فناوری بلاک چین چیست و چگونه کار می‌کند؟ آشنایی کامل به زبان ساده 

تکنولوژی ارزهای دیجیتال در سال‌های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است و اگر با بازار ارزهای دیجیتال و رمز ارزها مانند ارز دیجیتال بیت کوین آشنا باشید احتمالاً بارها نام بلاکچین را شنیده‌اید. از آنجایی که این فناوری اساس کار ارزهای دیجیتال است، اهمیت زیادی دارد که بدانید بلاکچین چیست و چگونه کار می‌کند. اگر به تازگی وارد دنیای کریپتو کارنسی و سرمایه‌گذاران در ارزهای دیجیتال شده‌اید، با این مقاله نوبیتکس مگ همراه باشید تا در ادامه به سوال Blockchain چیست پاسخ دهیم، اجزای تشکیل‌دهنده و نحوه‌ی کار آن را توضیح دهیم، به بررسی مزایا و معایب آن بپردازیم و آن را با بیت کوین و همچنین بانک‌های سنتی مقایسه کنیم. در انتها نیز با توجه به ویژگی‌های و کارکرد‌های فناوری رو به پیشرفت بلاک چین، پیش‌بینی‌ها در رابطه با آینده‌ی آن را مورد بررسی قرار خواهیم داد.

تکنولوژی بلاک‌چین (Blockchain) چیست؟

بلاک چین (Blockchain) شبکه‌ای است که با استفاده از تکنولوژی‌های Decentralized (توزیع شده) و رمزنگاری، تاریخچه تمام تراکنش‌های انجام شده با دارایی‌های دیجیتال مانند بیت کوین را در دفتر کلی ذخیره می‌کند. امکان تغییر در اطلاعات ذخیره شده در بلاک چین وجود ندارد و تمام اطلاعات ثبت شده در آن به صورت شفاف در اختیار کاربران قرار می‌گیرد. شبکه بلاکچین همان چیزی است که حذف بانک‌ها و مؤسسات مالی از تراکنش‌های دارایی‌های دیجیتال را امکان‌پذیر کرده و امنیت ارزهای دیجیتال را تضمین می‌کند. موضوعی که باعث شده دارایی‌های دیجیتال طرفداران زیادی پیدا کنند.

بلاک چین‌ها بیشتر به دلیل نقش حیاتی در سیستم‌های ارزهای دیجیتال برای حفظ یک رکورد امن و غیرمتمرکز از تراکنش‌ها شناخته می‌شوند، اما موارد استفاده از آن‌ها به ارزهای دیجیتال محدود نمی‌شود. بلاک چین‌ها را می‌توان برای تغییرناپذیر کردن داده‌ها در هر صنعتی مورد استفاده قرار داد. از آن‌ها می‌توان برای ایجاد برنامه‌های غیرمتمرکز (DApps)، سیستم‌های مدیریت زنجیره تامین، سیستم‌های رای‌گیری و موارد دیگر استفاده کرد. فناوری زیربنایی یک بلاک چین این پتانسیل را دارد که صنایع مختلف را با ایجاد اعتماد، امنیت و کارایی متحول کند.

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

در تعریف بلاک چین چنین آمده است: فناوری بلاکچین ساختاری است که سوابق معاملاتی (بلاک‌ها) را به صورت پایگاهی از داده‌ها به نام «زنجیره یا Chain» در شبکه‌ای از «گره‌ها یا Node ها» که به صورت همتابه‌همتا (peer-to-peer) به یکدیگر متصل شده‌اند، ذخیره می‌کند. به کل این مجموعه یک «دفتر کل دیجیتال یا digital ledger» می گویند. کمی پیچیده است؟ بگذارید توضیح ساده‌تری از آن ارائه کنیم.

بلاکچین به زبان ساده؛ شبکه‌ای از داده‌های غیر قابل تغییر

اگر بخواهیم به زبان ساده بگوییم بلاک چین چیست، باید آن را به صورت زنجیره‌ای بلند از داده‌ها در نظر بگیریم. داده‌ها در واقع شامل تراکنش‌هایی هستند که در شبکه انجام می‌گیرند. سوابق تراکنش‌ها در بسته‌هایی به نام بلاک ذخیره می‌شوند. هر بلاک بعد از تکمیل و تأیید اطلاعات آن، به انتهای زنجیره اضافه می‌شود. این زنجیره از بلاک‌ها که به آن بلاک چین می گوییم در گره‌ها یا نودهای شبکه ذخیره می‌شوند. گره‌ها کامپیوترهایی هستند که وظیفه ذخیره کل اطلاعات شبکه را دارند و یک نسخه از تمام داده‌ها در آن‌ها ذخیره می‌شود.

