در کمتر از دو دهه، «بلاکچین» از واژه‌ای مبهم در گوشه‌ای از یک مقاله‌ی ۹ صفحه‌ای به قلم ساتوشی ناکاموتو، به زیرساختی بدل شده است که حجم عظیمی از دارایی‌های مالی، قراردادهای تجاری و حتی رأی‌های الکترونیک را جابه‌جا می‌کند. بلاکچین نوعی دفترکل توزیع‌شده است که بدون اتکا به هرگونه مرجع مرکزی، رکوردهایی تغییرناپذیر، شفاف و مقاوم در برابر دستکاری ایجاد می‌کند. همین ویژگی‌ها امروز آن را از دل بیت‌کوین فراتر برده و به موتور محرک اقتصاد توکنی، متاورس و وب 3 تبدیل کرده است. در این مطلب به بررسی این که بلاکچین چیست می‌پردازیم و با انواع بلاکچین و کاربرد آن‌ها آشنا می‌شویم.
بلاکچین چیست؟
بلاکچین یک پایگاه داده یا دفتر کل توزیع‌شده است که بین گره‌های یک شبکه رایانه‌ای به اشتراک گذاشته می‌شود. این فناوری بیشتر به خاطر نقش کلیدی‌اش در سیستم‌های رمزارز مانند بیت‌کوین شناخته می‌شود، جایی که رکوردی امن و غیرمتمرکز از تراکنش‌ها را حفظ می‌کند، اما کاربرد آن محدود به رمزارزها نیست. بلاکچین می‌تواند در هر صنعتی برای غیرقابل‌تغییر کردن داده‌ها استفاده شود؛ به این معنا که داده‌ها پس از ثبت، دیگر قابل ویرایش نخواهند بود.
از آنجایی که اطلاعات ثبت‌شده در یک بلوک قابل تغییر نیستند، تنها نقطه‌ای که به اعتماد نیاز دارد و حساسیت بالایی دارد، همان لحظه‌ای است که کاربر یا برنامه‌ای داده را وارد می‌کند. این ویژگی نیاز به واسطه‌های مورد اعتماد مانند حسابرسان یا افراد دیگر را کاهش می‌دهد؛ افرادی که هم هزینه‌بر هستند و هم ممکن است دچار خطا شوند.
از زمان معرفی بیت‌کوین در سال ۲۰۰۹، کاربردهای بلاکچین با سرعت بسیار بالایی در حال گسترش است و زمینه‌هایی مانند رمزارزهای متنوع، برنامه‌های مالی غیرمتمرکز (DeFi)، توکن‌های غیرقابل تعویض (NFT) و قراردادهای هوشمند را در بر گرفته است.
بلاکچین چگونه کار می‌کند؟
در بلاکچین، برنامه‌هایی به نام اسکریپت وظایفی را انجام می‌دهند که معمولاً شما در پایگاه‌داده‌های سنتی انجام می‌دهید: ثبت، بازیابی، ذخیره‌سازی و ایمن‌سازی اطلاعات. اما بر خلاف پایگاه‌داده‌های متمرکز که فقط روی یک سرور یا سیستم ذخیره می‌شوند، بلاکچین توزیع‌شده است. یعنی نسخه‌های متعددی از آن روی رایانه‌های زیادی ذخیره می‌شود و همه آن‌ها باید با هم مطابقت داشته باشند تا داده معتبر شناخته شود.
در بلاکچین بیت‌کوین، اطلاعات تراکنش‌ها در فایل‌هایی با اندازه ۴ مگابایت (در بیت‌کوین) به نام بلوک (Block) جمع‌آوری می‌شود (در بلاکچینهای مختلف، اندازه بلوک ممکن است متفاوت باشد). پس از پر شدن بلوک، داده‌های آن از طریق یک تابع هش رمزنگاری‌شده پردازش می‌شود که خروجی آن یک عدد شانزده‌هشتی (hexadecimal) به نام هش سرصفحه بلوک (block header hash) خواهد بود.
این هش در سرصفحه بلوک بعدی وارد می‌شود و همراه با اطلاعات دیگر آن بلوک رمزنگاری می‌شود. به این ترتیب، یک زنجیره از بلوک‌ها ایجاد می‌شود که به آن “زنجیره بلوکی” یا همان بلاکچین گفته می‌شود.
