیار یک یا چند نفر خاص نباشد، بلکه تمام اعضای شبکه یک نسخه از آن را در اختیار داشته باشند.
DLT یا دفتر کل چیست؟
همانطور که در مقدمه اشاره شد، بلاک چین تنها یک زیر مجموعه از «فناوری دفترکل توزیع‌شده» (Distributed Ledger Technology = DLT) است. دفترکل از قدیم به جایی گفته می‌شود که تمام اطلاعات یک کسب‌وکار یا یک سیستم در آن ثبت می‌شود. در اکثر موارد با بررسی دفترکل می‌توان اطلاعاتی مثل مشخصات افراد و تبادلات مالی و غیره را مشاهده کرد. پس دفترکل مفهوم جدیدی نیست و انسان‌ها سال‌هاست از آن استفاده می‌کنند. منظور از توزیع‌شده در این نام‌گذاری این است که دفترکل فقط در اختیار یک یا چند نفر خاص نباشد، بلکه تمام اعضای شبکه یک نسخه از آن را در اختیار داشته باشند و این ترتیب همه می‌توانند وضعیت سیستم را در هر لحظه مشاهده کنند.
این مفهومی است که «بلاک چین» (Blockchain) بر اساس آن بنا شده و پیاده‌سازی شبکه‌ی بیت کوین نیز به عنوان اولین «رمزارز» (Cryptocurrency) روی بلاک چین صورت گرفته است. البته ساختارهای دیگری نیز وجود دارند که یک DLT به حساب می‌آیند ولی هیچ‌کدام از آن‌ها به اندازه‌ی بلاک چین معروف نیستند. از جمله این سیستم‌ها می‌توانیم «هش‌گراف» (HashGraph)، «دگ» (DAG) و «هولوچین» (Holochain) را نام ببریم.
مفهوم بلاک چین اولین بار با پیدایش بیت کوین به وجود آمد و پادشاه ارزهای دیجیتال از این راهکار برای ذخیره اطلاعات مربوط به دارایی کاربران بهره برد.
یک مثال جامع برای درک بلاک چین
من در یک جمع ۱۰۰ نفری، برگهای حاوی یک سری اطلاعات را می‌گیرم و همه با تلفن همراه‌شان از آن برگه عکس می‌گیرند. حالا اگر من آن اطلاعات را نابود کنم، یا تغییری در آن بدهم، دیگر برای آن جمع قابل پذیرش نیست، چون آن‌ها یک کپی از نسخه اصلی را دارند، مگر اینکه موبایل همه را بگیرم و آن را حذف کنم.
این جمعی که از آن صحبت کردیم می‌تواند چندین میلیون نفر باشد که در بیت کوین و اتریوم و سایر ارزهای دیجیتال بلاک چینی شاهد آن هستیم و یا به صورت خصوصی برای یک گروه خاص استفاده شود.
بلاک چین‌ها می‌توانند به صورت خصوصی و برای اهداف خاص در یک نهاد یا سازمان مورد استفاده قرار بگیرند که به آن بلاک چین سازمانی (Enterprise blockchain) هم می‌گویند. البته بنا به عقیده اکثر کارشناسان، بلاک چین‌های سازمانی نمی‌توانند هدف اصلی این فناوری یعنی تمرکززدایی را به ارمغان بیاورند.
هرگونه تغییری در بلاک چین قابل تشخیص است
خب حالا که فهمیدیم بلاکچین چه چیزی است؛ این سوال پیش می‌آید که یعنی کسی نمی‌تواند محتویات یک بلاک را تغییر دهد؟ بله، می‌تواند، اما این تغییر از چشم اعضای شبکه دور نمی‌ماند و تمام شبکه باید این تغییر را تایید کنند؛ در غیر این‌صورت هیچ اعتباری ندارد و تغییرات اعمال نمی‌شود. پس این دیدگاه که اطلاعات در بلاک چین غیرقابل تغییر است، درست نیست.
