بلاکچین (Blockchain)

بلاکچین (Blockchain) یک پایگاه داده توزیع شده است که بین اعضاء یک شبکه کامپیوتری به اشتراک گذاشته شده است. نوآوری بلاکچین در ذخیره سازی داده ها به صورت غیرمتمرکز باعث افزایش تحمل خطا در نگهداری داده ها و به طبع آن افزایش اعتماد شده است، به این معنی که با توجه به عدم تمرکز، می تواند بدون وابستگی به یک نقطه مرکزی کار کند.

انباشت داده ها در شبکه بلاکچین بر پایه الگوریتم های رمزنگاری انجام می شود تا امنیت در شبکه تامین و جلوی دستکاری داده ها گرفته شود.

اجزا شبکه برای حضور و فعالیت در بلاکچین باید قوانین شبکه را که در قالب یک برنامه کامپیوتری اجرا و در لحظه همه موارد را کنترل می کند، پذیرفته و اجرا می کنند، نودهای بلاکچین برای مشارکت در شبکه باید انگیزه ای داشته باشند که معمولا در اکثر شبکه ها بابت این همکاری به آنها پاداش در نظر گرفته می شود.

هدف بلاکچین

هدف بلاک چین این است که اجازه دهد اطلاعات دیجیتال ثبت و توزیع شود، اما ویرایش نشود. به این ترتیب، بلاک چین پایه و اساس دفاتر غیرقابل تغییر یا سوابق تراکنش هایی است که نمی توان آنها را تغییر داد، حذف کرد یا از بین برد. به همین دلیل است که بلاک چین ها به عنوان فناوری دفتر کل توزیع شده (DLT=distributed ledger technology) نیز شناخته می شوند.

تاریخچه و نسل های بلاکچین

اولین بار به عنوان یک پروژه تحقیقاتی در سال 1991 پیشنهاد شد، در ادامه راه زمانی که بیت کوین در سال 2009 از مفهوم بلاک چین استفاده کرد مورد توجه همگان قرار گرفت. و در سال های بعد از بلاک چین برای اجرای قراردادهای هوشمند، برنامه های کاربردی غیرمتمرکز و کاربرد در صنعت استفاده می شود.

کاربردهای بلاکچین

سه ویژگی بنیادین غیرمتمرکز، امنیت داده ها و قوانین در بلاکچین باعث شده تا به صورت جهانی در صورت مساله های مختلف از جمله موارد زیر به عنوان یک فناوری زیرساخت استفاده شود.

• ارزهای دیجیتال
• رمزارزها
• سرمایه دیجیتال
• قراردادهای هوشمند
• بانکداری و مالی
• پرونده های سلامت
• اموال
• زنجیره تامین
• نظرسنجی و رای گیری

به طور کل هر جایی که نیاز به نگهداری داده ها، صحت و اعتماد به ذخیره داده، امنیت اطلاعات و اجماع باشد بلاکچین راه حل اول و پاسخ جامع به این صورت مسائل هست.

ویژگی های بلاکچین

• بلاک چین نوعی پایگاه داده مشترک است که با یک پایگاه داده معمولی در نحوه ذخیره اطلاعات متفاوت است. بلاک چین داده ها را در بلوک هایی ذخیره می کند که سپس از طریق رمزنگاری به یکدیگر مرتبط می شوند.
• داده های جدید، وارد یک بلوک جدید می شود. هنگامی که بلوک با داده پر شد، به بلوک قبلی زنجیر می شود، که باعث می شود داده ها به ترتیب زمانی به هم متصل شوند.
• انواع مختلفی از اطلاعات را می توان در یک بلاک چین ذخیره کرد، اما رایج ترین استفاده تا کنون به عنوان دفتر کل برای تراکنش ها بوده است.
• در مورد بیت‌کوین، بلاک چین به‌صورت غیرمتمرکز استفاده می‌شود تا هیچ فرد یا گروهی کنترل نداشته باشد، بلکه همه کاربران به طور جمعی کنترل را حفظ می‌کنند.
• بلاک چین های غیرمتمرکز تغییر ناپذیر هستند، به این معنی که داده های وارد شده برگشت ناپذیر هستند. برای بیت کوین، این به این معنی است که تراکنش ها به طور دائم ثبت می شوند و برای همه قابل مشاهده هستند.