فرایند انجام تراکنش
نحوه پردازش تراکنش‌ها به نوع بلاکچین بستگی دارد. در شبکه بیت‌کوین، اگر از طریق کیف پول رمزارزی خود (که رابط کاربری بلاکچین است) تراکنشی را آغاز کنید، مجموعه‌ای از فرایندها آغاز می‌شود:
-
ارسال به Memory Pool: تراکنش به یک صف به نام مموری‌پول فرستاده می‌شود تا در آنجا منتظر پردازش بماند.
-
انتخاب توسط ماینرها: ماینرها تراکنش‌ها را انتخاب کرده، آن‌ها را در یک بلوک جدید قرار می‌دهند و پس از پر شدن بلوک، فرآیند استخراج (Mining) آغاز می‌شود.
-
هشینگ و پیدا کردن نانس (Nonce): برای استخراج، ماینرها باید به راه‌حلی برای یک معادله دشوار رمزنگاری دست پیدا کنند. این راه‌حل از طریق یافتن مقدار درست نانس (عددی که فقط یک بار استفاده می‌شود) به دست می‌آید.
-
اگر هش خروجی کمتر یا مساوی مقدار هدف نباشد، نانس افزایش می‌یابد و دوباره تلاش می‌شود.
-
این فرآیند چند میلیارد بار در ثانیه تکرار می‌شود تا یک ماینر هش معتبر را پیدا کرده و پاداش بگیرد.
-
-
بستن بلوک و تکمیل تراکنش: پس از ثبت موفق هش، بلوک بسته می‌شود و تراکنش نهایی می‌گردد.
-
تأیید نهایی: تا زمانی که پنج بلوک دیگر پس از آن ساخته نشوند، تراکنش به طور کامل تأیید شده در نظر گرفته نمی‌شود. این فرآیند در شبکه بیت‌کوین حدود یک ساعت زمان می‌برد (هر بلوک تقریباً ۱۰ دقیقه طول می‌کشد).
سایر روش‌های تأیید در بلاکچینها
تمام بلاکچینها مانند بیت‌کوین عمل نمی‌کنند. به‌عنوان مثال، در شبکه اتریوم، از روش اثبات سهام (Proof of Stake) استفاده می‌شود:
-
کاربران اتریوم مقداری از رمزارز خود (اتر) را به‌عنوان وثیقه قفل می‌کنند.
-
سپس به‌صورت تصادفی یک اعتبارسنج (Validator) انتخاب می‌شود تا بلوک را تأیید کند.
-
این روش بسیار سریع‌تر و کم‌مصرف‌تر از فرآیند استخراج در بیت‌کوین است، زیرا نیازی به رقابت و مصرف انرژی زیاد ندارد.
غیرمتمرکزسازی یا Decentralization در بلاکچین
یک بلاکچین این امکان را فراهم می‌کند که داده‌های موجود در یک پایگاه داده میان چندین گره شبکه؛ یعنی رایانه‌ها یا دستگاه‌هایی که نرم‌افزار بلاکچین را اجرا می‌کنند؛ در مکان‌های مختلف توزیع شوند. این کار باعث ایجاد افزونگی یا ریداندنسی و حفظ صحت داده‌ها می‌شود. برای مثال، اگر کسی بخواهد یک رکورد را در یکی از گره‌ها دستکاری کند، گره‌های دیگر با مقایسه هش‌های بلاک‌ها مانع این کار می‌شوند. به این ترتیب، هیچ گره‌ای به‌تنهایی نمی‌تواند اطلاعات موجود در زنجیره را تغییر دهد.
به‌دلیل این توزیع و همچنین اثبات رمزنگاری‌شده‌ای که نشان می‌دهد کار موردنظر انجام شده، داده‌های بلاکچین؛ مانند تاریخچه تراکنش‌ها؛ غیرقابل برگشت می‌شوند. این داده‌ها می‌توانند فهرستی از تراکنش‌ها باشند، اما بلاکچینهای خصوصی می‌توانند انواع دیگری از اطلاعات مانند قراردادهای حقوقی، مدارک شناسایی دولتی یا موجودی انبار یک شرکت را نیز در خود نگه دارند. بیشتر بلاکچینها این اطلاعات را به‌صورت مستقیم ذخیره نمی‌کنند؛ بلکه آن‌ها را از طریق یک الگوریتم هش عبور داده و سپس با استفاده از یک توکن در بلاکچین نمایش می‌دهند.
