بلاکچین (Blockchain) چیست؟
در ابتدا اجازه بدهید به صورت خلاصه بلاکچین را تعریف کنم. اگر عبارتی در این تعریف برایتان گنگ بود نگران نباشید؛ هدف از این مطلب همین است که این عبارت ها برای شما شفاف شود.
بلاکچین را می توان، زنجیره ای از بسته های حاوی اطلاعات دانست. این تکنیک برای اسنادِ دیجیتالِ زمان دار به گونه ای طراحی شده است که قابلیت برگشت به عقب یا خنثی کردن آنها وجود ندارد. هدف از بلاکچین حل مشکل دو رکورد بدون نیاز به سرور مرکزی است.
بلاکچین برای انتقال امن مواردی مانند پول، دارایی، قرارداد و … بدون نیاز به واسطه شخص ثالث مانند بانک یا دولت استفاده می شود. هنگامی که داده ها در یک بلاکچین ثبت می شوند، تغییر آنها بسیار دشوار است.
بلاکچین، مانند SMTP برای ایمیل یا HTTP برای وب، یک پروتکل نرم افزاری است. با این حال، بلاکچین ها بدون اینترنت قابل اجرا نیستند. به بلاکچین متا فناوری نیز گفته می شود، زیرا بر سایر فناوری ها تأثیر می گذارد. بلاکچین از چندین قطعه تشکیل شده است: پایگاه داده، برنامه نرم افزاری، چند کامپیوتر متصل و غیره.
گاهی اوقات از اصطلاح بلاکچین (Blockchain)، برای بلاکچین بیت کوین (Bitcoin) یا بلاکچین اتریوم(Ethereum) یا دیگر ارزهای مجازی یا توکن های دیجیتال استفاده می شود. این کار اشتباه است ولی خوب است بدانید که، بیشتر آنها از دفترهای کل (ledger) توزیع شده بهره می برند.
دفتر کل (ledger)، دفتر یا مجموعه ای از حساب هاست، که تراکنش های حساب در آن ثبت می شود. هر حساب دارای موجودی افتتاحیه یا انتقالی است و تراکنش ها را به عنوان بدهکار یا بستانکار در ستون های جداگانه ثبت می کند و البته در این دفتر ها مانده پایانی هر حساب هم ثبت می شود.
در این آموزش بلاکچین، که سعی شده است به زبان خیلی ساده برای مبتدیان است؛ اصول اولیه ی بلاکچین را یاد خواهید گرفت.
آنچه که بلاکچین نیست!
- بلاکچین بیت کوین نیست، بلکه فناوری پشت بیت کوین است.
- بیت کوین رمز دیجیتالی است و بلاکچین دفتری برای پیگیری مالکیت توکن های دیجیتال است.
- شما نمی توانید بدون بلاکچین بیت کوین داشته باشید، اما بدون بیت کوین می توانید بلاکچین داشته باشید.
معماری بلاکچین
در این مرحله از آموزش بلاکچین به زبان خیلی ساده، بیایید معماری بلاکچین را با درک اجزای مختلف آن مطالعه کنیم:
بلوک یا Block چیست؟
بلاکچین زنجیره ای از بلوک های حاوی اطلاعات است. داده هایی که در داخل یک بلوک ذخیره می شوند به نوع بلاکچین بستگی دارد. به عنوان مثال، یک بلاک بیت کوین حاوی اطلاعاتی در مورد فرستنده، گیرنده و تعداد بیت کوین هایی است که باید منتقل شوند.
Bitcoin Block
اولین بلوک در زنجیره، بلوک Genesis نام دارد. هر بلوک جدید در زنجیره، به بلوک قبلی مرتبط است.
هش 256SHA
هر بلوک، یک هَش (Hash) نیز دارد. این هش را می توان به عنوان اثر انگشتی که برای هر بلوک منحصر به فرد است در نظر گرفت. این هش، یک بلوک و تمام محتویات آن را شناسایی می کند و درست مثل اثر انگشت هر انسان همیشه منحصر به فرد است. بنابراین هنگامی که یک بلوک ایجاد می شود، هر تغییری در داخل بلوک باعث تغییر هش می شود.
باتوجه به این ویژگی، زمانی که می خواهید تغییر کردن یا نکردن یک بلوک را تشخیص دهید، هش آن بلوک بسیار مفید است. اگر اثر انگشت یک بلوک تغییر کند، دیگر آن بلوک همان بلوک قبلی نخواهد بود.
