بلاک چین چیست؟
اگر شما در حوزه ارزهای دیجیتال فعالیت داشته باشید تاکنون بارها کلمه بلاک چین به گوشتان خورده است و شاید در مورد آن کنجکاو باشید
اما بلاک چین لزوما ارتباطی با رمزارزها ندارد اما بزرگترین ارزهای جهان مانند بیت کوبن و اتریوم از فناوری بلاک چین استفاده می کنند. در ادامه قرار است به صورت کلی تعریفی از بلاک چین را داشته باشیم:
بلاک چین یک دفتر کل توزیع شده، غیرمتمرکز و اشتراکی است که به صورت زنجیره‌ای از سوابق بنام بلاک ساخته شده است. هر بلاک در این زنجیره، مسئول ذخیره‌سازی نوعی از اطلاعات (مانند سوابق معاملات) است
به زبان ساده تر بلاک چین (Blockchain) از دو کلمه بلاک (Block) و چین (Chain) تشکیل شده است. در معنای لغوی بلاک چین، زنجیره بلوک است؛ منظور ما از زنجیره بلوک در واقع زنجیره‌‌ایی از اطلاعات دیجیتالی است که هر بلاک اطلاعات را در خود نگهداری میکند.
اطلاعاتی که هر بلاک ذخیره می کند می تواند مربوط به معاملات مانند تاریخ، زمان، مبلغ خرید شما از سایت و اطلاعات فروشندگان و خریداران باشد.
مثلا زمانی که شما از یک سایت خریدی انجام می دهید با استفاده از نام کاربری خرید شما ثبت می شود.
در بلاک چین ،هر بلاک حجم معینی از اطلاعات را می تواند در خود ذخیره کند و زمانی که حجم بلاک تکمیل شد به بلاک های قبلی می پیوندد، هر بلاک کد منحصر به فردی به نام هش را ذخیره میکند که برای تشخیص هرگونه فعالیت در بلاک چین است.
دلیل نیاز به بلاک چین در دنیای امروز
مفهوم بلاک چین برای اولین بار توسط استوارت هابر و دبلیو اسکات استورنتتا در سال 1991 به عنوان زنجیره‌ای از بلوک‌های امن از نظر رمزنگاری معرفی شد و با گذشت زمان جای خود را در میان پایگاه‌داده‌های سراسر دنیا باز کرد.
در عصر تکنولوژی، دیتا و اطلاعات حرف اول را می‌زنند و روزانه انبوهی از داده‌ها و اطلاعات در دنیای تکنولوژی تولید میشود. اما نگهداری، ثبت و استفاده درست از این اطلاعات است که بشر را به سمت پیشرفت و آسایش سوق می‌دهد؛که بلاک چین نقشی حیاتی را در این راستا ایفا می کند
3 دلیل اساسی برای استفاده از بلاک چین وجود دارد:
1-افزایش قدرت پردازش دیجیتال
بلاک چین با توجه به ساختار طراحی شده‌اش به قدرت پردازش بالاتری نسبت به محاسبات داده‌های معمولی نیاز دارد. طراحی بلاک چین بر اساس رمزنگاری تعریف شده است و رمزگذاری و رمزگشایی داده‌ها امری پرهزینه است. امروزه کامپیوترها به لطف پردازنده های مدرن توسعه یافته از قدرت پردازش بیشتری برخوردارند که این امر منجر به رشد تقاضا برای استفاده از این فناوری شده است.
2-رشد سریع جرایم سایبری
به دلیل افزایش جرایم سایبری،مانند هک بیش از یک میلیارد حساب یاهو،لو رفتن اطلاعات کاربران و آسیب بدافزارها نیاز بیشتری به امنیت احساس می شود و بلاک چین با سیستم رمز نگاری قدرتمند می تواند تا حدودی این نیاز را پاسخ دهد.
