منبع: مرکز تحقیقات بین المللی بلاک چین
از زمان پیدایش بیت کوین در سال 2009 میلادی، دنیای ارزهای دیجیتال همواره در حال گسترش بوده است. بطوری که امروزه بیش از 2000 ارز دیجیتالی متفاوت وجود دارد، اما نکته مهم، فناوری پایه گذار این ارزها می باشد. بلاک چین یک فناوری نوظهور و پیچیده است، اما با استفاده از مثال هایی در دنیای واقعی مفهوم آن را برای شما بیان می کنیم.
به زبان ساده می توان گفت که فناوری بلاک چین این امکان را به وجود آورده تا بتوان ارزهای رمزنگاری شده مانند بیت کوین را ارسال و دریافت کرد. با این وجود فناوری بلاک چین بسیار گسترده تر از یک سیستم پرداخت ابتدایی است. هنگامی که ساتوشی ناکاموتو بیت کوین را به جهان معرفی کرد، از یک پروتکل جدید و پرکاربرد به نام بلاک چین پرده برداشت.
یکی از ویژگی های جذاب تکنولوژی بلاک چین، نبود شخص ثالث یا یک واحد نظارتی در آن است. اما بررسی و تایید تراکنش ها توسط مجموعه ای از افراد که در شبکه بلاک چین قرار دارند انجام می شود این اتفاق باعث می شود که بلاک چین برخلاف فناوری های رایج جنبه غیرمتمرکز داشته باشد، که البته مزایای فراوانی هم دارد. به عنوان مثال باعث ایجاد سرعت، شفافیت و امنیت می شود. امروزه کاربرد های وسیع این تکنولوژی در بخش های مالی، بانکداری، پزشکی، برق و صنایع دیگر شناسایی و عملیاتی شده است.
همانطور که بیان شد بلاک چین یک مفهوم غیرمتمرکز است. بدین معنی که همه ی کاربران به داده های موجود در شبکه دسترسی دارند که به محض وقوع یک تراکنش، پردازش و تایید شده و بر روی بستر بلاک چین قرار می گیرد. این شبکه غیر متمرکز شبیه به یک دفتر کل حسابداری در دنیای واقعی است که در آن حسابدار می تواند هر تراکنشی را که از ابتدا در شرکت انجام شده، مشاهده و بررسی کند. به همین صورت هم در بلاک چین های عمومی همچون بیت کوین و اتریوم، تمامی افراد می توانند تراکنش ها را مشاهده کنند.
ایده اولیه رمزنگاری پیش ازظهور رایانه‌ها شکل گرفت. در واقع رمزنگاری به معنی بازیابی اطلاعات به روشی است که برای درک ترتیب صحیح آن به یک کلید ویژه نیاز باشد. در اولین روش‌های رمزنگاری هر حرف بر اساس یک کلید خاص با یک عدد جایگزین میشد و سپس همه پیام ها به صورت رشته‌ای از اعداد درکنار هم قرار می گرفت. در این حالت هیچ کس قادر نبود که پیام را بخواند، مگر این که به کلید دسترسی داشته باشد یا این که آن را رمزگشایی کند.
روش های رمزنگاری امروزی بسیار پیچیده، امن و کاملاً مبتنی بر فناوری های دیجیتال هستند، به طوری که نمی‌توان آن‌ها را به سادگی هک و رمزگشایی کرد. البته باید یاد آور شد که فناوری های رمزنگاری رایانه ای هنوز هم کامل نیست، اگر افراد متخصص به یک الگوریتم رمزنگاری به آن حمله کنند، هنوز هم می‌توانند آن را رمزگشایی کنند. البته توجه داشته باشید که حتی الگوریتم های رمزنگاری مانند رمزنگاری 128 بیتی AES که امروزه در سیستم عامل های تلفن همراه همچون آیفون و اندروید مورد استفاده قرار می گیرد، آن‌قدر قدرتمند است که نفوذ به آن عملا غیرممکن می باشد.