هر بلوک در زنجیره ی بلاکچین اطلاعات زیر را همراه خود دارد:
- داده ها
- هش
- هش بلوک قبلی
مثال زیر را در نظر بگیرید، جایی که ما یک زنجیره از 3 بلوک داریم. بلوک 1 به دلیل اینکه بلوک قبلی ندارد درنتیجه هش بلوک قبلی در آن وجود ندارد بلوک 2 حاوی هش بلوک 1 است. در حالی که بلوک 3 حاوی هش بلوک 2 است.
بنابراین، همه ی بلوک ها هش بلوک قبلی را هم دارند. این همان تکنیکی است که یک بلاکچین را بسیار ایمن می کند. بیایید ببینیم چگونه این تکنیک باعث ایمن شدن بلاکچین شده است.
فرض کنید یک مهاجم می تواند داده های موجود در بلوک 2 را تغییر دهد. به همین ترتیب، هش بلوک نیز تغییر می کند. اما، بلوک 3 همچنان حاوی هش قدیمی بلوک 2 است. این باعث می شود بلوک 3 و همه بلوک های بعدی نامعتبر باشند زیرا هش درست بلوک قبلی را ندارند.
بنابراین، تغییر یک بلوک می تواند به سرعت همه بلوک های بعدی را نامعتبر کند.
اثبات کار (Proof of Work)
هش ها مکانیزم بسیار خوبی برای جلوگیری از تعدیل هستند، اما این روزها رایانه ها سرعت بالایی دارند و می توانند صدها هزار هش در ثانیه را محاسبه کنند. در عرض چند دقیقه، یک مهاجم می‌تواند یک بلوک را دستکاری کند و سپس تمام هش‌های سایر بلاک‌ها را دوباره محاسبه کند تا بلاکچین دوباره معتبر شود.
برای جلوگیری از این مشکل، بلاکچین ها از مفهوم Proof of Work استفاده می کنند. این مکانیزمی است که ایجاد بلوک های جدید را کند می کند.
Proof of Work یک مشکل محاسباتی است که برای حل آن به تلاش خاصی نیاز است. اما زمان مورد نیاز برای تأیید نتایج مسئله محاسباتی در مقایسه با تلاشی که برای حل خود مسئله محاسباتی لازم است بسیار کمتر است.
در مورد بیت کوین، تقریباً 10 دقیقه طول می کشد تا Proof of Work مورد نیاز برای افزودن یک بلوک جدید به زنجیره، محاسبه شود. با توجه به مثال ما، اگر یک هکر بخواهد داده ها را در بلوک 2 تغییر دهد، باید Proof of Work را انجام دهد (که 10 دقیقه طول می کشد) و تنها پس از آن تغییراتی را در بلوک 3 و تمام بلوک های بعدی ایجاد کند.
این نوع مکانیزم دستکاری بلوک ها را بسیار سخت می کند، بنابراین حتی اگر یک بلوک را دستکاری کنید، باید Proof of Work را برای همه بلوک های زیر دوباره محاسبه کنید. بنابراین، مکانیسم‌های هش و اثبات کار، زنجیره بلوکی را ایمن می‌کند.
شبکه P2P توزیع شده
یک روش دیگرهم به نام توزیع وجود دارد که توسط بلاکچین ها، برای ایمن سازی خود استفاده می شود و آن توزیع است. به جای استفاده از یک موجودیت مرکزی برای مدیریت زنجیره، بلاکچین ها از یک شبکه همتای توزیع شده استفاده می کنند و همه مجاز به پیوستن به آن هستند. هنگامی که شخصی وارد این شبکه می شود، نسخه کامل بلاکچین را دریافت می کند. در این ساختار، هر کامپیوتر یک گره نامیده می شود.
بیایید ببینیم وقتی هر کاربری یک بلوک جدید ایجاد می کند چه اتفاقی می افتد:
این بلوک جدید برای تمام کاربران شبکه ارسال می شود. هر گره باید بلوک را تأیید کند تا مطمئن شود که تغییر نکرده است. پس از بررسی کامل، هر گره این بلوک را به بلاکچین خود اضافه می کند.
همه ی گره های در این شبکه، یک اجماع ایجاد می کنند. آنها در مورد اینکه چه بلوک هایی معتبر هستند و کدام ها معتبر نیستند توافق دارند. گره های شبکه بلوک هایی را که دستکاری شده اند را رد می کنند.