3-ظهور بیت کوین و ارز دیجیتال
بیت کوین و سایر ارزهای دیجیتال یکی از بزرگترین دلایل افزایش محبوبیت بلاک چین هستند. بیت کوین یک ارز دیجیتال است که توسط شخصی ناشناس به نام ساتوشی ناکاموتو ایجاد شده است که از فناوری بلاکچین برای ایجاد و توزیع ارز دیجیتال امن استفاده کرده است.
نحوه کار بلاک چین
بلاک چین زنجیره ای از بلاک های بهم متصل است و برای اتصال یک بلاک به بلاک قبلی نیازمند 4 تراکنش است:
1-شروع یک معامله
2-تایید تراکنش
پس از ثبت درخواست انتقال شما، ماینر‌های شبکه مسئول تایید تراکنش شما خواهند بود. در ابتدا باید اطلاعات جدید وارد سیستم شود که این کار به عهده کامپیوترها است. این شبکه غالباً از هزاران کامپیوتر تشکیل شده است که در سراسر جهان پخش شده‌اند.
3- ذخیره معامله
معامله شما باید در یک بلاک ذخیره شود. پس از تأیید صحت معامله، مبلغ درخواستی شما برای واریز و امضای دیجیتالی شما در یک بلاک ذخیره می‌شوند.
4-اضافه شدن بلاک به بلاک چین با استفاده از هش
پس از تأیید کلیه معاملات یک بلاک، باید یک کد شناسایی کننده منحصر به فرد به نام هش (Hash) به بلاک اختصاص یابد. پس از هش شدن می‌توان بلاک را به بلاک چین اضافه کرد.
داده های یک معامله که می توان به آن دسترسی داشت:
ارتفاع بلاک : بر اساس تعداد کل بلاک‌‌ها محاسبه میشود و نشان می‌دهد که این چندمین بلاکی است که روی زنجیره بلاک چین گرفته است.
هش بلاک : که یک رشته کد ۶۴ رقمی که شامل اعداد و حروف است و با صفر شروع میشود.
مدت زمان استخراج بلاک
فردی که بلاک را استخراج کرده است
اندازه بلاک
انواع شبکه های بلاک چین
بلاک چین دسته بندی‌های مختلفی دارد که عبارتند از: بلاک چین عمومی، خصوصی، کنسرسیومی و هیبرید.
بلاکچین عمومی
- کاملا غیرمتمرکز است
- همه افراد می‌توانند عضو سیستم شوند و محدودیت دسترسی وجود ندارد
- کاربران می‌توانند کامپیوترهای خود را به شبکه بلاک چین متصل کنند
- هر زمان که یک بلاک جدید اضافه شود، کامپیوترها یک نسخه از بلاک چین را که به طور خودکار بروزرسانی میشود، دریافت می‌کنند.
- مثال : بلاک چین اتریوم و بیت کوین
بلاک چین خصوصی
- توسط سازمان‌ها و نهادهای مشخص کنترل می‌شوند و تا حدی غیرمتمرکز هستند
- محدودیت دسترسی به اطلاعات (مانند دستمزد کارمندان) وجود دارد
- برای ثبت نام و استفاده از این سیستم، به تایید نیاز دارید و قدرت یا گروه بالادستی تصمیم می‌گیرند که چه کسانی نود یا اپراتور شبکه باشند
- مثال : شبکه تبادل ارز مجازی کسب‌وکار به کسب‌وکار یا B2B ریپل و هایپرلجر
بلاک چین کنسرسیومی
- جزو بلاک چینهای بامجوز است
- بلاک‌چین‌های کنسرسیومی نسبت به بلاک‌چین‌های خصوصی از تمرکززدایی بیشتری برخوردار هستند و در نتیجه سطوح بالاتری از امنیت را به همراه دارند.
- زمانی که چند سازمان یا شرکت، قصد شراکت و همکاری با یکدیگر را دارند. آنها می‌توانند در این بستر یک فضای مشترک ایجاد کنند و به راحتی اطلاعات را در امنیت کامل با یکدیگر به اشتراک بگذارند.