ویژگی های کلیدی بلاکچین

1. قابل برنامه ریزی از طریق قراردادهای هوشمند
2. امن با رمزنگاری داده ها
3. فعالیت اجزا به صورت ناشناس
4. با مشارکت همه اعضا
5. ذخیره زمان تراکنش ها در بلاک ها
6. تغییرناپذیر
7. توزیع شده

اجزا شبکه بلاکچین

تراکنش ها

کوچکترین واحد ساختمانی یک سیستم بلاک چین (سوابق، اطلاعات و غیره) که به عنوان هدف بلاک چین عمل می کند.

بلاک ها

هر زنجیره از چندین بلوک تشکیل شده است و هر بلوک دارای سه عنصر اساسی است:

• داده های موجود در بلوک (لیست تراکنش های انجام شده برای ارزهای دیجیتال)
• یک عدد کامل 32 بیتی به نام nonce. هنگامی که یک بلوک ایجاد می شود، nonce به طور تصادفی تولید می شود، که سپس هش هدر بلوک را ایجاد می کند.
• هش یک عدد 256 بیتی است که به nonce متصل شده است، هش به عملکردی گفته می‌‌شود که ورودی حروف و اعداد را به یک خروجی رمزنگاری‌‌شده با درازای ثابت تبدیل می‌‌کند. هشینگ (Hashing) به فرآیند تولید خروجی‌ها با اندازه ثابت، از ورودی‌ها با اندازه‌های متغیر گفته می‌شود. این کار با استفاده از فرمول‌های ریاضی معروف به توابع و الگوریتم‌های Hash صورت می‌پذیرد.

هنگامی که اولین بلوک یک زنجیره ایجاد می شود، یک nonce هش رمزنگاری را تولید می کند. داده های موجود در بلوک امضا شده در نظر گرفته می شود و برای همیشه به nonce و هش گره خورده می خورند.

بلاکِ جنسیس

اولین بلاک در شبکه‌ی بلاک چین را بلاکِ جنسیس (Genesis Block) می‌نامند. پیام مخفی ساتوشی ناکاموتو در بلاک جنسیس بیت کوین:

روزنامه The Times در تاریخ ۳ ژانویه ۲۰۰۹ رئیس خزانه‌داری [انگلستان] در آستانه‌ی اهدای کمک مالی به بانک‌ها است.

احتمالا هدف ساتوشی ناکاموتو مبارزه با شیوه‌ی فعلی بانکداری و کنترل تزریق پول توسط دولتمردان است. گفته شده است که دولت‌ها برای بحران اقتصادی سال ۲۰۰۸، روش‌های تزریق سرمایه توسط دولت، تزریق و ورود سیستماتیک ساخته شده، کاهش نرخ بهره برای کمک به قرض گیرندگان را بکار بردند. با این حال کسی که سازنده‌ی این متن است به نظر می‌رسد با شیوه‌ای که بانک‌ها برای عبور از این بحران انتخاب کردند موافق نمی‌باشد!

گره ها

کاربر یا رایانه در معماری بلاک چین (هر کدام یک کپی مستقل از کل دفتر کل بلاک چین دارند)

ماینرها

ماینرها از طریق فرآیندی به نام ماینینگ، بلوک های جدیدی را روی زنجیره ایجاد می کنند.

ماینرها از نرم‌افزار ویژه‌ای برای حل مسئله ریاضی فوق‌العاده پیچیده جهت پیدا کردن یک nonce استفاده می‌کنند که هش قابل قبولی تولید می‌کند. از آنجایی که nonce فقط 32 بیت و هش 256 بیت است، تقریباً چهار میلیارد ترکیب nonce-hash وجود دارد که باید قبل از یافتن ترکیب مناسب استخراج شوند. وقتی این اتفاق می افتد، گفته می شود که ماینرها “nonce طلایی” را پیدا کرده اند و بلوک آنها به زنجیره اضافه می شود.

ایجاد تغییر در بلوک های قبلی در زنجیره مستلزم استخراج مجدد نه تنها آن بلوک، بلکه تغییر همه بلوک‌هایی است که بعد از آن ایجاد شده اند. به همین دلیل است که دستکاری فناوری بلاک چین بسیار دشوار است.