بنابراین، برای دستکاری موفقیت آمیز یک بلاکچین:
- شما باید تمام بلوک های زنجیره را دستکاری کنید.
- اثبات کار را برای هر بلوک دوباره انجام دهید.
- کنترل بیش از 50 درصد از شبکه همتا به همتا را در دست بگیرید.
پس از انجام همه ی اینها، بلوک دستکاری شده شما توسط دیگران پذیرفته می شود. همانطور که مشخص است، این کار غیر ممکن است. بنابراین، بلاکچین ها بسیار امن هستند.
تراکنش بلاکچین چگونه کار می کند؟
Blockchain Transaction Process
مرحله 1) برخی از افراد درخواست تراکنش می کنند. این تراکنش می تواند شامل ارز دیجیتال، قرارداد، سوابق یا اطلاعات دیگر باشد.
مرحله 2) تراکنش درخواستی با کمک گره ها در شبکه P2P پخش می شود.
مرحله 3) شبکه گره ها، تراکنش و وضعیت کاربر را با کمک الگوریتم های شناخته شده تأیید می کند.
مرحله 4) هنگامی که تراکنش کامل شد، بلوک جدید به بلاکچین موجود به گونه ای که دائمی و غیر قابل تغییر باشد، اضافه می شود.
چرا به بلاکچین نیاز داریم؟
در ادامه دلایلی که فناوری بلاکچین را محبوب کرده است را می خوانیم.
انعطاف پذیری: بلاکچین ها عموما از معماری ای استفاده می کنند که برپایه ی کپی کردن (Replica) اطلاعات است و به همین دلیل، در صورت حمله گسترده علیه سیستم، زنجیره همچنان توسط اکثر گره ها اداره می شود.
کاهش زمان: در صنعت مالی، بلاکچین می‌تواند با تسویه سریع‌تر معاملات، نقشی حیاتی ایفا کند، زیرا نیازی به فرآیند طولانی تأیید، تسویه و ترخیص نیست و یک نسخه واحد از داده‌های توافق شده در دفتر کل مشترک در دسترس همه دارندگان پشته هست.
قابلیت اطمینان: بلاکچین هویت افراد ذینفع را تایید می کند. این کار رکوردهای مضاعف را حذف می کند، نرخ ها را کاهش می دهد و معاملات را تسریع می کند.
تراکنش‌های غیرقابل تغییر: با ثبت تراکنش‌ها به ترتیب زمانی، بلاکچین غیرقابل تغییر بودن تمامی عملیات‌ها را تأیید می‌کند، به این معنی که وقتی هر بلوک جدیدی که به زنجیره ی دفتر کل اضافه شد، دیگر نمی‌توان آن را حذف یا تغییر داد.
پیشگیری از تقلب: مفاهیمی همچون اشتراک گذاری اطلاعات و توافق همگانی که بالاتر با آنها آشنا شدیم، از زیان های احتمالی ناشی از کلاهبرداری یا اختلاس جلوگیری می کند. در صنایع مبتنی بر حمل و نقل، بلاکچین به عنوان یک مکانیسم نظارتی برای کاهش هزینه ها عمل می کند.
امنیت: با کمک فناوری دفتر کل توضیع شده، هر یک از طرفین، یک کپی از زنجیره ی اصلی را نگه می دارند. در نتیجه حتی اگر تعداد زیادی از گره ها مورد حمله قرار بگیرند و سقوط کنند، بازهم سیستم فعال باقی می ماند.
شفافیت: تغییرات در بلاکچین های عمومی، برای همه قابل مشاهده است. این یعنی شفافیت بالا و تغییر ناپذیر بودن تراکنش های تایید شده.
همکاری: به طرفین اجازه می دهد تا بدون نیاز به میانجیگری اشخاص ثالث، مستقیماً با یکدیگر معامله کنند.
غیرمتمرکز: قوانین استانداردی وجود دارد که هر گره چگونه اطلاعات بلاکچین را مبادله کند. این روش تضمینی است برای این که تمام تراکنش ها اعتبارسنجی شده و تمام تراکنش های معتبر یک به یک اضافه شوند.
نسخه های بلاکچین
بیایید با نسخه های بلاکچین هم آشنا شویم.
بلاکچین 1.0: ارز
پیاده سازی DLT (فناوری دفتر کل توزیع شده) منجر به اولین کاربرد آن یعنی ارزهای دیجیتال شد. DLT انجام تراکنش های مالی مبتنی بر فناوری بلاکچین را فراهم می کند. بیت کوین بارزترین نمونه در این بخش است.
