بلاکچین چیست و چگونه کار می کند

آموزش مفاهیم بلاکچین

فناوری بلاکچین (Blockchain) چیست؟ سوالی که در دست کم یک سال اخیر بارها و بارها تکرار شده. همین تکرار نشان می‌دهد که تا چه اندازه در ابعاد جهانی سرمایه گذاری روی بلاکچین انجام شده و این فناوری با چه استقبالی مواجه شده است. اما این استقبال تصادفی نبوده و دلایل سیاسی و اقتصادی خاص خود را دارد. در حقیقت طرفداران بلاکچین هرکدام بسته به نوع تفکر خود به سراغ آن رفته‌اند. برخی عاشق امنیت بالای آن هستند، برخی با سرمایه گذاری روی بلاکچین به سود بالایی رسیده‌اند و می‌خواهند این روند را ادامه بدهند و…

پیش از آنکه بخواهیم بدانیم چطور روی بلاکچین سرمایه گذاری کنیم، در ابتدا باید بدانیم که بلاک چین چیست و چگونه کار می‌کند. در حقیقت، شناخت فرایند بلاکچین به شدت به سرمایه گذاری روی بلاکچین تاثیر مثبتی می‌گذارد.

 بلاکچین، که گاهی به آن فناوری لجر توزیع شده (DLT) نیز گفته می‌شود، با استفاده از تمرکززدایی و هش رمزنگاری، تاریخچه هر دارایی دیجیتال را غیر قابل تغییر و شفاف می‌کند.

یک مثال ساده برای آنکه بدانیم بلاک چین چیست، گوگل داک است. وقتی سندی را ایجاد می‌کنیم و آن را با گروهی به اشتراک می‌گذاریم، سند به جای کپی یا انتقال، توزیع می‌شود. این کار یک زنجیره‌ی توزیع غیرمتمرکز ایجاد می‌کند که به همه امکان دسترسی همزمان به سند را می‌دهد.

در این سند گوگل داک، همه به محتوا دسترسی داشته و کار کردن یکی از افراد مانع کار کردن فرد دیگر نمی‌شود. همچنین تمام تغییرات در زمان واقعی و به صورت شفاف نشان داده می‌شود.

البته که بلاکچین بسیار پیچیده‌تر از گوگل داک است، اما مثال مناسبی است زیرا سه ایده مهم این فناوری را نشان می‌دهد:

۱) به کاهش خطر کمک می‌کند

۲) کلاهبرداری را مهار می‌کند

۳) شفافیت را به صورت مقیاس پذیر برای استفاده‌های بی‌شمار به ارمغان می‌آورد

برای اشنایی با مهارت های یادگیری بلاک چین بر روی لینک کلیک کنید .

بلاک چین چگونه کار می‌کند؟

در کنار سوال بلاکچین چیست، یک سوال تکمیلی وجود دارد که این پدیده چگونه کار می‌کند. بلاکچین از سه مفهوم مهم تشکیل شده است: بلوک ، گره و ماینر.

بلوک

هر زنجیره از چندین بلوک تشکیل شده است و هر بلوک دارای سه عنصر اساسی است:

داده، بلوک است.

یک عدد کامل ۳۲ بیتی، nonce خوانده می‌شود. nonce به طور تصادفی و در زمان ساخت بلوک ایجاد شده و سپس یک هش هدر بلوک ایجاد می‌کند. هش یک عدد 256 بیتی است که به nonce وصل شده است. این عدد باید با تعداد زیادی صفر شروع شود (یعنی خیلی کم باشد).

وقتی اولین بلوک از یک زنجیره ایجاد می‌شود، یک nonce هش رمزنگاری ایجاد می‌کند. داده‌های موجود در بلوک، امضا شده در نظر گرفته می‌شود و برای همیشه با nonce و hash گره خورده است مگر اینکه استخراج شود.

ماینرها

در فرایند پاسخ به سوال بلاکچین چیست باید شناخت بهتری نسبت به پدیده‌ی ماینینگ پیدا کنیم. ماینرها از طریق فرایندی به نام ماینینگ (استخراج) بلوک‌های جدیدی روی زنجیره ایجاد می‌کنند. در یک بلاکچین، هر بلوک دارای nonce و هش منحصر به فرد خود است، اما به هش بلوک قبلی در زنجیره نیز اشاره دارد. بنابراین استخراج یک بلوک به خصوص در زنجیره‌های بزرگ آسان نیست.

