بلاکچین سازوکاری برای ذخیره انواع داده بدون نیاز به یک صاحباختیار مرکزی است. رمزارزها و سردمدار آنها بیتکوین به عنوان یک روش تعاملی همتا به همتا نیاز به بستری شفاف، امن و توزیع شده دارند. باوجود اینکه ایده بلاکچین قبل از بهوجود آمدن بیتکوین وجود داشت اما میتوان گفت دلیل معروفیت بلاکچین، بیتکوین است.
بلاکچین در عین پیچیده بودن، مفهوم سادهای دارد. بلاکچین نوعی پایگاه داده است. برای درک بلاکچین ابتدا باید با پایگاه داده آشنا شد.
پایگاه داده چیست؟
پایگاه داده مجموعهای از اطلاعات است که بهصورت دیجیتال در یک سیستم کامپیوتری ذخیره میشود. اطلاعات یا دادههای موجود در پایگاه داده معمولا در قالب جدولهایی طراحی شده، تا امکان جستجو و فیلتر آسان اطلاعات خاص را فراهم کنند. اما تفاوت بین «Spreadsheet» برای ذخیره اطلاعات بهجای پایگاه داده چیست؟
«Spreadsheet» برای یک نفر یا گروه کوچکی از افراد طراحی شده تا اطلاعات محدودی را ذخیره کرده و به آنها دسترسی پیدا کنند. در مقابل، پایگاه داده طراحی شده تا حجم قابل توجهی از اطلاعات را ذخیره کرده و به سرعت و راحتی توسط تعداد زیادی از کاربران قابل دسترسی، فیلتر و تغییر باشد.
پایگاههای داده بزرگ، با استفاده از رایانههای قدرتمند، باعث ایجاد قدرت محاسباتی و ظرفیت ذخیرهسازی لازم برای دسترسی همزمان کاربران میشوند. در حالی که یک «Spreadsheet» یا پایگاه داده عادی برای افراد خاصی قابل دسترسی و اغلب متعلق به یک کسبوکار است. «Spreadsheet» یا پایگاه داده توسط یک فرد اداره میشود بهطوری که کنترل کاملی بر نحوه کار و دادههای موجود در آن دارد.
بلاکچین چه تفاوتی با پایگاه داده دارد؟
- ساختار ذخیره سازی: یکی از تفاوتهای اساسی بین پایگاه داده معمولی و بلاکچین نحوه ساختار دادهها است. اما بلاکچین چیست؟ ساختار بلاکچین به این صورت است که اطلاعات را در گروههایی جمعآوری میکند که به آنها بلوک گفته میشود و مجموعهای از اطلاعات را در خود نگه میدارد. بلوکها دارای ظرفیت ذخیرهسازی خاصی هستند و پس از پرشدن، به بلوک قبلی زنجیر «chain» میشوند و درنهایت زنجیرهای از دادهها که «بلاکچین» نام دارد را ایجاد میکنند. این روند ساخت بلاک و ارتباط زنجیروار به همین شکل ادامه پیدا میکند. یک پایگاه داده، دادههای خود را به جدول تبدیل میکند، درحالی که یک بلاکچین دادههای خود را به صورت بلوکهایی که به هم زنجیره شدهاند، تبدیل میکند. این تفاوت باعث میشود که همه بلاکچینها پایگاه داده باشند در صورتیکه همه پایگاههای داده بلاکچین نیستند. این سیستم همچنین به طور ذاتی یک جدول زمانی برگشتناپذیر از دادهها را در صورت پیادهسازی به صورت غیرمتمرکز، ایجاد میکند. هنگامی که یک بلوک پر میشود، به هر بلوک که به زنجیره اضافه میشود، یک زمانبندی دقیق داده میشود.
- ناتمرکز: برای درک بلاکچین، مشاهده نحوه اجرای آن توسط بیتکوین میتواند کارساز باشد. مانند یک پایگاه داده، بیتکوین برای ذخیره بلاکچین خود به مجموعهای از رایانهها نیاز دارد. از نظر بیتکوین، این بلاکچین فقط یک نوع پایگاه داده خاص است که هر تراکنش بیتکوینی را که تا به حال انجام شده، ذخیره میکند. در مورد بیتکوین برخلاف اکثر پایگاههای داده، رایانهها همه زیر یک سقف نیستند و هر کامپیوتر یا گروهی از رایانهها توسط یک فرد یا گروهی از افراد اداره میشود.
