بلاک چین چیست؟ صفر تا صد Blockchain به زبان ساده

فناوری بلاک چین بیتردید یکی از تحولآفرینترین نوآوریهای قرن بیستویکم به شمار میآید. این فناوری موج وسیعی از تغییرات را در صنایع مختلف از جمله حوزه مالی، زنجیره تأمین، سلامت، آموزش و حتی مدیریت دولتی ایجاد کرده است. بنابراین آشنایی با بلاک چین و شیوه بهرهگیری مؤثر از این فناوری در دنیای واقعی اهمیت زیادی دارد؛ چرا که دامنه کاربردهای آن نهتنها رو به گسترش است، بلکه هر روز نقش پررنگتری در بهبود امنیت، شفافیت و کارایی فرایندها بازی میکند.
در این مطلب، تصمیم داریم فناوری بلاک چین را از صفر تا صد بررسی کنیم، کاربردها و مزایا و معایب آن را توضیح دهیم و با انواع مختلف بلاک چین و مفاهیم بنیادین پیرامون آن آشنا شویم. همچنین نگاهی به سیر تکامل این فناوری خواهیم داشت و تلاش میکنیم با بیانی ساده، پیچیدگیهای آن را برای شما روشن کنیم. اگر میخواهید بدانید بلاک چین دقیقاً چگونه کار میکند، چه کاربردهایی دارد و دنبال یک راهنمای جامع و قابل فهم هستید، این مقاله را از دست ندهید.
پیشنهاد میکنیم پیش از ادامه مطالعه، نگاهی به مقاله «رمزارز چیست» بیندازید تا درک عمیقتری از ارتباط میان ارزهای دیجیتال و فناوری بلاک چین پیدا کنید.
بلاک چین چیست؟
بلاک چین (Blockchain) یک فناوری ثبت داده دیجیتال است که اطلاعات مختلف را به صورت زنجیرهای از بلوکها (Block) ذخیره میکند. در این ساختار، هر بلوک شامل مجموعهای از دادهها یا تراکنشهاست و به بلوک قبلی خود متصل است. همین ترتیب زنجیرهای باعث میشود که دستکاری یا تغییر اطلاعات بسیار سخت یا تقریباً غیرممکن باشد.
به زبان ساده، تفاوت عمده بلاک چین با پایگاهدادههای سنتی این است که کاملاً توزیعشده و غیرمتمرکز کار میکند؛ یعنی اطلاعات به جای اینکه فقط روی یک سرور مرکزی یا فایل اکسل ثبت شود، روی تعداد زیادی کامپیوتر در سراسر دنیا ذخیره میگردد، و همه این کامپیوترها (نودها) نسخهای یکسان از سوابق را در اختیار دارند. با این روش دیگر نیازی به نهاد مرکزی برای مدیریت اطلاعات نیست و امنیت، شفافیت و تغییرناپذیری دادهها به بهترین شکل فراهم میشود.
داشتن یک دفترکل توزیعشده و شفاف باعث میشود همه تراکنشها و دادهها همیشه و برای همه قابل مشاهده و ردیابی باشد. به کمک بلاک چین، اطلاعات و تراکنشها برای همیشه ثبت و غیرقابل حذف یا دستکاری باقی میمانند. هر نوع دارایی باارزش (چه فیزیکی و چه دیجیتال) قابل ثبت و انتقال روی این بستر است و هر تغییری باید با موافقت اکثریت سیستم انجام شود.
رمزارزهایی مانند بیت کوین اولین مثالهای عملی استفاده از بلاک چین هستند و اطلاعات تراکنشها و مالکیتها را به صورت شفاف روی این شبکه ثبت میکنند؛ اما این فناوری میتواند در هر جایی که نیاز به ثبت امن و توزیعشده دادهها وجود دارد (مانند زنجیره تأمین، خدمات مالی، رأیگیری، ثبتاسناد و…) به کار گرفته شود.
بلاک چین به زبان ساده
اگر بخواهیم خیلی ساده بلاک چین را تعریف کنیم، باید بگوییم بلاک چین یک سیستم ثبت اطلاعات و گزارشگیری است که کاملاً متفاوت از سیستمهای سنتی عمل میکند. تفاوت اصلی این است که اطلاعات ثبتشده روی این سیستم، بین همه اعضای شبکه به اشتراک گذاشته میشود و با استفاده از رمزنگاری پیشرفته و توزیع دادهها، عملاً امکان هک، حذف یا دستکاری اطلاعات به شدت کاهش مییابد یا نزدیک به صفر میشود.
ایده بلاک چین اولین بار با معرفی بیت کوین بهوجود آمد؛ بیت کوین، پادشاه ارزهای دیجیتال، با استفاده از بلاک چین توانست روشی مطمئن برای ثبت و انتقال مالکیت دارایی کاربران ارائه کند.
برای درک بهتر، تصور کنید در یک جمع ۱۰۰ نفره، یک نفر برگهای از اطلاعات را بالا میگیرد و هر ۱۰۰ نفر با موبایلشان از آن برگه عکس میگیرند. اگر آن برگه اصلی گم شود یا حتی کسی بخواهد آن را عوض کند، بقیه این تغییر را شناسایی میکنند، چون نسخه کپی و اصلی را روی موبایل خود دارند و دیگر نمیتوان آنها را فریب داد—مگر اینکه بتوان موبایل همه را گرفت و عکس را پاک کرد، که در عمل تقریباً غیرممکن است.
در دنیای واقعی، این شبکه میتواند از ۱۰۰ نفر تا میلیونها نفر در سراسر جهان گسترش پیدا کند (مانند بیت کوین و اتریوم) یا بهصورت خصوصی و محدود در سازمانها مورد استفاده قرار بگیرد که به آن «بلاک چین سازمانی» یا Enterprise blockchain میگویند. قدرت و امنیت بلاک چین دقیقاً از همین اشتراکگذاری دادهها و رمزنگاری میان اعضای شبکه نشأت میگیرد.
ویژگیهای اصلی بلاک چین
فناوری بلاک چین شش ویژگی کلیدی و متمایز دارد که آن را به یکی از نوآورانهترین تکنولوژیهای عصر جدید تبدیل کرده است:
۱. تغییرناپذیری و شفافیت
وقتی بلاک جدیدی به زنجیره افزوده میشود، دیگر امکان ویرایش، حذف یا دستکاری آن وجود ندارد. هر دادهای که ثبت شود، برای همیشه باقی میماند و همه میتوانند به سوابق آن دسترسی داشته باشند.
