بلاک چین (Blockchain) به عنوان یکی از مهم‌ترین نوآوری‌های فناوری در دهه اخیر شناخته می‌شود که می‌تواند روش‌های تعامل و انتقال اطلاعات و دارایی‌ها را به‌طور کلی تغییر دهد. این فناوری نه تنها در دنیای ارزهای دیجیتال مانند بیت‌کوین و اتریوم نقشی کلیدی ایفا کرده، بلکه به دلیل ویژگی‌های امنیتی، شفافیت و قابلیت اعتماد، در صنایع مختلفی از جمله زنجیره تأمین، خدمات مالی، بهداشت و درمان و حتی رای‌گیری الکترونیک نیز کاربردهای فراوانی یافته است.
بلاک چین در حقیقت یک دفترکل برای ذخیره‌ی اطلاعات در قالب تراکنش‌های مختلف است به‌طوری که هر عضو از شبکه یک نسخه از این دفتر را پیش خود نگهداری می‌کنند. بلاک چین را می‌توان نوع خاصی پایگاه داده در نظر گرفت که می‌تواند اطلاعات مختلف را به صورت امن و غیرقابل‌دستکاری در خود ذخیره کند.
پس بلاک چین روی یک شبکه از اعضای مختلف پیاده‌سازی می‌شود و همه‌ی اعضا در مدیریت و نحوه‌ی انجام کارها نقش خواهند داشت. 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.
اگر به تازگی با بلاک چین آشنا شده‌اید، ممکن است اصطلاحات پیچیده و مفهوم فنی آن کمی دلهره‌آور به نظر برسد. اما نگران نباشید!
فناوری دفتر کل توزیع شده – DLT
دفترکل توزیع‌شده (DLT) به‌عنوان یک نوآوری در فناوری اطلاعات، روشی جدید برای ثبت و اشتراک گذاری اطلاعات بین اعضای یک شبکه ارائه می‌دهد. در این سیستم، به جای اینکه اطلاعات در یک نقطه مرکزی ذخیره شوند، هر عضو شبکه یک نسخه کامل از دفترکل را در اختیار دارد. این امر به معنای شفافیت و کنترل مشترک بر اطلاعات است.
بلاک چین یکی از نمونه‌های بارز DLT است. همان‌طور که از نام آن پیداست، بلاک چین از مجموعه ای از بلوک ها تشکیل شده که هر کدام شامل اطلاعاتی از جمله تراکنش ها هستند. این بلوک ها به‌صورت زنجیره ای به هم متصل شده و با استفاده از رمزنگاری، امنیت اطلاعات را تضمین می‌کنند.
دفترکل مفهومی شناخته شده و قدیمی است. از گذشته تا کنون، از دفترکل برای ثبت اطلاعات مربوط به یک کسب‌وکار یا سیستم استفاده می‌شده است. در اکثر موارد، دفترکل اطلاعاتی مانند مشخصات افراد، تبادلات مالی و جزئیات تراکنش‌ها را در خود جای می‌دهد.
مزیت اصلی DLT در مقایسه با سیستم‌های متمرکز، توزیع قدرت و کنترل بین اعضای شبکه است. در سیستم‌های متمرکز، یک نقطه کنترل مرکزی تمام اطلاعات را مدیریت می‌کند. در مقابل، در DLT، هر عضو شبکه نقش فعالی در حفظ و به‌روزرسانی دفترکل دارد.
علاوه بر بلاک چین، DLT شامل چندین سیستم دیگر مانند هش‌گراف، دگ و هولوچین نیز می‌شود. این سیستم ها در ساختار و عملکرد با یکدیگر متفاوت هستند، اما همه آنها هدف مشترک ایجاد یک شبکه امن و شفاف برای ذخیره و اشتراک اطلاعات را دنبال می‌کنند.
الگوریتم اجماع نقش کلیدی در DLT ایفا می‌کند. این الگوریتم ها به اعضای شبکه کمک می‌کنند تا در مورد صحت اطلاعات و افزودن بلوک های جدید به زنجیره به توافق برسند. در ادامه، به جزئیات الگوریتم های اجماع و نحوه عملکرد آنها خواهیم پرداخت.
بیشتر بخوانید:
بلاک چین چیست؟
بلاک چین (Blockchain) یک سیستم دیجیتال توزیع‌شده برای ثبت و ذخیره اطلاعات است که از فناوری دفترکل توزیع‌شده (DLT) بهره می‌برد. در این سیستم، اطلاعات به‌جای اینکه در یک نقطه مرکزی ذخیره شوند، بین تمام اعضای شبکه توزیع می‌شود و هر عضو شبکه، نسخه‌ای کامل از تمامی اطلاعات را در اختیار دارد. این ساختار به اعضا اجازه می‌دهد تا به‌طور مستقل و همتابه‌همتا (P2P) با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و اطلاعات را بدون نیاز به واسطه‌های مرکزی به اشتراک بگذارند.