هنگامی که یک بلوک با موفقیت استخراج شد، این تغییر توسط تمام گره‌های شبکه پذیرفته می‌شود و ماینری که استخراج را انجام داده، پاداش مالی دریافت می‌کند.

اجماع (پروتکل اجماع)

مجموعه ای از قوانین و ترتیبات برای انجام عملیات بلاک چین

انواع الگوریتم های اجماع بلاکچین

گواه اثبات کار Proof-of-Work

در کریپتوکارنسی، اثبات کار (به اختصار PoW) سیستمی است که از توابع محاسباتی سخت در فرایند ماینینگ برای تایید تراکنش ها در شبکه بلاکچین استفاده می کند.

گواه اثبات سهام Proof-of-Stake

بر پایه سهام (ارز دیجیتال) وثیقه شده، نودها می توانند در شبکه فرایند اعتبارسنجی را انجام دهند.

گواه اثبات سهام وکالتی Delegated Proof-of-Stake

همانند POS با یک سیستم رای گیری کار می کند که در آن اعتبار سنج ها می توانند با جذب نودهای ثالث به وکالت از آنها در اعتبارسنجی ها شرکت کرده و پاداش بدست آمده را بین آنها تقسیم کنند.

اثبات سهام اجاره شده Leased Proof of Stake

گواه اثبات زمان سپری شده Proof of Elapsed Time

در این الگوریتم یک تایمر به هر گره در شبکه زمان تصادفی برای انتظار اختصاص داده می‌شود و اولین کاربری که انتظار را به پایان می‌رساند می‌تواند بلوک بعدی را به زنجیره بلوکی اضافه کند.

تحمل خطای بیزانسی Practical Byzantine Fault Tolerance

مساله ژنرال های بیزانس مشکلی در علوم رایانه است که دشواری رسیدن چندین گره در یک سیستم توزیع شده برای رسیدن به توافق را توصیف می کند.

تحمل خطای بیزانسی ساده شده Simplified Byzantine Fault Tolerance

ساده شده الگوریتم PBFT.

تحمل خطای بیزانسی تفویض شده Delegated Byzantine Fault Tolerance

نسخه بهبود یافته PBFT است ، بنابراین به عنوان PBFT، برای سیستم های بلاکچین مجاز مناسب است. DBFT برای بلاکچین های مجاز که دارای گره های زیادی هستند ترجیح داده می شود زیرا مقیاس خوبی دارند.

گراف های غیر چرخه ای هدایت شده Directed Acyclic Graphs:

اثبات فعالیت Proof-of-Activity

اثبات اهمیت Proof-of-Importance

اثبات ظرفیت Proof-of-Capacity

اثبات سوزاندن Proof-of-Burn

در این حالت، گره ها اگر بخواهند بلوک های بعدی را ایجاد کنند و پاداش دریافت کنند، توکن های خود را از بین می برند یا می سوزانند.

اثبات وزن Proof-of-Weight

اکنون که انواع مختلفی از الگوریتم‌های اجماع را مشاهده کرده‌اید که امروزه در سراسر جهان بوجود دارند، لازم است که در وهله اول از چرایی وجود آنها آگاه باشید. بدون مکانیزم اجماع، بسیاری از شبکه‌های بلاکچین نمی‌توانند به درستی کار کنند و ظرفیت کامل خود را اجرا کنند در حالی که همچنان غیرمتمرکز و کاملاً تأیید شده باقی می‌مانند. چه PoS، PoW، یا PoB (یا حتی BFT) باشد، در حال حاضر راه‌های متعددی برای مدیریت فرآیند تأیید در هنگام ایمن کردن هر بلوک جدید در بلاک چین وجود دارد.

در وب سایت توکن اکونومی می توانید بروزترین الگورتیم ها و پروتکل های اجماع و کوین هایی که از آن استفاده می کنند را می توانید بررسی کنید.

انواع بلاکچین ها

چهار نوع مختلف بلاکچین وجود دارد که شامل عمومی (Public)، خصوصی (Private )، ترکیبی (Hybrid) و مشارکتی (Consortium) می شود.

