بلاک چین چیست به زبان ساده چگونه کار می کند و چه کاربردی دارد؟

بلاک چین چیست به زبان ساده و کاربرد آن به چه صورت است؟ مزایا و معایب آن چیست؟ آیا تکنولوژی بلاک چین امنیت بالایی دارد؟

بلاکچین (blockchain) نوعی دفتر کل توزیع شده است که به صورت غیر متمرکز می‌تواند اطلاعات یک شبکه را ثبت و ذخیره کند. ایجاد شبکه همتا به همتا برای انجام امور غیر متمرکز، هدف اصلی این تکنولوژی است. سازوکار این فناوری در مقابل شبکه‌های سنتی قرار گرفته و ویژگی‌های جذابی به دنیای شبکه‌ها اضافه کرده است. در این مقاله قصد داریم تا درباره فناوری بلاک چین و ویژگی‌های آن صحبت کنیم.

بلاک چین چیست به زبان ساده

بهترین تعریف برای بلاک چین چیست؟ برای معرفی این تکنولوژی، لازم است تا ابتدا سیستم سنتی ذخیره اطلاعات را بشناسیم. در یک سیستم متمرکز و سنتی، اطلاعات در دفتر کل یا پایگاه داده (database) ذخیره می‌شود. این دفتر کل تمامی اطلاعات کاربران شبکه را در اختیار دارد و موظف است تا امنیت شبکه را ایجاد کند. بانک‌ها و مراکز دولتی، مثالی از این نوع سیستم هستند.

تکنولوژی بلاک چین دقیقا در مقابل این نوع سیستم قرار دارد. این فناوری یک پایگاه داده یا دفتر کل توزیع شده است که در آن به جای ذخیره اطلاعات کاربران در یک یا چند سرور متمرکز، داده‌ها در بلوک‌های متعددی ذخیره می‌شوند. در این تکنولوژی دیگر نهاد واسطه یا ناظری وجود ندارد و اطلاعات به کمک خود کاربران شبکه پردازش شده و در بلاک‌ها قرار می‌گیرد. تراکنش‌ها بعد از تایید توسط کاربران شبکه، به زنجیره بلوک منتقل می‌شوند و به صورت غیر متمرکز، در تمامی سیستم‌های کاربران ذخیره می‌شوند.

در این فناوری، دیگر کاربران نیازی به ثبت اطلاعات هویتی خود ندارند و می‌توانند به راحتی بدون نیاز به شناسایی، اطلاعات و دارایی‌های خود را رد و بدل کنند. بنابراین به بیان ساده برای پاسخ به سوال “بلاک چین یعنی چه” می‌توان گفت:

“بلاکچین یک دفتر کل توزیع شده است که در آن اطلاعات شبکه و داده‌های کاربران به صورت غیرمتمرکز ذخیره می‌شود و هیچ نهادی برای کنترل و مدیریت داده‌ها دخالتی ندارد. در این فناوری خود کاربران شبکه را اداره می‌کنند و ذخیره و ثبت اطلاعات به صورت غیر متمرکز انجام می‌شود.”

کلمه blockchain از دو بخش block (بلاک) و chain (زنجیره) تشکیل شده و معنی کلمه بلاکچین، زنجیره بلوک است. زنجیره بلوکی از تعداد زیادی بلاک تشکیل شده است که هر کدام اطلاعاتی نظیر تاریخ، زمان و مبلغ تراکنش‌ها را ثبت می‌کنند.

تاریخچه تکنولوژی بلاک چین

اغلب فعالان کریپتوکارنسی گمان می‌کنند که فناوری بلاک چین اولین بار در شبکه بیت کوین استفاده و معرفی شده است. بیت کوین تاثیر بسزایی در شناخت این فناوری داشت اما این تکنولوژی در سال‌های قبل‌تر از بیت کوین متولد شد. در سال 1991 استوارت هابر (stuart haber) و اسکات استورنتا (scott stronetta) این ایده را مطرح کردند که افراد بدون نیاز به ثبت اطلاعات خود بتوانند به صورت دیجیتال، یک امضای مشخص و منحصر به فرد ایجاد کنند.