در بلاک چین، اطلاعات به صورت تراکنش‌هایی ثبت می‌شوند که در قالب واحدهای بزرگتری به نام «بلوک» سازماندهی شده‌اند. این بلوک‌ها به ترتیب زمانی به زنجیره‌ای از بلوک‌های قبلی اضافه می‌شوند و با استفاده از الگوریتم‌های پیچیده رمزنگاری، امنیت و یکپارچگی آنها تضمین می‌شود. هر تراکنش قبل از ثبت، رمزنگاری شده و به‌همراه یک کد هش خاص که از بلاک قبلی گرفته می‌شود، به زنجیره اضافه می‌شود. این ویژگی باعث می‌شود که پس از اضافه شدن یک بلاک به زنجیره، امکان تغییر یا حذف آن وجود نداشته باشد.
یکی از مزایای مهم بلاک چین غیرمتمرکز بودن آن است، که نیازی به واسطه‌هایی مانند بانک‌ها یا سرورهای مرکزی برای تأیید و پردازش اطلاعات ندارد. این ویژگی به کاربران اجازه می‌دهد تا بدون نیاز به اعتماد به نهادهای واسط، با اطمینان کامل تراکنش‌های خود را انجام دهند. در ارزهای دیجیتال مانند بیت‌کوین و اتریوم، بلاک چین نقشی حیاتی دارد؛ اما کاربردهای این فناوری به ارزهای دیجیتال محدود نمی‌شود و در حوزه‌هایی مانند قراردادهای هوشمند، زنجیره تأمین، سلامت و حتی رای‌گیری دیجیتال نیز استفاده می‌شود.
همچنین، عملکرد بلاک چین با استفاده از تابع هش (Hash Function) انجام می‌شود، که خروجی ثابت و یکتایی برای هر ورودی داده تولید می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود که تغییر هر بلاک در زنجیره غیرممکن باشد، زیرا هر بلاک به بلاک قبلی وابسته است. اولین بلاک در هر بلاک چین به نام «جنسیس بلاک» شناخته می‌شود و تمام بلاک‌های بعدی به‌طور زنجیره‌ای به آن متصل می‌شوند.
بلاک چین چطور کار می‌کند؟
بلاک چین‌ها بر اساس اصول “تئوری بازی” و “تحمل خطای بیزانس” طراحی شده‌اند. این یعنی قوانین شبکه به گونه‌ای تنظیم شده‌اند که اعضا تشویق به همکاری و صداقت شوند، در حالی که سیستم به‌طور مؤثر از فعالیت‌های خرابکارانه جلوگیری می‌کند.
در این شبکه، هر عضو به‌صورت مستقل اطلاعات جدید را پردازش و رمزنگاری می‌کند و آنها را در قالب بلوک‌هایی به زنجیره اصلی اضافه می‌نماید. سپس هر عضو یک کپی از زنجیره به‌روزشده را در اختیار دارد. اگرچه این فرآیند ساده به نظر می‌رسد، اما اجرای آن به‌گونه‌ای که خطاها به حداقل برسد، بسیار پیچیده و چالش‌برانگیز است.
سؤالاتی که در مورد امنیت این سیستم مطرح می‌شود شامل این است که آیا تراکنش‌های نامعتبر در یک بلاک تأیید می‌شوند؟ و اگر برخی از اعضای شبکه بخواهند بلوک‌های قبلی را دستکاری کنند، چگونه می‌توان این موارد را شناسایی و از وقوع آنها جلوگیری کرد؟
برای پاسخ به این پرسش‌ها، باید با دو مفهوم کلیدی آشنا شویم: “تئوری بازی” و “خطای بیزانس”.
تئوری بازی، یک روش محاسباتی است که به تحلیل رفتار و تصمیم‌گیری انسان‌ها در موقعیت‌های مختلف می‌پردازد. در بسیاری از سیستم‌های پیچیده مانند ارزهای دیجیتال، این تئوری به کار گرفته می‌شود. یک مثال معروف در این زمینه “مسئله زندانی” است که در آن دو زندانی بدون ارتباط با یکدیگر باید تصمیم بگیرند که اعتراف کنند یا سکوت کنند. انتخاب هرکدام وابسته به تصمیم دیگری است. این مثال نشان می‌دهد که چگونه می‌توان با تحلیل تئوری بازی، رفتار اعضای یک شبکه را پیش‌بینی و قوانین را به نحوی تنظیم کرد که منجر به همکاری حداکثری شود.
