بلاک چین فناوری بزرگی است و بستر بیت کوین به شمار می‌رود. اما روش و طرز کار BlockChain چیست؟ نحوه کار بلاک چین چگونه است؟
بلاک چین زمینه‌ساز ظهور پروژه‌هایی عظیم، اغلب در دنیای مالی، شد. بیشتر رمز ارزها شامل بیت کوین و اتریوم، دو قدرت برتر بازار کریپتوکارنسی، بر اساس فناوری بلاک چین ساخته شده‌اند. شرکت‌های زیادی سرمایه‌های هنگفتی را به مطالعه روی این فناوری به منظور مشخص کردن کاربردهایش در سایر صنایع اختصاص داده‌اند. اما علت علاقه زیاد به تکنولوژی نام برده چیست؟ با پی بردن به نحوه کار بلاک چین علت آن مشخص خواهد شد.
بلاک چین چیست؟
به طور خلاصه، BlockChain لیستی از سوابق داده است که در قالب یک دفتر کل دیجیتال غیر متمرکز کار می‌کند. داده‌ها داخل بلاک‌ها سازماندهی می‌شوند. این بلاک‌ها بر اساس زمان ایجاد مرتب شده و با الگوریتم‌های رمزنگاری، ایمن نگه داشته خواهند شد.
اوایل دهه 1990 میلادی، نخستین مدل از بلاک چین خلق شد. در آن زمان استوارت هابر (Stuart Haber) به عنوان یک دانشمند علوم کامپیوتر و اسکات استورنتتا (W. Scott Stornetta) به عنوان یک فیزیک‌دان، از تکنیک‌های رمزنگاری در یک زنجیره از بلاک‌ها استفاده کردند. آن‌ها به دنبال راهی برای ایمن‌سازی اسناد دیجیتالی و مصون نگه داشتن آن‌ها از دستکاری بودند. نحوه کار بلاک چین در آن زمان بسیار ساده بود و الگوریتم‌های رمزنگاری مورد استفاده، پیچیدگی کنونی را نداشتند.
فعالیت اسکات استورنتتا و استوارت هابر، الهام‌بخش کار بسیاری دیگر از دانشمندان کامپیوتر و علاقه‌مندان به رمزنگاری شد و زمینه را برای خلق بیت کوین به عنوان نخستین سیستم پولی الکترونیک غیر متمرکز (یا طور ساده نخستین رمز ارز یا همان کریپتوکارنسی) فراهم کرد. منظور از غیر متمرکز بودن، تشکیل شدن شبکه از تعداد زیادی کامپیوتر (متعلق به کاربران عادی) است، به جای این که یک گروه، شرکت یا سازمان خاص (متمرکز) آن را اداره کند.
اگرچه تکنولوژی BlockChain دارای تاریخچه طولانی‌تری نسبت به کریپتوکارنسی است، اما بعد از ظهور Bitcoin در سال 2008، کل دنیا با آن آشنا و تلاش برای شناخت پتانسیل‌های این فناوری آغاز شد. از آن زمان، علاقه به فناوری بلاک چین به تدریج رشد کرد و طی سال‌های اخیر، به طور انفجاری محبوب‌تر شد. اگر با نحوه کار بلاک چین آشنا شوید، علاقه‌تان به این فناوری بیشتر خواهد شد! گفتنی است همراه با شناخته شدن تکنولوژی زیربنایی اغلب کریپتوکارنسی‌ها، اکنون رمز ارزها در مقیاس وسیع‌تری تصدیق می‌شوند.
از BlockChain بیشتر به منظور ثبت تراکنش‌های رمز ارزها استفاده می‌شود، اما با بسیاری از انواع دیگر داده دیجیتال مطابقت داشته و می‌تواند در طیف گسترده‌ای از اعمال مورد استفاده قرار بگیرد. در حال حاضر، قدیمی‌ترین، ایمن‌ترین و بزرگ‌ترین شبکه بلاک چین متعلق به بیت کوین است. نخستین رمز ارز دنیا، با ترکیب دقیق و متعادلی از رمزنگاری و تئوری بازی طراحی شد.
نحوه کار بلاک چین چگونه است؟
از بلاک چین می‌توان در صنایع گوناگون برای اهداف مختلف استفاده کرد، اما امروز عمده کاربرد آن، توسعه شبکه رمز ارزها است. در دنیای کریپتوکارنسی، یک بلاک چین از یک زنجیره پایدار از بلاک‌ها تشکیل می‌شود. هر یک از آن‌ها، لیستی از معاملات قبلا تأیید شده را ذخیره می‌کند.