بلاکچین 2.0: قراردادهای هوشمند
در نسل دوم بلاکچین، مفاهیم کلیدی جدیدی مانند قرارداد هوشمند (Smart Contracts) اضافه شد. قراردادهای هوشمند، برنامه های کامپیوتری کوچکی که در بلاکچین زندگی می کنند. آنها برنامه های رایانه ای رایگانی هستند که به طور خودکار اجرا می شوند و شرایطی را که قبلاً تعریف شده بودند مانند تسهیل، تأیید یا اجرا بررسی می کنند. از این قراردادهای هوشمند می توان به عنوان جایگزینی برای قراردادهای سنتی استفاده کرد.
بلاکچین 3.0: DApps
DApps مخفف برنامه غیرمتمرکز (decentralized application) است. کد Backend این برنامه ها در یک شبکه همتا به همتا غیرمتمرکز اجرا می شود. یک DApp می‌تواند رابط‌های کاربری ای داشته باشد که مانند برنامه های سنتی، به هر زبان Frontendای که می‌تواند با backend ارتباط برقرار کند، نوشته شده باشد.
انواع بلاکچین
عمومی:
در این نوع بلاکچین، دفتر کل برای همه در اینترنت قابل مشاهده است. به هر کسی اجازه می‌دهد تا بلوکی از تراکنش‌ها را به زنجیره بلوکی اضافه و تایید کند. هر کسی می تواند از یک شبکه بلاکچین عمومی استفاده کند.
خصوصی:
بلاکچین خصوصی داخل یک سازمان است و فقط به افراد خاصی از سازمان اجازه می دهد تا بلوک های تراکنش را تأیید و اضافه کنند. با این حال، همه افراد در اینترنت به طور کلی مجاز به مشاهده ی آن هستند.
کنسرسیوم:
در این نوع بلاکچین، تنها گروهی از سازمان ها می توانند تراکنش ها را تأیید و اضافه کنند. در اینجا، دفتر کل را می توان باز یا محدود به گروه های انتخابی کرد. بلاکچین کنسرسیوم بین سازمان ها استفاده می شود و صرفا توسط گره های از پیش مجاز کنترل می شود.
موارد استفاده از بلاکچین
فناوری بلاکچین به طور گسترده در بخش های مختلف استفاده می شود که در جدول زیر آورده شده است.
بازارها:
- صورتحساب، نظارت و انتقال داده
- مدیریت سهمیه در شبکه زنجیره تامین
بخش دولتی:
- رای گیری
- دیجیتالی شدن اسناد، قراردادها و اثبات مالکیت برای نقل و انتقالات
- ثبت و شناسایی
- خدمات وکالت از راه دور
- ثبت IP و تعویض
- قبوض مالیاتی خدمات دفتر اسناد رسمی و ثبت اسناد
IOT
- شبکه های حسگر کشاورزی و پهپاد
- شبکه های خانه هوشمند
- شهر هوشمند یکپارچه
- سنسورهای خانه هوشمند
- ماشین خودران
- ربات های شخصی سازی شده
- پهپادهای شخصی سازی شده
- دستیاران دیجیتال
سلامت
- مدیریت داده
- بانک های اطلاعات جهانی EMR Health
- QS Data Commons
- تجزیه و تحلیل جریان داده های سلامت بزرگ
- کیف پول دیجیتال سلامت دارایی هوشمند
- نشانه سلامت
- قراردادهای توسعه شخصی
علم و هنر
- ابر رایانه
- تحلیل جمعیت
- منابع P2P
- خدمات دیجیتالی متناسب با ذهن
حسابداری و مالی
- پرداخت ارز دیجیتال
- پرداخت و حواله
- حسابداری بین بخشی
- تسویه و معاملات و مشتقات
- حسابداری
موارد مهم استفاده در زندگی واقعی بلاکچین
1. دبی: شهر هوشمند
در سال 2016، دفتر هوشمند دبی، استراتژی بلاکچین را معرفی کرد. با استفاده از این فناوری، کارآفرینان و توسعه دهندگان قادر خواهند بود با سرمایه گذاران و شرکت های پیشرو ارتباط برقرار کنند. هدف پیاده سازی سیستم پایه بلاکچین است که به توسعه انواع صنایع کمک می کند تا دبی را به "شادترین شهر جهان" تبدیل کند.
