بلاک چین یا همان Blockchain یک پایگاه داده یا دفتر کل توزیع شده است که بین گره های شبکه کامپیوتری به اشتراک گذاشته شده است.

آنها بیشتر به دلیل نقش حیاتی خود در سیستم‌های ارزهای دیجیتال برای حفظ یک رکورد امن و غیرمتمرکز از تراکنش‌ها شناخته می‌شوند. اما کاربرد آنها به استفاده از ارزهای دیجیتال محدود نمی‌شوند. بلاک چین ها را می توان برای تغییرناپذیر کردن داده ها در هر صنعتی مورد استفاده قرار داد – اصطلاحی که برای توصیف ناتوانی در تغییر استفاده می شود.

از آنجا که هیچ راهی برای تغییر یک بلوک وجود ندارد، تنها اعتماد مورد نیاز در نقطه ای است که کاربر یا برنامه داده ها را وارد می کند. این جنبه نیاز به اشخاص ثالث قابل اعتماد را کاهش می دهد که معمولاً حسابرسان یا افراد دیگری هستند که هزینه ها را اضافه می کنند و اشتباه می کنند.

از زمان معرفی بیت کوین در سال 2009، استفاده از بلاک چین از طریق ایجاد ارزهای دیجیتال مختلف، برنامه های کاربردی مالی غیرمتمرکز (DeFi)، توکن های غیرقابل تعویض (NFT) و قراردادهای هوشمند افزایش یافته است.

نکات کلیدی:

• بلاک چین نوعی پایگاه داده مشترک است که با یک پایگاه داده معمولی در نحوه ذخیره اطلاعات متفاوت است. بلاک چین ها داده ها را در بلوک هایی که از طریق رمزنگاری به هم مرتبط شده اند ذخیره می کنند.
• انواع مختلفی از اطلاعات را می توان در یک بلاک چین ذخیره کرد، اما رایج ترین کاربرد آنها برای تراکنش ها به عنوان دفتر کل بوده است.
• در مورد بیت‌کوین، بلاک چین غیرمتمرکز است به طوری که هیچ فرد یا گروهی کنترلی روی آن ندارد. در عوض، همه کاربران به طور جمعی کنترل را حفظ می‌کنند.
• بلاک چین های غیرمتمرکز تغییر ناپذیر هستند. به این معنی که داده های وارد شده برگشت ناپذیر هستند. برای بیت کوین، تراکنش ها به طور دائم ثبت می شوند و برای همه قابل مشاهده هستند.

یک بلاک چین چگونه کار می کند؟

ممکن است با صفحات گسترده یا پایگاه داده آشنا باشید. بلاک چین تا حدودی شبیه به آنها است. زیرا پایگاه داده ای است که اطلاعات در آن وارد و ذخیره می شود. اما تفاوت اصلی بین یک پایگاه داده یا صفحه گسترده سنتی و یک بلاک چین در نحوه ساختاردهی و دسترسی به داده ها است.

یک بلاک چین شامل برنامه هایی به نام اسکریپت است که وظایفی را که معمولاً در یک پایگاه داده انجام می دهید انجام می دهد. وارد کردن و دسترسی به اطلاعات و ذخیره آن در جایی. یک بلاک چین توزیع شده است، به این معنی که چندین نسخه در بسیاری از ماشین‌ها ذخیره می‌شوند و همه آنها باید مطابقت داشته باشند تا معتبر شناخته شوند.

بلاک چین اطلاعات تراکنش ها را جمع آوری می کند و آن را وارد یک بلوک می کند، مانند سلولی در صفحه گسترده حاوی اطلاعات. پس از پر شدن، اطلاعات از طریق یک الگوریتم رمزگذاری اجرا می شود که یک عدد هگزادسیمال به نام هش ایجاد می کند.

سپس هش وارد هدر بلوک می شود و با سایر اطلاعات موجود در بلوک رمزگذاری می شود. این باعث ایجاد یک سری بلوک می شود که به هم زنجیر شده اند.

فرآیند تراکنش

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.