خطای بیزانس به مشکلی در شبکه‌های توزیع‌شده اشاره دارد که در آن برخی اعضا ممکن است به‌طور مخرب عمل کنند؛ به عنوان مثال، اطلاعات غلط را تأیید کرده یا داده‌های قبلی را تغییر دهند. برای مقابله با این نوع تهدیدات، بلاک چین از مفهومی به نام “تحمل خطای بیزانس” (BFT) استفاده می‌کند. این ویژگی به شبکه اجازه می‌دهد تا حتی با وجود برخی اعضای خرابکار، عملکرد خود را حفظ کند.
در این فرآیند، الگوریتم‌های اجماع نقشی اساسی ایفا می‌کنند. این الگوریتم‌ها به اعضای شبکه کمک می‌کنند تا در مورد صحت اطلاعات و اضافه کردن بلوک‌های جدید به زنجیره به توافق برسند.
الگوریتم اجماع بلاک چین
الگوریتم اجماع، هسته‌ی اصلی عملکرد شبکه‌های بلاک چین است. این الگوریتم‌ها مجموعه‌ای از قوانین را تعیین می‌کنند که نحوه‌ی پردازش و تأیید تراکنش‌ها در شبکه را به‌طور منظم هدایت می‌کنند. دو مورد از مشهورترین الگوریتم‌های اجماع، PoW و PoS هستند:
- PoW (گواه اثبات کار): در این روش، اعضای شبکه با استفاده از توان پردازشی خود و حل مسائل پیچیده‌ی ریاضی، تراکنش‌ها را تأیید می‌کنند. این فرآیند را استخراج می‌نامند و به افرادی که در آن شرکت می‌کنند، ماینر گفته می‌شود. همچنین به مجموعه‌ای از دستگاه‌های استخراج، مزرعه‌ی استخراج گفته می‌شود.
- PoS (گواه اثبات سهام): در این الگوریتم، اعضای شبکه با قفل کردن بخشی از ارز دیجیتال خود در شبکه، در فرآیند تأیید تراکنش‌ها مشارکت می‌کنند. به این اعضا که برای تأیید بلوک‌ها انتخاب می‌شوند، ولیدیتور می‌گویند.
الگوریتم‌های اجماع نقشی اساسی در امنیت و کارایی شبکه‌های بلاک چین دارند:
- جلوگیری از خطای بیزانس: با ایجاد توافق بین اعضای شبکه و بررسی صحت تراکنش‌ها، الگوریتم‌های اجماع مانع از تغییر داده‌ها و حملات مخرب می‌شوند.
- تشویق به همکاری: این الگوریتم‌ها به اعضای شبکه انگیزه می‌دهند تا با رفتار صادقانه، به امنیت شبکه کمک کرده و پاداش دریافت کنند.
هر یک از الگوریتم‌های PoW و PoS مزایا و معایب خاص خود را دارند:
- PoW: نیازمند انرژی و هزینه‌ی بالاست اما امنیت بیشتری ارائه می‌دهد.
- PoS: به انرژی و هزینه‌ی کمتری نیاز دارد اما امنیت آن به‌اندازه‌ی PoW نیست.
انتقال از PoW به PoS: برخی شبکه‌های بلاک چین به‌منظور بهره‌مندی از مزایای PoS مانند کاهش مصرف انرژی و افزایش سرعت، در حال تغییر از PoW به PoS هستند. برای مثال، شبکه‌ی اتریوم در مسیر انتقال به PoS قرار دارد و نسخه‌ی جدید آن با نام اتریوم ۲ احتمالاً از سال ۲۰۲۲ فعالیت خود را آغاز خواهد کرد.
بیشتر بخوانید:
انواع بلاک چین
بلاک چین‌ها را می‌توان به چهار نوع کلی تقسیم کرد: عمومی، خصوصی، کنسرسیوم و هیبرید. هر کدام از این بلاک‌چین‌ها در زمینه‌هایی مانند دسترسی به تراکنش‌ها، شرایط اضافه شدن نودهای جدید به شبکه و نحوه عملکرد الگوریتم‌های اجماع با هم تفاوت دارند.