بلاک چین هیبرید
- هیبریدترکیبی از بلاک چینهای عمومی و خصوصی است
- مزایای هر دو نوع این بلاک چین‌ها بهره برده و معایب را به حداقل رسانده است
- اجازه‌ی عضویت با دستور مسئول کنترل کننده‌ی آن صادر میشود و میزان اجازه‌ی فعالیت در شبکه نیز با همین روش مشخص میشود.
- ورود به این شبکه برای عموم آزاد نیست.
امنیت بلاک چین
در شبکه بلاک چینی بلاک‌های جدید همیشه بصورت خطی ذخیره و به انتهای زنجیره بلاک چین اضافه می‌شوند. بنابرابن جدیدترین بلاک همیشه در انتهای زنجیره قرار دارد. بعد از اینکه یک بلاک به انتهای بلاک چین اضافه شد، برگرداندن و تغییر محتوای بلاک بسیار دشوار است. به این دلیل که هر بلاک حاوی هش مخصوص به خود و هش بلاک قبل از آن است. کدهای هش توسط یک عملکرد ریاضی (تابع هش) ایجاد می‌شوند که اطلاعات دیجیتال را به رشته‌ای از اعداد و حروف تبدیل میکند. اگر آن اطلاعات به هر طریقی ویرایش و دستکاری شود، کد هش نیز تغییر میکند؛ این مسئله برای امنیت شبکه مهم است.
فرض کنید هکر برای هک کردن یک شبکه بلاک چینی اقدام میکند برای تغییر یک بلاک باید هر بلاکی که پس از آن روی بلاک چین ایجاد شده است را تغییر دهد. محاسبه مجدد همه این هش‌ها، انرژی محاسباتی بسیار زیاد و غیرقابل تصوری را به همراه دارد و برای هکرها صرفه اقتصادی ندارد. بنابراین، پس از افزودن یک بلاک به بلاک چین، ویرایش آن بسیار مشکل خواهد بود و حذف آن غیرممکن است.
تفاوت بلاک چین و بیت کوین
هدف بلاک چین، فراهم آوردن بستری است که اطلاعات دیجیتالی ضبط و توزیع شوند، اما ویرایش و دستکاری نشوند.بلاک چین همان بیت کوین نیست. بیت کوین تنها یکی از برنامه‌های بی شماری است که بر روی بلاک چین ساخته شده است. بیت کوین در حال حاضر بدون شک محبوب‌ترین پروژه بلاک چین است، اما فناوری بلاک چین می‌تواند فراتر از بیت کوین عمل کند،در واقع این فناوری برای بیت کوین مثل اینترنت برای گوگل است.
ویژگی های بلاک چین
امنیت
اطلاعات در بلاک چین به صورت رمزنگاری شده ذخیره می‌شوند و این امر باعث افزایش امنیت اطلاعات میشود.
شفافیت
در بلاک چین اطلاعات برای همه اعضای آن قابل مشاهده است، بنابراین شفافیت در اوج خود قرار دارد (البته در بلاک چین های عمومی و به طور کلی برای اعضایی که مجوز تایید و مشاهده تراکنش‌ها را دارند).
غیرقابل تغییر بودن
اطلاعات در بلاک چین بدون تایید اکثریت قابل تغییر یا قابل حذف نیست، یعنی اگر اطلاعاتی ثبت شود دیگر تمام است؛ همه اعضا می‌توانند آن را ببینند، قابلیت حذف یا تغییر را ندارد و از امنیت فوق‌العاده بالایی برخوردار است.