۲. غیرمتمرکز بودن
هیچ نهاد یا مرجع مرکزی کنترل بلاک چین را در اختیار ندارد. بلکه مجموعهای از رایانهها (نودها) این شبکه را اداره میکنند. شما میتوانید همهچیز، از ارز دیجیتال گرفته تا قرارداد و سند را روی بلاک چین ذخیره کنید و با کلید خصوصی به دادههایتان دسترسی مستقیم داشته باشید.
۳. امنیت پیشرفته
نبود نهاد مرکزی قدرت نفوذ و فساد را کاهش میدهد. همچنین استفاده از رمزنگاری چندلایه، امنیت دادهها را چند برابر میکند. در این سیستم هر کاربر یک کلید عمومی برای اشتراکگذاری و یک کلید خصوصی برای مدیریت داراییها دارد. اطلاعات بلاک چین رمزنگاری میشود و بدون کلید خصوصی قابل دسترسی نیست.
۴. دفتر کل توزیعشده
بلاک چین یک دفتر کل عمومی و توزیعشده است که همه کاربران، نسخهای از آن را دارند و میتوانند بر جزئیات تراکنشها نظارت کنند. این شفافیت سبب میشود چیزی از دید کاربران پنهان نماند.
۵. مکانیسم اجماع
هر بلاک چین با یک الگوریتم اجماع اداره میشود. این الگوریتمها (مانند «اثبات کار» و «اثبات سهام») مشابه رأیگیری عمل میکنند و باعث میشوند اکثریت تصمیم بگیرند و اقلیت نیز آن را قبول کنند. این سازوکار، بدون نیاز به اعتماد فردی، امنیت شبکه و صحت دادهها را تضمین میکند.
۶. سرعت در تسویه واریزها
بر خلاف سیستمهای بانکی سنتی که زمانبر هستند، تسویه و انتقال پول در بلاک چین بسیار سریعتر و با کارمزد پایینتری انجام میشود؛ مخصوصاً برای نقل و انتقالات بینالمللی که در بلاک چین تقریباً فوری است و هزینه آن هم بسیار مقرون به صرفهتر از سیستم بانکداری سنتی است.
تاریخچه بلاک چین
برخلاف تصور رایج که فکر میکنند بلاک چین همزمان با اختراع بیت کوین (سال ۲۰۰۸) به وجود آمد، ریشههای این فناوری بسیار قدیمیتر است و به سال ۱۹۹۱ بازمیگردد. در آن زمان، استوارت هابر (Stuart Haber) و دبلیو اسکات استورنتا (W. Scott Stornetta) مفهومی شبیه به آنچه امروز به عنوان بلاک چین میشناسیم را در ذهن داشتند و اولین تلاشها برای زنجیرهای از بلاکهای امن و رمزنگاریشده را آغاز کردند. هدف اصلیشان، ساخت سیستمی بود که هیچکس نتواند زمانبندی و برچسب اسناد ثبتشده را دستکاری کند.
در سال ۱۹۹۲، آنها با افزودن درخت مرکل (Merkle Tree) به این ساختار، توانستند کارایی شبکه را بالا ببرند و امکان جمعآوری تعداد بیشتری سند در هر بلاک را فراهم کنند.
با این وجود، نقطه عطف تاریخ بلاک چین به سال ۲۰۰۸ و ورود فرد یا گروه ناشناسی به نام ساتوشی ناکاموتو مربوط میشود. ساتوشی ناکاموتو مهندس و مبتکر اصلی بیت کوین است؛ کسی که نه تنها اولین ارز دیجیتال جهان را ساخت، بلکه بلاک چین را به عنوان دفترکل توزیعشده و غیرمتمرکز برای اولین بار به شکل عملی و گسترده پیاده کرد.
ساتوشی ناکاموتو در سال ۲۰۰۹ سفیدنامهای (وایتپیپر) منتشر کرد و ضمن شرح مفصل سیستم بیت کوین، جزئیات فناوری بلاک چین و ظرفیت بالای آن برای ایجاد اعتماد دیجیتال را روشن نمود. او نشان داد که غیرمتمرکز بودن بلاک چین یعنی هیچ فرد یا نهادی کنترل نهایی بر داراییها و سوابق شبکه ندارد و همه چیز تحت نظارت و اجماع کل جامعه قرار میگیرد.
به همین دلیل است که بعد از معرفی بیت کوین و اثبات عملی کارایی بلاک چین، این فناوری به سرعت به حوزههای متعددی وارد شد و عصر جدیدی را در دنیای دیجیتال آغاز کرد.
از زمانی که ساتوشی ناکاموتو کنار رفت و توسعه بیت کوین را به جامعه سپرد، فناوری بلاک چین همواره در حال رشد و تکامل بوده است. سیر تحول بلاک چین را میتوان به سه فاز یا نسل مهم تقسیم کرد:
فاز یک: تراکنشها (Blockchain 1.0) – بیت کوین
در این مرحله که بین سالهای ۲۰۰۸ تا ۲۰۱۳ جریان داشت، بیت کوین متولد شد و اولین کاربرد عملی فناوری بلاک چین را رقم زد؛ تمرکز اصلی، ثبت تراکنشهای مالی بدون نیاز به واسطههای متمرکز بود. ساتوشی ناکاموتو بیت کوین را به عنوان یک «سیستم پولی الکترونیکی همتا به همتا» معرفی کرد و با راهاندازی بلاک جنسیس و افزودن بلاکهای متوالی، نخستین زنجیره بلوکی بزرگ و تغییـرناپذیر را ایجاد کرد.
فاز دو: قراردادها (Blockchain 2.0) – اتریوم
در این فاز، با ظهور اتریوم بین سالهای ۲۰۱۳ تا ۲۰۱۵، تحول اساسی در بلاک چین رخ داد. ویتالیک بوترین، خالق اتریوم، با درک محدودیتهای بیت کوین تصمیم گرفت بلاک چینی منعطفتر و تواناتر خلق کند. اتریوم با قابلیت اجرای قراردادهای هوشمند، سیستمی فراتر از یک ارز دیجیتال صرف را ارائه داد و بستر توسعه برنامههای غیرمتمرکز (DApp) را فراهم کرد. این نوآوری باعث شد تا توسعهدهندگان بتوانند هر نوع دارایی و قرارداد دیجیتالی را در بلاک چین ثبت و مدیریت کنند.