ماینرها از نرم افزار ویژه‌ای، مسئله ریاضیاتی فوق العاده پیچیده‌ای را حل می‌کنند تا nonce را پیدا کنند که یک هش پذیرفته شده ایجاد می‌کند. از آنجایی که nonce فقط 32 بیت بوده و هش 256 است، تقریبا چهار میلیارد ترکیب غیر هش ممکن وجود دارد که باید قبل از یافتن ترکیب درست استخراج شود. وقتی این اتفاق می‌افتد، می‌گویند که ماینرها “golden nonce” را پیدا کرده‌اند و بلوک آنها به زنجیره اضافه می‌شود.

ایجاد تغییر در هر بلوک پیشین، مستلزم استخراج مجدد است، نه فقط بلوک دارای تغییرات، بلکه تمام بلوک‌های بعد از آن؛ به همین دلیل دستکاری در فناوری بلاکچین بسیار دشوار است. این نکته را «ایمنی از طریق ریاضیات» می‌دانند زیرا یافتن golden nonceها نیازمند زمان و قدرت محاسباتی بسیار زیاد است.

ٖ هنگامی که یک بلوک با موفقیت استخراج می‌شود، این تغییر توسط همه گره‌های شبکه پذیرفته می‌شود و ماینر پاداش مالی می‌گیرد.

گره‌ها

یکی از مهمترین مفاهیم در فناوری بلاکچین، عدم تمرکز است. یک کامپیوتر یا سازمان خاص نمی‌تواند مالک یک زنجیره باشد؛ بلکه این یک دفتر توزیع شده است که از طریق گره‌ها به صورت زنجیره به هم وصل شده‌اند. گره‌ها می‌توانند هر نوع وسیله الکترونیکی باشند که کپی‌های بلاکچین را حفظ کرده و عملکرد شبکه را حفظ می‌کنند.

هر گره کپی مخصوص خود از بلاکچین را دارد و شبکه باید به صورت الگوریتمی هر بلوک جدیدا استخراج شده را برای به‌روزرسانی، اعتمادسازی و تایید زنجیره، تایید کند. از آنجا که بلاکچین‌ها شفاف هستند، هر عملی در دفتر کل به راحتی قابل بررسی و مشاهده است. به هر شرکت کننده یک شماره شناسایی الفبایی منحصر به فرد داده می‌شود که معاملات آنها را نشان می‌دهد.

ترکیب اطلاعات عمومی با سیستم کنترل-و-توازن به بلاکچین کمک می‌کند تا یکپارچگی را حفظ کرده و اعتماد را در بین کاربران ایجاد کند. اساسا، بلاکچین ها را می‌توان مقیاس پذیری اعتماد از طریق فناوری دانست.

مفاهیم لایه اول و لایه دوم در بلاکچین

بلاکچین لایه اول، همان شبکه اصلی نودها محسوب می‌شود که از طریق مکانیسم اجماع کلیه تراکنش‌ها را ثبت و توزیع می‌کند. بلاکچین‌هایی مانند بیت‌کوین، اتریوم، کاردانو یا سولانا پروژه‌های لایه اول محسوب می‌شوند.

در میان این پروژه‌ها، اتریوم، به‌عنوان اولین پروژه‌ای که قرارداد هوشمند و کاربردهای گسترده برای بلاکچین را به جهان معرفی کرد، توسعه و محبوبیت چشمگیری کسب کرده است. این موضوع باعث جذب بسیاری از فعالان حوزه فناوری اطلاعات و افزایش شدید حجم تراکنش‌ها در این شبکه شد.

در نتیجه، حجم بالای فعالیت‌ها روی شبکه و تعداد زیاد تراکنش‌ها باعث افزایش کارمزدها و در مقابل کاهش سرعت شد. به‌طوری‌که در دوره‌های زمانی شلوغ، گاه کارمزد تراکنش‌ها به بیش از 500دلار نیز رسید و از طرف دیگر انجام برخی تراکنش‌ها با تأخیرهای بیش از یک هفته انجام شد. این معضلات موانع جدی را در برابر توسعه‌دهندگان قراردادهای هوشمند و همچنین کاربران دیفای و سایر اپلیکیشن‌های مستقر ‌روی بلاکچین اتریوم قرار داد. برای حل این مشکلات، بلاکچین اتریوم نیاز به به‌روزرسانی داشت ولی این به‌روزرسانی به بازه زمانی حداقل 5 ساله نیازمند بود. اینجا بود که ایده لایه دوم مطرح شد.