بعد از آن در سال 2002 دو نفر به نام‌های دنیس شاشا (dennis shasha) و دیوید مازیرس (David mazieres) بستری را ایجاد کردند که در آن افراد بتوانند اطلاعات و فایل‌های خود را در سرورهای غیر قابل شناسایی انتقال دهند.

در نهایت ساتوشی ناکاموتو (Satoshi nakamotohi)، شخص یا گروه ناشناسی که خالق بیت کوین است، در سال 2008 ایده “ایجاد بستری غیرمتمرکز برای مبادلات مالی به وسیله فناوری بلاکچین” را در وب سایت bitcoin.org مطرح کرد. ایده ساتوشی ناکاموتو باعث شد تا بسیاری از توسعه دهندگان و کارشناسان حوزه مالی و فناوری به اهمیت سیستم بلاک چین و کاربرد آن در زمینه‌های مختلف پی ببرند.

فناوری بلاک چین چگونه کار می‌کند؟

فناوری بلاکچین بستری را فراهم می‌کند تا افراد بتوانند در آن به صورت غیر متمرکز اطلاعات و دارایی‌های خود را رد و بدل کنند. برای درک بهتر از عملکرد این فناوری و نحوه کارکرد آن، به این مثال توجه کنید: فرض کنید می‌خواهید تعدادی رمزارز را به یکی از دوستان خود انتقال دهید. رمز ارز مربوطه از یک شبکه بلاکچین برای تبادلات استفاده می‌کند. نحوه عملکرد این شبکه بلاک چینی به صورت زیر است:

1. انجام تراکنش و ثبت آن در شبکه
   وقتی که شما رمز ارزی را به آدرس کیف پول دوست خود ارسال می‌کنید، تراکنشی در شبکه بلاک چین آن رمز ارز ثبت می‌شود. این تراکنش شامل اطلاعاتی مانند زمان تراکنش، مقدار دارایی و امضای دیجیتال مبدا و مقصد است. این تراکنش‌ها باید در یک بلاک ثبت شوند.
2. بررسی و تایید تراکنش
   بعد از ثبت تراکنش در شبکه، آن تراکنش باید بررسی شود و در بلاک قرار گیرد. ماینرها وظیفه دارند تا تراکنش‌ها را بررسی و بعد از تایید در بلاک جدید ذخیره کنند. ماینرها کاربرانی هستند که به صورت داوطلبانه در تایید تراکنش‌های شبکه مشارکت می‌کنند و در ازای آن، از شبکه پاداش دریافت می‌کنند. تایید تراکنش‌ها در هر شبکه به روش‌های مختلفی انجام می‌شود.
3. اضافه کردن بلاک جدید به شبکه بلاک چین
   هر بلاک در بلاک چین، دارای ظرفیت مشخصی است و می‌تواند تعدادی از تراکنش‌ها را در خود ذخیره کند. ظرفیت بلاک‌ها در هر شبکه متفاوت است. ماینرها بعد از تایید تراکنش‌های یک بلاک، باید یک کد منحصر به فرد برای آن بلاک تعریف کنند. این کد منحصر به فرد، هش (hash) نام دارد. ماینرها به کمک حل معادلات پیچیده ریاضی در شبکه، می‌توانند کد هش بلاک را پیدا کرده و بلاک را در شبکه بلاکچین ثبت کنند. ماینرها بعد از ثبت بلاک در شبکه، پاداش دریافت می‌کنند.