فاز سه: برنامههای کاربردی غیرمتمرکز (Blockchain 3.0) و آینده
از سال ۲۰۱۸ به بعد، پروژههای پیشرفتهتری روی کار آمدند که علاوه بر بهرهگیری از ویژگیهای اصلی بلاک چین، به دنبال حل محدودیتهای نسلهای اول و دوم بودند. پروژههایی مانند نئو (NEO) و آیوتا (IOTA) تلاش کردند فناوری بلاک چین را برای کاربردهایی مثل اینترنت اشیا و مقیاسپذیری بهینه کنند. پلتفرمهایی مانند زیکش، مونرو و دش با تمرکز بر حریم خصوصی و امنیت، سطح تازهای از محرمانگی را به کاربران شبکه ارائه دادند و مقوله «آلتکوینهای حریم خصوصی» را در فضای بلاک چین مطرح کردند.
در مجموع، تکامل بلاک چین از ایجاد یک سیستم همتا به همتا برای تراکنشهای مالی، به بستری برای توسعه قراردادهای هوشمند و برنامههای کاربردی غیرمتمرکز رسیده است و هر روزه با پروژهها و نوآوریهای جدید در حال پیشرفت و گسترش است.
بلاک چین چگونه کار میکند؟
برای درک نحوه عملکرد بلاک چین، باید با مفاهیم کلیدی آن یعنی بلاک، نود، ماینر، و مفاهیم مکمل مانند تابع هش، نانس و الگوریتم اجماع آشنا شویم. اجازه دهید با یک مثال ساده روند کار را توضیح دهیم:
فرض کنید ۱۰ نفر میخواهند یک ارز دیجیتال جدید راهاندازی کنند. این افراد باید تراکنشها را طوری ثبت و پیگیری کنند که مطمئن شوند هیچ کس نمیتواند تقلب کند و جریان پول بین اعضا شفاف باشد. نفر اول، به نام باب، همه تراکنشها را روی یک صفحه اکسل ثبت میکند. اما نفر دوم، جک، تصمیم میگیرد مقداری پول بدزدد و برای پنهان کردن این کار، ورودیهای اکسل را دستکاری میکند.
در این حالت اگر فقط یک نفر مسئول ثبت اطلاعات باشد، سیستم ایمنی لازم را ندارد و خیلی راحت میتوان آن را فریب داد یا اطلاعات را تغییر داد.
اما در بلاک چین، جریان کاملاً متفاوت است: به جای یک دفتر مرکزی، نسخهای از تمام دادهها در تمام نودهای شبکه (همان کامپیوترها) ذخیره میشود. هر تغییر یا انتقال دارایی باید توسط اکثریت نودها اعتبارسنجی و تأیید شود. اگر جک سعی کند یکی از نسخهها را عوض کند، بقیه نودها متوجه عدم تطابق نسخه او با نسخه اکثریت شبکه میشوند و آن را قبول نمیکنند.
مجموعهای از تراکنشها در یک بازه زمانی مشخص، جمعآوری و در قالب یک «بلاک» قرار داده میشود. هر بلاک شامل اطلاعات تراکنشها و شناسه بلاک قبلی است. برای اینکه این بلاک معتبر و قابل اضافه شدن به زنجیره شود، باید توسط نودهای خاصی (ماینرها) که با هم رقابت میکنند، اعتبارسنجی و تایید شود. ماینرها با استفاده از تابع «هش» و پیدا کردن عددی خاص (نانس) تلاش میکنند بلاک را به زنجیره متصل کنند و در ازای این کار، پاداش میگیرند. همین فرآیند رقابتی و رمزنگاری، امنیت و تغییرناپذیری بلاک چین را تضمین میکند.
در مجموع، بلاک چین با پخش دادهها بین تمام اعضای شبکه، استفاده از رمزنگاری پیشرفته و الگوریتم اجماع، یک بستر فوقالعاده امن و شفاف برای ثبت و انتقال ارزش ایجاد میکند.
تابع هش یا تابع درهمسازی
برای جلوگیری از دستکاری در دفتر ثبت تراکنشها، باب تصمیم گرفت از «تابع هش» استفاده کند. تابع هش یک الگوریتم رمزنگاری است که هر ورودی با هر اندازهای را میگیرد و آن را به یک رشته ثابت از حروف و اعداد تبدیل میکند—این رشته ثابت را «هش» مینامند. الگوریتمهایی مثل SHA از معروفترین الگوریتمهای هش هستند. ویژگی مهم هش این است که حتی تغییر کوچک در ورودی (مثلاً تغییر یک حرف یا عدد) باعث ایجاد یک هش کاملاً متفاوت میشود.
ابتدا باب بعد از ثبت هر تراکنش، هش مربوط به محتوای دفتر را ذخیره میکرد تا اگر کسی دادهها را دستکاری کرد (مثل جک)، بتواند با مقایسه هش قبلی و فعلی، تغییر را تشخیص دهد. اما جک متوجه این سازوکار شد و بعد از تغییر، هش جدید را حساب کرد و جایگزین قبلی کرد—پس فعلاً هنوز راه دور زدن باز است!
باب این بار باهوشتر عمل کرد و ساختار دفتر را طوری تغییر داد که هر ثبت جدید، نه تنها تنها هش محتوای خودش، بلکه هشِ ورودی قبلی را هم در خود داشته باشد. یعنی هر رکورد از رکورد قبلش تغذیه کند. حالا اگر جک بخواهد یکی از ورودیها را تغییر دهد، باید هش همه ورودیهای قبلی را نیز دستکاری کند. کار سختتر شده ولی جک هنوز کوتاه نیامده و با صرف وقت، تمام هشها را یکی یکی تغییر میدهد! اما آیا این پایان ماجراست؟
نانس یا عدد تصادفی
باب که هنوز دنبال راهی مطمئنتر بود، این بار ساختار دفترش را یک قدم دیگر پیشرفتهتر کرد. او بعد از ثبت هر تراکنش، یک عدد تصادفی به نام نانس (nonce) را به اطلاعات هر خط اضافه کرد. نکته اینجا بود که باید این نانس طوری انتخاب شود که خروجی هشِ کل دادهها، ویژگی ویژهای داشته باشد؛ مثلاً هش حتماً به دو صفر ختم شود.
