بلاک چین چیست؟ چگونه کار می‌کند و چه کاربردی دارد؟

اگر با بیت کوین آشنایی داشته باشید به احتمال زیاد نام بلاک چین را نیز شنیده‌اید. بلاک چین، یک فناوری انقلابی است که می‌تواند تمامی صنایع را دستخوش تحولاتی معجزه‌آسا کند. این فناوری برای نخستین بار با اولین کاربرد مدرن خود یعنی رمز ارز بیت کوین به جهانیان معرفی شد. این فناوری یک سیستم ثبت و نگهداری اطلاعات زنجیره‌ای به حساب می‌آید که با ظهور ارز‌های دیجیتال به اوج شهرت رسید. اما مفاهیمی بسیار گسترده‌تر از این حوزه را در خود جای داده است. در این مقاله به شما توضیح خواهیم داد.

بلاک چین چیست؟

بلاک چین ترکیب دو واژه بلاک (Block) به معنی بلوک یا قطعه و چِین (Chain) به معنی زنجیره است. از نظر لغوی، بلاک چِین معنی زنجیره بلوکی می‌دهد ولی معنی واقعی و مفهوم بلاک چین چیست؟

بلاک چین یک سیستم ثبت اطلاعات است. مانند یک دفتر کل توزیع شده بین همه. دفتر کلی که عملکردی مانند دفتر‌های حسابداری دارد با این تفاوت که متمرکز نیست، قابل تغییر نیست و همه می‌توانند به اطلاعات بده بستان‌های ثبت شده در آن دفتر حسابداری دسترسی داشته باشند.

بلاک چین به زبان ساده دفتر کل توزیع شده غیرقابل تغییری است که اطلاعات را ذخیره می‌کند. فلسفه استفاده از بلاک چین در ارز‌های دیجیتال، غیرمتمرکز کردن و قدرت‌زدایی کردن بود. اینکه همه‌چیز شفاف و در معرض دید همه باشد، نه فقط دارندگان قدرت. بنابراین تراکنش‌ها و کد‌ها برای همه قابل مشاهده است و اطلاعات بلاک‌ها را در بلاک چین‌های عمومی، همه می‌توانند ببینند.

ارز‌های دیجیتال مانند بیت کوین روی بلاک چین توسعه یافته‌اند و اطلاعات و تراکنش‌های آن‌ها روی بلاک‌ها ثبت، رمزنگاری و منتشر می‌شود. توسعه‌دهندگان می‌توانند ارز‌های دیجیتال را با استفاده از این فناوری ایجاد کنند و پروژه‌های مختلف و پلتفرم‌هایی با کاربرد‌های متنوع توسعه دهند. بازی‌های مبتنی بر بلاک چین یکی دیگر از کاربرد‌های این فناوری است و اخیراً بسیار پرکاربرد و پرطرفدار شده است.

از بلاک چین برای انتقال ایمن اقلامی مانند پول، دارایی، قراداد‌ها و مواردی از این دست استفاده می‌شود. این انتقال و جابه‌جایی بدون دخالت یک شخص ثالث مانند بانک و یا دولت انجام می‌شود.

تاریخچه مختصری از بلاک چین

مردم درخواست یک سیستم محرمانه برای انتقال پول داشتند. آن‌ها خواهان سیستمی امن بودند که خارج از کنترل دولت باشد. فردی به اسم دیوید چام در سال ۱۹۸۳ یک الگوریتم RSA توسعه داد. در این الگو، رشته‌ای از اعداد را تغییر می‌داد. به این صورت که فردی یک سپرده بانکی را با یک رشته اعداد خاص ارسال می‌کند. سپس، بانک این رشته اعداد را با یک مجموعه عدد مطابقت می‌دهد.

اولین بار، پی‌پال برای فراهم کردن بستری برای معاملات در وب با پول نقد، به بلاک‌چین روی آورد. در این دوره، با کاهش اعتماد مردم به سازمان‌های بانکی و دولت، تمایل به یک منبع مالی دیگر در افزایش پیدا کرد. در سال ۲۰۰۸، سایت Thebitcoin.org به وجود آمد. در اکتبر همان سال، یک توسعه‌دهنده نرم‌افزار به نام Satoshi Nakamoto مقاله‌ای را منتشر کرد که در آن از سیستم پول نقد الکترونیکی peer-to-peer که با زنجیره بلاکی پشتیبانی می‌شد، سخن به میان آورد.
هدف او ساختن ارزی خارج از کنترل دولت بود. ارزی که به صورت محرمانه و براساس معاملات قابل بازبینی باشد؛ نه براساس اعتماد.