دفتر کل دیجیتالی (Digital Ledger) چیست و چرا ایمن است؟

در واقع بلاکچین یک دفتر کل دیجیتالی بزرگ است که اطلاعات تراکنش‌های شبکه به شکل دقیقی در آن ذخیره می‌شود. هر اطلاعاتی برای اینکه وارد شبکه شود باید توسط یک امضای دیجیتال تأیید شود و مورد تایید سایر اعضای شبکه قرار بگیرد. هیچکس مالک شبکه بلاک چین نیست و همه افراد می‌توانند به تمامی اطلاعات ثبت شده در شبکه دسترسی داشته باشند؛ اما نمی‌توانند در اطلاعات تغییری ایجاد کنند. زیرا تمام اطلاعات شبکه در هر گره ذخیره می‌شود و برای تغییر آن باید کل نسخه‌های کپی موجود در تمامی گره‌ها تغییر کند. علاوه بر این ساختار بلاکچین نیز به گونه‌ای است که تغییر اطلاعات یک بلاک باعث نامعتبر شدن آن خواهد شد.

در ادامه بیشتر با تکنولوژی بلاکچین آشنا می‌شویم و با مثال‌هایی توضیح می‌دهیم که چرا خرید تتر امروزه طرفداران بیشتری از معامله مستقیم دلار بین کشورها دارد.

مثال شبکه بلاکچین و دلیل محبوبیت آن

فرض کنید که قصد انتقال پول در شبکه بانکی را دارید. بانک حساب و شما مقصد را چک می‌کند، پول را انتقال می‌دهد تراکنش خود را دریافت می‌کند و حساب مبدا و مقصد را به روز رسانی می‌کند. اما همه این کارها توسط سیستمی انجام می‌گیرد که توسط بانک کنترل می‌شود. اگر کسی به سیستم بانکی نفوذ کند می‌تواند پول را به جای واریز به حساب دوست شما به حسابی که می‌خواهد منتقل کند. این اتفاق هزاران بار در سال در سراسر جهان رخ می‌دهد!

در سیستم بلاکچین همه چیز شفاف است، اطلاعات شما و اطلاعات دوست شما توسط همه افراد حاضر در شبکه بررسی و تایید می‌شود. الگوریتم‌ها، هش ها و ماینر ها از اینکه دارایی‌های دیجیتال شما به درستی منتقل شده باشند اطمینان حاصل می‌کنند. بعد از انجام تراکنش هیچکس قدرت تغییر اطلاعات آن را ندارد و همه افراد در شبکه می‌توانند اطلاعات تراکنش را ببینند. از طرفی کارمزد تراکنش نیز بسیار کمتر از کارمزد بانک است.

تاریخچه فناوری بلاک چین

فناوری بلاک چین برای اولین بار در سال 1991 میلادی معرفی و از آن زمان تا به امروز در حال تغییر بوده است. در زیر مهم‌ترین سال‌ها در رابطه با توسعه فناوری بلاک‌چین به‌صورت خلاصه معرفی می‌شود.

1991

معرفی فناوری بلاک چین توسط دو دانشمند به نام‌های استوارت هابر و دبلیو اسکات استورنتتا

2000

استفان کنت ایده‌ها و نظریات خود در رابطه با زنجیره‌های امن رمزنگاری شده را به همراه پیشنهاداتی برای پیاده‌سازی آن منتشر کرد.

2004

هال فینی فعال رمزنگاری، سیستمی را برای پول نقد دیجیتالی با عنوان Reusable Proof of Work (اثبات کار قابل استفاده مجدد)معرفی کرد.

2008

شخصی ناشناس با نام مستعار ساتوشی ناکاموتو مفهوم Distributed Blockchain (بلاک چین توزیع‌شده) را در مقاله خود با عنوان A Peer to Peer Electronic Cash System (یک سیستم نقدی الکترونیکی همتابه‌همتا) مفهوم‌سازی کرد.

2009

ساتوشی ناکاموتو اولین بلاک چین را به‌عنوان public ledger (دفتر کل) برای تراکنش‌های انجام‌شده با استفاده از بیت کوین پیاده‌سازی می کند.

2014

متولد شدن بلاک چین 2.0 

2015

راه اندازی شبکه Ethereum Frontier که امکان ایجاد Smart Contracts (قراردادهای هوشمند) و dApps ها را می‌دهد.

2017

کشور ژاپن بیت کوین را به‌عنوان یک ارز قانونی به رسمیت شناخت. شرکت Block.one سیستم عامل بلاک چین EOS را برای پشتیبانی از dApps های تجاری طراحی کرد.

2018

بیت کوین در سال 2018 به 10 سالگی رسید و قیمت بیت کوین در این سال بین 4000 تا 16000 دلار در نوسان بود.

2019

تعداد تراکنش‌های روزانه شبکه اتریوم به بیشتر از 1 میلیون تراکنش رسید.

2020

استیبل کوین‌ها مورد توجه قرار گرفتند و اتریوم Beacon Chain را برای آماده‌سازی اتریوم 2.0 راه‌اندازی کرد.

2022

اتریوم از مکانیسم اجماع اثبات کار (PoW) به اثبات سهام (PoS) تغییر کرد. شبکه اصلی اتریوم با Beacon Chain ادغام شد.

همچنان که تغییرات سالانه بلاک چین معرفی شد، باید توجه داشت که فناوری بلاک چین همچنان در حال پیشرفت و توسعه است.

شبکه بلاکچین از چه اجزایی تشکیل شده است و چگونه کار می‌کند؟

بلاکچین از سه مفهوم اساسی و مهم تشکیل شده است:

• بلاک‌ها Blocks

• گره‌ها Nodes

• ماینرها Miners

در ادامه به بررسی هر کدام از این مفاهیم می‌پردازیم.