لایه دوم چیست؟

لایه دوم بلاکچین، شبکه‌ای است که ‌روی یک بلاکچین موجود (لایه اول) سوار می‌شود تا عملکرد آن را بهبود ببخشد. پروتکل‌های لایه دوم، تراکنش‌های شبکه اتریوم را خارج از بلاکچین اتریوم بررسی و تأیید کرده و سپس به صورت تجمیع‌شده ‌روی شبکه اتریوم ثبت می‌کنند.

 مهاجرت به لایه دوم

طی ماه‌های گذشته بهره‌گیری از لایه دوم عملا اجتناب‌ناپذیر شده است زیرا با سرعت پایین و هزینه‌های بالای اتریوم، پلتفرم‌های دیفای و متاورس‌هایی که روی این بلاکچین ساخته شده‌اند، کارایی ندارند. به همین دلیل است که متاورس‌هایی مانند دیسنترالند یا سندباکس که در ابتدا مستقیما روی بلاکچین اتریوم ساخته شده بودند، به لایه دوم مهاجرت کردند و همچنین پروژه‌های دیفای لایه دومی متعددی مانند آربیتروم (Arbitrum) یا اوپتیمزم (Optimism) ظهور کردند.

ساخت لایه دوم

لایه دوم به ایجاد تغییر در لایه اول نیاز ندارد بلکه با ایجاد قرارداد هوشمند ‌روی بلاکچین مادر، روی آن سوار می‌شود و از امنیت لایه مادر استفاده می‌کند. در حال حاضر شبکه اتریوم حدود 15 تراکنش را در ثانیه ثبت می‌کند، اما پروژه‌های لایه دوم، بسته به ساختارشان 2 تا 4هزار تراکنش در ثانیه را ثبت می‌کنند. ساختار شبکه‌های لایه دوم به چند دسته تقسیم می‌شود: 

1- پلاسما (Plasma)، از پلاسما در پروژه OMG استفاده شده است.

2- ساید چین (Side Chain)، نمونه: شبکهXDY

3- زی کِی رول‌آپز (ZK Rollups)، نمونه: لوپرینگ (Loopring)

4- اوپتیمیستیک رول آپز (Optimistic Rollups)، نمونه: اوپتیمیزم (Optimism)

این 4 روش در نحوه دسته‌بندی اطلاعات تراکنش‌ها و ثبت تجمیع‌شده آنها روی شبکه اتریوم با هم تفاوت دارند که منجر به ایجاد مزایا و معایبی در خدمات‌شان می‌شود. در شماره‌های آتی به شکل دقیق‌تری هر یک از این روش‌ها را بررسی می‌کنیم.

ارزهای رمزنگاری شده: آغاز ظهور فناوری بلاکچین

اکنون می‌دانیم که بلاکچین چیست پس می‌توانیم با کاربدهای آن آشنا شویم. مشهورترین کاربرد بلاک چین (و شاید بحث برانگیزترین) در رمز ارزها است. رمزارزها ارزهای دیجیتالی (یا توکن) مانند بیت کوین، اتریوم یا لیت کوین هستند که می توان برای خرید کالاها و خدمات از آنها استفاده کرد. رمز ارز هیچ تفاوتی با پول نقد نداشته و می‌توان همه چیز را با آن خرید؛ از ناهار تا خانه. برخلاف پول نقد، در رمزارز از بلاکچین استفاده می‌شود که هم به عنوان یک دفتر عمومی و هم به عنوان یک سیستم امنیتی رمزنگاری پیشرفته عمل‌می کند؛ به همین دلیل، معاملات آنلاین همیشه ثبت شده و ایمن می‌شوند.

