بلاکچین چیست؟ معرفی یک فناوری که دنیا را تکان داد

امروزه عبارت ارزهای دیجیتال یا بیت کوین برای اکثر کاربران آشناست. ارزهای دیجیتال به عنوان داده‌ای بر بستر پایگاه‌های بشدت امن ذخیره می‌شوند؛ این پایگاه‌ها بلاکچین نام دارند. کامپیوترهای غیر متمرکز و توزیع شده که انقلابی در دنیا فناوری ایجاد کردند. اما بلاکچین چیست و چه کاربردی دارد؟ این فناوری چه مشکلاتی را رفع می‌کند و چرا ایمن است؟

در ادامه این مقاله از سایت ارزیکال، بلاکچین را به زبان ساده توضیح خواهیم داد و به صورت کامل با آن آشنا خواهیم شد.

بلاک چین به زبان ساده

فناوری بلاکچین یک تکنولوژی بسیار کاربردی و البته پیچیده است. اما ما قصد داریم بلاکچین به زمان ساده را برای شما توضیح دهیم و به ساده‌ترین شکل به سوال بلاکچین چیست پاسخ دهیم.

بلاک چین را به عنوان یک دفتر کل توزیع شده و دیجیتال در نظر بگیرید. کمی شبیه یک دفترچه یادداشت آنلاین و مشترک که در آن داده‌های مهمی ذخیره می‌شود. تصور کنید هر صفحه در این دفترچه، یک “بلاک” است و در هر کدام از این بلاک‌ها (صفحات) لیستی از تراکنش‌ها یا داده‌ها ذخیره می‌شود.

هنگامی که یک صفحه (بلاک) پر شد، مهر و موم می‌شود و به صفحه قبلی پیوند می‌خورد. بدین شکل با گذر زمان تعداد زیادی صفحه (بلاک) ایجاد می‌شود که داده‌های در هرکدام ادامه داده‌های صفحه قبلی است. به این دفتر بلاکچین می‌گویند.

بلاکچین توزیع شده است، این بدان معناست که هر عضوی از شبکه، یک نسخه از داده‌های این دفترچه را دارد. این باعث می‌شود بلاکچین امنیت بسیار بالایی داشته باشد. زیرا اگر کسی بخواهد چیزی را در یک صفحه تغییر دهد، باید این تغییرات را در نسخه قابل دسترس تمام کاربران اعمال کند.

در تعریفی ساده، بلاکچین نوعی پایگاه داده اما به صورت توزیع شده است که مدیریت مرکزی ندارد و توسط کل جامعه مدیریت می‌شود.

در حال حاضر بیشترین کاربرد حوزه بلاکچین در بازار ارزهای دیجیتال و ثبت معاملات ارزهای دیجیتال شاهد هستیم. اما این فناوری پتانسیل بسیار بالایی دارد و می‌تواند به عنوان یک بستر امن ذخیره داده‌ها، در بسیاری از حوزه‌های دیگر کاربرد داشته باشد. در بخش “معرفی کاربردهای بلاکچین” به بررسی این موارد خواهیم پرداخت.

تاریخچه بلاکچین چیست؟ کشف یک فناوری جدید

تاریخچه بلاک چین بسیار جذاب است و ارتباط نزدیکی با توسعه ارزهای دیجیتال، به ویژه بیت کوین دارد. در حالی که ایده فناوری بلاکچین سال‌ها پیش ارائه شده بود، اما ساتوشی ناکاموتو از آن در بیت کوین استفاده کرد و شهرت جهانی به آن بخشید. در ادامه به صورت قدم به قدم تاریخچه بلاکچین را بررسی خواهیم کرد :