بلاک‌ها Blocks

به بسته‌های اطلاعات در شبکه بلاکچین بلاک می‌گویند. هر شبکه از تعداد زیادی بلاک تشکیل شده است که هر بلاک شامل ۳ بخش اساسی می‌شود:

• داده Data
  اطلاعات بلاک که شامل تراکنش‌های انجام شده در بلاک است.
• نانس Nonce
  نانس یک مجموعه اعدد 32-بیتی است که در هنگام ایجاد بلاک به صورت تصادفی ایجاد می‌شود و سپس به عنوان هدر هش در بلاک مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• هش Hash
  هش‌ها اعداد 256-بیتی هستند که در کنار نانس قرار می‌گیرند. هش با تعداد زیادی صفر شروع می‌شود.

زمانی که اولین بلاک از بلاکچین (بلاک جنسیس) ساخته شد، نانس به صورت تصادفی ساخته شده و هش رمزنگاری شده‌ای برای بلاک ایجاد می‌شود. داده‌های موجود در بلاک امضا شده در نظر گرفته می‌شود و برای همیشه با نانس و هش همراه هستند مگر اینکه استخراج شوند.

ماینر چیست؟ چه نقشی در شبکه بلاکچین دارند؟

ماینر ها یا استخراج‌گران، وظیفه ایجاد بلاک‌های شبکه را در فرآیندی به نام ماینینگ یا استخراج برعهده دارند. در شبکه بلاکچین هر بلاک دارای نانس و هش اختصاصی خود است. علاوه بر این هش بلاک قبلی نیز در بلاک جدید ذخیره می‌شود. بنابراین فرآیند استخراج یا ساخت بلاک کار ساده‌ای نیست. خصوصاً در یک شبکه بزرگ که میلیون‌ها بلاک در آن ذخیره می‌شود. ماینرها از نرم‌افزارها و سخت‌افزارهای قدرتمند برای حل مسائل ریاضی پیچیده استفاده می‌کنند تا یک nonce که توانایی قبول هش را داشته باشد بسازند.

چرا فرایند ماینینگ به انرژی زیادی نیاز دارد؟ Proof of work یا گواهی انجام کار چیست؟

همانطور که اشاره کردیم نانس ۳۲ بیتی است. در حالی که هش ها به شکل ۲۵۶ بیتی تولید می‌شوند اتصال یک نانس ۳۲ بیتی به یک هش ۲۵۶ بیتی کار بسیار پیچیده است و باید میلیاردها حالت مختلف محاسبه شود تا ماینر ها بتوانند بالاخره ترکیب درست را پیدا کنند. زمانی که نانس مناسب پیدا شد، بلاک آماده است تا به شبکه اضافه شود. زمانی که بلاک با موفقیت به شبکه اضافه شد، تمام گره‌های شبکه آن را تأیید می‌کنند و ماینر نیز به دلیل تلاشی که انجام داده است پاداش شبکه (مانند بیت کوین) دریافت می‌کند.

به کل این عملیات Proof of work یا گواهی انجام کار گفته می‌شود تا همه افراد شبکه از صحت اطلاعات بلاک مطمئن شوند. ماینرها از این راه می‌توانند درآمد خوبی کسب کنند و بیت کوین بدست آورند. یکی از ابزارهای مورد نیاز آن ها ماشین حساب ارز دیجیتال است که محاسبه بیت کوین به ریال را برای آن‌ها انجام دهد.

Nodes یا گره‌های شبکه بلاکچین چیست؟

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های شبکه بلاکچین، توزیع شده یا Decentralized بودن آن است. هیچ کامپیوتر، سازمان یا موسسه‌ای به تنهایی نمی‌تواند کل شبکه باشد. در عوض این شبکه یک دفتر کل توزیع شده است که توسط گره‌های به هم متصل شده در شبکه محافظت می‌شود. گره، هر نوع وسیله الکترونیکی است که قابلیت ذخیره‌سازی یک کپی از کل شبکه بلاک چین را داشته باشد و عملکرد شبکه را امکان پذیر کند.

اهمیت حضور گره‌ها در شبکه و تأثیر آن‌ها بر شفافیت ارزهای دیجیتال

هر بلاک جدیدی که وارد شبکه می‌شود، مورد تأیید گره‌ها قرار می‌گیرد. شفافیت بلاکچین این امکان را می‌دهد تا تمامی اطلاعات آن به راحتی قابل بررسی و مشاهده باشد. این شفافیت مدیون حضور گره‌ها است. همه گره‌ها به صورت Peer-to-Peer به یکدیگر متصل شده‌اند. این اتصال نظیر به نظیر باعث می‌شود تا همه آن‌ها اطلاعات کاملاً یکسانی را ذخیره کنند. ذخیره‌سازی اطلاعات با استفاده از یک سیستم کنترل قوی، به حفظ یکپارچگی شبکه کمک می‌کند و اعتماد را در بین کاربران ایجاد خواهد کرد.