مکانیسم اجماع در بلاک چین
در بلاک چین همه اطلاعات و تراکنش‌ها روی یک دفتر کل توزیع شده ذخیره می‌شوند، بنابراین باید باید بر سر صحت اطلاعات (تراکنش‌ها) به توافق رسید. از آنجا که شبکه بلاک چین را اعضای آن زنده نگه می‌دارند و مدیریت می‌کنند؛ بنابراین تایید یک تراکنش به چند نفر محدود نمی‌شود، بلکه باید اعضای آن به اجماع برسند و توافقی جمعی بر سر درستی و صحت یک تراکنش صورت پذیرد. اجماع اشکال مختلفی دارد که هر یک، شرایط به خصوصی را می طلبد. اجماع ناکاموتو (Nakamoto Consensus)که توسط ساتوشی ناکاموتو (Satoshi Nakamoto)، خالق ناشناس شبکه بیت کوین، پدید آمد، یکی از انواع اجماع‌های به کار رفته در بلاک چین‌هاست. این اجماع که پاسخی به مساله «ژنرال‌های بیزانس» با رویکرد گواه اثبات کار صورت گرفته است، نیازمند تایید اکثریت شرکت‌کنندگان در شبکه (۵۱٪ از شرکت‌کنندگان) است.
از دیگر مکانیسم‌های اجماع رایج می‌توان به گواه اثبات سهام Proof of Stake” ” اشاره کرد. شرکت‌کنندگان فعال شبکه با وثیقه‌‌گذاری کوین اصلی، به نوعی در موفقیت آتی شبکه سرمایه‌گذاری می‌کنند. این چنین احتمال خراب‌کاری کاهش می‌یابد؛ چرا که سرمایه فرد خاطی به راحتی ضبط یا اسلش میشود.
کاربردهای بلاک چین
محافظت از حقوق افراد
از فناوری بلاک می توان در محافظت از حق امتیاز و مبارزه با جعل داده‌ها استفاده کرد. به دلیل شفافیت و قابلیت ردیابی اطلاعات در شبکه‌های بلاک چین، می‌توان از آن در حفظ حقوق مادی و معنوی افراد در تولید اثر استفاده کرد.
صنعت پزشکی
پلتفرم CLIN Tex با هدف رساندن منابع دارویی به بازار با قیمت رقابتی، به صورت مستقیم به افرادی که بیشترین نیاز را به آنها دارند مورد استفاده قرار می‌گیرد. فرایند به اشتراک‌گذاری داده‌ها برای آزمایش‌های بالینی موجب ایمن‌سازی انتقال اطلاعات بلاک چین، فراگیری ماشین و پروتکل‌های هوش مصنوعی برای تجزیه و تحلیل پیش‌بینانه داده میشود.
بهبود زنجیره تامین
می‌توان با ثبت اطلاعات مرسوله‌ها و اجزای مختلف زنجیره تامین کالاها و محصولات، از اصالت، شرایط نگهداری و صحت انتقال آنها مطلع شد و کاستی‌ها و ناکارآمدی‌های این بخش را کاهش داد،این مورد به ویژه در صنایع غذایی کاربرد دارد.
نیاز به بلاکچین در دنیای امروز
یکی از مفاهیمی که بسیاری از کسب‌وکارها در حال تحقیق و توسعه درباره آن هستند، نسل سوم وب یا وب ۳ است، بیشتر اموری که در حال حاضر به‌صورت متمرکز وجود دارند و اداره می‌شوند، در آینده به‌حالت غیرمتمرکز درخواهند آمد. برای مثال در حال حاضر پلتفرم‌هایی مانند توییتر، اینستاگرام، مدیوم و غیره توان تسلط بر اطلاعات افراد و استفاده از آن را دارند؛ اما کارشناسان معتقدند که باید چنین پلتفرم‌هایی در فضای شفاف‌تر فعالیت کنند.