بلاکچین عمومی که گاهی به آن «بدون مجوز» هم می‌گویند، فضایی است که در آن هر کسی می‌تواند به شبکه بپیوندد، تراکنش‌ها را ببیند و در فرآیند تأیید تراکنش‌ها شرکت کند. هیچ نودی قدرت بیشتری نسبت به دیگری ندارد و تمام تصمیمات به صورت غیرمتمرکز گرفته می‌شود. این نوع بلاکچین بیشترین شفافیت و امنیت را ارائه می‌دهد، اما مشکل مقیاس‌پذیری دارد، یعنی وقتی شبکه شلوغ می‌شود، سرعت تراکنش‌ها به شدت کاهش می‌یابد. از جمله معروف‌ترین شبکه‌های عمومی می‌توان به بیت‌کوین و اتریوم اشاره کرد.
بلاکچین خصوصی متفاوت از نوع عمومی عمل می‌کند. دسترسی به این نوع شبکه محدود است و فقط کاربران خاصی می‌توانند به آن بپیوندند. این بلاک‌چین‌ها معمولاً توسط شرکت‌ها و سازمان‌های بزرگ استفاده می‌شوند. در این نوع شبکه، یک نهاد مرکزی یا گروه خاصی مدیریت دسترسی‌ها و فعالیت‌های کاربران را بر عهده دارند. بنابراین، بلاک‌چین‌های خصوصی مناسب کسب‌وکارها یا برنامه‌هایی مثل رأی‌گیری، زنجیره تأمین و هویت دیجیتال هستند. از نمونه‌های آن می‌توان به Hyperledger و Corda اشاره کرد.
بلاکچین کنسرسیوم، حالت میانه‌ای بین عمومی و خصوصی است. این نوع بلاک‌چین‌ها نیمه‌متمرکز هستند و توسط چند سازمان مختلف اداره می‌شوند. هدف از استفاده از این شبکه‌ها، اشتراک‌گذاری اطلاعات و مدیریت بهتر بین گروه‌های مختلف است. معمولاً در بخش‌های مالی یا دولتی کاربرد دارند و از نمونه‌های شناخته شده آن می‌توان به R3 و Energy Web Foundation اشاره کرد.
در نهایت، بلاکچین هیبرید ترکیبی از بلاک‌چین‌های عمومی و خصوصی است و به کاربران امکان می‌دهد تا بخشی از اطلاعات را به صورت عمومی و بخشی دیگر را به صورت خصوصی نگهداری کنند. افراد می‌توانند به بخش‌های عمومی شبکه دسترسی داشته باشند، اما برای ورود به بخش خصوصی نیاز به مجوز دارند. Dragonchain یکی از نمونه‌های بلاک‌چین‌های هیبریدی است.
در کل، هر نوع از این بلاک‌چین‌ها بر اساس نیاز و کاربری خاص خود طراحی شده‌اند و از مزایا و محدودیت‌های خاص خود برخوردار هستند.
مزایا و معایب بلاک چین
فناوری بلاک چین، با ایجاد سیستم‌های غیرمتمرکز، انقلابی در نحوه‌ی ذخیره و مبادله‌ی اطلاعات به وجود آورده است. این فناوری به‌طور کلی دارای مزایای زیادی است، اما با محدودیت‌هایی نیز همراه است.
بلاک چین از شفافیت بالایی برخوردار است؛ به این معنا که هر فردی می‌تواند به اطلاعات دسترسی داشته باشد و هیچ نهاد متمرکزی بر آن نظارت نمی‌کند. همه اعضا نسخه‌ای یکسان از دفتر کل را در اختیار دارند و اطلاعات به‌طور شفاف بین آنها مبادله می‌شود. امنیت نیز یکی از ویژگی‌های برجسته بلاک چین است. با استفاده از رمزنگاری پیشرفته و الگوریتم‌های اجماع، اطلاعات در این فناوری به شدت محافظت شده و تغییر یا دستکاری آنها عملاً غیرممکن است. علاوه بر این، با حذف واسطه‌ها در تراکنش‌ها، هزینه‌ها و کارمزدها به‌طور قابل توجهی کاهش می‌یابند. در بلاک چین‌های عمومی، هیچ نهاد متمرکزی نظارت بر نودهای شبکه ندارد و اطلاعات با آزادی کامل مبادله می‌شود. همچنین، تمامی تراکنش‌ها و اطلاعات مربوط به آنها به‌طور دائمی در بلاک چین ذخیره شده و قابل ردیابی هستند.