فرایند معامله در شبکه بلاکچین

در قسمت قبل با اجزای تشکیل‌دهنده تکنولوژی بلاک‌چین (Blockchain) آشنا شدید و حالا راحت‌تر می‌توان فرایند انجام تراکنش در بلاک چین را توضیح داد. تراکنش‌ها بسته به بلاک چینی که در آن انجام می‌شوند، از یک فرایند خاص پیروی می‌کنند. 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 می‌کند که به هش تصادفی تولید شده آن‌ها اضافه می‌شود. این کار تا زمانی ادامه می‌یابد که یک ماینر یک هش معتبر تولید کند، در مسابقه برنده شود و جایزه را دریافت کند. پس از بسته شدن یک بلوک، یک تراکنش کامل می شود. با این حال، تا زمانی که پنج بلوک دیگر تایید نشده باشند، بلوک تایید شده در نظر گرفته نمی شود. تکمیل شبکه حدود یک ساعت طول می‌کشد.

باید در نظر داشت روند توضیح داده شده در مورد بیت کوین صدق می‌کند اما شبکه اتریوم از فرایند دیگری برای انجام تراکنش پیروی می‌کند.

امنیت بلاک چین، آیا بلاک چین امن است؟

بلاک چین از چندین لایه امنیتی مانند الگوریتم‌های مختلف، Proof Of Work، هش، سیستم Peer-to-Peer و … استفاده می‌کند که مجموعه آن‌ها در کنار هم یک شبکه بسیار امن و پایدار را ایجاد می‌کنند. بلاک‌های جدید همیشه به انتهای بلاک چین اضافه می‌شوند و با این کار بلاک‌های قبلی قابل تغییر نیستند. همچنین هش به تنهایی می‌تواند امنیت یک زنجیره کامل از بلاک‌ها را تامین کند. هر بلاک حاوی هش بلاک قبلی است و تغییر در هر داده، هش بلاکی را که در آن قرار دارد تغییر می‌دهد. از دیگر لایه‌های امنیتی بلاک چین می‌توان به کلیدهای خصوصی و کلیدهای عمومی اشاره کرد.

• کلیدهای خصوصی Private Keys

کلیدهای خصوصی برای ساده‌ترین اقدامات در بلاک چین نیز ضروری هستند. وقتی افراد می‌گویند که مالک ارزهای دیجیتال هستند، چیزی که واقعاً مالک آن هستند، کلید خصوصی کیف پولی است که آن دارایی‌ها را ذخیره می‌کند.

• کلیدهای عمومی Public Keys

کلیدهای عمومی برای همه کاربران در شبکه و گاهی اوقات حتی فراتر از شبکه نیز قابل مشاهده است. در اصل، کلیدهای عمومی مانند یک شماره حساب عمل می‌کنند. آن‌ها هر کیف پول را به طور منحصربه‌فردی برای کاربران در شبکه قابل شناسایی می‌کنند.

به صورت تئوری تنها زمانی می‌توان در بلاک چین تغییر ایجاد کرد که بتوان اطلاعات بیش از ۵۱ درصد گره‌های شبکه را تغییر داد. این کار به صورت عملی نیاز به قدرت هشینگ بسیار بسیار بالایی دارد. در سال‌های اخیر چندین کلاهبرداری بزرگ گزارش شده که عموماً به دلیل استفاده از صرافی‌های نامعتبر بوده است.

تفاوت فناوری بلاک چین و ارز دیجیتال بیت کوین

هرچند بلاک چین و بیت کوین دو مفهوم نزدیک به هم هستند اما باید در نظر داشت که یکی نیستند و تفاوت‌هایی با هم دارند. در واقع بلاک چین همانطور که پیش از این گفته شد یک فناوری دفتر کل غیرمتمرکز و توزیع شده است که تراکنش‌های شفاف، امن و ذخیره داده‌ها را ممکن می‌کند. از طرف دیگر بیت کوین اولین و معروف‌ترین ارز دیجیتال است. می‌توان گفت در سال 2009 با ساخته شدن پروتکل بیت کوین روی یک بلاک چین، فناوری بلاک چین برای اولین بار مورد استفاده واقعی قرار گرفت. رمز ارز بیت کوین به‌عنوان یک ارز دیجیتال غیرمتمرکز، بر اساس فناوری بلاک چین بیت کوین ساخته شده است. این ارز دیجیتال امکان تراکنش‌های همتابه‌همتا بدون واسطه را فراهم می‌کند.

در مجموع بلاک چین فناوری زیربنایی است که بیت کوین و بسیاری از ارزهای دیجیتال را تقویت می‌کند در حالی که بیت کوین یک ارز دیجیتال خاص روی بلاک چین خودش است.

بلاک چین و مقایسه آن با سیستم بانکداری؛ چرا بلاک چین از سیستم بانکداری بهتر است؟

در سیستم بانکداری چندین مشکل اساسی وجود دارد که در هنگام تراکنش با آن رو به رو می‌شوید. زمانی که شما در حال ارسال پول به دیگران هستید، سیستم بانکی کارمزد قابل توجهی از حساب شما کسر می‌کند. این سیستم به تمامی اطلاعات حساب دسترسی دارد و می‌تواند همه حساب‌ها را تغییر دهد. متمرکز بودن سیستم به این معناست که اگر اطلاعات موجود در بانک از بین برود تمام اطلاعات موجود در حساب‌ها نیز از بین خواهد رفت. در نهایت نیز سیستم‌های بانکی، انتقال پول را کنترل می‌کنند و برای مثال افرادی مانند ما ایرانیان را از انجام بسیاری تراکنش‌های مالی در جهان محروم می‌کند.