• دوران پیش از بیت کوین : ایده فناوری بلاکچین ریشه در تحقیقات و تلاش‌های رمزنگاری از اواخر قرن بیستم دارد. مفاهیمی مانند زنجیره‌های امن رمزنگاری، مهرهای زمانی (Timestamp) دیجیتال و رمزنگاری کلید عمومی بودند. اما تا قبل از بیتکوین، این فناوری صرفاً یک ایده تئوری بود.
• خلق بیت کوین توسط ساتوشی (2008) : عملاً کاربرد واقعی “بلاکچین” با ایجاد بیت کوین ایجاد شد. در سال 2008، شخص یا گروهی با نام مستعار ساتوشی ناکاموتو، یک وایت پیپر با عنوان «بیت کوین : یک سیستم مالی الکترونیکی همتا به همتا» منتشر کرد. این مقاله اولین راه حل عملی و قابل اعتماد برای ایجاد یک سیستم مالی غیر متمرکز را بیان می‌کرد.
• معرفی و رشد بیت کوین (2009 به بعد) : بیت کوین در سال 2009 شروع به کار کرد و اولین استفاده از بلاک چین در یک سیستم کاملاً کاربردی را نشان داد. به تدریج به عنوان یک فناوری و ارز جدید مورد توجه قرار گرفت. بعد از بیت کوین توجه به فناوی بلاکچین افزایش یافت و پیشرفت‌ها زیادی در این حوزه شاهد بودیم.

امروزه نسل‌های جدیدی از بلاکچین ایجاد شدند و کاربرد بسیار گسترده‌تری دارد. تلاش‌های ساتوشی صرفاً یک اقدام برای ایجاد این زیرساخت بود؛ امروزه این حوزه جذاب روز به روز در حال پیشرفت است. اما دلیل ساتوشی در استفاده از بلاکچین چیست؟ با توضیح نحوه کارکرد بلاک چین بهتر به این موضوع پی خواهیم برد.

بلاک چین چگونه کار می‌کند؟

در جواب به سوال بلاکچین چیست، باید نحوه کارکرد آن را نیز بررسی کنیم. توضیح نحوه عملکرد بلاک چین شاید کمی پیچیده باشد، اما اجازه دهید آن را به فرایندهای ساده‎تر تقسیم کنیم. نحوه کارکرد بلاکچین در حالت کلی به 5 مرحله تقسیم می‌شود که در ادامه به معرفی و بررسی هر کدام خواهیم پرداخت.

ایجاد تراکنش‌ها

همه چیز با یک تراکنش شروع می‌شود؛ این تراکنش می‌تواند هر نوع تبادل داده یا ارزشی باشد. در مورد ارزهای دیجیتال مانند بیت کوین، تراکنش‌ها عمدتاً تبادل دارایی و ارزش هستند (جنبه مالی دارد). زمانی که یک فرستنده داده‌ای (برای مثال یک ارز دیجیتال) را برای گیرنده ارسال می‌کند، در واقع یک تراکنش انجام می‌شود.

پردازش و تایید

تراکنش‌ها قبل از آن که در یک بلاک ذخیره شوند باید توسط گره‌ها پردازش و اعتبارسنجی شوند. گره‌ها عمدتاً به کل داده‌ها بلاکچین دسترسی دارند، با توجه به آن، تراکنش‌ها اعتبارسنجی می‌شوند و در صورت تایید صحت در جدیدترین بلاک ذخیره می‌شوند.

ایجاد بلاک

هر تراکنش توسط شبکه‌ای از کامپیوترها (به نام گره‌ها) پردازش و تأیید می‌شود. سپس تعدادی از تراکنش‌ها با همدیگر در یک بلاک گروه بندی می‌شوند. ایجاد بلاک مانند ایجاد یک صفحه در دفتر کل است؛ بلاک‌ها حجم مشخصی از داده (تراکنش) را در خود ذخیره می‌کنند.

فرایند ایجاد بلاک را به اصطلاح استخراج می‌نامند. برای استخراج یک بلاک باید توان پردازشی مصرف شود تا یک معامله ریاضی را حل کنند. وظیفه استخراج بلاک بر عهده ماینرها یا اعتبارسنج‌ها است.