حالا جک اگر میخواست یکی از سوابق را تغییر دهد، صرفاً کافی نبود دادهها را دستکاری و هش جدید بسازد، بلکه باید بارها و بارها نانسهای مختلف را امتحان میکرد تا به هش مورد نظر (با همان ویژگی خاص مثل دو صفر آخر) برسد. این فرآیند به شدت زمانبر و پیچیده شد؛ حتی سریعترین کامپیوترها هم برای پیدا کردن نانس مناسب، باید میلیونها بار عملیات محاسباتی انجام دهند.
این سختگیری، تقلب و دستکاری تاریخچه را نزدیک به غیرممکن کرد و در واقع، همین مکانیزم ساده اما قوی، پایه و اساس «استخراج» یا «ماینینگ» در بلاک چینهای امروزی است.
نود یا گره
بعد از مدتی، باب فهمید که رسیدگی به تمام تراکنشها و حفظ امنیت دفتر بهتنهایی، کار پرفشاری است و سیستم او پایداری کافی ندارد. برای رفع این مشکل، تصمیم گرفت نسخهای از دفتر خود را در اختیار ۳۰۰۰ کامپیوتر مستقل در سراسر جهان قرار دهد. این کامپیوترها همان “نود”های شبکه بلاک چین هستند.
از این پس، هر تراکنشی که در شبکه ثبت میشود، این نودها وارد عمل میشوند و با بررسی صحت دادهها و قوانین شبکه، اعتبار تراکنش را تایید یا رد میکنند. جالب اینکه نیازی نیست همه اعتبارسنجی را فقط باب انجام دهد؛ تا زمانی که اکثریت نودها صحت تراکنش را تایید کنند، آن تراکنش به یک مجموعه (بلاک) افزوده میشود و در زنجیره دائم بلاک چین ثبت خواهد شد.
در اینجا، امنیت شبکه به طور جمعی تأمین میشود؛ حالا اگر جکِ متقلب بخواهد در دفتر تغییری ایجاد کند، باید نسخه تمام نودها را دستکاری کند که در عمل غیرممکن است، چون همه آنها یک نسخه از هش اصلی را روی سیستم خود ذخیره دارند. این ساختار، راز قدرت و تغییرناپذیری بلاک چین و دلیل اعتماد کاربران به آن است.
بلاک
واژه بلاک چین از دو بخش «بلاک» (Block) و «زنجیره» (Chain) تشکیل شده و در واقع، بلاک چین همان زنجیرهای از بلاکهای بههمپیوسته است. هر بلاک شامل سه مؤلفه اصلی است:
- دادههای درون بلاک: این دادهها شامل زمان ثبت (برچسب زمانی) و اطلاعات مربوط به مجموعهای از تراکنشهاست.
- نانس (Nonce): یک عدد تصادفی که برای پیداکردن هش مناسب، تغییر میکند.
- هش: رشتهای رمزنگاریشده که هویت و صحت دادههای بلاک را تضمین میکند.
پس از اینکه نودها صحت تراکنشها را تأیید کردند، این تراکنشها به بلاک جدید افزوده میشوند. هر بلاک تا سقف مشخصی (مثلاً ۱ مگابایت برای بیت کوین) ظرفیت دارد و بعد از پر شدن، به بلاک چین افزوده میشود. پس از این مرحله، نودها شروع به کار روی بلاک بعدی میکنند.
بلاک چین هر ۱۰ دقیقه (برای بیت کوین) با یک بلاک جدید بهروز میشود؛ این بهروزرسانی بهطور کاملاً خودکار و همزمان در میلیونها رایانه (نود) در سراسر جهان صورت میگیرد و پس از ثبت، دیگر امکان تغییر تراکنشها وجود ندارد. هرگونه تغییر احتمالی فقط در صورت اجماع اکثریت شرکتکنندگان شبکه ممکن است که در عمل، این کار تقریباً غیرممکن است.
این ویژگی، تغییرناپذیری و اعتماد شبکه بلاک چین را تضمین میکند.
ماینر یا استخراجکننده
فرآیند اضافه شدن بلاکها به زنجیره بلاک چین را «ماینینگ» (Mining) یا استخراج مینامند و کامپیوترهایی که این عملیات را انجام میدهند، ماینر (Miner) هستند. همانطور که قبلاً اشاره شد، در بلاک چینهایی مثل بیت کوین که از الگوریتم اجماع «اثبات کار» (Proof of Work) استفاده میکنند، ماینر باید نشان دهد که در حال انجام محاسبات پیچیده و مصرف انرژی واقعی برای افزودن بلاک جدید است.
هر بلاک شامل مقداری داده، نانس (عدد تصادفی)، و هش مخصوص به خودش است؛ ضمناً به هش بلاک قبلی هم وابسته است. این وابستگی باعث میشود استخراج بلاک جدید، بهخصوص وقتی زنجیره طولانی باشد، دشوار و زمانبر شود. ماینرها برای حل این مشکل باید نرمافزارهای مخصوصی را اجرا کنند که میلیونها بار اعداد مختلف را به عنوان نانس امتحان میکند تا هشی تولید شود که ویژگی خاص موردنظر شبکه (مثلاً شروع یا پایان با تعدادی صفر) را داشته باشد.
با توجه به اینکه نانس ۳۲ بیت و هشها ۲۵۶ بیت هستند، یعنی میلیاردها امکان متفاوت برای تولید هش وجود دارد و این فرآیند مستلزم قدرت محاسباتی بالایی است—چیزی که فقط با دستگاههای ماینر مخصوص (مانند ASICها) امکانپذیر است.
ماینرها در رقابت شدید با هم سعی میکنند زودتر از سایرین هش درست و قابلقبول را پیدا کنند. وقتی یکی از آنها موفق شد، بلاک جدیدش را به زنجیره اضافه میکند و بقیه ماینرها صحت آن را تأیید و میپذیرند. ماینری که موفق به این کار شود، به عنوان پاداش کوین جدید یا کارمزد (پاداش بلاک) دریافت میکند.