شبکه بلاک چین عمومی (Public Blockchain)

بلاک چین عمومی، یک سیستم دفتر کل توزیع شده بدون نیاز به اجازه (Permission-less) و بدون محدودیت است. هر کسی که به اینترنت دسترسی داشته باشد، می‌تواند برای تبدیل شدن به یک نود مجاز و مشارکت در شبکه، وارد پلتفرم یک بلاکچین شود. نود یا کاربری که بخشی از Blockchain عمومی است، مجاز به دسترسی به رکوردهای فعلی و پیشین، تائید تراکنش‌ها یا انجام اثبات کار برای بلوک‌های بعدی، و استخراج و ماینینگ خواهد بود.

شبکه بلاک چین خصوصی (Private Blockchain)

بلاک چین خصوصی یکی دیگر از انواع Blockchain هاست که تنها در یک شبکه بسته کار می‌کند. نوع پرایوت این شبکه‌ها عموما در سازمان‌ها یا شرکت‌هایی که فقط تعداد محدودی از اعضا اجازه دسترسی به آن را دارند مورد استفاده قرار می‌گیرد. میزان امنیت، اختیارات، مجوزها و دسترسی، در دست سازمان کنترل کننده آن است. بنابراین، بلاکچین‌های خصوصی از نظر کاربرد مشابه نوع عمومی هستند، اما کوچکتر بوده و شبکه محدودی دارند. از شبکه‌های Private blockchain، برای رای‌گیری، مدیریت زنجیره تامین، هویت دیجیتال، مالکیت دارایی و غیر استفاده می‌شود.

شبکه بلاک چین هیبرید (Hybrid Blockchain)

بلاک چین هیبرید یا دوگانه یا به معنای تحت‌الفظی دورگه، ترکیبی از انواع بلاک چین‌های عمومی و خصوصی است. این نوع، از ویژگی هر دوی Blockchainها استفاده می‌کند. یعنی هم ویژگی یک سیستم خصوصی مبتنی بر اجازه را به همراه دارد، و هم یک سیستم عمومی بدون نیاز به اجازه را. در چنین شبکه دوگانه‌ای، کاربران قادر به کنترل دسترسی افراد به داده‌های ذخیره شده در بلاک چین هستند. بنابراین تنها بخشی از داده یا سابقه انتخاب شده در شبکه قابلیت عمومی شدن را دارند و بقیه آن‌ها در یک شبکه خصوصی به صورت محرمانه نگهداری می‌شوند.

شبکه بلاک چین کنسرسیوم (Consortium Blockchain)

بلاک چین کنسریوم یکی از انواع نیمه غیر متمرکز است که بیش از یک سازمان شبکه آن را مدیریت می‌کنند. این نوع Blockchain متضاد چیزی است که در بلاکچین خصوصی و مدیریت شبکه توسط تنها یک شرکت واحد، به آن پرداختیم. در بلاکچین کنسرسیوم بیش از یک سازمان به عنوان نود عمل کرده و تبادل اطلاعات یا استخراج را انجام می‌دهند. بلاک چین‌های کنسرسیوم عموما توسط بانک‌ها، سازمانی‌های دولتی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند.

نحوه کار بلاکچین

هر رکورد یا تراکنش جدید در بلاک چین به معنای ساخت یک بلوک جدید است. و طبق مراحل زیر به شبکه اضافه می شود.

1. آلیس درخواست پرداخت با بیت کوین برای خرید محصول باب را می دهد.
2. او با استفاده از کلید خصوصی پیامی حاوی مقدار حواله بیت کوین به آدرس باب را صادر و امضاء می کند.
3. درخواست تراکنش آلیس با سایر درخواست ها در بلاکی قرار می گیرد.
4. بلاک به تمامی نودهای ماینینگ در شبکه بیت کوین ارسال می شود.
5. شبکه نودها به اعتبارسنجی تراکنش با فرایند ماینینگ می پردازند.
6. اولین نودی که موفق به اعتبارسنجی تراکنش های یک بلاک شود، پاداش دریافت می کند.
7. بلاک به زنجیره اضافه و در کل شبکه ذخیره می شود و تراکنش کامل میشود.
8. باب بیت کوین های آلیس را دریافت می کند.

خدمات بلاکچین

جهت استفاده از کارشناسی فنی حوزه بلاکچین در مباحث آموزش ارز دیجیتال و فناوری های مالی، درخواست خود را از قسمت مشاوره و تماس مطرح نمایید.