رمزنگاری و هش کردن

پس از تکمیل و ایجاد یک بلاک، یک شناسه منحصر به فرد به نام هش به آن داده می‌شود. این هش مانند اثر انگشت دیجیتال است و با استفاده از یک الگوریتم رمزنگاری (توابع هش) ایجاد می‌شود. شناسه یک بلاک یا کد هش آن باعث ایجاد یکپارچگی در شبکه و منحصر به فرد بودن هر بلاک می‌شود. توابع رمزنگاری و هشینگ امنیت و غیر قابل تغییر بودن داده‌ها را تضمین می‌کنند.

افزودن بلاک به زنجیره

آخرین کار در فرایند اجرایی بلاکچین اضافه کردن بلاک‌های جدید به زنجیره است. هر وقت یک بلاک ایجاد می‌شود، با توجه به ظرفیت خود، حجم مشخصی از داده را در خود ذخیره می‌کند  و سپس به زنجیره اشافه می‌شود. اما نکته مهم حفظ ترتیب این بلاک‌هاست که اهمیت بسیار بالایی در حفظ امنیت دارد.

هر بلاک جدید، هش بلاک قبلی خود را ذخیره می‌کند و این کار یک پیوند ماین بلاک‌های ایجاد می‌کند. این پیوند بسیار مهم است، زیرا تضمین می کند که هر بلاک جدید اعتبار بلاک‌های قبلی را تأیید می‌کند.

اگر فردی قصد ایجاد تغییرات مخرب در یک بلاک را داشته باشد، موظف است این تغییرات رادر تمام بلاک‌های بعدی نیز اعمال کند. این کار سختی بشدت بالایی دارد و عملاً در تئوری غیر ممکنم است.

نقش ماینرها در بلاکچین چیست؟

بلاکچین‌ها با مکانیزم‌های اجماع متفاوتی فعالیت دارند. مکانیزم اجماع PoW یکی از اولین مکانیزم‌هاست که در بلاکچین بیت کوین نیز کاربرد دارد. در این مکانیزم ماینرها نقش بسیار مهمی دارند.

در بلاکچین‌های مبتنی بر مکانیزم اجماع اثبات کار (PoW) ماینرهایی وجود دارند که به استخراج (ایجاد) بلاک‌های جدید می‌پردازند. ماینرها سیستم‌های پردازشی هستند که توان پردازشی خود را در اختایر شبکه بلاکچینی قرار می‌دهند.

آن‌ها با حل مسائل ریاضی و پردازش مسائل روند کارکرد بلاکچین را پیش می‌برند؛ داده‌ها را تایید و ثبت می‌کنند و در نهایت یک بلاک جدید ایجاد می‌کنند. ارائه توان پردازشی به مصرف بالای برق نیاز دارد و هزینه بالایی دارد. اما ماینرها در مقابل این کار پاداش دریافت می‌کنند.

ماینرها با ضرب هر بلاک جدید مقداری پاداش دریافت می‌کنند که این مشوق آن‌ها برای فعالیت است. ماینرها مانند کارگرانی هستند که در حال ساخت یک ساختمان بی پایان هستند. آن‌ها تا مادامی که فعالیت یک شبکه بلاکچینی دارد، به ساخت بلاک‌های جدید ادامه می‌دهند.

بلاکچین چگونه از حریم خصوصی حفاظت می‌کند؟

برای پی بردن به سوال بلاکچین چیست و درک کاربرد آن، باید به نحوه حفاظت حریم خصوصی توسط آن اشاره کنیم.

یکی از اصلی‌ترین دلایل علاقه کاربران به بلاکچین، حفظ حریم خصوصی توسط آن است. بلاکچین بستری شفاف اما امن است؛ به این منظور که در حالی همه داده‌ها قابل دسترس هستند، اما حریف خصوصی کاربران حفظ می‌شود. شاید درک این موضوع کمی سخت باشد، اما در ادامه به زبانی ساده آن را توضیح خواهیم داد.

داده‌های بلاکچین به صورت عمومی قابل دسترس تمام کاربران است. به این منظور که مشخص است کدام آدرس (کیف پول) چه مقدار دارایی و در چه زمانی، به کدام آدرس (کیف پول) انتقال می‌دهد. اما این آدرس‌ها صرفاً یک رشته عبارت هستند و هویت اصلی کاربران مشخص نیست. در نتیجه در حالی که مشخص است چه آدرسی دقیقاً چه فعالیتی داشته است، اما هویت او به هیچ وجه مشخص نیست.

