بلاکچین چیست و چرا اهمیت دارد؟

فناوری بلاکچین، تحول بزرگی را در صنایع مختلف پدید آورده و باعث دگرگونی فرآیندهای قدیمی، ارتقای امنیت، شفافیت و کارایی شده‌است. می‌توان با بلاکچین، امکان هک شدن سیستم را به حداقل رسانده و تراکنش‌ها و داده‌های مختلف را به‌طور همزمان در چندین محل ذخیره کرد. در این مقاله، قصد داریم با فناوری بلاکچین، کاربردها، مزایا و معایب آن آشنا شده و کارکرد آن را چه در حوزه کریپتو و زمینه‌های دیگر بررسی کنیم. با ما همراه باشید.

بلاکچین چیست؟

بلاکچین، یک لجر دیجیتال تغییر ناپذیر است که امکان تراکنش‌های امن را در یک شبکه همتا به همتا ممکن می‌سازد. این فناوری قابلیت ثبت، نگهداری و راستی‌آزمایی داده‌ها را با استفاده از تکنیک‌های غیر متمرکز به‌منظور عدم نیاز به گروه‌های ثالث مانند بانک‌ها یا دولت‌ها دارد. هر تراکنش ثبت شده و سپس در یک بلوک در بلاکچین نگهداری می‌شود. هر بلوک جهت محافظت، رمزنگاری شده و به بلوک قبل زنجیر (چین) می‌شود. بدین ترتیب، بلاکچین یک ترتیب زمانی کد محور را ایجاد می‌کند. در واقع، بدون اجماع یک شبکه، امکان حذف یا اصلاح داده‌های ذخیر شده در یک بلاکچین وجود ندارد. این پایگاه‌های داده جدید، به‌عنوان یک منبع قابل‌اعتماد عمل کرده و موجب تسهیل تبادل داده‌ها به‌صورت کاملاً شفاف و دقیق در میان شبکه‌ای منسجم از رایانه‌ها می‌شود.

فناوری بلاکچین صرف‌نظر از قابلیت انتقال ارزهای دیجیتال از یک ولت به ولت دیگر، یک فناوری نوظهور با طیف گسترده‌ای از کاربردها از جمله جلوگیری از اقدامات مجرمانه بانکی و تنگناهای زنجیره ارزش تا محافظت از پرونده‌ها و سوابق پزشکی است.

چرا بلاکچین اهمیت دارد؟

بلاکچین یک فناوری تحول آفرین است، زیرا به کاهش ریسک‌های امنیتی، کشف جعل و تخلفات و ایجاد شفافیت کمک می‌کند. فناوری بلاکچین که شهرت زیادی به‌خاطر کاربرد خود در ارزهای دیجیتال و NFTها کسب کرده است، در حال حاضر به یک راهکار مدیریتی برای تمامی صنایع جهان تبدیل شده ‌است. امروزه می‌توان مشاهده کرد که چگونه بلاکچین باعث ایجاد شفافیت در حوزه‌هایی مانند زنجیره تأمین مواد غذایی، تأمین امنیت داده‌های بخش سلامت، عرضه بازی‌های نوآورانه و تغییر در نحوه مدیریت و مالکیت داده‌ها، در مقیاس گسترده شده ‌است.

بلاکچین چگونه کار می‌کند؟

در طی سال‌های اخیر، شما احتمالاً مشاهده کرده‌اید که بسیاری از کسب‌وکارها در سراسر جهان، از فناوری بلاکچین استفاده می‌کنند. اما فناوری بلاکچین دقیقاً چگونه کار می‌کند؟ همچنان مراحل پیشرفت و تکامل بلاکچین در مراحل اولیه قرار داشته و می‌توان انتظار تحول بزرگ آن را در آینده داشت.