همانطور که گفتیم بلاک چین یک فناوری غیرمتمرکز است، یعنی هیچ دولت مرکزی بر آن نظارت ندارد و نیازی به وجود یک شخص ثالث برای تایید تراکنش های مالی نیست. شاید بپرسید که در این حالت تراکنش های انجام شده چگونه تایید می شوند؟
باید گفت که بلاک چین یک پلتفرم عمومی و متن باز است و هر کسی می تواند به شبکه کمک کند تا تراکنش ها تایید شوند.اما چگونه؟ هر یک از افراد توسط سخت افزار های خاص خود که قدرت محاسباتی بالایی دارند این کار را انجام می دهند و قادر به پشتیبانی از شبکه می باشند. تمام شبکه های بلاک چین از فناوری مشابهی برای انجام این کار بهره می برند. اما این روند بر اساس چگونگی توافق در شبکه تغییر می کند. مفهوم از توافق این است که شبکه چگونه میزان اعتبار تراکنش ها را بررسی کند.
شبکه بلاک چین بر اساس قوانین رمزنگاری ریاضی به توافق می رسد و واژه کریپتو کارنسی یا ارزهای رمزنگاری شده از آن نشات می گیرد. در واقع عملیات رمزنگاری یک فرآیند پیشرفته ریاضی است که بر اساس الگوریتم های معمایی پیچیده تشکیل می شود.
زمانی که مسئله الگوریتمی توسط کاربران شبکه بلاک چین حل می شود، بر اساس قوانین رمزنگاری، مهر تاییدی بر صحت تراکنش ها زده می شود. به همین صورت ساختار های بلاک چینی مختلف از روش های متفاوتی برای انجام عملیات رمزنگاری و حل مسائل استفاده می کنند که به این روش “مکانیسم اجماع یا توافق نظر” گفته می شود.
به عنوان نمونه، شبکه بلاک چین بیت کوین از مکانیسم توافق نظری به نام اثبات کار(POW) استفاده می کند. این مسئله بقدری دشوار است که توسط هیچ انسانی قابل حل نیست. به همین علت نیاز است تا از سخت افزارهای مخصوصی که قدرت محاسباتی بالایی دارند استفاده کنیم.
هر کامپیوتری که به شبکه بلاک چین متصل است به عنوان یک گره یا نود شناخته می شود و سعی بر این دارد تا مسئله را با سرعت بیشتری حل کند. هر کامپیوتری که بتواند سریعتر مسئله را حل کند، پاداشی در قالب بیت کوین دریافت می کند. البته باید یادآور شد که این پاداش رایگان نیست، چون هرچه قدرت محاسباتی دستگاه ها بیشتر باشد، هزینه برق مصرفی نیز بیشتر می شود.
به ساده ترین بیان می توان گفت که بلاک چین یک دفتر کل توزیع شده است. این دفتر کل بخشی از یک سیستم حسابداری است که برای تهیه ترازنامه و صورت‌های مالی ایجاد شده است. دفتر کل جهت ثبت عملیات و رویدادهای مالی جامع‌تر با فواصل و جزئیات بیشتر نسبت به فاصله ثبت رویدادها در دفتر روزنامه بوجود آمده است. برای درک عمیق تر مفهوم بلاک چین، ابتدا به توضیح مفهوم دفتر کل متمرکز می‌پردازیم، به عنوان مثال در یک بانک، هنگامی که از کارت بانکی خود استفاده می کنید و خریدی را انجام می‌دهید، فروشگاه، یک صورتحساب از مبلغ مورد توافق به بانکتان می‌فرستد سپس بانک تأیید می‌کند که فردی که قصد خرید دارد، خود شما هستید. در مرحله بعد بانک، مبلغ پول را به صاحب فروشگاه ارسال می‌کند و در نهایت، بانک یک رکورد از این اطلاعات را در دفتر کل خود وارد می‌کند.
در این فرایند مسائل فنی زیادی وجود دارد، اما گام نهایی بسیار پراهمیت است، چراکه بانک، تمامی سوابق تراکنش‌های مشتریانش را در این مرحله ثبت و نگهداری می‌کند. شما می‌توانید تراکنش های خود را در اینترنت بانکتان مشاهده کنید، اما نمی‌توانید آن ها را تغییر دهید. بانک کنترل و نظارت دقیقی بر روی این دفتر کل و تراکنش ها دارد. به عنوان مثال اگر یک هکر بتواند به دفتر کل بانک نفوذ کند، می‌تواند ترازنامه‌های بانک را تغییر دهد و تراکنش‌هایی یه آن اضافه کند که هرگز رخ نداده‌اند.