این یکی از بهترین و جذاب‌ترین امکانات بلاکچین است؛ در حالی که همه چیز شفاف است، اما هویت افراد فاش نمی‌شود.

انواع بلاکچین‌ها کدام است؟

اکنون که به سوال بلاکچین چیست پاسخ دادیم، به انواع بلاک چین حواهیم پرداخت. بلاکچین‌های زیادی راه‌اندازی شدند و هر کدام ویژگی‌های منحصر به فرد خود را دارند. هر بلاکچین از فناوری‌ها الگوریتم و مکانیزم‌های خاص خود را دارد؛ اما در حالت کلی بلاکچین‌ها به چهار دسته تقسیم می‌شوند. هر کدام دارای ویژگی‌ها و موارد کاربردی منحصر به فرد خود هستند، در ادامه به معرفی و بررسی هر کدام خواهیم پرداخت.

بلاک چین‌های عمومی (Public Blockchains)

بلاک چین های عمومی، شبکه‌های متن باز و غیرمتمرکز هستند که هر کسی می تواند بدون نیاز به مجوز در آن فعالیت کند. در این نوع هر کاربری می‌تواند به عنوان یک گره (ماینر یا اعتبارسنج) به شبکه بپیوندد و در فعالیت‌ها شرکت کند. معروف‌ترین نمونه‌های بلاک چین عمومی بیت کوین و اتریوم هستند. تقریباً تمام بلاکچین‌هایی که در بازار کریپتو فعالیت دارد از نوع هستند.

ویژگی کلیدی بلاک چین‌های عمومی غیر متمرکز بودن آنهاست. آن‌ها شبکه‌هایی توزیع شده در سرتاسر دنیا هستند. علاوه بر این، تمام تراکنش‌های بلاکچین عمومی، شفاف و قابل مشاهده برای عموم هستند.

ویژگی ها : امنیت بالا، شفاف، غیرمتمرکز، اغلب سرعت پایین‌تری دارند و به دلیل اندازه و ماهیت باز بودنشان، منابع بیشتری در اختیار دارند.

بلاکچین‌های خصوصی چیست؟ (Private Blockchains)

بلاکچین‌های خصوصی نوعی از فناوری بلاک چین هستند که دسترسی به آن توسط یک سازمان یا گروهی از نهادها محدود و کنترل می‌شود. برخلاف بلاکچین‌های عمومی، که هر کسی می‌تواند به آن بپیوندد، بلاک‌چین‌های خصوصی مشارکت را به افراد یا سازمان‌هایی که مجوز دریافت کرده‌اند محدود می‌کنند. این رویکرد شبکه خصوصی، حریم خصوصی و کنترل بیشتری را بر روی داده‌ها و تراکنش‌ها ارائه می‌کند. این نوع بلاکپین‌ها برای کسب‌وکارها و سازمان‌هایی که نیاز به محرمانه بودن و نظارت داخلی دارند، ایده‌آل است.

این محیط کنترل‌شده اغلب منجر به افزایش سرعت و کارایی تراکنش می‌شود، زیرا گره‌های کمتری در مقایسه با بلاک‌چین‌های عمومی معمولاً در فرآیند تأیید دخیل هستند. بلاکچین‌های خصوصی معمولاً در بخش‌هایی مانند بانکداری، مدیریت زنجیره تامین و ثبت سوابق شرکت‌ها استفاده می‌شوند.

ویژگی‌ها : سریع تر، کارآمدتر، و مقیاس پذیرتر، اما متمرکزتر هستند. آنها اغلب در یک سازمان با گروهی مشخص از شرکت کنندگان استفاده می‌شوند.

بلاکچین‌های کنسرسیوم چیست؟

بلاک چین کنسرسیوم شکل ترکیبی فناوری بلاکچین است که تحت رهبری گروهی از سازمان‌ها عمل می‌کند. به جای یک نهاد واحد مانند پیزی که در بلاکچین‌های خصوصی شاهد هستیم، مدیریت در این نوع بلاکچین‌ها به صورت گروهی است.