انواع بلاکچین (blockchain)

به صورت کلی می‌توان انواع بلاک چین ها را در 4 دسته زیر قرار داد:

1. بلاک چین عمومی (public blockchain)

در بلاکچین عمومی همه افراد می‌توانند وارد شبکه شوند و از خدمات آن استفاده کنند. این نوع شبکه‌ها محدودیت دسترسی ندارند و به صورت کاملا غیر متمرکز فعالیت می‌کنند. شبکه‌هایی همانند بیت کوین، اتریوم، سولانا و پولکادات نوعی public blockchain محسوب می‌شوند. در این شبکه‌ها، کاربران به سادگی می‌توانند بدون هیچ محدودیتی به عنوان نود یا گره در شبکه بلاکچین فعالیت کنند.

2. بلاکچین خصوصی (private blockchain)

این نوع شبکه‌ها معمولا دارای مجوزهای قانونی هستند و افراد برای استفاده از آن‌ها، باید توسط سازمان یا شرکت اداره کننده شبکه تایید شوند. در واقع افراد برای استفاه از خدمات این نوع شبکه‌ها باید ثبت نام کنند تا بتوانند مجوز دسترسی به شبکه را داشته باشند.

3. consortium blockchain

در بلاک چین کنسرسیومی شبکه به صورت نیمه غیرمتمرکز است. این شبکه‌ها بستری را برای نهادها و شرکت‌های متمرکز فراهم می‌کنند تا بتوانند اطلاعات خود را به صورت غیر متمرکز در بستر شبکه‌های consortium blockchain رد و بدل کنند. در واقع سازمان‌هایی که قصد همکاری و مشارکت با یکدیگر را دارند؛ می‌توانند از این بستر استفاده کنند.

4. بلاکچین هیبریدی (hybrid blockchain)

شبکه‌های بلاکچین هیبریدی ترکیبی از شبکه‌های public blockchain و private blockchain هستند. این نوع شبکه‌ها توسط یک نهاد یا شرکت متمرکز کنترل می‌شوند اما دسترسی کاربران به این شبکه‌ها نسبت به شبکه‌های private blockchain بیشتر است. کاربران تنها در برخی از تراکنش‌های خاص، نیاز به مجوز و ثبت اطلاعات دارند و در بقیه موارد، می‌توانند به سادگی در شبکه فعالیت کنند.

تفاوت شبکه بلاک چین و بیت کوین در چیست؟

تکنولوژی بلاکچین یک دفتر کل توزیع شده است که امکان ایجاد شبکه‌های همتا به همتا را فراهم می‌کند تا داده‌های کاربران و اطلاعات شبکه به شکل غیرمتمرکز ذخیره و جابجا شوند. این بهترین تعریف برای فناوری بلاکچین است. بیت کوین اما تنها یک شبکه غیر متمرکز است که به وسیله تکنولوژی blockchain ایجاد شده و قصد دارد تا تنها بستری غیر متمرکز برای تبادلات مالی افراد در سراسر دنیا فراهم کند.

تفاوت بلاک چین و رمز ارز بیت کوین مانند تفاوت شبکه اینترنت با paypal است. شبکه اینترنت بستری گسترده برای اتصال سیستم‌ها و کاربران به یکدیگر است تا بتوانند اطلاعات مختلفی را رد و بدل کنند. اما paypal تنها پلتفرمی است که در بستر اینترنت ایجاد شده و به کمک شبکه اینترنت، مبادلات مالی افراد را انجام می دهد.

بلاکچین می‌تواند هر نوع اطلاعاتی (دارایی، بازی، فیلم، عکس و غیره) را منتقل کند اما بیت کوین تنها برای تراکنش‌های مالی طراحی شده است. در واقع فناوری blockchain انعطاف پذیر است و در حوزه‌های مختلفی کاربرد دارد؛ اما بیت کوین تنها محدود به تبادلات مالی می‌شود.

الگوریتم اجماع در بلاک چین چیست؟

منظور از الگوریتم اجماع در بلاکچین چیست؟ این سوال در ذهن بیشتر کاربران مبتدی بازار کریپتوکارنسی وجود دارد. الگوریتم اجماع (consensus algorithm) به کاربران شبکه اجازه می‌دهد تا در چارچوبی مشخص با سایر کاربران شبکه هماهنگ شوند و تبادل اطلاعات انجام دهند. همچنین سعی می‌کند تا امنیت شبکه را تامین کند.