در بلاک چینهای مبتنی بر الگوریتم اثبات سهام (Proof of Stake)، دیگر خبری از مسابقه محاسباتی و مصرف انرژی نیست؛ ماینرها یا بهتر بگوییم اعتبارسنجها به جای مصرف انرژی، مقدار مشخصی دارایی را به عنوان وثیقه در شبکه قفل میکنند (استیکینگ) تا حق تأیید تراکنش و ایجاد بلاک جدید را داشته باشند. این کار به تقویت امنیت و اعتماد در شبکه کمک میکند بدون اینکه منابع عظیم انرژی مصرف شود.
پروتکلهای بلاک چین
فناوری بلاک چین بر پایه یک مجموعه بزرگ از قوانین و دستورالعملها بنا شده که آنها را «پروتکل» (Protocol) مینامند. این پروتکلها مشخص میکنند که شبکه بر چه اساسی کار کند و همه اجزای شبکه باید به صورت هماهنگ این قوانین را رعایت کنند تا امنیت و نظم سیستم تضمین شود.
برای مثال در بلاک چین بیت کوین:
هر هش بلاک باید شامل هش بلاک قبلی باشد. این وابستگی بلاکها به یکدیگر، ساختار زنجیرهای و امنیت شبکه را تأمین میکند.
پاداش استخراج بلاک (برای ماینرها) بهصورت برنامهریزیشده عمل میکند؛ به این صورت که پس از هر ۲۱۰,۰۰۰ بلاک (حدود چهار سال)، میزان پاداش نصف میشود—که به این فرآیند «هاوینگ» (Halving) میگویند.
سختی استخراج بلاکها هر ۲۰۱۶ بلاک یکبار تنظیم میشود تا مدت زمان متوسط استخراج هر بلاک نزدیک به ۱۰ دقیقه باقی بماند. اگر استخراجکنندگان (ماینرها) بیشتری به شبکه اضافه شوند، سختی افزایش مییابد؛ در نتیجه استخراج بلاک سختتر و رقابتیتر میشود. اگر تعداد ماینرها کم شود، سختی پایین میآید تا انگیزه برای استخراج حفظ شود و شبکه فعال بماند.
این پروتکلها مجموعهای از قوانین ریاضی و اقتصادی هستند که شبکه را پایدار، غیرمتمرکز و مطمئن نگه میدارند. هر نوع بلاک چین میتواند پروتکل و قوانین مخصوص خود را داشته باشد.
مزایای فناوری بلاک چین
بلاک چین با وجود پیچیدگیهای فنی، قابلیتها و مزایای منحصربهفردی دارد که آن را به یکی از قدرتمندترین فناوریهای عصر مدرن بدل کرده است. برخی از مهمترین مزایای این فناوری عبارتاند از:
افزایش دقت با حذف دخالت انسان
در تایید و ثبت تراکنشها در شبکه بلاک چین، هزاران رایانه (نود) به طور خودکار فرآیند راستیآزمایی را انجام میدهند. به همین دلیل دیگر خبری از عملیات دستی و خطای انسانی نیست. حتی اگر یک نود دچار اشتباه محاسباتی شود، شبکه آن را شناسایی و رد میکند و فقط دادههای تاییدشده وارد بلاک چین میشوند. این یعنی، دقت اطلاعات ثبت شده بسیار بالاست.
کاهش هزینه با حذف واسطهها
در بسیاری از امور مالی سنتی، واسطههایی مانند بانکها، دفاتر اسناد رسمی یا شرکتهای پرداخت کارمزدی بابت خدمات خود دریافت میکنند. اما در بلاک چین هیچ واسطه مرکزی و شخص ثالثی وجود ندارد و به همین دلیل، کارمزدها (مثلاً برای انتقال پول یا خرید و فروش) به شدت کاهش مییابد.
تمرکززدایی و دشواری دستکاری اطلاعات
برخلاف پایگاههای داده سنتی که یک نقطه مرکزی دارند، بلاک چین شفاف و توزیعشده است؛ یعنی نسخههای اطلاعات بین همه شرکتکنندگان در شبکه پراکنده شده است. با هر بار اضافه شدن یک بلاک جدید، همه رایانهها نسخه خود را بهروز میکنند و برای تقلب یا دستکاری دادهها، باید اکثریت شبکه را همزمان تغییر داد که عملاً غیرممکن است. این ساختار، امنیت و پایداری دادهها را تضمین میکند.
تراکنشهای کارآمد، خصوصی و امن
یکی از مزیتهای اصلی بلاک چین، سرعت بالا و امنیت در تراکنشهای مالی است. برخلاف تراکنشهای بینبانکی و برونمرزی که ممکن است چندین روز طول بکشد تا تسویه شوند—به ویژه اگر با تعطیلات یا مشکلات سیستم بانکی مواجه باشید—بلاک چین به صورت ۲۴ ساعته و ۳۶۵ روز سال فعال است و اکثر تراکنشها در عرض چند دقیقه انجام میشوند. این مورد بهویژه برای افرادی که واریزهای بینالمللی انجام میدهند، اهمیت بالایی دارد.
اکثر شبکههای بلاک چین مانند یک دفترکل عمومی عمل میکنند؛ یعنی هر کسی با دسترسی اینترنت میتواند سوابق تراکنشها را مشاهده کند. با این حال، اطلاعات شناسایی کاربران در این سوابق وجود ندارد و فقط یک آدرس کیف پول رمزنگاریشده نمایش داده میشود، پس هویت افراد واقعاً خصوصی باقی میماند.
پس از ثبت هر تراکنش، ابتدا شبکه بلاک چین با تکیه بر مکانیزم اجماع صحت آن را تأیید و سپس به بلاک جدید اضافه میکند. ماهیت تغییرناپذیر بلاک چین باعث میشود پس از تأیید، امکان حذف یا ویرایش دادهها وجود نداشته باشد که این موضوع امنیت و اعتماد زیادی به تراکنشها میدهد.