بلاکچین، آمیزه‌ای از سه فناوری مهم است:

• کلیدهای رمزنگاری
• شبکه همتا به همتا شامل یک لجر مشترک
• ابزار محاسبه جهت نگهداری تراکنش‌ها و سوابق شبکه

کلیدهای رمزنگاری شامل دو کلید عمومی و خصوصی هستند. این کلیدها به اجرای موفقیت‌آمیز تراکنش‌ها بین دو گروه کمک می‌کنند. هر فرد، این دو کلید را دارد و از آنها جهت ایجاد یک مرجع هویتی دیجیتالی امن استفاده می‌کند. این هویت امن، مهم‌ترین جنبه فناوری بلاکچین است. این هویت در دنیای ارزهای دیجیتال، با نام امضای دیجیتال خوانده شده و برای تایید و کنترل تراکنش‌ها استفاده می‌شود.

امضای دیجیتال با شبکه همتا به همتا ادغام می‌شود؛ تعداد زیادی از افراد که به‌عنوان مسئول (متصدی) عمل می‌کنند، از امضای دیجیتال برای رسیدن به اجماع در مورد تراکنش‌ها استفاده می‌کنند. هنگامی که آنها معامله‌ای را تایید می‌کنند، این معامله با راستی‌آزمایی ریاضی تایید شده و منجر به تراکنش امن و موفق بین دو گروه متصل به شبکه می‌شود. بنابراین، کاربران بلاکچین از کلیدهای رمزنگاری جهت انجام انواع مختلف تراکنش‌های دیجیتال در شبکه همتا به همتا استفاده می‌کنند.

اجزا بلاکچین

اجزا و بخش‌های مرتبط با بلاکچین عبارتند از:

بلوک

ابتدا بلوک را بررسی می‌کنیم. هر بلوک دارای داده‌های ذخیره شده و همچنین کد حرفی- عددی مختص خود تحت عنوان هش است. می‌توان این کدهایی را که با رمزنگاری ایجاد می‌شوند، به‌عنوان یک اثر انگشت دیجیتال تصور کرد. این کدها، نقش بسیار مهمی در ایجاد ارتباط بلوک‌ها با یکدیگر ایفا کرده به‌نحوی که بلوک‌های جدید از کد هش بلوک قبلی ایجاد شده و در نتیجه، یک توالی زمانی ایجاد می‌شود. هر نوع دست‌کاری این کدها، منجر به رشته کاملاً متفاوتی از حروف نامفهوم شده و مشارکت کنندگان می‌توانند بلوک‌های نامتجانس را کشف و حذف کنند. بلوک‌ها عموماً شامل اجزا زیر هستند:

عدد جادویی

عددی حاوی مقادیر خاص که بلوک را به‌عنوان بخشی از یک شبکه ارز دیجیتال، شناسایی می‌کند.

اندازه بلوک

اندازه بلوک، محدوده اندازه را بر روی بلوک تعیین می‌کند، به‌نحوی که امکان نوشتن تعداد مشخصی از اطلاعات در آن وجود دارد.

هدر بلوک

هدر بلوک، حاوی اطلاعاتی در مورد بلوک است.

کانتر تراکنش

کانتر (شمارنده) تراکنش عددی است که نشان دهنده تعداد تراکنش‌های ذخیره شده در بلوک است.

تراکنش‌ها

فهرستی از کلیه تراکنش‌ها در یک بلوک

گره

یک گره بلاکچین، یک دستگاه و معمولاً یک رایانه است که در یک شبکه بلاکچین مشارکت می‌کند. این دستگاه نرم‌افزار پروتکل بلاکچین را اجرا کرده و به امکان اعتبار سنجی تراکنش‌ها و حفظ امنیت شبکه کمک می‌کند. گره‌های بلاکچین با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. هر چه تعداد گره‌ها بیشتر باشد، شبکه غیرمتمرکزتر است.