ساختار هر شبکه بلاکچینی از چندین نود یا گره که هویتی منحصر به فرد دارند تشکیل شده است. نودها یا گره‌ها در شبکه دو نقش مهم دارند: اولی دریافت و ارسال کردن درخواست کاربران شبکه و دومی اعتبارسنجی و تایید درخواست‌های کاربران که در قالب یک تراکنش انجام می‌‌شود. اگر هر نود یا گره بخواهد رفتاری منحصر به فرد و دلخواه داشته باشد، شبکه از نظم خارج می‌شود و هکرها و اسپم‌‎‌ها به سادگی می‌توانند در شبکه خرابکاری کنند.

به همین دلیل باید الگوریتم یا مکانیزمی با چارچوب مشخص در شبکه ایجاد شود تا نودها بتوانند در درست یا غلط بودن یک تراکنش به توافق برسند و دیگر برحسب رفتار دلخواه خود عمل نکنند. تمامی شبکه‌های غیر متمرکز دارای یک الگوریتم اجماع مشخص هستند و تنها نحوه اجرای آن الگوریتم در شبکه‌ها متفاوت است.

کاربردهای تکنولوژی بلاک چین (blockchain)

تکنولوژی blockchain به دلیل ماهیت منحصر به فرد خود، می‌تواند در زمینه‌ها و حوزه‌های مختلفی مورد استفاده قرار گیرد. مهم ترین کاربردهای این فناوری موارد زیر است:

1. تبادلات مالی
   بیت کوین با استفاده از این فناوری، توانست بستری غیر متمرکز برای تبادلات مالی ایجاد کند. نقل و انتقالات مالی جزو اولین کاربردهای این فناوری به حساب می‌آید.

2. توسعه اپلیکیشن های غیر متمرکز
   به کمک تکنولوژی blockchain، توسعه دهندگان می‌توانند قراردادهای هوشمند (smart contract) تنظیم کنند. قراردادهای هوشمند کدهای برنامه نویسی هستند که وظیفه دارند یک سری چارچوب و قوانین مشخصی را در یک شبکه پیاده سازی کنند. توسعه دهندگان به کمک این قراردادهای هوشمند، می‌توانند اپلیکیشن‌های غیر متمرکز (Decentralized Applications) را طراحی و ایجاد کنند. اپلیکیشن‌های غیر متمرکز تحت نظارت هیچ گروه یا نهادی نیستند و کاربران به کمک یکدیگر به توسعه و آپدیت آن‌ها می‌پردازند.
3. بازی‌های غیرمتمرکز
   فناوری blockchain در صنعت بازی بسیار پرطرفدار است. توسعه دهندگان به کمک این فناوری می توانند بازی های غیر متمرکزی را برای کسب درآمد کاربران ایجاد کنند. در واقع به وسیله ایجاد سازوکارهای مختلف و ایجاد توکن‌های مخصوص برای بازی، افراد می‌توانند به ازای انجام بازی و موفقیت در آن، توکن دریافت کرده و کسب درآمد کنند. در حال حاضر بازی‌هایی همچون axie infinity از فناوری بلاکچین استفاده می‌کند.
4. زنجیره تامین
   در زنجیره تامین، توسعه دهندگان یک شرکت اطلاعات مربوط به تولید یک محصول را در سرورهای متمرکز ذخیره می‌کنند. به کمک فناوری بلاک چین توسعه دهندگان می‌توانند با ایجاد یک شبکه غیر متمرکز، تمامی مراحل تولید یک محصول را به طور شفاف ثبت کنند و حتی اطلاعاتی نظیر تراکنش‌های مالی و مراحل پیشرفت محصول را در شبکه نمایش دهند. این کار منجر به افزایش شفافیت و جذب رضایت کاربران برای خرید و دریافت آن محصول می‌شود.
5. اینترنت اشیا
   اینترنت اشیا (IOT) یکی از بخش‌های جذاب حوزه تکنولوژی است و به عقیده بسیاری از کارشناسان، در آینده بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. هدف از ایجاد اینترنت اشیا، ارتباط حسگرها و دستگاه‌ها با شبکه اینترنت برای ایجاد ارتباط و تعامل بین لوازم و کاربران است.
   به کمک فناوری بلاکچین می‌توان اینترنت اشیا را به یک شبکه غیر متمرکز متصل کرد تا آن شبکه بتواند بدون دخالت نهادهای واسطه، ارتباط بهتری بین اشیا و کاربران ایجاد کند.
6. آموزش و تحصیلات
   فناوری بلاکچین در دنیای آموزش و تحصیلات نیز کاربرد دارد. به وسیله blockchain اطلاعات دانشجویان و دانش آموزان به صورت غیر متمرکز در شبکه ثبت می‌شود و مواردی همچون تدریس، برگزاری امتحانات و نمره دهی به صورت کاملا غیر متمرکز و همتا به همتا اجرا می‌شود.
7. ابزارهای مالی
   فناوری blockchain علاوه بر تبادلات مالی، در ایجاد ابزارهای غیر متمرکز مالی نیز کاربرد دارد. به کمک این تکنولوژی می‌توان ابزارهای وام دهی، بیمه و صرافی های غیر متمرکز را طراحی و اجرا کرد.
   موارد گفته شده مهم ترین کاربردهای فناوری blockchain هستند و این تکنولوژی در حوزه‌های دیگر، مانند امنیت سایبری، انرژی، اجرای قوانین، رسانه‌ها، خیریه، خودرو و غیره کاربرد دارد.