شفافیت فناوری
بیشتر پروژههای بلاک چین منبعباز (Open Source) هستند؛ یعنی هرکس میتواند کدهای آن را بررسی کند، اما هیچ نهادی بهتنهایی قادر به کنترل یا سانسور تغییرات نیست. هر فردی میتواند به بهبود امنیت یا عملکرد شبکه پیشنهاد بدهد، اما تنها در صورتی که اکثریت جامعه این تغییرات را بپذیرند، ارتقا یا تغییر اجرا خواهد شد. این ویژگی سبب شفافیت و اعتماد در توسعه و کنترل این فناوری شده است.
بانکداری بدون بانک
بلاک چین و ارزهای دیجیتال راهکار مناسبی برای افراد فاقد دسترسی به نظام بانکی هستند—خصوصاً کسانی که در کشورهایی با ثبات مالی ضعیف یا نظامهای حاکمیتی غیرشفاف و محدودکننده زندگی میکنند. بزرگسالان زیادی در جهان به خدمات بانکی دسترسی ندارند و مجبور به نگهداری پول نقد در خانه یا انجام تراکنشهای نقدی پرریسک هستند. اما با بلاک چین و ارزهای دیجیتال، میتوانند دارایی خود را بدون نیاز به واسطه، امن و دیجیتال نگهداری و در لحظه به هر نقطه جهان انتقال دهند—بدون توجه به موقعیت جغرافیایی، نژاد، جنسیت یا شرایط حکومتی. این ویژگی بلاک چین آن را به ابزاری فراگیر و دموکراتیک تبدیل کرده که امکان خدمات مالی را در اختیار همگان قرار میدهد.
معایب فناوری بلاک چین
با وجود همه مزایا و ویژگیهای مثبت، فناوری بلاک چین کاملاً بیعیب و نقص نیست و چالشهایی نیز دارد که توجه به آنها ضروری است.
در ادامه، به مهمترین معایب و محدودیتهای بلاک چین اشاره میکنیم:
هزینه انرژی و زیرساخت بالا
اجرای بلاک چین (به خصوص در شبکههایی مانند بیت کوین که از الگوریتم اثبات کار استفاده میکنند) نیازمند صرف توان محاسباتی و انرژی بسیار زیاد است. هزینه خرید تجهیزات سختافزاری پیشرفته، تهیه برق کافی، سرمایهگذاری روی اینترنت پرسرعت و خنکسازی سیستمها باعث میشود ورود و حفظ یک نود یا استخراجکننده کار ارزان یا سادهای نباشد. به عنوان مثال، مصرف برق شبکه بیت کوین از مصرف سالانه برخی کشورها بیشتر است. البته استفاده از انرژیهای پاک و بهینه به عنوان راهحل مطرح شده، اما هنوز چالشهای زیستمحیطی و هزینهای وجود دارد.
نرخ پایین تراکنش در ثانیه (TPS)
در حالیکه بلاک چین سرعت کلی انتقال و تسویه تراکنشها را نسبت به سیستمهای سنتی افزایش داده، اما به دلیل محدودیتهای فنی (مانند محدودیت اندازه بلاک)، تعداد تراکنشهایی که میتواند در هر ثانیه پردازش کند نسبت به سیستمهایی مانند ویزا بسیار کمتر است. برای نمونه، بیت کوین حداکثر ۷ تراکنش و اتریوم حدود ۱۴ تراکنش در ثانیه را پشتیبانی میکنند. این اعداد با ظرفیت ۶۵,۰۰۰ تراکنش در ثانیه ویزا قابلمقایسه نیست و همین مشکل مقیاسپذیری و سرعت را به یک مانع مهم برای پذیرش فراگیر بلاک چین تبدیل کرده است.
راهکارهای لایه دوم مانند شبکه لایتنینگ یا شاردینگ، سایدچینها و شبکههای فرعی در سالهای اخیر برای رفع این محدودیت توسعه یافتهاند، اما هنوز فراگیری کامل پیدا نکردهاند و برخی دغدغهها درباره کارایی و امنیت آنها مطرح است. افزایش اندازه بلاک هم راهحل پراختلافی بوده است که موافقان و مخالفان زیادی دارد.
بستری بالقوه برای فعالیتهای غیرقانونی
ماهیت غیرمتمرکز و نیمهمحرمانه بلاک چین باعث شده تا مجرمان و کاربران دارک وب از این بستر برای فعالیتهایی مثل خرید مواد مخدر، پولشویی یا فروش کالاهای غیرمجاز استفاده کنند. مثال بارز آن سایت “سیلک رود” (Silk Road) بود که تا قبل از تعطیل شدن توسط FBI بستری برای چنین تراکنشهایی بود.
هرچند بیت کوین و بسیاری از ارزهای دیجیتال کاملاً ناشناس نیستند و تراکنشها قابل ردگیری است، اما کماکان نگرانیهای زیادی از این بابت وجود دارد. با این حال، بسیاری یادآور میشوند که در سطح جهانی، عمده فعالیتهای غیرقانونی نیز با پول نقد (مثل دلار آمریکا) انجام میشود که غیرقابل پیگیریتر از ارزهای دیجیتال است.
در مجموع، بلاک چین با وجود تحولات اساسی که ایجاد کرده، هنوز نیازمند توسعه و رفع این محدودیتها و معضلات است تا بتواند جایگاه کاملتری در اقتصاد و فناوری جهان پیدا کند.
انواع بلاک چین
بلاک چینها به طور کلی بر اساس نحوه دسترسی، مدیریت و ساختار، به چهار دسته اصلی تقسیم میشوند:
بلاک چین عمومی (Public Blockchain)
در این نوع، هیچ نیازی به مجوز یا اجازه قبلی برای عضویت و مشارکت در شبکه وجود ندارد. هر کسی میتواند به شبکه بپیوندد، نود اجرا کند و در تأیید و ثبت تراکنشها مشارکت کند. این بلاک چین کاملاً غیرمتمرکز است و نمونه بارز آن، بیت کوین و اتریوم هستند. این شبکهها برای معامله و استخراج رمزارزها طراحی شدهاند و دستکاری در آنها تقریباً غیرممکن است.