Transparency یا شفافیت در بلاکچین
به‌دلیل ماهیت غیرمتمرکز بلاکچین بیت‌کوین، همه تراکنش‌ها به‌صورت شفاف قابل مشاهده هستند؛ یا از طریق دانلود و بررسی مستقیم داده‌ها، یا با استفاده از مرورگرهای بلاکچین که به هر کسی اجازه می‌دهند تراکنش‌ها را به‌صورت زنده مشاهده کند. هر گره یک نسخه از زنجیره را در اختیار دارد که با تایید و افزودن بلاک‌های جدید، به‌روزرسانی می‌شود. این بدان معناست که اگر بخواهید، می‌توانید مسیر حرکت یک بیت‌کوین را در هر مرحله دنبال کنید.
برای مثال، در گذشته صرافی‌هایی مورد حمله هکرها قرار گرفته‌اند که در نتیجه آن مقدار زیادی رمزارز به سرقت رفته است. اگرچه ممکن است هکرها ناشناس باقی مانده باشند؛ به‌جز آدرس کیف پولشان؛ ولی رمزارزهایی که به سرقت رفته‌اند به‌راحتی قابل ردیابی هستند، زیرا آدرس‌های کیف پول ارز دیجیتال روی بلاکچین ذخیره شده‌اند.
البته، سوابق ذخیره‌شده در بلاکچین بیت‌کوین (و اکثر بلاکچینهای دیگر) رمزنگاری شده‌اند. این بدان معناست که فقط فردی که یک آدرس به او اختصاص داده شده، می‌تواند هویت خود را آشکار کند. در نتیجه، کاربران بلاکچین می‌توانند در عین حفظ شفافیت، ناشناس باقی بمانند.
مزایا و معایب بلاکچین چیست؟
فناوری بلاکچین با هدف ایجاد شفافیت، امنیت و حذف واسطه‌ها وارد دنیای دیجیتال شد و توانست تحولی چشمگیر در ثبت و انتقال اطلاعات ایجاد کند. این فناوری مزایای زیادی مانند کاهش هزینه‌ها، افزایش سرعت تراکنش‌ها و جلوگیری از تقلب دارد، اما در کنار این نقاط قوت، معایبی هم وجود دارد که نمی‌توان نادیده گرفت.
مصرف بالای انرژی، محدودیت در سرعت پردازش و نگرانی‌های مربوط به فعالیت‌های غیرقانونی از جمله چالش‌هایی هستند که بلاکچین با آن‌ها روبه‌رو است. در ادامه، مهم‌ترین مزایا و معایب این فناوری را به‌صورت خلاصه مرور می‌کنیم:
مزایا
- ثبت اطلاعات با دقت بالا و بدون خطای انسانی
- کاهش هزینه‌ها با حذف واسطه‌ها
- غیرمتمرکز بودن و توزیع داده‌ها در شبکه
- انجام تراکنش‌ها در هر زمان از شبانه‌روز
- ناشناس بودن کاربران و حفظ حریم خصوصی
- امنیت بالا و غیرقابل تغییر بودن داده‌ها
- شفافیت کامل در بلاکچینهای عمومی
- دسترسی مالی برای افراد بدون حساب بانکی
معایب
- مصرف بالای انرژی و هزینه‌های تکنولوژی
- سرعت پایین پردازش در برخی بلاکچینها
- محدودیت ظرفیت ذخیره‌سازی در بلاک‌ها
- احتمال استفاده برای فعالیت‌های غیرقانونی
- نبود قطعیت کامل در پذیرش عمومی
- نگرانی از مقررات دولتی و تغییر قوانین
- افزایش نیاز به فضای ذخیره‌سازی در آینده
انواع بلاکچین
بلاکچینها تنها یک شکل ندارند و بسته به نیاز کاربران و سازمان‌ها، در مدل‌های مختلفی طراحی شده‌اند. هرکدام از این مدل‌ها سطح دسترسی، میزان شفافیت و نوع کاربرد متفاوتی دارند. به همین دلیل شناخت انواع بلاکچین برای درک بهتر کاربردهای آن در صنایع مختلف بسیار مهم است. در ادامه با چهار نوع اصلی فناوری بلاکچین آشنا می‌شویم:
بلاکچین عمومی (Public Blockchain)
بلاکچین عمومی کاملاً باز است و همه افراد می‌توانند در آن مشارکت داشته باشند. برای ورود تنها داشتن اینترنت و رایانه کافی است. این شبکه غیرمتمرکز است و هیچ فرد یا نهادی آن را کنترل نمی‌کند. تمام اعضای شبکه نسخه‌ای از اطلاعات را نگه می‌دارند و می‌توانند تراکنش‌ها را تایید کنند. امنیت بالا، شفافیت و ناشناس بودن از ویژگی‌های این نوع بلاکچین است، اما سرعت پایین پردازش و مصرف بالای انرژی از چالش‌های آن محسوب می‌شود.