بلاک چین برتری‌های زیادی در مقابل بانک دارد:

• امکان انجام تراکنش به صورت ناشناس
• پرداخت کارمزد اندک
• سیستم توزیع شده تقریباً غیر قابل هک
• شفافیت
• عدم نیاز به واسطه
• امنیت بسیار بالای شبکه
• غیر قابل تغییر
• غیر قابل از بین رفتن
• هیچکس کنترل را در دست ندارد
• امکان جابجایی دارایی‌ها از هر جایی به هر جایی
• سرعت بالای تراکنش‌ها

برای درک بهتر تفاوت‌های یک بانک با بلاک چین، در جدول زیر سیستم بانکی و بلاک چین بیت کوین را مقایسه کرده‌ایم.

کاربردهای فناوری بلاک چین

بلاک چین قابلیت‌های فراوانی دارد که انتقال دارایی‌ها تنها یکی از آن‌ها است. در ادامه با چند مورد از کاربردهای بلاک چین آشنا می‌شویم.

• رای دادن
• انتقال ارزهای دیجیتال
• احراز هویت
• دفتر اسناد
• ذخیره‌سازی اطلاعات
• مدیریت حساب‌ها
• اینترنت اشیا
• حفاظت از مالکیت معنوی و کپی رایت
• بستری برای اجرای برنامه‌های غیر متمرکز (مانند اتریوم)

بلاکچین های جدید امکانات پیشرفته بانکداری مانند وام دادن را نیز در شبکه‌های رمز گذاری شده فراهم کرده‌اند. پیشرفت چنین شبکه‌هایی نیاز به سیستم‌های مالی دولتی و بانکداری را تا حد زیادی کاهش خواهد داد.

لایه‌های فناوری بلاک چین

فناوری بلاک چین ترکیبی از چند فناوری مختلف است که تمام تراکنش‌های آن در یک دفتر کل توزیع شده (DLT) ذخیره می‌شوند. دفتر کل توزیع شده مسئولیت افزودن و تایید هر تراکنش در شبکه است و بلاک چین از طراحی لایه‌ای برای پشتیبانی از این روش احراز هویت استفاده می‌کند. ۵ لایه بلاک چین که در که درگیر این موضوع هستند عبارت‌اند از:

• لایه زیرساخت سخت‌افزاری Hardware infrastructure layer
• لایه داده Data layer
• لایه شبکه Network layer
• لایه اجماع Consensus layer
• لایه کاربردی Application layer

هر کدام از این لایه‌ها هدف و عملکرد خاص خود را دارند که در ادامه به معرفی مختصر هرکدام می‌پردازیم.

لایه زیرساخت سخت‌افزاری Hardware infrastructure layer

لایه زیرساخت اساسی‌ترین لایه بلاک چین است که با گره‌های خود (Nodes) تراکنش‌ها را پردازش و ذخیره می‌کند. هدف اصلی این لایه این است که با اعتبارسنجی و ذخیره تراکنش‌های بلاک چین به صورت غیر متمرکز (decentralized)، دفتر کل توزیع شده بلاک چین را ضد دستکاری نگه دارد. با ایجاد یک پایگاه داده توزیع‌شده، تمام داده‌ها در بلاک چین به‌صورت شفاف ذخیره می‌شوند. تراکنش‌ها و داده‌های ذخیره شده در لایه زیرساخت سخت‌افزاری بلاک چین از طریق مکانیسم های اجماع تأیید (consensus mechanisms) می‌شوند.

لایه داده Data layer

دومین لایه بلاک چین لایه داده است که تضمین می‌کند تمام تراکنش‌های بلاک چین پس از اضافه شدن، شفاف، غیرقابل تغییر و غیرقابل حذف هستند. این لایه جایی است که تراکنش‌های بلاک چین در دفتر کل توزیع شده ذخیره می‌شوند.

لایه شبکه Network layer

لایه شبکه که به‌عنوان لایه P2P نیز شناخته می‌شود، وظیفه اتصال تمامی گره‌های (Nodes ) شبکه بلاک چین به یکدیگر را برعهده دارد. این لایه همچنین مسئول انتقال پیام‌هایی است که به اعتبارسنجی (validating) تراکنش‌ها و بلوک‌ها قبل از اضافه شدن به بلاک چین کمک می‌کند.

لایه اجماع Consensus layer

لایه اجماع به‌عنوان چهارمین لایه بلاک چین معتبر بودن تراکنش‌های بلاک چین را بررسی می‌کند. این لایه با استفاده از الگوریتم‌های مختلف از جمله اثبات کار (PoW)، اثبات سهام (PoS)، اثبات سهام (DPoS) و تحمل خطای بیزانسی عملی (PBFT) به گره‌ها اجازه می‌دهد در مورد ترتیب تراکنش‌های بلاک چین به توافق برسند.