2. انگیزه حفظ مشتری
انگیزه CRaaS (حفظ مشتری به عنوان یک سرویس) بر اساس فناوری بلاکچین است. این یک برنامه وفاداری است که مبتنی بر ایجاد توکن برای مشاغل وابسته به شبکه مرتبط آن است. در این سیستم، بلاکچین به صورت آنی رد و بدل می شود و می توان آن را در پورتفولیوهای دیجیتالی گوشی کاربر ذخیره کرد و یا از طریق مرورگر به آن دسترسی داشت.
3. بلاکچین برای کمک های بشردوستانه
در ژانویه 2017 برنامه جهانی غذای ملل متحد پروژه ای به نام کمک های بشردوستانه را آغاز کرد. این پروژه در مناطق روستایی منطقه سند پاکستان توسعه یافته است. با استفاده از فناوری بلاکچین، ذینفعان پول، غذا و انواع تراکنش‌ها را دریافت می‌کنند تا امنیت و شفافیت این فرآیند تضمین شود.
ارز دیجیتال بیت کوین: محبوب ترین کاربرد بلاکچین
رمزارز یا Cryptocurrency چیست؟
Cryptocurrency، یکی از ابزارهای مبادله مانند دلار است و به عنوان زیر مجموعه ای از ارزهای جایگزین و ارزهای مجازی طبقه بندی می شود.
Cryptocurrency یا رمزارز یک ابزار حامل، مبتنی بر رمزنگاری است. در این نوع ارز دیجیتال، دارنده ارز دارای مالکیت است و هیچ سابقه ی دیگری در مورد هویت مالک نگهداری نمی شود. در سال 1998، Wei Dai رمزارزی با عنوان "B-Money" را منتشر کرد، که یک سیستم نقدی الکترونیکی توزیع شده ناشناس بود.
بیت کوین چیست؟
بیت کوین در سال 2009 توسط فردی ناشناس به نام ساتوشی ناکاموتو راه اندازی شد. بیت کوین یک فناوری Peer-to-Peer است که توسط هیچ مرجع مرکزی یا بانکی اداره نمی شود. در حال حاضر، صدور بیت کوین و مدیریت تراکنش ها به صورت جمعی در شبکه انجام می شود و این روزها، ارز دیجیتال غالب در جهان است. بیت کوین منبع باز است و برای عموم طراحی شده است به این معنی که کنترل بیت کوین در اختیار کسی نیست.
هرکسی می تواند بدون پرداخت هزینه فرآیند از بیت کوین استفاده کند. در معامله های برپایه ی بیت کوین، فرستنده و گیرنده مستقیماً بدون حضور و اطلاع شخص ثالث معامله می کنند.
بلاکچین و بیت کوین:
بلاکچین فناوری پشت بیت کوین است. بیت کوین توکن دیجیتالی است و بلاکچین دفتری است که مالک توکن های دیجیتالی را پیگیری می کند. شما نمی توانید بدون بلاکچین بیت کوین داشته باشید، اما بدون بیت کوین می توانید بلاکچین داشته باشید.
سایر ارزهای رمزنگاری شده برجسته عبارتند از اتریوم (Ethereum)، Bitcoin Cash ، Ripple و لایت کوین (Litecoin)
خلاصه
- Blockchain زنجیره ای از بلوک ها است که حاوی اطلاعات است.
- بلاکچین بیت کوین نیست، بلکه فناوری پشت بیت کوین است.
- هر بلوک حاوی هش است.
- هر بلوک دارای هش بلوک قبلی است.
- قبل از اینکه بلاک جدیدی اضافه شود، بلاکچین به Proof of Work نیاز دارد.
- پایگاه داده بلاکچین در بین چندین همتا توضیع شده و متمرکز نیست.
- فناوری بلاکچین انعطاف‌پذیری بالایی دارد، غیرمتمرکز است، در کاهش زمان کمک می کند، قابل اعتماد است و انتقال‌های غیرقابل تغییر را ارائه می‌دهد.
- سه نسخه از بلاکچین عبارتند از: بلاکچین 1.0: ارز، بلاکچین 2.0: قراردادهای هوشمند و بلاکچین 3.0: DApps.
- بلاکچین در سه نوع مختلف وجود دارد: 1) عمومی 2) خصوصی 3) کنسرسیوم
- شهر هوشمند، حفظ مشتری، کمک های بشردوستانه موارد استفاده واقعی از بلاکچین هستند.
- بیت کوین از فناوری بلاکچین استفاده می کند که توسط هیچ مرجع مرکزی یا بانکی اداره نمی شود.