نحوه عملکرد بلاک چین

نحوه ساختار داده‌ها در بلاک‌چین یکی از وجوه متمایز‌کننده این شبکه با شبکه‌های دیگر است. بلاک چین اطلاعات را با هم در گروه‌هایی به نام بلاک جمع‌آوری می‌کند. بلاک‌ها مجموعه‌ای از اطلاعات را در خود نگه می‌دارند.

بلاک‌ها دارای ظرفیت‌های ذخیره‌سازی خاصی هستند و هنگامی که پر می‌شوند، بسته شده و به بلاک پر شده قبلی متصل می‌گردند و زنجیره‌ای از داده‌ها را تشکیل می‌دهند.

اطلاعات جدیدی که پس از پر شدن بلاک‌ها جمع‌آوری می‌شوند، در یک بلوک جدید تشکیل و کامپایل می‌گردند که پس از پر شدن، دوباره بسته شده و یک زنجیره را تشکیل می‌دهند.

بلاک چین داده‌های خود را به تکه‌هایی کوچک تبدیل کرده و در کنار هم قرار می‌دهد تا ساختار مطلوب و تعیین شده را به خود بگیرند. انواع مختلفی از اطلاعات را می‌توان در یک بلاک چین ذخیره کرد. در نظر داشته باشید که بلاک چین‌های غیرمتمرکز تغییر ناپذیر هستند، به این معنی که داده‌های وارد شده، برگشت ناپذیرند.

در بلاک‌چین، به جای این که یک داده کپی و یا انتقال داده شود، توزیع می‌گردد.

کاربرد‌های بلاک چین

همانطور که گفتیم بیت کوین و ارز‌های دیجیتال غیرمتمرکز، مهم‌ترین و موفق‌ترین کاربرد فناوری بلاک چین هستند.

بلاک چین می‌تواند به جز ارز‌های دیجیتال، کاربرد‌های زیاد دیگری هم داشته باشد و هر کجا نیاز به فضایی برای ذخیره داده و از بین بردن نیاز به اعتماد باشد، امکان استفاده از آن وجود دارد.

به عنوان نمونه، انتخابات الکترونیکی و بدون تقلب می‌تواند یکی از کاربرد‌های بلاک چین باشد.

همچنین با این فناوری می‌شود دارایی‌ها را به توکن‌های دیجیتال تبدیل کرد و آن‌ها را به صورت یک دارایی قابل انتقال عرضه کرد.

البته هنوز در دنیای واقعی به صورت گسترده بلاک چین مورد استفاده قرار نمی‌گیرد و با اینکه این فناوری غیرمتمرکز است، در بسیاری از کار‌ها با وجود آن باز هم مجبور به تکیه کردن به نهاد‌ها و سازمان‌های متمرکز هستیم.

ارز‌های رمزنگاری شده، ارز‌های دیجیتالی مانند بیت‌کوین، اتریوم و … هستند که برای خرید کالا و خدمات استفاده می‌شوند. برخلاف پول نقد، کریپتو از بلاک چین برای عمل به عنوان دفتر کل عمومی و سیستم امنیتی رمزنگاری پیشرفته استفاده می‌کند، بنابراین تراکنش‌های آنلاین همیشه ثبت و ایمن می‌شوند.

امنیت بالای بلاک‌چین، خطر دزدیده شدن را تا حد زیادی کاهش می‌دهد، زیرا هر ارز رمزنگاری شده دارای شماره شناسایی غیرقابل تغییری است که در اختیار مالک قرار داده می‌شود. با بلاک‌چین، رمزارز را می‌توان بدون نیاز به مبادله ارز یا بدون دخالت بانک‌های مرکزی به هر کجا و هر کسی در جهان ارسال کرد.

ارز‌های دیجیتال زیادی بر بستر بلاک‌چین سوار هستند و از امکانات و قابلیت‌های آن بهره می‌برند. همین امر سبب شده تا امنیت بسیار زیادی داشته باشند.

مزایای استفاده از بلاک چین چیست؟

۱- توزیع شدگی

از آنجایی که داده‌های بلاکچین اغلب در هزاران دستگاه در شبکه توزیع شده‌­ای از نود ذخیره می‌­‌شوند، سیستم و داده­‌ها در برابر خرابی­‌های فنی و حملات مخرب بسیار مقاوم هستند. هر نود در بلاکچین قادر به تکثیر و ذخیره یک نسخه از بانک اطلاعاتی است و به همین دلیل، هیچ نقطه­‌ی مرکزی وجود ندارد و خرابی یک نود بر میزان دسترسی یا امنیت تکنولوژی بلاکچین تأثیر نمی‌­‌گذارد. در مقابل، بسیاری از بانک­‌های اطلاعاتی معمولی به یک یا چند سرور متکی هستند و در برابر خرابی­‌های فنی و حملات سایبری آسیب‌پذیرتر هستند.