در این نوع بلاکچین، چندین گره مشخص (سازمان‌ها یا نهادها) مسئولیت حفظ امنیت بلاکچین را بر عهده دارند. این نوع بلاکچین‌ها ترکیبی از نوع خصوصی و عمومی هستند و برای برخی از سازمان‌ها بهترین گزینه هستند.

بلاک چین های کنسرسیوم برای سناریوهایی جذاب هستند که در آن چندین نهاد نیاز به همکاری و اشتراک گذاری امن داده‌ها دارند. اما در کنار آن هر سازمان به سطح خاصی از کنترل روی شبکه نیز نیاز دارد.

برای مثال می‌توان به کاربرد در بخش مراقبت‌های بهداشتی برای به اشتراک گذاری ایمن و کارآمد سوابق بیماران در بین بیمارستان‌ها، اشاره کرد. ماهیت توزیع شده بلاکچین کنسرسیوم، امنیت و اعتماد را در بین اعضا افزایش می‌دهد. زیرا هیچ عضوی به تنهایی کنترل کاملی بر شبکه ندارد.

ویژگی‌ها : آنها تعادلی بین امنیت و مدیریت ارائه می‌دهند و شرکت کنندگان منتخب، در کنار هم مسئول اجماع و حفظ دفتر کل را بر عهده دارند.

بلاک چین‌های ترکیبی (Hybrid Blockchains)

بلاک چین‌های ترکیبی از نوع خصوصی و نوع عمومی هستند. این دسته از انواع بلاکچین رویکردی متعادل برای امنیت، کنترل و تمرکززدایی ارائه می‌دهند. در یک بلاکچین ترکیبی، بخش‌های خاصی از آن خصوصی نگه داشته می‌شود و فقط برای گروهی محدود قابل دسترسی است.

اما در مقابل بخش‌های دیگر عمومی هستند و برای همه باز است. این به سازمان‌ها اجازه می‌دهد تا شفافیت و اعتماد بلاک چین‌های عمومی را برای تراکنش‌های خاص داشته باشند. اما در عین حال کنترل روی داده‌های حساس خود را نیز حفظ کنند.

بلاک چین های ترکیبی به ویژه در محیط‌های تجاری و سازمانی جذاب هستند. جایی که نیاز به افشای اطلاعات خاص برای عموم یا سهامداران خاص برقرار باشد، در عین حال سایر بخش‌ها محرمانه باقی بمانند. در این شرایط بلاکچین‌های ترکیبی کاربرد دارند. این مدل در مقایسه با بلاک‌چین‌های صرفاً عمومی یا خصوصی، انعطاف‌پذیری بیشتری را ارائه می‌دهد.

ویژگی ها : دسترسی و آزادی تحت کنترل به طور همزمان، کسب و کارها را قادر می سازد تا یک سیستم خصوصی و مبتنی بر مجوز را همراه با یک سیستم عمومی راه اندازی کنند.

کاربردهای بلاکچین چیست؟

بر خلاف عقیده اکثر کاربران، کاربرد بلاکچین به بازار ارزهای دیجیتال محدود نمی‌شود. در اصل در هر جایی که نیاز به نگهداری داده‌ها به صورت امن وجود داشته باشد، بلاکچین کاربرد خود را نشان می‌دهد. در ادامه به برخی دیگر از کاربردهای بلاکچین خواهیم پرداخت.