کل شبکه به طور همزمان کار می کند و سعی می کند هش را “حل” کند. هر کدام یک هش تصادفی تولید می‌کنند، به جز «nonce» که مخفف عددی است که یک بار استفاده شده است.

هر ماینر با یک عدد صفر شروع می کند که به هش تصادفی تولید شده آنها اضافه می شود. اگر آن عدد مساوی یا کمتر از هش هدف نباشد، مقدار یک به nonce اضافه می‌شود و یک هش بلوک جدید ایجاد می‌شود. این کار تا زمانی ادامه می یابد که یک ماینر یک هش معتبر تولید کند، در مسابقه برنده شود و جایزه را دریافت کند.

نکته:

تولید هش‌های تصادفی تا زمانی که مقدار خاصی پیدا شود، «اثبات کار» است که در مورد آن زیاد می‌شنوید – «ثابت می‌کند» ماینر کار را انجام داده است. میزان کاری که برای اعتبار سنجی هش لازم است به این دلیل است که شبکه بیت کوین انرژی و توان محاسباتی زیادی مصرف می کند.

پس از بسته شدن یک بلوک، یک تراکنش کامل می شود. با این حال، تا زمانی که پنج بلوک دیگر تأیید نشده باشند، بلوک تأیید شده در نظر گرفته نمی شود. تکمیل شبکه حدود یک ساعت طول می‌کشد، زیرا میانگین آن کمتر از 10 دقیقه در هر بلوک است (بلوک اول با تراکنش شما و پنج بلوک بعدی ضربدر 10 برابر است با 60 دقیقه).

همه بلاک چین ها از این روند پیروی نمی کنند. به عنوان مثال، شبکه اتریوم به طور تصادفی از بین تمامی کاربران دارای اتر شرط بندی شده یک اعتبارسنجی را برای اعتبارسنجی بلوک ها انتخاب می کند که سپس توسط شبکه تایید می شود. این بسیار سریعتر است و انرژی کمتری نسبت به فرآیند بیت کوین دارد.

بلاک چین غیر متمرکز

یک بلاک چین به داده های یک پایگاه داده اجازه می دهد تا بین چندین گره شبکه – رایانه ها یا دستگاه هایی که نرم افزارهای بلاک چین را اجرا می کنند – در مکان های مختلف پخش شوند. این نه تنها افزونگی ایجاد می کند، بلکه وفاداری داده ها را حفظ می کند. به عنوان مثال، اگر شخصی سعی کند رکوردی را در یک نمونه از پایگاه داده تغییر دهد، گره های دیگر از وقوع آن جلوگیری می کنند. به این ترتیب، هیچ گره منفردی در شبکه نمی تواند اطلاعات ذخیره شده در آن را تغییر دهد.

بنابراین این توزیع اطلاعات و تاریخچه (مانند تراکنش های ارز دیجیتال) برگشت ناپذیر است. چنین رکوردی می‌تواند فهرستی از تراکنش‌ها باشد (مثلاً با یک ارز دیجیتال). اما این امکان برای یک بلاک چین نیز وجود دارد که اطلاعات مختلفی مانند قراردادهای قانونی، هویت‌های ایالتی یا موجودی یک شرکت را در خود نگه دارد.

شفافیت بلاک چین

به دلیل ماهیت غیرمتمرکز بلاک چین، همه تراکنش‌ها را می‌توان با داشتن یک گره شخصی یا با استفاده از کاوشگرهای زنجیره بلوکی که به هر کسی اجازه می‌دهد تراکنش‌ها را به صورت زنده ببیند، به‌صورت شفاف مشاهده کرد. هر گره دارای کپی مخصوص به خود از زنجیره است که با تایید و اضافه شدن بلوک های جدید به روز می شود. این بدان معناست که اگر می‌خواهید، می‌توانید بیت کوین را هر کجا که می‌رود ردیابی کنید.

مثلا، صرافی ها در گذشته هک شده اند که منجر به از دست رفتن مقادیر زیادی از ارزهای دیجیتال شده است. در حالی که هکرها ممکن است ناشناس بوده باشند. اما رمزارز استخراج شده آنها به راحتی قابل ردیابی است زیرا آدرس های کیف پول در بلاک چین منتشر می شود.