تکنولوژی بلاک چین ابزاریست که می‌تواند به محقق شدن این هدف کمک کند. امکان ذخیره و رصد اطلاعات، توزیع‌شده و غیرمتمرکز بودن، حذف واسطه‌ها و ویژگی‌های دیگر آن، بلاک چین را به یکی از گزینه‌های الزامی تبدیل کرده است
مزایای بلاک چین
توزیع شده
از آنجا که اطلاعات ذخیره شده در یک شبکه بلاک چین در هزاران سیستم پخش شده،تغییر در اطلاعات یک بلاک چین عمومی، بسیار دشوار بوده و در صورت وقوع هرگونه تغییر، تمام نودها آن را تشخیص می‌دهند.
تغییر ناپذیری
بلوک‌های تایید شده در یک زنجیره بلوکی، تقریبا غیرقابل تغییر هستند،زمانی که اطلاعاتی را در یک شبکه بلاک چین ذخیره می‌کنیم، به سختی می‌توان آن را حذف کرد و یا بخشی از آن را تغییر داد. از این لحاظ، استفاده از بلاک چین برای ذخیره اطلاعات مالی افراد، گزینه بسیار مناسبی است.
معایب
حمله ۵۱ درصد
تغییر اطلاعات در یک شبکه بلاک چین کار بسیار دشواری است، اما غیرممکن نیست. حمله ۵۱ درصد یکی از رایج‌ترین خطرها برای امنیت یک شبکه بلاک چین است. این حمله زمانی اتفاق می‌افتد که عامل خرابکار، کنترل بیش از ۵۰ درصد قدرت پردازشی یک شبکه بلاک چین را در دست خود بگیرد. در صورت وقوع چنین اتفاقی، این نود می‌تواند اطلاعات ذخیره شده در بلاک چین را تغییر دهد. هر چه قدرت پردازشی یک شبکه بلاک چین افزایش یابد، احتمال وقوع چنین حمله‌ای کاهش خواهد یافت. برای مثال، وقوع این حمله در بیت کوین نیازمند صرف منابع مالی هنگفت است که احتمال وقوع آن را به شدت کاهش می‌دهد.
اصلاح داده‌ها
بسته به محلی که از بلاک چین استفاده میشود، می‌تواند یک عیب در نظر گرفته شود. زمانی که یک داده یا اطلاعات در شبکه بلاک چین ذخیره میشود، امکان اصلاح آن داده به راحتی امکان پذیر نیست و باید تمام نودهای آن شبکه، با اعمال چنین اصلاحی موافقت کنند در غیر اینصورت این داده اصلاح نخواهد شد.
کلید خصوصی
تمامی دیتا و اطلاعات در بلاک چین با استفاده از الگوریتم کلید عمومی رمزنگاری میشود. اگر فردی کلید خصوصی خود را گم کند، دسترسی به اطلاعات او به هیچ وجه امکان‌پذیر نیست. برای مثال اگر فردی کلید خصوصی بیت کوین خود را گم کند، دارایی او برای همیشه از بین خواهد رفت و هیچ راهی برای بازگرداندن آن وجود ندارد. این ویژگی هرچند امنیت اطلاعات را تضمین میکند، اما در صورتی که یک کاربری در نگهداری آن غفلت کند، متحمل زیان غیرقابل جبرانی خواهد شد.
مصرف انرژی
یکی از انتقادهایی که به بلاک چین‌ها و به خصوص آن‌هایی که از الگوریتم اجماع گواه اثبات کار (Pow) استفاده می‌کنند، وارد میشود مصرف انرژی بالای آن‌هاست. مصرف انرژی شبکه بیت کوین در حال حاضر چیزی در حدود 200 تراوات ساعت (TWh) است که تقریبا معادل مصرف انرژی کشور تایلند است.
با این حال تلاش‌هایی برای کاهش رد پای کربن و انرژی مصرفی بلاک چین صورت گرفته است؛ برخی از شبکه‌‌ها قصد مهاجرت به الگوریتم‌های اجماع سازگار با محیط زیست همچون (POS) را دارند و برخی دیگر به دنبال استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر برای تامین انرژی مصرفی شبکه هستند.