در مورد بیشتر بلاکچین ها، همه کاربران می‌توانند یک کد ایجاد کنند. به‌طور مثال، اگر قصد دارید گرهی را برای بیت کوین اجرا کنید، می‌توانید نرم‌افزار بیت کوین کور (Bitcoin Core) را در یک رایانه، دانلود کنید. البته برخی از بلاکچین ها مانند ریپل، صرفاً امکان مشارکت را برای برخی از گره‌ها می‌دهند. با این حال، بیشتر شبکه‌های بلاکچین، از رویه بیت کوین تبعیت می‌کنند و امکان مشارکت به‌تمامی کاربران، داده ‌می‌شود. انواع گره‌های مورد استفاده در بلاکچین عبارتند از:

• گره کاملاً آرشیوی (Archival Full Nodes)
• گره‌های کاملاً ساده‌شده (Pruned Full Nodes)
• لایت نود (Light Node)
• مس‌تر نود (Masternode)
• گره استخراج‌کننده (Mining nodes)
• گره مرجع (Authority nodes)
• گره استیکینگ (Staking node)
• گره لایتنینگ (Lightning node)

شبکه همتا به همتا

یک شبکه همتا به همتا (P2P)، مبتنی بر مفهوم غیرمتمرکز سازی است که طی آن کاربران می‌توانند تراکنش‌ها را بدون نیاز به یک سرور مرکزی، انجام دهند. همتاها یا گره‌ها (معمولاً یک رایانه)، با یکدیگر به‌طور آزاد در شبکه بدون واسطه، ارتباط برقرار می‌کنند. بر خلاف مدل سرور- کلاینت قدیمی که طی آن کلاینت درخواست خود را ارائه می‌کند و سرور درخواست را تکمیل می‌کند، مدل شبکه P2P این امکان را به گره‌ها می‌دهند تا به‌عنوان کلاینت و سرور عمل کرده و قدرتی برابر به آنها داشته و می‌توانند وظایف مشابهی را در یک شبکه انجام دهند. از مزایای شبکه همتا به همتا، می‌توان به هزینه کم، مقیاس‌پذیری و تاب‌آوری، اشاره کرد. شبکه به سه نوع شبکه P2P بر اساس تفاوت‌های ساختاری، طبقه بندی می‌شود:

شبکه‌های همتا به همتای ساختاریافته

در این شبکه، یک ساختار سازمان‌یافته استفاده شده که طی آن گره‌ها با یکدیگر تعامل کرده و گره‌ها می‌توانند فایل‌ها را حتی در صورت عدم دسترسی به داده‌ها، جستجو کنند. با توجه به این ساختار سازمان‌یافته، نوع تمرکزگرایی در این شبکه وجود دارد. علی رغم امکان دسترسی ساده به داده‌ها در شبکه همتا به همتای ساختار یافته، تدارک و آماده سازی آن، دشوار و پرهزینه خواهد بود.

شبکه‌های همتا به همتای ساختارنیافته

در این نوع شبکه، هیچ ساختار مشخصی برای گره‌ها وجود ندارد. مشارکت کنندگان می‌توانند در صورت تمایل، به شبکه ملحق شده یا آن را ترک کنند. فقدان این ساختار دقیق، منجر به ارتباط تصادفی مشارکت کنندگان با یکدیگر می‌شود. می‌توان این شبکه را به‌سادگی ساخت، اما توان CPU بالایی مورد نیاز است، به‌نحوی که لازم است تا کلیه گره‌ها برای پردازش تعداد زیادی از تراکنش‌ها، فعال باشند. همچنین با ارسال کوئری های جستجو به‌کل شبکه، استفاده از حافظه نیز افزایش می‌یابد. یک شبکه همتا به همتای ساختار نیافته، بیشترین کاربرد را برای فعالیت ریزش مانند یک پلتفرم اجتماعی دارد.

شبکه‌های همتا به همتای ترکیبی

شبکه P2P ترکیبی، تلفیقی از یک مدل کلاینت- سرور و همتا به همتا است. این شبکه دارای یک سرور مرکزی است که اطلاعات را در محل منابع نگهداری کرده و از این سرور برای اجرای جستجوها استفاده می‌کند. شبکه P2P ترکیبی در مقایسه با شبکه P2P ساختار یافته و ساختار نیافته، عملکرد بهتری دارد. این عامل باعث تمرکز بیشتر که برای کوئری های خاص مورد نیاز بوده و مزایایی برای یک شبکه غیر متمرکز دارد.