البته، سوابق ذخیره شده در بلاک چین بیت کوین (و همچنین اکثر موارد دیگر) رمزگذاری شده است. این بدان معنی است که فقط شخصی که آدرسی به او اختصاص داده شده است می تواند هویت خود را فاش کند. در نتیجه، کاربران بلاک چین می توانند با حفظ شفافیت ناشناس باقی بمانند.

آیا بلاک چین امن است؟

فناوری بلاک چین به چندین روش به امنیت و اعتماد غیرمتمرکز دست می یابد. برای شروع، بلوک های جدید همیشه به صورت خطی و زمانی ذخیره می شوند. به این معنی که آنها همیشه به “انتهای” بلاک چین اضافه می شوند. بعد از اینکه یک بلوک به انتهای بلاک چین اضافه شد، بلوک های قبلی قابل تغییر نیستند.

تغییر در هر داده، هش بلوکی را که در آن بود تغییر می‌دهد. چون هر بلوک حاوی هش بلوک قبلی است، تغییر در یکی بلوک‌های زیر را تغییر می‌دهد. شبکه یک بلوک تغییر یافته را رد می کند زیرا هش ها مطابقت ندارند.

نکته:

همه بلاک چین ها 100% غیرقابل نفوذ نیستند. آنها دفترهای توزیع شده ای هستند که از کد برای ایجاد سطح امنیتی استفاده می کنند که با آن شناخته شده اند. در صورت وجود آسیب پذیری در کدنویسی، می توان از آنها سوء استفاده کرد.

برای مثال، تصور کنید که یک هکر گره‌ای را در یک شبکه بلاک چین اجرا می‌کند و می‌خواهد یک بلاک چین را تغییر دهد و ارز دیجیتال را از دیگران بدزدد. اگر بخواهند کپی خود را تغییر دهند، باید گره های دیگر را متقاعد کنند که نسخه آنها معتبر است.

آنها برای انجام این کار باید اکثریت شبکه را کنترل کنند و آن را در لحظه مناسب وارد کنند. این به عنوان یک حمله 51٪ شناخته می شود زیرا برای انجام آن باید بیش از 50٪ از شبکه را کنترل کنید.

زمان‌بندی، همه چیز در این نوع حمله است – زمانی که هکر هر اقدامی را انجام می‌دهد، شبکه احتمالاً از بلوک‌هایی که می‌خواستند تغییر دهد عبور کرده باشد. این به این دلیل است که نرخ هش این شبکه‌ها فوق‌العاده سریع است – شبکه بیت‌کوین در ۲۱ آوریل ۲۰۲۳ با ۳۴۸.۱ اگزاهش در ثانیه (۱۸ صفر) هش کرد.

تفاوت بیت کوین و بلاک چین

فناوری بلاک چین برای اولین بار در سال 1991 توسط استوارت هابر و دبلیو اسکات استورنتتا، دو محققی که می خواستند سیستمی را پیاده سازی کنند که در آن مُهرهای زمانی اسناد دستکاری نشود، مطرح شد. اما تقریباً دو دهه بعد، با راه اندازی بیت کوین در ژانویه 2009، بلاک چین اولین کاربرد خود را در دنیای واقعی داشت.

پروتکل بیت کوین بر روی یک بلاک چین ساخته شده است. ساتوشی ناکاموتو، نام مستعار خالق بیت کوین، در یک مقاله تحقیقاتی در مورد معرفی ارز دیجیتال، از آن به عنوان «سیستم نقدی الکترونیکی جدید که کاملاً همتا به همتا و بدون شخص ثالث قابل اعتماد است» یاد کرد.

نکته کلیدی برای درک این است که بیت کوین از بلاک چین به عنوان وسیله ای برای ثبت شفاف دفتر کل پرداخت ها یا سایر تراکنش ها بین طرفین استفاده می کند.

بلاک چین چگونه استفاده می شود؟

همانطور که اکنون می دانیم، بلوک ها در بلاک چین بیت کوین داده های تراکنش را ذخیره می کنند. امروزه بیش از 23000 سیستم ارز دیجیتال دیگر بر روی یک بلاک چین در حال اجرا هستند. اما به نظر می رسد که بلاک چین روشی قابل اعتماد برای ذخیره داده های مربوط به انواع دیگر تراکنش ها است.