مزایا و معایب فناوری بلاک چین

به صورت خلاصه، مزایا و معایب فناوری blockchain موارد زیر است:

مزایای بلاکچین

1. وجود سیستمی غیر متمرکز
   در شبکه های blockchain، اطلاعات تراکنش‌ها در چندین سرور ذخیره می‌شوند و دیگر سرورهای مرکزی وجود ندارند. علاوه بر این، پردازش و تایید تراکنش‌ها نیز به صورت غیر متمرکز انجام می‌شوند.
2. تغییرناپذیر بودن اطلاعات
   زمانی که تراکنش در شبکه ثبت می‌شود، تغییر آن غیرممکن است. در واقع زمانی که تراکنش‌ها در بلوک جدید قرار بگیرند، به دلیل وجود کد هش برای هر بلاک، امکان تغییر یا ویرایش اطلاعات تراکنش‌های ثبت شده وجود ندارد.
3. امنیت بالا
   این فناوری به دلیل استفاده از ابزارهای رمزنگاری شده برای اطلاعات کاربران و استفاده از توابع هش برای ثبت تراکنش‌ها در شبکه، امنیت بالایی دارد. هکرها در بیشتر شبکه‌های blockchain نمی‌توانند به اطلاعات کاربران و تراکنش‌های آن‌ها دسترسی داشته باشند.