لایه کاربردی Application layer

آخرین لایه بلاک چین لایه کاربردی است و کاربران از طریق این لایه با فناوری بلاک چین در تعامل هستند. قراردادهای هوشمند (Smart Contracts) و برنامه‌های غیرمتمرکز (DApps) در این لایه قرار دارند. بدون این لایه بلاک چین چیزی بیش از یک پایگاه داده توزیع شده نیست.

ویژگی‌های فناوری بلاک چین

فناوری بلاک چین یک شکل غیرتمرکز ثبت سوابق است که در کنار پیچیدگی‌هایش، مزایا و معایب خاص خود را دارد. در ادامه به معرفی مختصر مزایا و معایب فناوری بلاک چین می‌پردازیم.

مزایای فناوری بلاک چین

دقت زنجیره Accuracy of the Chain

تراکنش های شبکه بلاک چین توسط هزاران کامپیوتر و دستگاه تایید شده است که موجب ثبت دقیق اطلاعات می‌شود. حتی اگر کامپیوتری در شبکه یک اشتباه محاسباتی مرتکب شود، این خطا فقط در یک نسخه از بلاک چین ایجاد می شود و توسط بقیه شبکه پذیرفته نمی شود.

کاهش هزینه‌ها Cost Reductions

بلاک چین نیاز به تایید شخص ثالث و هزینه‌های مرتبط با آن‌ها را از بین می‌برد. از سوی دیگر، بیت کوین قدرت مرکزی ندارد و کارمزد تراکنش‌های محدودی دارد.

عدم تمرکز Decentralization

بلاک چین هیچ یک از اطلاعات خود را در یک مکان مرکزی ذخیره نمی‌کند. هر زمان که یک بلاک جدید به بلاک چین اضافه می‌شود، هر کامپیوتر موجود در شبکه، بلاک چین خود را به روز می‌کند تا تغییر را منعکس کند. این موضوع باعث می‌شود دستکاری در بلاک چین دشوارتر شود.

معاملات کارآمد Efficient Transactions

در برخی از بلاک چین‌ها، تراکنش‌ها را می‌توان در عرض چند دقیقه تکمیل کرد و پس از چند دقیقه از ایمن بودن اطمینان حاصل کرد. با استفاده از تکنولوژی بلاک چین به‌راحتی می‌توانید خرید و فروش ارزهای دیجیتال مختلف از جمله فلوکی اینو floki inu را انجام دهید. این ویژگی به‌خصوص برای معاملات برون مرزی بسیار مهم است. 

معاملات خصوصی Private Transactions

با اتصال به اینترنت می‌توانید در بسیاری از شبکه‌های بلاک چین فهرست تراکنش‌های شبکه را مشاهده کنید. نکته‌ی مهم این‌جاست که اگرچه جزئیات تراکنش‌ها قابل مشاهده است، اطلاعات شناسایی کاربرانی که تراکنش‌ها را انجام داده‌اند قابل رویت نیست و معاملات شما به‌صورت خصوصی انجام می‌شود.

معاملات امن Secure Transactions

معاملات در شبکه بلاک چین به‌صورت کاملا امن انجام می‌شود چون پس از ثبت هر تراکنش، صحت این تراکنش باید توسط شبکه بلاک چین تایید شود. پس از تایید توسط بلاک چین تراکنش به بلاک چین اضافه می‌شود. 

شفافیت Transparency

شفافیت از ویژگی‌های مهم فناوری بلاک چین است زیرا اکثر بلاک چین‌ها متن باز هستند و همه کاربران می‌توانند کد آن را مشاهده کنند. متن باز بودن کد بلاک چین باعث می‌شود هیچ مرجعی برای کنترل یا ویرایش وجود نداشته باشد و هرکسی می‌تواند تغییرات یا ارتقا سیستم را پیشنهاد دهد.

بانکداری بدون بانک Banking the Unbanked

یکی از ویژگی‌های مهم بلاک چین این است که تمام افراد در سراسر جهان می‌توانند از آن استفاده کنند. این ویژگی باعث می‌شود کاربران زیادی بتوانند دارایی‌های خود را به جای نگهداری به‌صورت پول نقد یا داخل بانک‌ها، به‌صورت ارز دیجیتال ذخیره کنند و احتمال سرقت رفتن دارایی خود را کاهش دهند.

معایب فناوری بلاک چین

هزینه فناوری Technology Cost

اگرچه بلاک چین می‌تواند در هزینه‌های تراکنش‌ها در هزینه کاربران صرفه‌جویی کند، اما این فناوری رایگان نیست. برای مثال، سیستم اثبات کار شبکه PoW بیت‌کوین برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها، مقدار زیادی توان محاسباتی را مصرف می‌کند. در دنیای واقعی، انرژی مصرف شده توسط میلیون‌ها دستگاه در شبکه بیت کوین بیشتر از مصرف سالانه پاکستان است.