۲- ثبات

بسیار بعید است که بلوک­‌های تأیید شده بازگردانده شوند، به این معنی که پس از ثبت اطلاعات در بلاکچین­، حذف یا تغییر آن بسیار دشوار است. این امر باعث می‌­‌شود بلاکچین یک فناوری عالی برای ذخیره سوابق مالی یا هر گونه داده­‌ای باشد که نیاز به حسابرسی دارد. زیرا هر تغییری در دفتر کل دیجیتال توزیع شده و عمومی ثبت می‌شود و قابل ردیابی است.

به عنوان مثال، یک تجارت می‌­‌تواند از فناوری بلاکچین برای جلوگیری از اقدامات خلاف قانون کارمندان خود استفاده کند. در این سناریو، بلاکچین می‌­‌تواند سابقه­‌ای مطمئن و پایدار از کلیه معاملات مالی که در شرکت اتفاق می‌­‌افتد، فراهم کند. این کار پنهان کردن معاملات مشکوک برای یک کارمند را دشوارتر می‌­‌کند.

۳- سیستم بدون نیاز به اعتماد

در سیستم بدون نیاز به اعتماد، کاربران نیازی به شناخت طرف مقابل معامله و یا اعتماد به هرگونه مرکز واحدی مانند بانک ندارند. در اغلب سیستم‌­‌های پرداخت سنتی، معاملات نه تنها به دو طرف درگیر در معامله وابسته است، بلکه به یک واسطه مانند بانک و یا شرکت‌­‌های ارائه دهنده کارت اعتباری نیاز دارند. اما هنگام استفاده از فناوری بلاکچین، نیازی به واسطه نیست؛ زیرا شبکه توزیع نود­‌ها، معاملات را از طریق فرآیندی موسوم به ماینینگ یا استخراج تأیید می‌­‌کنند. به همین دلیل، بلاکچین اغلب به عنوان یک سیستم بدون نیاز به اعتماد شناخته می‌­‌شود. بنابراین، سیستم بلاکچین خطرات احتمالی اعتماد به یک سازمان خاص را از بین می‌­‌برد و همچنین هزینه­‌های کلی و هزینه‌­‌های معاملات را با حذف کردن واسطه­‌ها و اشخاص ثالث کاهش می‌­‌دهد.

۴- مبادلات همتا به همتا (P۲P)

از آنجایی که اطلاعات در بین شرکت‌کنندگان شبکه بلاکچین تبادل شده و به طور مداوم ضبط می‌­‌شوند، با افزایش تعداد شرکت‌کنندگان، شبکه قوی­‌تر می‌­‌شود. شبکه P۲P یا همتا به همتا (کاربر به کاربر) بخش جدایی‌­ناپذیر و مهم فناوری بلاکچین است.
در شبکه همتا به همتا نود‌ها به هیچ سرور مرکزی وصل نیستند و می‌­‌توانند همزمان به عنوان سرویس دهنده و سرویس گیرنده عمل کنند.

انواع بلاک چین

بلاک چین به چهار دسته تقسیم می‌شود: بلاک چین عمومی – بلاک چین خصوصی – بلاک چین کنسرسیوم – بلاک چین هیبرید

بلاک چین عمومی:

این نوع بلاک چین شناخته‌ترین نوع آنهاست. از این نوع، می‌توان به نمونه‌های معروف بیت کوین، اتریوم اشاره کرد. بلاکچین عمومی در واقع پلتفرمی است که به اجازه نیاز ندارد. یعنی شخص یا گروه خاصی مسئول نیست و همه افراد می‌توانند در فعالیت‌هایی مانند ویرایش و بازبینی، خواندن و نوشتن شرکت داشته باشند. نحوه تصمیم‌گیری در بلاکچین عمومی به این صورت است که همه افراد عضو شبکه در آن دخیل هستند و در نهایت تصمیمی که به تأیید همه می‌رسد به اجرا در می‌آید که به این نوع از تصمیم‌گیری الگوریتم اجماع گفته می‌شود.