لجر

لجر، یک پایگاه داده دیجیتال و حاوی اطلاعات است. علت استفاده از دیجیتال این است که ارز مبادله شده بین گره‌های مختلف، دیجیتال است. سه نوع لجر وجود دارند که عبارتند از:

لجر عمومی

این لجر، کاملاً شفاف بوده و در دسترس همگان قرار دارد. هر کاربر در شبکه بلاکچین، قابلیت خواندن یا نوشتن عبارتی را دارد.

لجر گسترده

در این لجر، کلیه گره‌ها نسخه‌ای محلی از پایگاه داده را دارند. در این لجر، گروهی از گره‌ها یک وظیفه را به‌طور جمعی انجام می‌دهند، یعنی تراکنش‌ها را راستی‌آزمایی کرده و بلوک‌ها را به بلاکچین اضافه می‌کنند.

لجر غیرمتمرکز

در این لجر، هیچ گره یا گروهی از گره‌ها، کنترل مرکزی را بر عهده ندارند. هر گره در اجرای کار، مشارکت می‌کند.

ولت

ولت، یک کیف پول دیجیتال است که امکان نگهداری ارز دیجیتال را به کاربران می‌دهد. امنیت و حریم خصوصی یک ولت در شبکه بلاکچین، با استفاده از جفت کلیدهای عمومی و خصوصی، صیانت می‌شود. در یک ولت، نیازی به تبدیل ارز دیجیتال نیست، زیرا ارز موجود در ولت در سطح جهان، پذیرفته شده‌است. ولت‌های ارز دیجیتال به دو نوع ولت گرم و ولت سرد تقسیم می‌شوند.

کیف پول گرم

کیف پول گرم ، برای تراکنش‌های روزانه آنلاین با امکان استفاده به اینترنت، استفاده می‌شود. هکرها می‌توانند به این ولت هنگام اتصال آن به اینترنت، دسترسی پیدا کنند. ولت‌های گرم به دو دسته آنلاین، ولت‌های نرم افزاری و ولت‌های موبایل تقسیم می‌شوند.

کیف پول سرد

این ولت هیچ‌گونه اتصالی با اینترنت ندارد. این کیف پول، بسیار امن بوده و هکر آنها نمی‌توانند به آن حمل کنند. این ولت ها به‌صورت فیزیکی به‌شکل ولت‌های کاغذی و ولت سخت‌افزاری، در دسترس قرار دارند.

نانس

نانس، مخفف عدد یک‌بار مصرف و به‌معنای عدد اضافه شده به یک بلوک رمزنگاری شده یا هش شده در یک بلاکچین است. این عدد، یک عدد ۳۲ بیتی است که به‌صورت تصادفی و یک‌بار مصرف ایجاد شده و به ایجاد یک بلوک جدید یا اعتبار سنجی تراکنش، کمک می‌کند. این عدد برای تأمین هر چه بیشتر امنیت تراکنش استفاده می‌شود.

هش

داده‌ها به یک اندازه ثابت با استفاده از هشینگ، نگاشت می‌شود. این عامل نقش بسیار مهمی در رمزنگاری ایفا می‌کند. مقدار هش یک تراکنش در شبکه بلاکچین، ورودی تراکنش دیگر است. از خصوصیات تابع هش، می‌توان به مقاومت در برابر برخورد، پنهان سازی و ارتقای امنیت اشاره کرد.