با این حال، بلاک چین همچنان با چالش‌هایی مواجه است. این فناوری هنوز در مراحل ابتدایی خود قرار دارد و برای رسیدن به پذیرش عمومی زمان نیاز دارد. مقیاس‌پذیری یکی دیگر از مشکلات بزرگ بلاک چین است که می‌تواند به کاهش سرعت و افزایش هزینه‌ها منجر شود. همچنین، وجود باگ‌ها در برنامه‌نویسی می‌تواند به از دست رفتن سرمایه‌ها در قراردادهای هوشمند و برنامه‌های غیرمتمرکز منجر شود. تغییرات در بلاک چین نیز ممکن است به زمان و مراحل پیچیده‌ای نیاز داشته باشد و اغلب نیازمند موافقت اکثریت اعضا است. نوسانات شدید قیمت در بازار ارزهای دیجیتال و فناوری بلاک چین، ریسک فعالیت در این حوزه را افزایش می‌دهد.
کاربردهای بلاک چین
فناوری بلاک چین، مانند اینترنت، به‌طور فزاینده‌ای در حال تغییر جهان است. این فناوری با ارائه قابلیت‌های امن و شفاف برای ذخیره و مبادله اطلاعات، زمینه‌ساز کاربردهای گسترده‌ای است. در اینجا به برخی از زمینه‌های مختلفی که بلاک چین در آنها تاثیرگذار است، می‌پردازیم.
در حوزه امور مالی، بلاک چین به طور گسترده‌ای کاربرد دارد. پلتفرم‌های سرمایه‌گذاری، وام‌دهی، صرافی‌های غیرمتمرکز و سیستم‌های پرداخت مبتنی بر بلاک چین به سرعت در حال گسترش هستند. “دیفای” (DeFi) یا امور مالی غیرمتمرکز، به عنوان یک بخش جدید در بازار ارزهای دیجیتال ظهور کرده و خدمات مالی سریع و نوینی را به کاربران ارائه می‌دهد. به عنوان مثال، دریافت وام از پلتفرم‌های دیفای ممکن است در عرض چند دقیقه انجام شود، در حالی که این فرآیند در بانک‌های سنتی می‌تواند چندین روز یا حتی هفته‌ها طول بکشد.
در صنعت بازی‌های کامپیوتری، بلاک چین می‌تواند تحول بزرگی ایجاد کند. با استفاده از بازی‌های غیرمتمرکز بر پایه بلاک چین، کاربران می‌توانند آیتم‌های بازی را خلق کرده و مالکیت واقعی آنها را داشته باشند. همچنین، با کمک “توکن‌های تعویض‌ناپذیر” (NFT)، امکان استفاده از آیتم‌های یک بازی در پلتفرم‌های دیگر نیز فراهم می‌شود. بلاک چین “انجین” (Enjin) در این حوزه فعالیت‌های نوآورانه‌ای را دنبال می‌کند.
در زمینه املاک و مستغلات، بلاک چین می‌تواند با استفاده از قراردادهای هوشمند، فرآیند معاملات را بهینه‌سازی کند. همچنین، با توکنایز کردن دارایی‌ها مانند املاک، خرید بخش‌های کوچک از یک ملک یا سرمایه‌گذاری در آن برای عموم ممکن می‌شود. بلاک چین می‌تواند تاریخچه‌ای شفاف و غیرقابل دستکاری از معاملات و مالکان قبلی املاک ارائه دهد.
دولت‌ها نیز می‌توانند از بلاک چین در زمینه‌های مختلفی مانند مدیریت مدارک شناسایی، برگزاری انتخابات عادلانه و مدیریت مالی بهره‌برداری کنند.
در حوزه بهداشت و درمان، بلاک چین می‌تواند حریم خصوصی بیماران را حفظ کرده، ردیابی و پیگیری نسخه‌های تجویزشده را به‌طور شفاف ممکن سازد و دسترسی غیرقابل تغییر به سوابق پزشکی را فراهم کند.
در خدمات حمل و نقل، بلاک چین می‌تواند به بهبود ردیابی کالاها، کنترل قیمت و کیفیت آنها و مدیریت حمل و نقل کمک کند.
با توجه به کاربردهای گسترده و توانایی بلاک چین در تغییر ساختار صنایع مختلف، به نظر می‌رسد که این فناوری نقش بسیار مهمی در آینده جهان ایفا خواهد کرد.
سخن پایانی
مقاله به پایان رسید، اما بلاک چین هنوز در مراحل ابتدایی خود است. مشابه اینترنت که سال‌ها طول کشید تا به چیزی ضروری تبدیل شود، بلاک چین نیز تازه آغاز راه خود را طی می‌کند. این فناوری با بیت کوین معرفی شد و به سرعت به بازار کریپتو کمک کرد. بلاک چین با قوانین اجماع امکان مدیریت غیرمتمرکز را فراهم می‌آورد و از مزایای آن می‌توان به شفافیت و امنیت اشاره کرد، اما هنوز با مشکلاتی مانند مقیاس‌پذیری و نوسانات بازار روبروست.