بلاک چین خصوصی

برخلاف بلاکچین عمومی در این نوع از بلاکچین برای هرگونه فعالیت از قبیل تصمیم‌گیری، خواندن، نوشتن و حتی پرداخت حقوق ماینینگ؛ توسط فرد مسوول مجوز صادر می‌شود. به این معنی که این شبکه بلاکچین غیرمتمرکز نیست. تمامی مجوز‌ها، سطح دسترسی و امنیت در اختیار فرد یا سازمان مسوول و کنترل‌کننده است. بلاکچین خصوصی معمولاً برای سرمایه خصوصی شخص یا سازمان ایجاد می‌شود. این نوع از بلاکچین نسبت به سایرین شبکه کوچکتر و محدود‌تری را داراست.

بلاکچین کنسرسیوم

این نوع بلاکچین ترکیبی از بلاکچین عمومی و خصوصی است. که شبکه بلاکچین در آن توسط بیشتر از یک فرد یا سازمان کنترل می‌شود. یعنی توسط یک گروه، و نه یک فرد خاص اداره می‌شود. در این نوع از بلاکچین فقط به تعدادی از کاربران مجوز تأیید کردن تراکنش‌ها داده می‌شود. همچنین در این نوع بلاکچین به صورت متفاوت حقوق و وظایف و اختیار تقسیم می‌شود.

بلاکچین هیبرید

این نوع از بلاکچین نیز ترکیبی از بلاکچین عمومی و خصوصی است. که در آن ویژگی‌های بلاکچین خصوصی و عمومی وجود دارد. به طوری که قسمتی از آن عمومی و بدون نیاز به اجازه است و قسمت دیگر خصوصی و نیازمند اجازه می‌باشد. در این بلاکچین نود‌ها تعیین می‌کنند که چه کسی مسئول اصلی کنترل باشد. با استفاده از تکنولوژی این بلاکچین اطلاعاتی که قصد خصوصی ماندن دارند و اطلاعاتی که مشتاق عمومی بودن هستند در دسترس قرار می‌گیرد. از این بلاکچین بیشتر برای موضوع مقیاس‌پذیری و عدم تمرکز به کار برده می‌شود.

آیا بلاک چین امن است؟

یکی از خصوصیات بلاک چین ناشناس بودن (Anonymity) است. ناشناس بودن، راهی کارآمد برای پنهان کردن هویت کاربران است و هویت آنها را خصوصی نگه می‌دارد. اگرچه تراکنش های موجود در بلاک چین کاملاً ناشناس نیستند، اما اطلاعات شخصی کاربران با امضای دیجیتالی آنها حفظ می‌شود.

بررسی امنیت و اعتماد در بلاک چین

فناوری بلاک چین مسائل امنیتی (security) و اعتماد را به چند روش پاسخ می‌دهد. ما در ادامه به بررسی دو روش می‌پردازیم.

امنیت

برای حل مشکل امنیت بلاک چین به این مساله توجه داشته باشید که بلاک های جدید همیشه به صورت خطی و به ترتیب زمانی ذخیره می‌شوند. یعنی همیشه به انتهای بلاکچین اضافه می‌شوند. اگر نگاهی به بلاکچین بیت کوین بیندازید، می‌بینید که هر بلاک موقعیتی روی زنجیره دارد. این موقعیت ها «ارتفاع بلاک» نامیده می‌شوند. پس از اضافه شدن بلاک به انتهای بلاک چین، بازگشت و تغییر در محتوای بلاک بسیار دشوار است. به این دلیل که هر بلاک حاوی هش مخصوص به خود است که با هش بلوک قبلی همراه است.

کدهای هش توسط یک تابع ریاضی ایجاد می‌شود. این کدها اطلاعات دیجیتالی را به رشته ای از اعداد و حروف تبدیل می‌کند. اگر آن اطلاعات به هر روشی ویرایش شود، کد هش نیز تغییر می‌کند. بنابراین ، برای تغییر یک بلاک واحد، یک هکر باید تک تک بلاک های موجود در بلاک چین را تغییر دهد.

اعتماد

برای حل مسئله اعتماد، شبکه های بلاکچین آزمایشاتی را بر روی رایانه هایی که می‌خواهند به آن بپیوندند و بلاک هایی را به زنجیره اضافه می‌کنند، اجرا کرده‌اند.
در این تست ها که مدل های اجماع (consensus models) نامیده می‌شوند، لازم است تا کاربران قبل از مشارکت در یک شبکه بلاک چین، خود را ثابت کنند. یکی از متداول ترین مثالها اثبات کار نام دارد.
اثبات کار ، حملات هکرها را غیرممکن نمی کند ، اما تا حدودی آنها را بی اثر می‌کند.