مزایا:
- قابل اعتماد بودن با الگوریتم‌های ضد تقلب
- امنیت بالا به دلیل گستردگی شبکه
- ناشناس بودن کاربران
- غیرمتمرکز بودن و عدم وجود مالکیت واحد
معایب:
- سرعت پایین پردازش
- مصرف بالای انرژی
- عدم پذیرش سریع توسط دولت‌ها
کاربرد:
بلاکچین عمومی برای سیستم‌های مالی غیرمتمرکز، رمزارزها و قراردادهای هوشمند ایده‌آل است. بلاکچین بیت کوین و اتریوم نمونه‌های مشهور این مدل هستند که امکان حذف واسطه‌ها و افزایش شفافیت را فراهم کرده‌اند.
بلاکچین خصوصی (Private Blockchain)
بلاکچین خصوصی برخلاف بلاکچین عمومی محدودتر است و فقط کاربران مجاز می‌توانند به آن دسترسی داشته باشند. کنترل آن معمولاً در دست یک سازمان یا گروه خاص است. این ویژگی باعث افزایش سرعت و حفظ حریم خصوصی می‌شود، اما در عوض تمرکزگرایی بیشتری دارد و احتمال سوءاستفاده نیز بالاتر می‌رود.
مزایا:
- سرعت بالای پردازش
- امکان تنظیم مقیاس‌پذیری
- حفظ حریم خصوصی
- عملکرد متعادل به دلیل محدود بودن دسترسی
معایب:
- امنیت کمتر به دلیل تعداد کم نودها
- تمرکز بالا و وابستگی به سازمان
- احتمال از دست رفتن شبکه در صورت خاموش شدن نودها
کاربرد:
بلاکچین خصوصی برای شرکت‌ها و سازمان‌هایی مناسب است که به کنترل دقیق داده‌ها نیاز دارند. این نوع بلاکچین در حسابرسی داخلی، مدیریت دارایی‌ها و رأی‌گیری مورد استفاده قرار می‌گیرد. نمونه‌هایی از آن Hyperledger و Corda هستند.
بلاکچین ترکیبی (Hybrid Blockchain)
این مدل ترکیبی از بلاکچین عمومی و خصوصی است. برخی داده‌ها به‌صورت عمومی قابل مشاهده هستند و بخشی دیگر تنها برای افراد خاصی در دسترس است. کنترل کلی بلاکچین ترکیبی در اختیار یک سازمان است، اما حتی آن‌ها نیز نمی‌توانند داده‌ها را تغییر دهند. این انعطاف باعث شده تا برای کاربردهایی که نیاز به همزمانی شفافیت و محرمانگی دارند، بسیار مناسب باشد.
مزایا:
- امنیت بالا به دلیل ترکیب خصوصی و عمومی
- هزینه پایین تراکنش
- معماری انعطاف‌پذیر
- قابلیت انتخاب در انتشار اطلاعات
معایب:
- دشواری در پیاده‌سازی
- احتمال پنهان‌کاری
- نبود انگیزه برای مشارکت گسترده کاربران
کاربرد:
بلاکچین ترکیبی برای صنایع بهداشت، دولت‌ها و شرکت‌های مالی که به اشتراک‌گذاری انتخابی اطلاعات نیاز دارند بسیار کارآمد است. ریپل و XRP از نمونه‌های این نوع بلاکچین به شمار می‌روند.