تا به امروز، حدود 6،700 رمزارز در جهان وجود دارد که کل بازار آن حدود 1.6 تریلیون دلار ارزش داشته و بیت کوین اکثریت ارزش این بازار را در اختیار دارد. اما چه اتفاقی افتاد که رمزارزها با چنین اقبال عمومی مواجه شدند؟ چند دلیل برای آن وجود دارد:

امنیت بلاکچین سرقت را بسیار دشوارتر می کند زیرا هر رمزارز دارای یک شماره شناسایی غیرقابل و یکتا است که به یک مالک متصل شده.

رمزارز نیاز به ارزهای منحصر به فرد و بانک‌های مرکزی را کاهش می‌دهد. با استفاده از بلاکچین، می‌توان رمزارز را برای هر شخصی در هر جای دنیا ارسال کرد و نیازی به مبادله ارز یا دخالت بانک‌های مرکزی نیست.

رمزارزها باعث می‌شود برخی پولدار شوند! فعالیت دلالان باعث بالا رفتن قیمت رمزارزها و به ویژه بیت کوین شده و بسیاری از سرمایه‌گذاران اولیه را به سودهای میلیاردی رسانده است. هنوز نمی‌دانیم که این فعالیت ها تاثیر مثبتی دارند یا خیر، اما برخی منتقدان اینگونه تصور می‌کنند که دلالان به مزایای طولانی مدت توجهی ندارند.

به مروز زمان شرکت‌های بزرگ به سراغ ارزهای دیجیتالی رفته‌اند و این علاقه در حال افزایش است. در فوریه سال ۲۰۲۱ شرکت تسلا اعلام کرد ۱.۵ میلیارد دلار بر روی بیت کوین سرمایه گذاری کرده و خرید از این شرکت توسط بیت کوین را می‌پذیرد.

نقد

از سوی دیگر، منتقدان نیز استدلال های منطقی نسبت به رمز ارز دارند. اولین نقد آنها این است که رمز ارز، بازار تنظیم شده ای ندارد. بسیاری از دولت‌ها خیلی زود وارد بازار رمز ارز شدند اما تعداد کمی از آنها هستند که مجموعه قوانین مدون و جامعی برای رمز ارز داشته باشند. بعلاوه اینکه، با توجه به فعالیت‌های احساسی دلالان که پیشتر به آن اشاره شد، رمز ارز به راحتی قابل نابودی است. در سال ۲۰۱۶، یک بیت کوین معادل ۴۵۰ دلار بود. در سال ۲۰۱۸ قیمت آن به ۱۶.۰۰۰ دلار رسید و سپس تا ۳.۱۰۰ دلار کاهش یافت. در سه ماهه اول سال ۲۰۲۱ نیز شاهد افزایش و کاهش شدید قیمت بیت کوین بودیم که به شدت خبرساز شده بود. این عدم ثبات باعث شده که افراد معدودی به ثروت فراوان برسند اما افراد بسیار زیادی، به شدت ضرر کنند.

فراتر از بیت کوین: بلاکچین اتریوم

بلاکچین در اصل به عنوان یک سیستم ثبت دفتری فوق شفاف برای فعالیت های بیت کوین خلق شد. بلاک چین و بیت کوین گذشته‌ی پر باری با یکدیگر داشته‌اند. اما شفافیت و امنیت این فناوری در زمینه‌های مختلف رشد فزاینده‌ای داشته که بیشتر آن را مرهون بلاک چین اتریوم است.

در اواخر سال 2013 ویتالیک بوترین، توسعه دهنده روسی-کانادایی، سپیدنامه‌ای منتشر کرد و پیشنهاد یک پلتفرم ترکیبی از عملکرد سنتی بلاکچین را ارائه داد که یک تفاوت کلیدی داشت: اجرای کد کامپیوتر. اینگونه بود که پروژه اتریوم خلق شد.

بلاکچین اتریوم به توسعه دهندگان این امکان را می دهد تا به خلق برنامه‌های پیچیده‌ای بپردازند که می‌توانند در بلاک چین با یکدیگر تعامل داشته باشند.

برنامه نویسان اتریوم می‌توانند توکن‌هایی خلق کنند که نماینده‌ی هر نوع دارایی دیجیتال هستند. می‌توان مالکیت این توکن‌ها را ردیابی کرده و با استفاده از مجموعه‌ای از دستورالعمل‌های برنامه نویسی، آنها را به کار گرفت.