مزایای بلاکچین

مهم‌ترین مزایای بلاکچین عبارتند از:

 

بهبود امنیت

الگوریتم‌های رمزنگاری و هشینگ موجب می‌شوند که صرفاً کاربران تایید شده بتوانند اطلاعات لازم را دریافت کرده و امکان دست‌کاری داده‌های ذخیره شده در بلاکچین وجود نداشته‌باشد. مکانیزم‌های اجماع مانند اثبات کار یا اثبات سهام، موجب ارتقای امنیت شده به‌نحوی که مشارکت کنندگان شبکه، باید در مورد اعتبار تراکنش‌ها پیش از آنکه به بلاکچین اضافه شوند، موافقت کنند. علاوه بر این، بلاکچین ها در یک سیستم گسترده اجرا می‌شوند که داده‌های آنها به‌جای یک موقعیت مرکزی، در چندین گره نگهداری شده و ریسک یک نقطه شکست، کاهش می‌یابد.

افزایش دقت

امکان بروز خطا با ارائه یک لجر کاملاً شفاف و قابل‌اعتماد که در آنها تراکنش‌ها با ترتیب زمانی و تغییر ناپذیر ثبت می‌شوند، در مقایسه با پایگاه‌های داده متمرکز یا فرآیندهای ثبت سوابق، کاهش می‌یابد. تراکنش‌ها توسط یک الگوریتم اجماع ارزیابی شده و امکان راستی‌آزمایی کلیه تراکنش‌ها به‌صورت مستقل توسط کاربران فراهم می‌شود.

کارایی بالاتر

بلاکچین موجب ارتباط مشترک و قابل اطمینان میان گروه‌های مختلف شده و تنگناها و خطاها را با هدایت کل عملیات، کاهش می‌دهد. بلاکچین با حذف واسطه‌ها و خودکار سازی فرآیندهای راستی‌آزمایی (از طریق قرارداد هوشمند)، باعث کاهش هزینه‌های تراکنش، اجرای به‌موقع پردازش و بهینه سازی یکپارچگی داده‌ها می‌شود.

چالش‌های بلاکچین

هر چند این فناوری جدید ضد دستکاری است، اما بدون عیب نیست.

بزرگ‌ترین موانع پیش روی بلاکچین عبارتند از:

 

محدودیت‌های تراکنش

با افزایش شهرت و کاربرد شبکه‌های بلاکچین، مشکلاتی در پردازش سریع تراکنش‌ها و همچنین صرفه اقتصادی آنها پدید می‌آید. این محدودیت موجب ممانعت از پذیرش گسترده بلاکچین در بخش‌های مختلف شده به‌نحوی که شبکه‌ها با مشکلاتی جهت مدیریت ظرفیت مواجه شده و این امر باعث تراکم و افزایش هزینه‌های تراکنش می‌شود.

مصرف انرژی

توان محاسباتی لازم برای برخی از حوزه‌ها مانند مکانیزم اجماع کار بیت کوین، برق بسیار زیادی مصرف کرده و این موضوع سبب بروز نگرانی‌هایی پیرامون اثر زیست محیطی و هزینه‌های هنگفت عملیاتی شده‌است. برطرف کردن این چالش نیازمند به‌کارگیری مکانیزم‌های اجماع جایگزین مانند اثبات سهام است که انرژی بسیار کمتری را با حفظ امنیت و غیرمتمرکز سازی شبکه مصرف می‌کند.

مسائل مقیاس‌پذیری

هر گره شبکه بلاکچین، یک نسخه از کل زنجیره داده را نگهداری کرده و هر تراکنش را پردازش می‌کند. این موضوع نیازمند سطح مشخصی از توان محاسباتی است که باعث ایجاد شبکه‌هایی با سرعت کم و متراکم و تأخیر در پردازش به‌ویژه در طی دوره‌های پرترافیک می‌شود. مشکلات مقیاس‌پذیری، به‌دلیل محدودیت در اندازه بلوک، زمان پردازش بلوک و مکانیزم‌های اجماع منبع شدید، رخ می‌دهند. به همین دلیل، رویکردهای جدیدی مانند راهکارهای مقیاس‌پذیری لایه، شاردینگ و الگوریتم‌های اجماع جایگزین، ارائه‌ شده‌اند.