در عوض اگر بانک از یک دفتر کل توزیع شده استفاده کند، هر یک از مشتریان بانک، یک کپی کامل از دفتر کل را که همه سوابق تراکنش‌ها از ابتدای تأسیس بانک در آن نوشته شده در اختیار خواهند داشت. علاوه بر این، هر یک از مشتریان می‌توانند صحت تراکنش را تأیید کرده و آن را به دفتر کل خود اضافه کنند، به هر یک از این رکوردهای اضافه شده، بلوک گفته می‌شود. این کار مزیت های فراوانی دارد. از جمله اینکه هیچ مرجع متمرکزی وجود ندارد که بتواند سوابق و اطلاعات را دستکاری کند، در صورتی که نفوذی به سیستم صورت گیرد، مشکل عمده‌ای ایجاد نمی‌شود، چون هر کاربر یک نسخه از دفتر کل را در اختیار دارد و قادر است تغییراتی را که هکر ایجاد کرده اصلاح کنند.
همانطور که گفتیم، رمزنگاری معمولا برای قفل کردن داده‌ها استفاده می‌شود تا فقط افراد خاصی بتوانند به آن دسترسی داشته باشند. تکنولوژی بلاک چین برای تأمین نیازهای امنیتی توسعه پیدا کرده تا در زنجیره بلوک‌ها، هر بار که اطلاعات مورد ویرایش و دسترسی قرار گیرد، سوابق آن به وسیله الگوریتم های رمزنگاری نگهداری، ثبت وتأیید می‌شود.
در مرحله بعد این مجموعه از تغییرات، ذخیره و به زنجیره سوابق قبلی اضافه می‌گردد. اگر شخص دیگری تغییرات جدیدی ایجاد کند، همه این فرایند دوباره انجام شده و اطلاعات در یک «بلوک» جدید ذخیره می‌شود و در نهایت به بلوک های قبلی ملحق می‌گردد، به این دلیل به آن زنجیره بلوکی می گویند. این فرایند تکراری سبب اتصال نخستین بلوک اطلاعات به آخرین بلوک آن می‌شود و همه می‌توانند تغییراتی را که در طول زمان اتفاق افتاده مشاهده کنند.
همه فرایندهای معرفی شده از رمزنگاری و شبکه بندی همتا به همتا (peer to peer) استفاده می کنند. اگر با سرویس‌های اشتراک گذاری فایل مانند بیت تورنت آشنایی داشته باشید، مفهوم شبکه‌های همتا به همتا را بهتر درک می کنید. این فناوری امکان آپلود و دانلود فایل‌های دیجیتالی از مکان های مختلف را فراهم می‌کند. اگر داده‌های مورد استفاده در شبکه بلاک چین را به عنوان فایل در نظر بگیریم، می‌توانیم فرایند دانلود فایل را در هر لحظه به روزرسانی کنیم و امن نگهداریم. همچنین فرض می کنیم که سند مشترکی که بر روی آن کار می‌کنیم، بر روی یک سرور مرکزی ذخیره نشده است بلکه بصورت یکسان روی رایانه همه افراد ذخیره می شود. این فایل های دریافتی بطور مداوم بررسی و به روزرسانی می‌شوند تا اطمینان پیداکنند که هیچ کس سوابق قبلی را دستکاری نمی کند، این فرایند سبب تمرکز زدایی در شبکه خواهد شد.
مفهوم تمرکززدایی، ایده اصلی شکل گیری بلاک چین است. داده‌های رمزنگاری شده به صورت لحظه ای بروزرسانی می شوند و امنیت آن‌ها مورد بررسی قرار می گیرد. علاوه بر این، هیچ سرور مرکزی وجود ندارد و سوابق تغییراتی که ایجاد می‌شوند به همه نسخه‌های داده‌ها ارسال می گردد. بنابراین در این فرایند سه بحث اصلی وجود دارند که باید مورد توجه باشد. مورد اول شبکه‌ای از کاربران است که بصورت همتا به همتا با یکدیگر در ارتباطند و تمامی سوابق تغییرات رکورد اطلاعات در شبکه بلاک‌چین را ذخیره می‌کنند. مورد دوم داده‌هایی است که به آخرین بلوک اطلاعات اضافه و بروزرسانی می‌شود. مورد سوم نحوه و نوع رمزنگاری‌هایی است که کاربران انجام می دهند. سپس بلوک‌ها بر اساس ترتیب داده‌ها قفل شده و سوابق کلی ایجاد می شود.