برخی از شرکت‌هایی که با بلاک چین آزمایش می‌کنند شامل Walmart، Pfizer، AIG، Siemens و Unilever هستند. به عنوان مثال، IBM بلاک چین Food Trust خود را برای ردیابی سفری که محصولات غذایی برای رسیدن به مکان خود طی می کنند ایجاد کرده است.

چرا این کار را انجام می دهند؟ صنایع غذایی شاهد شیوع بی شماری از E. coli، سالمونلا، و لیستریا بوده است. در برخی موارد، مواد خطرناک به طور تصادفی به غذاها وارد شدند. در گذشته، هفته ها طول می کشید تا منبع این شیوع یا علت بیماری را از آنچه مردم می خورند پیدا کنید.

استفاده از بلاک چین به برندها این امکان را می‌دهد تا مسیر یک محصول غذایی را از مبدأ آن، از هر توقفی که انجام می‌دهد، تا تحویل ردیابی کنند. نه تنها این، بلکه این شرکت‌ها اکنون می‌توانند هر چیز دیگری که ممکن است با آن در تماس بوده را ببینند، و این امکان را می‌دهد که شناسایی مشکل خیلی زودتر رخ دهد – به طور بالقوه جان انسان‌ها را نجات می‌دهد. این یک نمونه از بلاک چین در عمل است، اما بسیاری از اشکال دیگر پیاده سازی بلاک چین وجود دارد.

بانکداری و امور مالی

شاید هیچ صنعتی بیشتر از بانکداری از ادغام بلاک چین در عملیات تجاری خود سود نبرد. مؤسسات مالی فقط در ساعات کاری و معمولاً پنج روز در هفته فعالیت می کنند. این بدان معناست که اگر سعی کنید یک چک را در روز جمعه در ساعت 6 بعد از ظهر واریز کنید، احتمالاً باید تا صبح دوشنبه منتظر بمانید تا ببینید که پول به حساب شما رسیده است.

حتی اگر سپرده خود را در ساعات کاری واریز کنید، باز هم به دلیل حجم انبوه تراکنش‌هایی که بانک‌ها باید آن را تسویه کنند، تأیید معامله یک تا سه روز طول می‌کشد. از طرف دیگر، بلاک چین هرگز نمی‌خوابد.

با ادغام بلاک چین در بانک‌ها، مصرف‌کنندگان ممکن است ببینند که تراکنش‌هایشان در چند دقیقه یا چند ثانیه پردازش می‌شود – مدت زمانی که صرف اضافه کردن یک بلاک به بلاک چین، صرف نظر از تعطیلات یا زمان روز یا هفته طول می‌کشد. همچنین بانک‌ها این فرصت را دارند که با سرعت و امنیت بیشتری وجوه بین مؤسسات را مبادله کنند. با توجه به حجم مبالغ مربوط، حتی چند روزی که پول در حال ترانزیت است می تواند هزینه ها و خطرات قابل توجهی را برای بانک ها به همراه داشته باشد.

فرآیند تسویه برای معامله گران سهام می تواند تا سه روز (یا در صورت تجارت بین المللی بیشتر) طول بکشد، به این معنی که پول و سهام برای آن دوره مسدود می شوند. بلاک چین می تواند این زمان را به شدت کاهش دهد.

ارز

بلاک چین بستر ارزهای دیجیتال مانند بیت کوین را تشکیل می دهد. دلار آمریکا توسط فدرال رزرو کنترل می شود. تحت این سیستم اقتدار مرکزی، داده‌ها و ارز یک کاربر از نظر فنی به هوس بانک یا دولت آنها بستگی دارد. اگر بانک کاربر هک شود، اطلاعات خصوصی مشتری در خطر است.

اگر بانک مشتری سقوط کند یا مشتری در کشوری با دولت بی ثبات زندگی کند، ممکن است ارزش پول او در خطر باشد. در سال 2008، چندین بانک ورشکسته نجات یافتند – تا حدی با استفاده از پول مالیات دهندگان. اینها نگرانی هایی هستند که بیت کوین برای اولین بار از آنها شکل گرفت و توسعه یافت.