کاربرد بلاکچین

بلاکچین اساساً به‌عنوان روشی جهت محافظت از سوابق دیجیتال با فناوری ضد دستکاری، عرضه شده ‌است. از زمان معرفی این فناوری در ارزهای دیجیتال و ارز بیت کوین ، پروتکل مدیریت داده فراتر از DeFi گسترش یافته و در زمینه‌های مختلف، نفوذ کرده است.

صنعت بانک

بلاکچین در صنعت بانک موجب ساده‌تر شدن معامله ارزهای دیجیتال، تأمین امنیت سیستم‌های پرداخت و وام می‌شود. این فناوری به‌صورت یک لایه و منبع اعتماد عمل کرده که برای ردیابی هر تراکنش توسط کاربران، طراحی شده ‌است. این تغییر ناپذیری از هر گونه جعل و کلاه برداری جلوگیری کرده و باعث زمان سپرده‌گذاری کمتر و امکان پایش داخلی برای مقابله با پول‌شویی می‌شود. همچنین بانک‌ها از تراکنش‌های بین مرزی سریع‌تر با هزینه کمتر و رمزنگاری داده‌ها با امنیت بالا، بهره می‌برند.

قراردادهای هوشمند

قراردادهای هوشمند، پروتکل‌های خود اجرا شونده‌ای هستند که فرآیند راستی آزمایی تراکنش را به‌صورت خودکار انجام می‌دهند. این قراردادها در بلاکچین کدنویسی شده و با شرایط از پیش تعیین‌شده، تنظیم می‌شوند. کارکرد آنها علاوه بر کاهش خطای انسانی، تسهیل در غیر متمرکزسازی و ایجاد محیطی مطمئن با حذف واسطه‌ها است.

امنیت سایبری

لجر ضد دستکاری و غیر متمرکز بلاکچین به‌عنوان سلاحی جدید در امنیت سایبری مطرح شده‌است که می‌تواند در مقابل سرقت، جعل و حضور کاربران تایید نشده از طریق کدنویسی رمزنگاری شده و مکانیزم‌های اجماع، مؤثر عمل کند. از این رو، بلاکچین در بخش امنیت سایبری برای حفظ سوابق ارزهای دیجیتال، تأمین امنیت دارایی‌های بانکی و محافظت از سوابق بیماران، محافظت از دستگاه‌های اینترنت اشیا و حتی محافظت از داده‌های نظامی و دفاعی، اجرا شده ‌است.

کلام آخر

فناوری بلاکچین، یک لجر گسترده و غیر متمرکز است که می‌تواند سابقه مالکیت دارایی‌های دیجیتال را حفظ کند. بلاکچین، یک فناوری تحول آفرین بوده و باعث کمک به کاهش ریسک‌های امنیتی، جلوگیری از جعل و کلاه برداری و شفافیت می‌شود. از جمله مزایای بلاکچین، می‌توان به بهبود امنیت، بهبود دقت، کارایی بالاتر و غیر متمرکز بودن اشاره کرد. در حال حاضر، بلاکچین در بسیاری از بخش‌ها از جمله سیستم بانکی، قراردادهای هوشمند، امنیت سایبری، حوزه سلامت، لجستیک و NFTها استفاده می‌شود.

سوالات متداول

بلاکچین چیست؟

بلاکچین، یک لجر تغییر ناپذیر است که باعث تسهیل فرآیند ثبت تراکنش ها و ردیابی دارایی ها در یک شبکه تجاری می شود.

هدف اصلی بلاکچین چیست؟

هدف بلاکچین، اشتراک گذاری اطلاعات در میان تمامی گروه ها به وسیله یک اپلیکیشن است.

چه بخش هایی از بلاکچین استفاده می کنند؟

بسیاری از بخش های دولتی، بانک ها، مراکز درمانی و متخصصان امنیت سایبری، از این فناوری استفاده می کنند.

چه کشوری بیشتر از بلاکچین استفاده می کند؟

سنگاپور یکی از اصلی ترین کشورها در استفاده از بلاکچین است. دولت این کشور سرمایه گذاری زیادی در تحقیق و توسعه بلاکچین کرده است.