معایب بلاکچین

1. مقیاس پذیری پایین
   در حال حاضر اصلی ترین مشکل در این فناوری، مقیاس پذیری پایین است. مقیاس پذیری پایین بدین معناست که شبکه غیر متمرکز نتواند تعداد تراکنش‌های بالا را با سرعت مناسب و کارمزد پایین انجام دهد.
2. حمله 51 درصدی
   در برخی از شبکه‌های همتا به همتا، احتمال حمله 51 درصدی به شبکه وجود دارد. حمله 51 درصدی به این معناست که هکرها یا خرابکاران بتوانند 51 درصد از قدرت شبکه را از آن خود کنند. احتمال این نوع حمله در شبکه‌هایی که از الگوریتم اثبات کار (pow) استفاده می کنند، وجود دارد. البته هکرها برای اجرای این حمله باید هزینه بسیار بالایی برای خرید تجهیزات و مصرف انرژی پرداخت کنند. این هزینه به قدری بالا است که احتمال این حمله را نزدیک به صفر می‌کند.
3. مصرف بالای انرژی
   ماینرها در شبکه‌هایی که از الگوریتم اثبات کار (proof of work) پیروی می‌کنند، نیاز به تجهیزات و دستگاه‌های مجهز دارند. این دستگاه‌های پردازش مصرف انرژی بسیار بالایی دارند. مصرف انرژی بالای این دستگاه‌ها سبب می‌شود تا آن‌ها را یک خطر زیست محیطی در نظر بگیریم.
4. وابستگی دارایی‌ها به کلیدهای خصوصی
   شبکه‌های بلاکچینی به کمک ابزارهای رمزنگاری شده، برای دارایی کاربران کلیدهای عمومی و خصوصی ایجاد می‌کنند. کلیدهای خصوصی همانند رمز کارت عمل می‌کنند و اگر هکرها به کلیدهای خصوصی دسترسی داشته باشند، به سادگی می‌توانند دارایی‌های کاربران را سرقت کنند. افراد باید به خوبی از کلیدهای خصوصی خود محافظت کنند. در صورت فراموشی، گم کردن یا سرقت کلید خصوصی، دارایی کاربر به طور کامل از دست می‌رود و شخص به هیچ وجه نمی‌تواند به دارایی خود دسترسی داشته باشد.

تاثیر بلاک چین بر ارزهای دیجیتال

فناوری blockchain عامل اصلی در ساخت دنیای ارزهای دیجیتال است. زمانی که این فناوری در شبکه بیت کوین استفاده شد، بسیاری از توسعه دهندگان و سرمایه گذاران به اهمیت و کاربرد این فناوری پی بردند. در حال حاضر اکثر پروژه‌های موجود در دنیای ارزهای دیجیتال، از این تکنولوژی برای ساخت بستری غیر متمرکز استفاده می‌کنند.

البته علاوه بر فناوری blockchain، دفترهای کل توزیع شده دیگری مانند هش گراف (hash)، هولوچین (holochain) و گراف جهت دار غیرمدور (DAG) نیز در پروژه‌های ارز دیجیتال استفاده می‌شوند. این نوع دفاتر همانند blockchain، برای ساخت شبکه‌های غیر متمرکز استفاده می‌شوند و تنها در نحوه عملکرد و نوع الگوریتم باهم متفاوت هستند.

آیا شبکه های بلاک چینی امنیت بالایی دارند؟

وجود شبکه‌های همتا به همتا و غیر متمرکز همراه با امنیت بالا، می‌تواند منجر به جذب کاربران به این تکنولوژی شود. فناوری blockchain به دلیل استفاده از تکنیک‌های رمزنگاری شده برای اطلاعات کاربران، امنیت بالایی دارد. همچنین وجود کدهای هش برای هر بلاک، باعث می‌شود تا هکرها و خرابکاران نتوانند اطلاعات شبکه را دستکاری کنند.

کدهای هش برای هر بلاک توسط تابع هش (hash function) ایجاد می‌شوند. تابع هش اطلاعات تراکنش‌ها را به رشته‌ای از کدهای اعداد و حروف تبدیل می‌کند. این کدهای منحصر به فرد برای هر بلاک در بلاکچین ذخیره می‌شوند. اگر اطلاعاتی از تراکنش‌ها در شبکه تغییر پیدا کند، کد هش نیز تغییر پیدا می‌کند و تمامی ماینرها از این تغییر باخبر می‌شوند. در واقع هر بلاک جدید، اطلاعات بلاک‌های قبلی را دارد و هکرها نمی‌توانند اطلاعات را دستکاری کنند. اگر هکری بخواهد در شبکه نفوذ کند، باید تمامی تراکنش‌های شبکه را دستکاری کند که این کار بسیار دشوار و غیرممکن است.