فرض کنید فردی شناسه یک فایل موسیقی را در یک بلاک چین قرار داده و ذخیره می‌کند. همه اعضای شبکه به آن دسترسی دارند حتی اگر خود فرد شناسه موسیقی را حذف کند یا تغییر دهد، بقیه اعضای شبکه این اتفاق را نمی‌پذیرند زیرا کپی نسخه اصلی آن شناسه موسیقی را دارند. برای حذف این فایل راهی نیست جز اینکه بیش از نصف کامپیوتر‌های شبکه را تصرف کرده و آن فایل را حذف کنید که عملا چنین اتفاقی امکان‌پذیر نیست. اما بعد از توضیح بلاکچین چیست به سراغ ویژگی‌ها و مزایای تکنولوژی بلاکچین (Blockchain) می‌رویم تا ببینیم چرا این فناوری به این سرعت رشد پیدا کرده است.
بلاک جنسیس
بلاک پیدایش یا جنسیس (Genesis) نام اولین بلاک در شبکه بلاک چین است. بلاک‌های بعدی با استفاده از داده‌های اولین بلاک، ساخته می‌شوند. بلوک پیدایش با نام Block۰ نیز شناخته می‌شود. تنظیمات اولیه هدر شبکه در بلاک جنسیس قرار می‌گیرد. این تنظیم‌ها عبارت‌اند از:
- درخت مرکل
- نسخه بلاک
- زمان بلاک
- نانس
- الگوریتم اجماع
نانس
نانس (Nonce) یک عدد تصادفی منحصر به فرد است که با تعداد زیادی صفر شروع می‌شود. این عدد باید قبل از ارسال یک بلاک معتبر توسط ماینر‌ها در بلاک چین محاسبه شود. محاسبه مقدار نانس کلید تایید تراکنش‌های در شبکه بلاک چین است. نانس یک عدد بسیار بزرگ است و برای محاسبه مقدار آن قدرت محاسباتی بسیار زیادی لازم است. مقدار نانس با ۲ به توان ۶۸ نشان داده می‌شود که عدد بسیار بزرگی است.
مقدار نانس محاسبه شده باید منحصر به فرد و کمتر از مقدار نانس بلاک قبل باشد. با گسترش شبکه بلاک چین، پیچیدگی محاسبه نانس بیشتر می‌شود. هنگامی که مقدار نانس محاسبه می‌شود، اعتبار آن باید پیش از ثبت شدن در بلاک چین توسط همه نودها تایید شود.
الگوریتم اجماع
بیت کوین و اتریوم از الگوریتم اثبات کار (PoW) به عنوان قانونی برای تایید اعتبار یک تراکنش پیش از ارسال به بلاک چین استفاده می‌کنند. ماینر‌ها با استفاده از الگوریتم اثبات کار برای محاسبه مقدار نانس تلاش می‌کنند. اثبات کار از قانون «بلندترین زنجیره» برای تایید اعتبار تراکنش‌ها استفاده می‌کند. موفقیت ماینر‌ها در حل و پیدا کردن مقدار نانس به هش ریت (قدرت محاسباتی) آن‌ها بستگی دارد.
الگوریتم PoW برای محاسبه مقدار نانس منحصر به فرد به قدرت هش بسیار زیادی نیاز دارد. با افزایش پیچیدگی مقدار نانس، مقدار توان محاسباتی مورد نیاز نیز بیشتر می‌شود. برای حل مشکل الگوریتم اثبات کار (نیاز به انرژی بسیار زیاد)، الگوریتم دیگری به نام اثبات سهام (PoS) معرفی شد. در این الگوریتم، اجماع بر اساس مقدار ارز دیجیتالی که ماینر یا نود سهام‌گذاری یا استیک (Stake) کرده است، شکل می‌گیرد. در الگوریتم اثبات کار، مفهوم ماینر به تاییدکنندگان یا اعتبار سنج‌ها (Validators) تغییر می‌کند.
درخت مرکل
درخت مرکل یا ریشه مرکل (Markle Root) آخرین مقدار هش از تمامی مقادیر هش یک تراکنش منحصر به فرد در یک بلاک است. درخت مارکل یک درخت دوتایی (دودویی) است و هر تراکنش یکی از برگهای این درخت دوتایی را تشکیل می‌دهد. بلاک چین تراکنش‌ها را به صورت یک متن ساده ذخیره نمی‌کند.