خاصیت غیر متمرکز بلاک چین
از آنجایی که شبکه بلاک چین توسط بی‌شمار کامپیوتر واقع در سراسر جهان نگهداری می‌شود، به عنوان یک پایگاه داده (دفتر کل) غیر متمرکز عمل می‌کند. درک این موضوع برای شناخت نحوه کار بلاک چین ضروری است؛ هر شرکت‌کننده (نود یا گره) یک نسخه از بلاک چین، یعنی پایگاه داده شبکه، را در خود نگه می‌دارد. آن‌ها برای اطمینان از این که همه در یک صفحه (بلاک) قرار دارند، به طور مستمر با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. به عبارت دیگر، هدف آن‌ها از ارتباط با یکدیگر، اطمینان از همگام بودن و داشتن نسخه‌ای مشابه از پایگاه داده است.
به همین دلیل معاملات بلاک چین در یک شبکه جهانی نظیر به نظیر (P2P) رخ می‌دهند. این موضوع، بیت کوین را به یک ارز دیجیتال غیر متمرکز، بدون مرز و مقاوم در برابر سانسور تبدیل کرده است؛ یک موجودیت واحد و متمرکر شبکه را اداره نکرده و این وظیفه، بر عهده بی‌شمار کاربر قرار دارد، در نتیجه نمی‌توان محتواهای شبکه را سانسور کرد. هیچ مرجع واحدی برای کنترل بیت کوین وجود ندارد. این نحوه کار بلاک چین برای توسعه یک شبکه پولی مصون از دستکاری توسط دولت یا در کل هر نهاد خاص، فوق‌العاده است.
بیشتر سیستم‌های مبتنی بر BlockChain را تراستلس خطاب می‌کنند، به این معنی که اعضا درون آن‌ها، برای ارتباط با یکدیگر نظیر نقل و انتقال پول، نیازی به داشتن اعتماد به هم ندارند.
ماینینگ و هشینگ
قسمت اصلی تقریبا هر بلاک چین فرآیند ماینینگ یا استخراج است، هر چند به خاطر مشکلات متعدد این روند، شبکه‌های بلاک چینی رفته رفته در حال مهاجرت از الگوریتم‌های مبتنی بر ماینینگ به الگوریتم‌های جایگزین هستند. استخراج، متکی به الگوریتم‌های هشینگ است. بیت کوین از الگوریتم SHA-256 (الگوریتم هش امن 256 بیت) استفاده می‌کند. این تابع یک ورودی با هر طولی را گرفته و یک خروجی با طول همیشه یکسان تولید خواهد کرد. خروجی تولید شده، یک «هش» نام داشته و در اینجا همیشه 64 کاراکتری (256 بیتی) است. نحوه کار بلاک چین از شبکه‌ای به شبکه دیگر متفاوت است و این اعداد و ارقام مربوط به بیت کوین هستند.
همان ورودی، منجر به تولید همان خروجی می‌شود و تکرار فرآیند برای بی‌شمار مرتبه، اهمیتی ندارد. اما اگر یک تغییر کوچک در ورودی ایجاد شود، خروجی به طور کامل تغییر پیدا می‌کند. به این ترتیب، توابع هش قطعی هستند و در دنیای کریپتوکارنسی، بیشتر آن‌ها به صورت یک طرفه طراحی می‌شوند.
منظور از تابع هش یک طرفه این است که رسیدن از خروجی به ورودی تقریبا غیر ممکن است. به عبارتی بر اساس «هش» نمی‌توان داده ورودی را مشخص کرد. تنها می‌توان ورودی را حدس زد، هر چند احتمال درست حدس زدن آن بسیار بسیار پایین و نزدیک به صفر است. دقیقا همین نحوه کار بلاک چین بیت کوین و دیگر رمز ارزهای مبتنی بر این فناوری را بسیار امن کرده است.
اکنون که دانستیم الگوریتم چه کاری انجام می‌دهد، نحوه کار بلاک چین را با مثالی ساده از یک تراکنش، بررسی خواهیم کرد. حین فروش یا خرید بیت کوین دقیقا چه اتفاقی پشت قضیه رخ می‌دهد؟
تشریح طرز کار بلاک چین با یک مثال
تصور کنید باب و آلیس هر کدام مقداری بیت کوین در کیف پول ارز دیجیتال خود دارند. آلیس 2 بیت کوین به باب بدهکار است. او به منظور ارسال 2 عدد BTC به دوستش، یک پیام را همراه تراکنشی که در پی ایجاد آن است به تمام ماینرها شبکه برادکست می‌کند.
داخل آن تراکنش، آلیس برای استخراج‌کنندگان آدرس باب را به همراه تعداد بیت کوین‌های مورد نظر به منظور ارسال، مشخص کرده است. دیگر محتویات تراکنش، کلید عمومی (پابلیک کی) و امضای دیجیتال آلیس است. امضای دیجیتال با استفاده از کلید خصوصی این کاربر ایجاد شده و از طریق آن، ماینر متوجه مالکیت آلیس به تعدادی بیت کوین داخل شبکه خواهد شد.