سرعت و ناکارآمدی داده Speed and Data Inefficiency

بیت کوین یک مطالعه موردی عالی برای ناکارآمدی های احتمالی بلاک چین است. سیستم PoW بیت کوین حدود 10 دقیقه طول می کشد تا یک بلوک جدید به بلاک چین اضافه کند. با این نرخ، تخمین زده می‌شود که شبکه بلاک‌چین تنها می‌تواند حدود سه تراکنش در ثانیه (TPS) را مدیریت کند. اگرچه سایر ارزهای رمزپایه مانند اتریوم عملکرد بهتری نسبت به بیت‌کوین دارند، بلاک چین همچنان آنها را محدود می‌کند. مسئله دیگر این است که هر بلوک فقط می‌تواند داده های زیادی را در خود نگه دارد. بحث اندازه بلوک یکی از مبرم‌ترین مسائل برای مقیاس‌پذیری بلاک‌چین‌ها در آینده است.

فعالیت غیرقانونی Illegal Activity

محرمانگی به‌عنوان یک ویژگی مثبت در فناوری بلاک چین موجب حفظ حریم خصوصی کاربران و جلوگیری از هک می‌شود اما امکان تجارت و فعالیت غیرقانونی را نیز فراهم می‌کند. افراد می‌توانند در دارک وب کالاهای غیرقانونی را خرید و فروش کنند و انتقال پول خود را با استفاده از ارزهای دیجیتال تحت فناوری بلاک چین انجام دهند.

مقررات Regulation

عدم وجود قوانین و مقررات مشخص در رابطه با فناوری بلاک چین و دنیای ارزهای دیجیتال یکی از مسائل نگران‌کننده برای کاربران است. این امکان وجود دارد که دولت‌ها مالکیت و نقل‌وانتقال پول با ارزهای دیجیتال را غیرقانونی اعلام کنند که موجب آسیب به کاربران خواهد شد. البته با پذیرش هرچه بیشتر ارزهای دیجیتال طی سال‌های اخیر این نگرانی کاهش پیدا کرده و پلتفرم‌های بسیاری به کاربران خود اجازه داده‌اند پرداخت‌های خود را با ارزهای دیجیتال انجام دهند.

انواع بلاک چین

فناوری بلاک چین انواع مختلفی دارد که هر کدام از آن‌ها ویژگی‌های خاص خود را دارند. 4 نوع از انواع بلاک چین عبارت‌اند از:

بلاک چین‌های عمومی (Public Blockchains)

بلاک چین عمومی به هرکسی اجازه می‌دهد به شبکه ملحق شود، تراکنش‌ها را تایید کند و قراردادهای هوشمند را ایجاد کند. دو نمونه معروف از بلاک چین‌های معمولی بیت کوین و اتریوم هستند.

بلاک چین‌های خصوصی (Private Blockchains)

بلاک چین‌های خصوصی به‌‌عنوان بلاک چین‌های مجاز نیز شناخته می‌شوند. این بلاک چین‌ها حریم خصوصی و کنترل بیشتری روی شبکه ارائه می‌دهند اما تمرکززدایی را قربانی می‌کنند.

بلاک چین‌های ترکیبی (Hybrid Blockchains)

بلاک چین‌های هیبریدی ویژگی‌های بلاک چین‌های عمومی و خصوصی را با هم ترکیب می‌کنند. این بلاک چین‌ها به سازمان‌ها اجازه می‌دهد کنترل کنند چه کسی می‌تواند به داده‌های ذخیره‌شده در بلاک چین دسترسی داشته باشد و چه داده‌هایی به صورت عمومی باز باشند.

بلاک چین های کنسرسیومی (Consortium Blockchains)

بلاک چین کنسرسیوم، که به عنوان بلاک چین فدرال نیز شناخته می‌شود، یک بلاک چین خصوصی با دسترسی محدود به یک گروه خاص است که خطرات ناشی از کنترل شبکه را فقط یک نهاد در یک بلاک چین خصوصی از بین می‌برد. در یک بلاک چین کنسرسیوم، رویه‌های اجماع توسط گره‌های از پیش تعیین‌شده کنترل می‌شوند.

چهار نوع معرفی شده تنها برخی از انواع اصلی بلاک چین هستند. با توجه به پیشرفت روزافزون فناوری بلاک چین، احتمال ایجاد انواع و تغییرات جدید دور از ذهن نیست.

الگوریتم‌ها و مکانیسم‌های بلاک چین

الگوریتم‌های بلاک چین بخش مهمی از این فناوری هستند که برای ثبت و تایید تراکنش‌ها در چندین رایانه یا گره استفاده می‌شود. چند الگوریتم مهم بلاک چین را در ادامه به مختصر معرفی می‌کنیم.

الگوریتم‌های هش Hashing Algorithms

الگوریتم‌های بلاک چین اکثرا از توابع هش برای ایجاد امضای دیجیتال استفاده می‌کنند. دو نمونه از الگوریتم‌های هش محبوب شامل SHA-256 و Keccak-256 است.

الگوریتم اثبات کار PoW

PoW یک الگوریتم اجماع است که در بسیاری از شبکه‌های بلاک چین از جمله بیت کوین استفاده می‌شود. اولین ماینری که راه‌حلی پیدا می‌کند، یک بلاک جدید به بلاک چین اضافه می‌کند. الگوریتم اجماع اثبات کار امنیت شبکه را تضمین می‌کند اما انرژی قابل‌توجهی مصرف می کند.