بلاک چین چه ویژگی‌هایی دارد؟
ویژگی‌های متعدد این سیستم کاربران را به سوی این فناوری توسعه یافته امروزی می‌کشاند. سه رکن اساسی در این فناوری، تمرکز زدایی، شفافیت و تغییر ناپذیری است. در صورتی که این سه ویژگی در کنار هم در هر سیستم وجود داشته باشند، سبب محبوبیت آن در بین مردم می‌شوند. پیش از ظهور ارزهای دیجیتالی و فروش و خرید بیت کوین در این عرصه، اغلب از فناوری‌های متمرکز در سیستم‌های ذخیره سازی اطلاعات استفاده می‌شد. این مسئله دسترسی و ذخیره سازی اطلاعات را ساده‌تر می‌کرد. اما در عوض امکان هک آن‌ها نیز بالاتر بود. به همین خاطر استفاده از فناوری غیر متمرکز در این زمینه سبب امنیت داده‌ها و اطلاعات می‌شود. به همین دلیل این سیستم بیشتر مورد استقبال قرار گرفت. خرید دوج کوین، انواع بیت کوین، ارزهای اتریم و… از این طریق امنیت بالایی دارد و سرمایه و داده‌های مخاطبین را در صحت و سلامت کامل نگه می‌دارد.
انواع بلاک چین
به‌طور کلی دو دسته بلاک چین داریم، بلاکچین های خصوصی و بلاکچین های عمومی. اما انواع دیگری مانند کنسرسیوم و هیبرید نیز وجود دارد که در ادامه انواع بلاکچین را با جزییات توضیح می دهیم.
بلاک چین عمومی
این نوع بلاکچین یک سیستم دفتر کل توزیع شده بدون محدودیت و بدون نیاز به اجازه است و آغاز انواع بلاکچین هایی است که آن را غیرمتمرکز می‌نامیم.
بیت‌کوین، لایت‌کوین و اتریوم پلتفرم های بلاکچین و نمونه بارز یک بلاکچین عمومی هستند. بلاکچین عمومی چیست؟ همانطور که از نام آن پیداست، بلاکچینی برای همه مردم است و توسط مردم کنترل می‌شود.
هرکسی که به اینترنت دسترسی دارد می تواند با دانلود بلاکچین به یک نود (عضو شبکه) مجاز تبدیل شود و پس از آن به عنوان بخشی از شبکه بلاکچین در نظر گرفته می شوند. یک نود یا کاربر یک بلاکچین عمومی صلاحیت انجام ماینینگ، دسترسی به سوابق فعلی و گذشته و تأیید تراکنش را دارد. در این نوع بلاکچین هیچ کس مسئول نهایی نیست و هرکسی قادر است در نوشتن، خواندن یا بازبینی بلاک چین شرکت کند. این گونه بلاکچین ها متن باز و شفاف هستند. در بلاکچین عمومی، تصمیم گیری از طریق الگوریتم های اجماع مانند گواه اثبات کار و گواه اثبات سهام انجام می شود. الگوریتم های اجماع به فرایند تصمیم گیری برای یک گروه اطلاق می شود که در آن افراد آن گروه از تصمیمی که برای همه بهتر است استفاده می کنند.
یک شبکه بلاکچین عمومی به افراد امکان می دهد کارهای زیر را انجام دهند:
- هر کس می تواند نودها را اجرا و عملیات ماینینگ را شروع کند.
- هر کس می تواند بلاکچین را با استفاده از مرورگر(اکسپلورر) آن بررسی و بازبینی کند.
- هر کس می تواند تراکنش داشته باشد.
بلاک چین خصوصی
بلاک چین خصوصی یک شبکه بلاکچین بسته است (محدودیت در پذیرش میزبان دارند) که مانند بلاک چین عمومی به طور کامل توزیع شده و غیر متمرکز نیست. این بلاکچین محدود و نیازمند به کسب اجازه است که تنها در یک شبکه بسته اجرا می‌شود. این نوع معمولا دارایی خصوصی یک سازمان یا یک فرد است. بر خلاف بلاکچین‌های عمومی در اینجا مسئولیت با یک شخص است و از موارد مهم مانند خواندن یا نوشتن مراقبت می کند و برای خواندن اجازه این شخص نیاز است. در اینجا اجماع یا تصمیم‌گیری به عهده مسئول مرکزی است، کسی که تصمیم می‌گیرد حقوق ماینینگ را بدهد یا حتی اصلا آن را ندهد.