اگر یک هکر بخواهد به بلاک چین حمله کند، و امنیت بلاک چین را مختل کند، باید بیش از 50٪ از کل قدرت محاسباتی بلاکچین را کنترل کند تا بتواند سایر شرکت کنندگان شبکه را تحت فرمان خود قرار دهد. این حمله تقریبا ارزش ندارد و نشدنی به نظر می رسد

امنیت در بلاکچین یکی از مهمترین چالش ها رد مواجهه آغازین با این تکنولوژی جهان مدرن است. ایجاد بالانس میان تمرکز زدایی و امنیت، به منظور ایجاد شبکه ارزهای رمزنگاری شده موثر و قابل اعتماد، مهم است.

بلاک چین چگونه کار می کند؟

در هر بلاک اطلاعات ذخیره می‌شود و پس از ذخیره اطلاعات، بلاک ها به صورت زنجیره ای به هم متصل می‌شوند که به این زنجیره بلاکچین می‌گویند، اطلاعات بلاکچین در یک کامپیوتر و یا یک سرور خاص ذخیره نمی‌شود بلکه هر سیستم و یا کامیپوتری که به شبکه وصل شود، یک نسخه از اطلاعات را دریافت می‌کند. به این کامپیوتر و یا سیستم هایی که از بلاکچین داده دریافت می‌کنند نود می‌گویند. زمانی که یک سیستم به عنوان یک نود به بلاکچین متصل می‌شود، یک نسخه یا یک کپی از کل داده های آن را دریافت می‌کند و شما نمی‌توانید در این اطلاعات تغییر ایجاد کنید.

آینده‌ی بلاک چین چه چیزی است؟

1.  در ۱۰ سال آینده، شاید بلاک‌چین رایج نشده باشد اما توجه بسیار زیادی را به خود جلب کرده است، به طوری که همانند رشد تدریجی اینترنت با گذشت زمان، شاهد پیدایش پلتفرم‌ها و برنامه‌های جدیدی خواهیم بود. هم چنین قطعاً با برنامه‌های غیرمتمرکز کاملاً جدید با وعده‌های بسیار زیادی مواجه خواهیم بود.
2.  هرچند احتمال این موضوع وجود دارد که شرکت‌های کوچک کنونی به شرکت‌های بسیار بزرگ تبدیل شوند و حتی پس از ۱۰ سال نیز کاربرد‌های ارزشمندی برای بلاک‌چین‌های عمومی ارائه نشده باشد.
3. پیاده‌سازی بلاک‌چین‌های عمومی دشوار می‌باشد. به علاوه، دولت‌ها پس از گذشت تنها ۱۰ سال هنوز تمایلی به شفاف کردن امور نخواهند داشت.
4.  اما بلاک چین برای استارت آپ‌ها عرصه جدیدی برای اکتشاف می‌باشد زیرا استارت آپ‌های بسیار زیادی با استفاده از توسعه بلاک چین به وجود خواهند آمد. مزیت این استارت آپ‌ها این مورد خواهد بود که بر خلاف کسب و کار‌های شناخته شده، مجبور نیستند که از روش‌های قدیمی صرف نظر کنند.
   تا ده سال آینده شاهد رشد چشمگیر بلاک چین خواهیم بود.

داده‌های بلاک چین کجا ذخیره می‌شود؟

تکنولوژی بلاکچین بر اساس دفتر کل توزیع شده (DLT) می‌باشد. این دفتر کل یک پایگاه داده غیر متمرکز است که اطلاعات مربوط به تراکنش‌ها بین چندین نفر را ذخیره می‌کند. تراکنش‌ها و اطلاعات به ترتیب و بر اساس زمان DLT را پر می‌کنند و به عنوان بلاک در این دفتر کل توزیع شده ذخیره می‌شوند. در دفتر کل هر بلاک به بلاک قبلی خود اشاره دارد و یک زنجیره پیوسته و متصل را تشکیل می‌دهد. بلاکچین دفتر کل را در گره‌های مختلف شبکه توزیع کرده به طوری که هر گره کپی کاملی از داده‌ها را نگهداری می‌کند. همه کاربران بلاکچین این توانایی را دارند که به دفتر کل دسترسی داشته باشند و آن را ببینند و تایید کنند. سیستم‌های ذخیره‌کننده در بلاکچین با ایجاد shard یاsegment داده، رمزنگاری shard‌ها، ایجاد هش منحصر به فرد برای هر shard و ایجاد کپی‌های اضافی از هر shard، داده‌ها را جهت ذخیره‌سازی آماده می‌کند و پس از انجام این کار‌ها shard‌های تکثیر شده در گره‌های بلاکچین توزیع می‌شوند.