توکن می‌تواند یک فایل موزیک، یک قرارداد، بلیط کنسرت یا حتی سوابق پزشکی بیمار باشد. به تازگی توکن‌های غیر قابل تعویض (NFT) نیز وارد بازار بلاک چین شده‌اند.

اینها توکن‌های منحصر به فرد بر پایه‌ی  فناوری بلاکچین هستند که رسانه‌های دیجیتال (مانند ویدیو، موزیک و آثار هنری) را در خود ذخیره می‌کنند. هر NFT قابلیت تایید صحت، سابقه و مالکیت منحصر به فرد یک رسانه دیجیتالی را دارد. این توکن‌ها با استقبال بسیار بالایی مواجه شدند زیرا به خالقان آثار دیجیتالی این امکان را می‌دهند تا آثار خود را خرید و فروش کرده و اعتبار و سود مناسبی دریافت کنند.

بلاکچین به مرور واجد کارایی هایی فراتر از رمزارز شده و در بخش‌های رسانه‌ای، دولتی و امنیت هویت نیز کارکرد دارد. در حال حاضر هزاران شرکت در حال تحقیق و توسعه محصولات و اکوسیستم‌هایی هستند که کاملا بر اساس این فناوری رو به رشد کار می‌کنند.

فرایند نقل و انتقال

تراکنش ها بسته به بلاک چینی که در آن انجام می شوند، از یک فرآیند خاص پیروی می کنند. به عنوان مثال، در بلاک چین بیت کوین، اگر یک تراکنش را با استفاده از کیف پول رمزنگاری خود – برنامه ای که رابطی برای بلاک چین فراهم می کند – آغاز کنید، دنباله ای از رویدادها شروع می شود. در بیت‌کوین، تراکنش شما به یک استخر حافظه فرستاده می‌شود، جایی که ذخیره می‌شود و در صف قرار می‌گیرد تا زمانی که یک ماینر یا اعتبارسنجی آن را دریافت کند. هنگامی که وارد یک بلوک می شود و بلوک با تراکنش ها پر می شود، با استفاده از یک الگوریتم رمزگذاری بسته و رمزگذاری می شود. سپس، استخراج آغاز می شود.

مزایا و معایب فناوری بلاکچین

پس از آنکه دانستیم بلاکچین چیست اکنون می‌توانیم با شناخت بهتری با آن مواجه شده و آن را نقد کنیم. با وجود تمام پیچیدگی‌ها، بلاک چین به عنوان یک پلتفرم غیرمتمرکز ثبت سابقه تقریبا نامحدود است. از حریم خصوصی بیشتر برای کاربر و افزایش امنیت او گرفته تا هزینه پردازش و خطاهای کمتر، بلاکچین ممکن است بتواند برنامه‌هایی فراتر از کاربردهای امروز را پشتیبانی کند. اما معایبی نیز دارد.

مزایا

بهبود دقت با کنار گذاشتن دخالت انسانی در فرایند تایید

کاهش هزینه‌ها با حذف تایید شخص ثالث

تمرکززدایی باعث دشواری در تغییرات و دستکاری می‌شود

معاملات امن، خصوصی و کارآمد می‌شوند

فناوری شفاف

ایجاد جایگزین برای فرایند بانکی و محیطی امن برای حفظ اطلاعات شخصی شهروندان کشورها

معایب

هزینه‌ی قابل توجه و بسیار بالای استخراج بیت کوین

تعداد پایین نقل و انتقالات در هر ثانیه

سابقه‌ی استفاده در فعالیت‌های غیر قانونی

نبود مقررات جامع و مدون

شاید پاسخ به سوال بلاکچین چیست کار آسانی باشد، اما باید اقرار کرد که شناخت این فناوری و پدیده‌ی این روزهای اقتصاد جهان کار آسانی نخواهد بود. در حقیقت کمتر فردی است که بتواند مسیر پیش روی رمزارزها را به درستی شناخته و پیش بینی کند. مخصوصا آنکه جوان بودن این فناوری باعث می‌شود تاثیر پذیری زیادی از دنیای بیرون داشته باشد. پس باید بدانیم که پاسخ بلاکچین چیست تنها ابتدای راه است.