اثبات سهام Pos

PoS یک الگوریتم اجماع است که اعتبارسنجی‌ها برای ایجاد بلاک‌های جدید را بر اساس مقدار ارز دیجیتالی که مایل هستند به عنوان سهام استیک کنند، انتخاب می‌کند. اتریوم 2.0 یک نمونه از بلاک چین‌های مبتنی بر الگوریتم اثبات سهام است.

الگوریتم DPoS

یک الگوریتم اجماع که توسط بلاک چین‌های Tron و Eos استفاده می‌شود و هدف آن دستیابی به توان عملیاتی بالاتر نسبت به PoW و PoS است.

الگوریتم PBFT

PBFT یک الگوریتم توافقی است که برای بلاک چین‌های مجاز طراحی شده است. این الگوریتم به شبکه اجازه می‌دهد حتی اگر برخی از گره‌ها خراب باشند، به درستی کار کند.

الگوریتم‌های گراف غیرچرخه‌ای DAG

بلاک چین‌های مبتنی برا DAG از الگوریتم‌هایی با ساختار نموداری استفاده می‌کنند که در آن هر تراکنش تراکنش های قبلی را تایید می کند.

الگوریتم‌های معرفی شده تنها چند مورد از الگوریتم‌های بلاک چین هستند. بلاک چین‌های مختلف بسته به اهداف خاص خود ممکن است از الگوریتم‌ها و مکانیسم‌های اجماع متفاوتی استفاده کنند.

آینده فناوری بلاک چین

در کتاب پروفسور کلاوس شواب با نام «انقلاب صنعتی چهارم» از کلید واژه بلاک چین به عنوان فناوری مهندسی آینده بشر نام برده شده است. با توجه به روندهای فعلی پیش‌بینی می‌شود بلاک چین در دهه‌های آینده تغییرات بزرگی در بسیاری از صنایع ایجاد خواهد کرد. چند حوزه‌ی مهم که احتمالا با استفاده از فناوری بلاک چین در آینده شاهد تغییرات بزرگی خواهند بود عبارت‌اند از:

امنیت سایبری

فناوری بلاک چین با توجه به این‌که یک سیستم توزیع شده است می‌تواند برای جلوگیری از دستکاری، امنیت داده‌ها و اجازه به کاربران برای تأیید صحت فایل‌ها استفاده شود.

دولت

دولت‌ها می‌توانند از فناوری بلاک چین برای جایگزینی سیستم‌های مبتنی بر کاغذ استفاده کنند. همچنین استفاده از این فناوری برای رای‌گیری‌ها امکان تقلب را کاهش می‌دهد و به محافظت از هویت رای‌دهندگان نیز کمک می‌کند.

امور مالی – بانکداری

با توجه به تورم جهانی و افزایش هزینه‌های انتقال پول بین واسطه‌های مالی، پیش‌بینی می‌شود کشورهای در حال توسعه به استفاده هرچه بیشتر از ارزهای دیجیتال رو خواهند آورد. یکی از زمینه‌های امیدوارکننده برای روند توسعه بلاک چین ایجاد ارزهای دیجیتال ملی است که در رابطه با ارزهای سنتی موجود کار می‌کنند.

پزشکی

بلاک چین را می‌توان برای توسعه برنامه‌هایی برای مدیریت داده‌های بیمار، کنترل عرضه دارو، خودکارسازی معاینه پزشکی و تراکنش‌های درمانی مورد استفاده قرار داد. همچنین بلاک چین ابزاری موثر برای تایید صحت محموله‌های واکسن و پیگیری توزیع واکسن خواهد بود که نگرانی در مورد تولید و توزیع واکسن‌های تقلبی را برطرف خواهد کرد.

بازاریابی

بلاک چین در آینده یک فناوری بسیار مفید و کاربردی در زمینه بازاریابی خواهد بود. با استفاده از بلاک چین نظارت و سنجش اثربخشی کمپین‌های تبلیغاتی افزایش یافته و موارد تقلب تبلیغاتی به حداقل خواهد رسید. همچنین بلاک چین می‌تواند به جمع آوری داده ها در مورد رفتار و روانشناسی مشتری کمک کند.

کلام پایانی؛ نوبیتکس دریچه‌ای برای استفاده از مزایای فناوری بلاک چین

در این مقاله با مفهوم بلاک چین، اجزای و نحوه‌ی کار آن، مزایای و معایب آن، انواع فناوری‌های بلاک چین و همچنین تفاوت‌هایی که با ارز دیجیتال بیت کوین و بانک‌های سنتی دارد آشنا شدیم. بلاک چین یک شبکه غیر متمرکز است که امکان انجام تراکنش‌ها به صورت ایمن را می‌دهد و شفافیت داده‌ها و محرمانگی حریم خصوصی کاربران به پذیرش هرچه بیشتر آن کمک می‌کند. هرچند این فناوری به‌واسطه ارزهای دیجیتال و به‌خصوص بیت کوین شناخته می‌شود اما موارد استفاده آن محدود به دنیای کریپتو نیست و در حالی که وارد دهه سوم بلاک چین می‌شویم، کاربری‌های آن نیز رو به گسترش است. با ایجاد حساب در صرافی آنلاین نوبیتکس می‌توانید از مزایای فوق‌العاده فناوری بلاک چین استفاده کرده و به خرید سریع و امن ارز دیجیتال بپردازید.