با گسترش عملیات خود در شبکه ای از رایانه ها، بلاک چین به بیت کوین و سایر ارزهای دیجیتال اجازه می دهد بدون نیاز به یک مرجع مرکزی کار کنند. این نه تنها ریسک را کاهش می دهد، بلکه هزینه پردازش و معامله را نیز کاهش می دهد.

استفاده از کیف پول‌های رمزنگاری شده برای حساب‌های پس‌انداز یا به‌عنوان وسیله‌ای برای پرداخت، مخصوصاً برای کسانی که هویت دولتی ندارند، بسیار مهم است. برخی از کشورها ممکن است جنگ زده باشند یا دولت هایی داشته باشند که زیرساخت شناسایی واقعی ندارند. شهروندان چنین کشورهایی ممکن است به حساب‌های پس‌انداز یا کارگزاری دسترسی نداشته باشند و بنابراین راهی برای ذخیره امن ثروت ندارند.

بهداشت و درمان

ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی می توانند از بلاک چین برای ذخیره ایمن سوابق پزشکی بیماران خود استفاده کنند. هنگامی که یک پرونده پزشکی ایجاد و امضا می شود، می توان آن را در زنجیره بلوکی نوشت، که به بیماران اثبات و اطمینان می دهد که سابقه قابل تغییر نیست. این سوابق سلامت شخصی را می توان با یک کلید خصوصی در بلاک چین رمزگذاری و ذخیره کرد تا فقط برای افراد خاصی قابل دسترسی باشد و از این طریق حریم خصوصی را تضمین کند.

سوابق اموال ملکی

اگر زمانی را در دفتر ضبط محلی خود سپری کرده اید، می دانید که ثبت حقوق مالکیت هم سنگین و هم ناکارآمد است. امروز، یک سند فیزیکی باید به یک کارمند دولت در اداره ثبت محلی تحویل داده شود، جایی که به صورت دستی در پایگاه داده مرکزی و نمایه عمومی شهرستان وارد می شود. در مورد اختلاف مالکیت، دعاوی مالکیت باید با شاخص عمومی تطبیق داده شود.

این فرآیند نه تنها پرهزینه و زمان بر است، بلکه مستعد خطای انسانی نیز می باشد، که در آن هر نادرستی ردیابی مالکیت دارایی را کارآمدتر می کند. بلاک چین این پتانسیل را دارد که نیاز به اسکن اسناد و ردیابی فایل های فیزیکی در یک دفتر ضبط محلی را از بین ببرد. اگر مالکیت دارایی در بلاک چین ذخیره و تأیید شود، مالکان می توانند اعتماد کنند که سند آنها دقیق و به طور دائم ثبت شده است.

در کشورهای جنگ‌زده یا مناطقی که زیرساخت‌های دولتی یا مالی کم یا بدون اداره ثبت دارند، اثبات مالکیت اموال تقریباً غیرممکن است. اگر گروهی از افرادی که در چنین منطقه ای زندگی می کنند بتوانند از بلاک چین استفاده کنند، می توان جدول زمانی شفاف و روشنی برای مالکیت دارایی ایجاد کرد.

قراردادهای هوشمند

قرارداد هوشمند یک کد کامپیوتری است که می تواند در بلاک چین برای تسهیل یک توافق نامه تعبیه شود. قراردادهای هوشمند تحت مجموعه شرایطی عمل می کنند که کاربران با آن موافقت می کنند. هنگامی که این شرایط برآورده شد، شرایط توافق به طور خودکار اجرا می شود.

مثلاً بگویید که یک مستأجر بالقوه مایل است با استفاده از یک قرارداد هوشمند آپارتمانی را اجاره کند. صاحبخانه موافقت می کند که به محض پرداخت ودیعه توسط مستاجر، کد درب آپارتمان را به مستاجر بدهد. قرارداد هوشمند پس از پرداخت به طور خودکار کد درب را برای مستاجر ارسال می کرد. همچنین می‌توان آن را طوری برنامه‌ریزی کرد که در صورت عدم پرداخت اجاره یا رعایت سایر شرایط، کد را تغییر دهد.