هنگامی که ماینرها از معتبر بودن معامله مطمئن شوند، می‌توانند این معامله را به همراه تعدادی تراکنش دیگر در یک بلوک قرار داده و برای ماین کردن (استخراج) آن تلاش کنند. این کار با قرار دادن بلاک داخل الگوریتم SHA-256 انجام می‌شود. خروجی برای معتبر تلقی شدن، باید با مقدار مشخصی عدد 0 شروع شود. تعداد صفرهای مورد نیاز بستگی به «دشواری» فرآیند دارد؛ نحوه کار بلاک چین همیشه یکسان نیست و دشواری بر اساس توان پردازشی موجود در شبکه، تغییر می‌کند. با افزایش رقابت، کار سخت‌تر خواهد شد.
به منظور تولید یک هش خروجی با مقدار مطلوب 0 در ابتدای آن، ماینرها قبل از اجرای الگوریتم هشینگ روی بلاک، یک نانس (Nonce) به آن اضافه می‌کنند. از آنجایی که یک تغییر کوچک در ورودی، خروجی را کاملا تغییر خواهد داد، استخراج‌کنندگان تا زمان یافتن یک هش خروجی معتبر، به صورت تصادفی نانس‌های مختلف را امتحان می‌کنند.
وقتی بلاک استخراج شد، ماینر آن را برای سایر استخراج‌کنندگان شبکه برادکست خواهد کرد. سپس آن‌ها برای اطمینان از معتبر بودن بلاک و امکان افزودنش به کپی بلاک چینی که نگهداری می‌کنند، آن را بررسی خواهند کرد. تراکنش در اینجا کامل می‌شود، اما کار ماینر هنوز تمام نشده است. ماینر همچنین باید در بلاک، هش خروجی به دست آمده از بلاک قبلی را نیز وارد کند. به این ترتیب همه بلاک‌ها به یکدیگر گره خورده و زنجیره بلاک‌ها (بلاک چین – BlockChain) حاصل خواهد شد. این نحوه کار بلاک چین به خاطر نحوه کار اعتماد در سیستم، از اهمیت زیادی برخوردار است.
هر ماینر، که یک نود نیز در شبکه به شمار می‌رود، نسخه‌ای از پایگاه داده یا همان بلاک چین را نگهداری می‌کند. به خاطر احتمال آپدیت شدن دیر هنگام برخی گره‌ها و یکسان نبودن نسخه بلاک چین آن‌ها، همیشه همه به زنجیره‌ای که بیشترین کار محاسباتی درونش صرف شده است (طولانی‌ترین مورد)، اعتماد می‌کنند. اگر یک ماینر تراکنشی را در بلاک قبلی تغییر دهد، هش خروجی برای آن بلاک تغییر خواهد کرد. نتیجه، عوض شدن تمام هش‌های بعدی است، چرا که بلاک‌ها بر اساس همین خروجی‌های هش به یکدیگر متصل شده‌اند. در چنین شرایطی، ماینر مجبور است برای پذیرفته شدن نسخه BlockChain در اختیارش توسط دیگران، تمام کارها را دوباره انجام دهد! این در حالی است که می‌دانیم ماین کردن یک بلاک به توان پردازشی بسیار زیادی نیاز دارد.
این نحوه کار بلاک چین سبب شده یک استخراج‌کننده برای تقلب، به بالای 50 درصد توان پردازشی شبکه نیاز داشته باشد. این اتفاق را اتک یا حمله 51 درصد نام‌گذاری کرده‌اند. در شبکه بزرگی نظیر بیت کوین، چنین چیزی بسیار دشوار و تقریبا غیر ممکن است. هر چه شبکه بزرگتر شده و توان پردازشی سرتاسر آن افزایش پیدا کند، در دست گرفتن بالای نیمی از هش پاور و ترتیب دادن اتک 51 درصد دشوارتر خواهد شد.
مدلی که نودها به منظور تولید بلاک‌های جدید بر اساس آن کار می‌کنند، «اثبات کار» یا Proof Of Work (به طور مخفف PoW) نام دارد. یک سری مدل دیگر نیز وجود دارند. به عنوان شناخته شده‌ترین مورد می‌توان به «اثبات سهام» یا Proof Of Stake (به طور مخفف PoS) اشاره کرد. اثبات سهام به قدرت محاسباتی زیادی احتیاج نداشته و در کنار کاهش مصرف برق (ماینرها در مدل PoW برق شدیدا زیادی استفاده می‌کنند)، مقیاس‌پذیری را بهبود می‌بخشد.
منبع: binance