بلاک چین خصوصی (Private Blockchain)
بلاک چینهای خصوصی توسط یک سازمان یا گروه خاص کنترل میشوند. تنها اعضایی که توسط مدیریت شبکه احراز هویت شدهاند، اجازه دسترسی و ویرایش دادهها را پیدا میکنند. به همین دلیل، این شبکهها فقط تا حدی غیرمتمرکز (شبهمتمرکز) هستند و سازمان مرکزی حتی میتواند دادهها را در صورت لزوم ویرایش کند. این مدل مناسب استفادههای سازمانی و داخلی است. بهعنوان مثال، ریپل یک نمونه از بلاک چین خصوصی به حساب میآید.
بلاک چین هیبریدی (Hybrid Blockchain)
این نوع، ترکیبی از بلاک چینهای عمومی و خصوصی است. در بلاک چین هیبریدی، یک بخش شبکه خصوصی و کنترلشده و بخش دیگر عمومی و باز است. سازمان میتواند مدیریت و دسترسی دادههای حساس را محدود کند، اما باقی دادهها برای عموم قابل مشاهده هستند. این مدل برای کسب و کارهایی مناسب است که بخشی از دادههایشان محرمانه و بخشی شفاف و باز باید باقی بماند.
بلاک چین کنسرسیومی (Consortium Blockchain)
در این مدل، گروهی از سازمانها به طور مشترک شبکه بلاک چین را مدیریت و توسعه میدهند. تصمیمگیری، اعتبارسنجی و نگهداری شبکه برعهده همه اعضای کنسرسیوم است. این شبکهها اغلب در صنایعی کاربرد دارند که چند شرکت یا سازمان نیازمند همکاری و اشتراک داده هستند؛ مانند سیستمهای بانکی، لجستیک و زنجیره تأمین. مثال جهانی، کنسرسیوم بلاک چین صنعت کشتیرانی است که هدف آن دیجیتالی کردن حملونقل دریایی و تسهیل تبادل اطلاعات بین شرکتهای عضو است.
برای آشنایی کامل با هر کدام از این مدلها و بررسی مزایا و معایب آنها، پیشنهاد میکنیم حتماً مقاله «انواع بلاکچین» را مطالعه کنید.
کاربردهای بلاک چین
فناوری بلاک چین بهواسطه ویژگیهای غیرمتمرکز و امنیت بالایش، روزبهروز در صنایع مختلف گسترش پیدا کرده و پتانسیل عظیمی برای تحول کسبوکارها دارد. هرچند هنوز استفاده فراگیر جهانی از بلاک چین اتفاق نیفتاده، اما روند توسعه و پیادهسازی این فناوری در بخشهای مختلف ادامه دارد و آینده آن بسیار روشن به نظر میرسد. از جمله مهمترین کاربردهای بلاک چین در صنایع مختلف میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
قراردادهای هوشمند
قرارداد هوشمند نوعی توافق دیجیتال است که مثل قراردادهای سنتی طرفین را متعهد میکند، با این تفاوت که اجرای مفاد قرارداد بهصورت خودکار توسط برنامهنویسی و طبق شرایط از پیش تعیینشده انجام میشود. مثلاً شما و صاحبخانه توافق میکنید که به محض پرداخت پیشپرداخت، کد در آپارتمان به شما داده شود. قرارداد هوشمند به محض انجام این شرط (واریز مبلغ)، قفل در را باز میکند و اگر اجاره ماهانه پرداخت نشود، میتواند به صورت خودکار دسترسی را لغو یا کد جدیدی صادر کند. این خودکار بودن، اعتماد بین طرفین را تضمین میکند و احتمال خطای انسانی یا تخلف را بهشدت کاهش میدهد.
در ادامه میتوان به کاربردهای دیگری مانند زنجیره تأمین، رأیگیری دیجیتال، هویت دیجیتال، داراییهای دیجیتال، بیمه، بانکداری و… اشاره کرد که هر یک به شکلی از ظرفیتهای بلاک چین برای شفافیت، امنیت و کارایی بیشتر بهره میبرند.
امور مالی غیرمتمرکز (DeFi)
یکی از مهمترین و داغترین کاربردهای بلاک چین، امور مالی غیرمتمرکز (DeFi) است. دیفای به کاربران این امکان را میدهد که بدون واسطههای سنتی مثل بانک یا موسسات مالی، به خدماتی نظیر دریافت وام، پسانداز، معامله و قرضدادن یا گرفتن سرمایه دسترسی داشته باشند. تمام این قابلیتها مبتنی بر قراردادهای هوشمند و روی بلاک چین پیادهسازی شده و مدیریت میشوند؛ بنابراین هر کسی، در هر نقطه دنیا و تنها با اتصال به اینترنت، میتواند از خدمات مالی بهره ببرد، بدون اینکه نگران سانسور، محدودیتهای جغرافیایی یا سوءمدیریت مرکزی باشد.
توکنهای غیرمثلی (NFTs)
NFT یا توکن غیرمثلی، نوعی دارایی دیجیتال کاملاً منحصربهفرد روی بلاک چین است که مشابه و جایگزینی ندارد. برخلاف ارزهای دیجیتال مثل بیت کوین، هر NFT هویت و ارزش منحصر به خود را دارد و قابل تعویض با توکن دیگر نیست. NFTها نقشی اساسی در اثبات مالکیت آثار هنری، موسیقی، آیتمهای بازی، بلیت رویدادها و حتی مالکیت قانونی برخی اسناد ایفا میکنند و جلوی کپیبرداری غیرمجاز را تا حد زیادی میگیرند.
زنجیره تأمین (Supply Chain)
فناوری بلاک چین میتواند انقلابی در شفافیت و قابلرهگیری بودن فرایند زنجیره تأمین ایجاد کند. همه اطلاعات مربوط به تولید، حمل و نقل و منشاء کالاها روی بلاک چین ثبت میشود و هیچ فرد یا نهادی نمیتواند در آن دخل و تصرف کند. این موضوع با جلوگیری از تقلب یا جعل، به تولیدکننده و مصرفکننده در اعتمادسازی و ایمنی مواد غذایی، دارو، پوشاک و… کمک میکند.
مطالبات بیمه
در حوزه بیمه، بلاک چین میتواند روند ثبت و رسیدگی به مطالبات را شفافتر، سریعتر و مطمئنتر کند. کاربران میتوانند مدارک و ادعاهای بیمهای خود را به شکل دیجیتال و خودکار ثبت کنند؛ قراردادهای هوشمند شرایط را میسنجند و اگر ادعا صحیح باشد، مراحل پرداخت فوری و بدون واسطه انجام میشود.