بلاکچین‌های خصوصی از نودهای سازنده‌ای تشکیل شده‌اند که حق ایجاد، مشاهده و مجوز تراکنش‌ها به آن‌ها داده می‌شود. توسعه دهندگان بلاکچین در مورد نودی که حقوق تراکنش را دریافت می‌کند، تصمیم می‌گیرند. مجوزها، اختیارات، دسترسی و سطح امنیت در دست سازمان کنترل کننده است. بلاکچین‌های خصوصی یک شبکه کوچک و محدود دارند. Hyperledger Fabric ،Hyperledger Sawtooth ،Corda و Multichain پلتفرم هایی هستند که در دسته بندی بلاکچین خصوصی قرار می گیرند.
در یک بلاک چین خصوصی موارد زیر امکان‌پذیر نیست:
- هر کسی نمی‌تواند تراکنش ها را از طریق بلاکچین انجام دهد.
- هر کسی نمی‌تواند یک نود را اجرا و شروع به ماینینگ کند.
- این بلاکچین توسط یک کاربر یا نود تصادفی قابل بازبینی یا بررسی نیست.
شبکه بلاک چین خصوصی به بلاکچینی گفته می‌شود که دسترسی به شبکه آن برای عموم آزاد نیست و همه نمی‌توانند یکی از اعضای آن شوند.
بلاک چین کنسرسیوم
این نوع بلاک چین نیمه غیرمتمرکز است که در آن شبکه بلاکچین توسط بیش از یک سازمان اداره می شود. در واقع بخشی از آن عمومی و بخشی خصوصی است و از این رو ترکیبی از بلاکچین های عمومی و خصوصی است. شکاف بین ماهیت عمومی و خصوصی بر اساس اجماع اتفاق می افتد. در یک بلاکچین کنسرسیوم تنها به چند نود یا کاربر اختیار تائید تراکنش و نظارت بر روند اجماع داده می‌شود. تقسیم حقوق و اختیارات برای هر یک از اعضای بلاکچین‌های کنسرسیوم متفاوت است. بلاکچین‌های کنسرسیوم توسط یک گروه اداره می‌شوند و نه یک نهاد واحد. برخی از نمونه‌های بلاکچین‌های کنسرسیوم عبارتند از: Quorum ،Corda و Hyperledger.
بلاک چین هیبرید
این نوع بلاک چین ترکیبی از یک بلاک چین عمومی و خصوصی است و ویژگی های هر دو را با هم ترکیب می کند که این امکان را می دهد که یک سیستم بدون نیاز به اجازه عمومی و یک سیستم نیازمند به اجازه خصوصی باشد. نودها یا کاربران قادر هستند این وبژگی که چه کسی به صفحه اصلی دسترسی دارد را کنترل کنند. دراگون چین(Dragonchain) نمونه بارز یک بلاک چین هیبرید است. این انعطاف پذیری داده هایی را که می خواهند عمومی و شفاف نگه داشته شوند و داده هایی که می خواهند خصوصی نگه دارند، در اختیار مشاغل قرار می دهد.
ماهیت هیبرید پلتفرم بلاک چین دراگون چین از طریق قابلیت ثبت شده میان زنجیره‌ای امکان‌پذیر است که به ما کمک می کند به راحتی به سایر پروتکل‌های بلاکچینی وصل شویم. این امر مشاغل را قادر می سازد که بدون نیاز به دغدغه امنیت و حریم شخصی با شفافیت کار کنند. یک بلاکچین هیبرید با تولید بلاک‌های هش شده با استفاده از شبکه بلاک چین خصوصی کار می‌کند. سپس بدون به خطر انداختن حریم خصوصی داده‌ها، در بلاکچین خصوصی ذخیره می‌شوند. این کار کنترل بلاکچین را انعطاف پذیر می‌کند. از بلاکچین هیبرید برای مقیاس‌پذیری و عدم تمرکز استفاده می‌شود.