در واقع این آخرین بخشی است که پروتکل های رمزنگاری را به توالی زنجیره‌های بلوکی اضافه می‌کند. هر کاربر می تواند با روش های رمزنگاری دیجیتالی از قدرت پردازش رایانه ای خود برای حل مسائل پیچیده ریاضی استفاده کند تا رکوردهای داده ها را امن نگه دارد. به این راه حل‌های پیچیده رمزنگاری که بخش‌های اصلی اطلاعات را در هر رکورد تشکیل می‌دهند، هَش Hash می گویند. در یک دفتر کل توزیع شده این هش‌ها هستند که تعیین می کنند تراکنش های انجام شده به چه شکل جابه جا می شود. هر چه داده‌ها حجم بیشتری داشته باشند، روش رمزنگاری نیز پیچیده تر خواهد شد و در نتیجه توان محاسباتی بیشتری برای حل کردن مسائل مورد نیاز است. برای حل این مسئله ایده ماین کردن بیت کوین شکل می گیرد.
پس می‌توانیم نتیجه گیری کنیم که تکنولوژی بلاک چین یک نوع داده است که دارای خصوصیات ذیل است:
همانطور که گفتیم فناوری بلاک چین قادرست تا یک تراکنش را بدون دخالت هیچ واسطه ای تایید کند، علاوه بر این هیچ دولتی بر روی آن نظارت ندارد که این مفهوم غیرمتمرکز بودن آن را میرساند. در واقع غیرمتمرکز بودن باعث امنیت شبکه خواهد شد و عملا نفوذ به آن را غیرممکن می سازد.
علاوه بر این برای تایید یک تراکنش، هر یک از کاربران که به عنوان یک نود عمل می کنند توسط دستگاه های ویژه ای قدرت محاسباتی خود را به اشتراک می گذارند. این نودها کمک زیادی به کنترل و جابجایی پول ها در شبکه می کنند و همچنین امنیت شبکه را بالا می برند. پس برای نفوذ به این سیستم باید بیش 50 درصد از نودها هک شوند.
نا متمرکز بودن شبکه نه تنها برای برابری و امنیت شبکه اهمیت دارد، یعنی هرفردی که در بلاک چین وجود داشته باشد، می تواند در سیستم مشارکت کند. همچنین هر تراکنش در دفتر کل مشترک برای همه کاربران قابل دسترس بوده که سبب جلوگیری از فساد و تقلب در شبکه می شود.
بیت کوین اولین کاربرد پیاده سازی شده بر بستر بلاک چین است. اگر شما یک بیت کوین داشته باشید و بخواهید با آن یک خودروی جدید خریداری کنید. باید توسط نرم‌افزار خود به شبکه بلاک چین غیرمتمرکز بیت کوین متصل شوید و درخواست خود را برای انتقال پول به فروشنده خودرو ارسال کنید. هر فردی که در شبکه وجود داشته باشد می تواند این درخواست را بر روی شبکه بلاک چین ببیند، در این فرایند، هویت شما و فروشنده خودرو ناشناخته باقی می ماند و تنها امضاهای دیجیتالی در این معامله قرار دارند. این مسائل تنها بخش کوچکی از بحث پیچیده رمزنگاری ریاضی هستند که ایده اصلی شکل گیری رمز ارزهای دیجیتالی را بوجود آورده اند.
هنگامی که یک تراکنش مورد تأیید کاربران شبکه قرار گرفت، یک بیت کوین از شما به فروشنده خودرو منتقل شده و اطلاعات آن در آخرین بلوک زنجیره بلوکی ثبت و ذخیره می‌شود. این بلوک ایجاد شده توسط روش های رمزنگاری کد گذاری می شود و مورد حفاظت قرار می‌گیرد. اگر تراکنش دیگری اتفاق بیافتد تعداد این بلوک ها افزایش پیدا می کند و همه سوابق و اطلاعات تراکنش‌ها در هر زمان به روزرسانی می‌شوند. امروزه فناوری بلاک چین به عنوان مفهومی قابل اطمینان و امن شناخته شده است، چرا که تراکنش‌های منفرد امن بوده و در نتیجه کل سوابق نیز امن خواهد بود. پس می توان گفت تا زمانی که روش‌های مورد استفاده برای رمزنگاری شبکه بلاک چین رمزگشایی نشده باشد، کل سیستم امن محسوب می‌شود.
منبع: مرکز تحقیقات بین المللی بلاک چین