بلاکچین کنسرسیوم یا فدرال (Consortium Blockchain)
در مدل بلاکچین کنسرسیوم یا فدرال ، مدیریت بلاکچین میان چند سازمان تقسیم می‌شود. بخشی از داده‌ها خصوصی است و بخشی دیگر می‌تواند عمومی باشد. این ساختار باعث می‌شود همزمان امنیت، سرعت و همکاری میان سازمان‌ها برقرار باشد. اگرچه تصمیم‌گیری‌های مشترک می‌تواند روند کار را کندتر کند، اما بهره‌وری بالایی دارد.
مزایا:
- سرعت بالای پردازش
- وجود چند مرجع تصمیم‌گیر
- حفظ حریم خصوصی
- انعطاف‌پذیری در تصمیم‌گیری
معایب:
- نیاز به توافق جمعی
- امکان پنهان‌کاری
- آسیب‌پذیری در صورت نفوذ به نودهای محدود
کاربرد:
بلاکچین کنسرسیوم برای صنایع مالی، بانک‌ها، شرکت‌های بزرگ و زنجیره تأمین مناسب است. این مدل با امکان همکاری بین سازمان‌ها، هماهنگی و امنیت بیشتری را فراهم می‌کند. Tendermint و Multichain از نمونه‌های این نوع هستند.
آیا بلاکچین بیت‌کوین امن است؟
برای پاسخ کوتاه باید بگوییم بله، بلاکچین بیت‌کوین بسیار امن است، اما بهتر است دقیق‌تر نگاه کنیم تا دلیلش را بفهمیم. همانطور که در توضیح بلاکچین چیست گفتیم؛ بلاکچین بیت‌کوین مثل یک دفتر ثبت است که هر صفحه آن (بلاک) به صفحه قبلی قفل شده است.
وقتی بلاکی ثبت می‌شود، تغییر آن تقریباً غیرممکن می‌شود، چون هر بلاک، کد (هش) بلاک قبلی را هم در خود دارد. اگر کسی بخواهد داده‌ای را دستکاری کند، باید کد تمام بلاک‌های بعدی را هم تغییر دهد. این یعنی باید قدرت بسیار زیادی برای انجام این کار داشته باشد.
اما چرا این کار تقریبا غیرممکن است؟ زیرا شبکه بیت‌کوین بسیار بزرگ است و هزاران نفر در سراسر دنیا روی آن فعالیت می‌کنند. برای تغییر یک بلاک، فرد خرابکار باید بیش از نیمی از قدرت پردازش کل شبکه (۵۱ درصد) را در اختیار داشته باشد.
با توجه به اینکه بیت‌کوین در سال ۲۰۲۴ با سرعت حیرت‌انگیز ۶۴۰ میلیون میلیارد هش در ثانیه کار می‌کند، رسیدن به این قدرت تقریبا غیرممکن است.
پس تا زمانی که شبکه فعال و گسترده باقی بماند، بلاکچین بیت‌کوین از دستکاری و هک شدن در امان است. البته مثل هر فناوری، اگر کدها آسیب‌پذیری داشته باشند، ممکن است در تئوری مشکلاتی ایجاد شود، ولی تا امروز بیت‌کوین در این زمینه بسیار مقاوم بوده است.
سخن نهایی
در این مطلب به بررسی و پاسخ به این سوال که بلاکچین چیست پرداختیم. بلاکچین فراتر از مفهوم رمزارزها، به یک فناوری بنیادین برای ذخیره و انتقال داده‌ها در سراسر جهان تبدیل شده است.با گسترش کاربردهای بلاکچین، اهمیت دسترسی سریع و پایدار به شبکه‌های آن بیشتر می‌شود. در نهایت، فناوری بلاکچین اینجاست تا ثبت اطلاعات را وارد عصری جدید کند؛ عصری که امنیت و شفافیت در آن حرف اول را می‌زند.