زنجیره تامین

مانند مثال IBM Food Trust، تامین کنندگان می توانند از بلاک چین برای ثبت منشاء موادی که خریداری کرده اند استفاده کنند. این به شرکت‌ها اجازه می‌دهد تا صحت نه تنها محصولات خود، بلکه برچسب‌های رایجی مانند «ارگانیک»، «محلی» و «تجارت منصفانه» را نیز تأیید کنند.

همانطور که توسط فوربس گزارش شده است، صنعت غذا به طور فزاینده ای از بلاک چین برای ردیابی مسیر و ایمنی غذا در طول سفر مزرعه به کاربر استفاده می کند.

رای گیری

همانطور که در بالا ذکر شد، بلاک چین می تواند یک سیستم رأی گیری مدرن را تسهیل کند. همانطور که در انتخابات میان دوره ای نوامبر 2018 در ویرجینیای غربی آزمایش شد، رای دادن با بلاک چین پتانسیل حذف تقلب در انتخابات و افزایش مشارکت رای دهندگان را دارد.

استفاده از بلاک چین در این راه، دستکاری آرا را تقریبا غیرممکن می کند. پروتکل بلاک چین همچنین شفافیت را در فرآیند انتخابات حفظ می‌کند و پرسنل مورد نیاز برای برگزاری انتخابات را کاهش می‌دهد و نتایج تقریباً فوری را به مقامات ارائه می‌دهد. این امر نیاز به بازشماری مجدد یا هرگونه نگرانی واقعی مبنی بر اینکه تقلب ممکن است انتخابات را تهدید کند را از بین می برد.

مزایا و معایب بلاک چین

با تمام پیچیدگی هایش، پتانسیل بلاک چین به عنوان یک شکل غیرمتمرکز ثبت سوابق تقریباً بدون محدودیت است. از حریم خصوصی بیشتر کاربر و افزایش امنیت گرفته تا هزینه های پردازش کمتر و خطاهای کمتر، فناوری بلاک چین ممکن است به خوبی برنامه های کاربردی فراتر از موارد ذکر شده در بالا را ببیند. اما برخی از معایب نیز وجود دارد.

مزایا:

• بهبود دقت با حذف دخالت انسان در راستی‌آزمایی
• کاهش هزینه با حذف تأیید شخص ثالث
• تمرکززدایی، دستکاری آن را دشوارتر می کند
• تراکنش ها امن، خصوصی و کارآمد هستند
• تکنولوژی شفاف
• یک جایگزین بانکی و راهی برای ایمن سازی اطلاعات شخصی شهروندان کشورهای دارای دولت های ناپایدار یا توسعه نیافته ارائه می کند.

معایب:

• هزینه فناوری قابل توجه مرتبط با برخی از بلاک چین ها
• تراکنش های کم در ثانیه
• سابقه استفاده در فعالیت های غیرقانونی، مانند وب تاریک
• مقررات بسته به حوزه قضایی متفاوت و نامشخص است
• محدودیت های ذخیره سازی داده ها

در انتها…

با بسیاری از کاربردهای عملی این فناوری که در حال حاضر پیاده سازی و بررسی شده است، بلاک چین در نهایت به دلیل بیت کوین و ارز دیجیتال نامی برای خود دست و پا کرده است. بلاک چین به عنوان یک کلمه کلیدی در زبان هر سرمایه‌گذار در کشور، با واسطه‌های کمتر، عملیات تجاری و دولتی را دقیق‌تر، کارآمدتر، امن‌تر و ارزان‌تر می‌کند.

در حالی که وارد دهه سوم بلاک چین می شویم، دیگر بحث این نیست که آیا شرکت های قدیمی به این فناوری دست پیدا می کنند یا خیر، بلکه این سوال است که چه زمانی. امروزه شاهد گسترش NFT ها و توکن سازی دارایی ها هستیم. در نتیجه، دهه های آینده دوره رشد قابل توجهی برای بلاک چین خواهد بود.