تأیید هویت (Digital Identity)
با استفاده از معماری غیرمتمرکز بلاک چین، هویت آنلاین افراد بهصورت امن و خارج از کنترل نهادهای مرکزی ثبت و نگهداری میشود. این موضوع علاوه بر افزایش سرعت و امنیت احراز هویت، خطر هک و لو رفتن اطلاعات را نیز تا حد زیادی کاهش میدهد؛ چرا که دیگر یک نقطه آسیبپذیر مرکزی برای حملات سایبری وجود نخواهد داشت.
اینترنت اشیا (IoT)
اینترنت اشیا مجموعهای از دستگاههای هوشمند متصل به اینترنت است که به ما امکان کنترل و مدیریت از راه دور وسایل خانه، ادارات و شهرها را میدهد. یکی از چالشهای بزرگ این حوزه، امنیت و مقیاسپذیری این شبکه عظیم است. بلاک چین با فراهم کردن بستر امن و کنترل غیرمتمرکز، میتواند امنیت اینترنت اشیا را بهشدت افزایش دهد و در برابر هک و حملات سایبری مقاومترش کند.
آرشیو و ذخیره فایل
امروزه پلتفرمهایی مانند گوگلدرایو و دراپباکس ذخیره اسناد و فایلها را بسیار آسان کردهاند، اما این سرویسها متمرکز و آسیبپذیرند و گاهی هدف حملات هکری میشوند. استفاده از بلاک چین و قراردادهای هوشمند میتواند ذخیره و آرشیو دادهها را به صورت غیرمتمرکز، شفاف و با حریم خصوصی واقعی انجام دهد و تهدیدات امنیتی را به حداقل برساند.
سیستم رأیگیری
یکی دیگر از کاربردهای پرمخاطب بلاک چین، سیستم رأیگیری مبتنی بر بلاک چین است. با وارد کردن هویت رأیدهندگان و ثبت رأیها در شبکه دستکاریناپذیر و شفاف بلاک چین، میتوان اطمینان حاصل کرد که آرا نه گم میشوند و نه قابل تغییر هستند. این ویژگی امکان برگزاری انتخابات سالم، شفاف و سریع را بدون نیاز به بازشماری یا نگرانی از تقلب فراهم میآورد. نمونه موفق آن در آمریکا (ویرجینیای غربی، ۲۰۱۸) اجرایی شد.
مراقبتهای بهداشتی و سلامت
سیستمهای درمانی و بیمارستانها میتوانند اطلاعات پزشکی بیماران را به صورت رمزنگاریشده و روی بلاک چین ذخیره کنند. بیمار با کد شخصی، سطح دسترسی به سوابق پزشکی خود را مدیریت میکند. به این ترتیب، حریم خصوصی و امنیت اطلاعات شخصی بیماران چند برابر تضمین میشود و خطای انسانی یا تغییر دادهها نزدیک به صفر میشود.
سوابق مالکیت اموال
در صنعت املاک و مستغلات، ثبت و انتقال اسناد مالکیت همواره چالشی پرخطا و زمانبر بوده است. بلاک چین با ثبت دائم و شفاف سوابق مالکیت، روند انتقال و بایگانی اسناد را ساده، شفاف و ایمن میکند؛ بهطوری که خطای انسانی یا تقلب بهشدت کاهش مییابد و اختلافات بر سر مالکیت را به حداقل میرساند.
تفاوت بلاک چین با بیت کوین
بسیاری از افراد به اشتباه بلاک چین و بیت کوین را یک چیز میدانند، اما حقیقت این است که بیت کوین فقط اولین و معروفترین کاربرد فناوری بلاک چین است و این دو با هم تفاوت دارند.
بیت کوین یک ارز دیجیتال است که برای ثبت و انتقال ارزش یا دارایی بدون واسطه به وجود آمده و از بلاک چین به عنوان بستری برای ثبت دائمی، شفاف و غیرقابل تغییر تراکنشها استفاده میکند.
بلاک چین یک فناوری زیرساختی است که دادهها را به صورت امن، غیرمتمرکز و در قالب بلاکهای متصل به هم (زنجیره بلوکی) ذخیره میکند. بلاک چین میتواند پایه و اساس صدها ارز دیجیتال دیگر، قراردادهای هوشمند، سیستم رأیگیری، زنجیره تأمین و دهها کاربرد جدید باشد—یعنی فقط محدود به بیت کوین یا رمزارزها نیست.
در واقع شبکه بیت کوین یک دفتر کل عمومی است که همه تراکنشهایش به صورت شفاف روی هزاران سرور (نود) در سراسر دنیا ذخیره میشود. اما بلاک چین، خود این سازوکار سهمگین و قابل اطمینان برای نگهداری داده را فراهم میکند و طیف وسیعی از صنایع و پروژهها میتوانند بر بستر آن فعالیت کنند.
جمعبندی
در این مطلب به بررسی کامل فناوری بلاک چین و کاربردهای متنوع آن پرداختیم. هرچند هیچ سیستمی بهطور مطلق غیرقابل هک نیست، اما ماهیت غیرمتمرکز بلاک چین، امنیتی بسیار بالاتر از سیستمهای متمرکز مانند بانکها و پایگاههای داده سنتی فراهم میکند.
شبکههایی مانند بیت کوین و اتریوم برای همه افراد جهان و تنها با یک رایانه و اتصال ساده اینترنت قابل دسترس هستند. جالب است بدانید افزایش تعداد نودها در شبکه، به جای کاهش امنیت، باعث تقویت پایداری و امنیت سیستم میشود؛ چرا که کنترل و حمله به شبکه غیرمتمرکز بلاک چین بسیار دشوار است.
در نهایت، بلاک چین پتانسیل چشمگیری برای ایجاد تحول در صنایع مختلف دارد و میتواند کاربردهای بیشماری در دنیای واقعی به وجود آورد—از امور مالی، بیمه و رأیگیری گرفته تا زنجیره تأمین، مالکیت آثار هنری، اینترنت اشیا و دهها حوزه دیگر. آینده این فناوری بسیار روشن به نظر میرسد.