•       مدیریت زنجیره تامین : بلاکچین شفافیت و قابلیت ردیابی را در زنجیره تامین افزایش می‌دهد. امکان ردیابی کالاها از تولید تا تحویل، باعث اطمینان از اصالت می‌شود.
•       مراقبت‌های بهداشتی : بلاکچین می‌تواند به طور ایمن سوابق بیماران (داده‌های ژنتیکی اهمیت بالایی دارند) را ذخیره کند. حی در زنجیره سازی و مدیریت داده‌های تامین دارویی نیز کاربرد دارد.
•       املاک و مستغلات : تبدیل اسناد به توکن (توکنیزه کردن) و استفاده بهینه از آن در بلاکچین یکی دیگر از کاربردهاست. حوزه املاک و مستغلات یکی از حوزه‌هایی است که می‌توانند از بلاکچین برای بهینه سازی استفاده کنند.
•       سیستم های رای گیری : برخی از پروژه ها با هدف افزایش امنیت و کاهش تقلب، در عین سادگی فرآیند رای گیری و افزایش شفافیت، بلاک چین را برای رای گیری بررسی می کنند.
•       آموزش : مدیریت و تایید مدارک تحصیلی و گواهینامه‌ها و ایمن سازی سوابق دانش آموزان از دیگر کاربردهای بلاکچین است.
•       هنر و کلکسیون : با ظهور توکن‌های غیرقابل تعویض (NFT)، فناوری بلاکچین در نحوه احراز هویت، خرید و فروش هنر دیجیتال و حتی بازی‌های کامپیوتری انقلاب ایجاد می‌کند.

کاربرد گسترده بلاکچین، تطبیق پذیری و پتانسیل آن برای ایجاد انقلاب در صنایع مختلف با افزایش امنیت، شفافیت و کارایی را نشان می‌دهند.

آشنایی با نسل‌های بلاکچین

اولین بلاکچین کاربردی بیت کوین بود و توانست این فناوری کاربردی را به دنیا معرفی کند. اما با پیشرفت فناوری، امروزه تعداد زیادی بلاک چین ایجاد شدند که به دنبال رفع محدودیت‌های بلاکچین‌های قبلی هستند. در حالت کلی آن‌ها در سه دسته (نسل) تقسیم می‌شوند که در ادامه به معرفی هر کدام خواهیم پرداخت.

نسل اول بلاکچین چیست؟

نسل اول با ایجاد بیت کوین آغاز شد. پس از بیت کوین نیز پروژه‌های زیادی از کدهای آن استفاده کردند و شبکه جدید خود را ایجاد کردند. لایت کوین، بیتکوین کش و دوج کوین دیگر بلاکچین‌های نسل یک هستند. این نسل کاربرد محدودی داشت؛ از قراردادهای هوشمند پشتیبانی نمی‌کردند و صرفاً بستری برای ذخیره داده و ارزش بودند. دیگر ضعف آن‌ها مقیاس پذیری پایین بود؛ دلیل اصلی این مشکل استفاده از سیستم اجماع اثبات سهام است.

بلاکچین نسل دو

اتریوم در سال 2015 راه‌اندازی شد و نسل جدیدی از بلاکچین‌ها را ایجاد کرد. در دیدگاه ویتالیک بوترین (خالق اتریوم) بلکچین پتانسیل‌های فراوانی دارد و نباید صرفاً به ذخیره داده‌ها محدود شود. در نتیجه زیرساختی برای بلاکچین اتریوم ایجاد کرد که توان پردازشی قدرتمندی داشته باشد و با این کار قراردادهای هوشمند را تعریف کرد. ویتالیک با توسعه اتریوم، انقلابی بزرگ در حوزه ارزهای دیجیتال ایجاد کرد.

در این نسل، کاربردهای جدیدی برای فناوری بلاک چین ایجاد شد و سیل جدیدی از کاربران را به خود جذب کرد؛ اما همچنان مشکلات مقیاس‌پذیری وجود داشت.

نسل سوم از بلاکچین چیست؟

آخرین نسل از بلاکچین‌ها به دنبال رفع مشکلات مقیاس‌پذیری ایجاد شدند. سولانا، کاردانو و حتی شبکه‌ها شبکه‌های لایه دو نمونه‌ای از این نسل هستند. با ایجاد مکانیزم‌های جدیدی مانند اثبات سهام (PoS)، این نسل از بلاکچین‌ها مسیر خود برای ارائه مقیاس پذیری بهینه‌تر پیدا کردند. با افزایش سرعت، کاربرد نیز گسترده‌تر شد؛ در واقع آن‌ها محرکی برای رشد حوزه دیفای و افزایش توجه کاربران به آن بودند.