گره یا Node چیست؟
شبکه بلاکچین بیتکوین از هزاران کامپیوتر تشکیل شده است؛ اما هر رایانه یا گروهی از رایانههایی که بلاکچین خود را نگه میدارند، در موقعیت جغرافیایی متفاوتی قرار دارند و همه آنها توسط افراد یا گروههای جداگانهای اداره میشوند. به رایانههایی که شبکه بیتکوین را تشکیل میدهند، گره یا «node» میگویند.
در این مدل، بلاکچین بیتکوین به صورت غیرمتمرکز استفاده میشود. با این حال، بلاکچینهای خصوصی و متمرکز، جایی که رایانههایی که شبکه آن را تشکیل میدهند متعلق به یک نهاد واحد باشد هم وجود دارد.
بلاکچین چگونه کار میکند؟
در یک بلاکچین، هر گره یک پرونده کامل از دادههایی که از بدو تاسیس در بلاکچین ذخیره شده در خود دارد. برای بیتکوین، دادهها درواقع تاریخچه کل تراکنشهای بیتکوین هستند. اگر یک گره در دادههای خود خطایی داشته باشد، میتواند از هزاران گره دیگر به عنوان یک مرجع برای اصلاح خود استفاده کند. به این ترتیب، هیچ گرهای در شبکه نمیتواند اطلاعات موجود در شبکه را تغییر دهد. به همین دلیل، تاریخچه معاملات که بلاکچین بیتکوین را تشکیل میدهند، برگشتناپذیر است.
اگر یک کاربر در تراکنش بیتکوین دستکاری کند، همه گرههای دیگر که نسبت به هم مرجع متقابل هستند، به راحتی گره با اطلاعات نادرست را مشخص میکنند. این سیستم به ایجاد نظم دقیق و شفاف رویدادها کمک میکند. برای بیتکوین، این اطلاعات لیستی از معاملات است، اما ممکن است یک بلاکچین اطلاعات مختلفی مانند قراردادهای قانونی یا موجودی محصولات یک شرکت را در اختیار داشته باشد.
برای تغییر نحوه عملکرد آن سیستم یا اطلاعات ذخیره شده در آن، اکثر قدرت محاسباتی شبکه غیرمتمرکز بلاکچین باید در مورد تغییرات به توافق برسند. این نحوه توافق اطمینان میدهد که هر تغییری رخ دهد به نفع اکثریت است.
شفافیت: به دلیل ماهیت غیرمتمرکز بلاکچین بیتکوین، همه معاملات را میتوان با داشتن یک گره شخصی یا با استفاده از کاوشگر بلاکچین «blockchain explorer» به طور شفاف مشاهده کرد. این کار به هر کسی امکان میدهد تراکنشها را به صورت زنده مشاهده کند. هر گره دارای نسخه خاص خود از زنجیره است که با تایید و اضافه شدن بلوکهای جدید بهروز میشود.
به عنوان مثال هنگام هک شدن صرافیها، بیتکوینهایی که به سرقت رفتهاند را میتوان ردیابی و جایی که خرج میشوند را شناسایی کرد.
آیا بلاکچین امن است؟
امنیت فناوری بلاکچین را از چند جهت میتوان مورد بررسی قرار داد. اول، بلوکهای جدید همیشه به صورت خطی و زمانی ذخیره میشوند. یعنی آنها همیشه به انتهای بلاکچین اضافه میشوند.
پس از افزودن بلوکی به انتهای بلاکچین، بازگشت و تغییر محتویات بلاک بسیار دشوار است؛ مگر اینکه اکثریت برای انجام این کار به توافق برسند. به این دلیل است که هر بلوک دارای هش «hash» مخصوص به خود، همراه با هش بلوک قبل از آن و همچنین مهر زمانی است که قبلاً ذکر شد. کدهای هش توسط یک تابع ریاضی ایجاد میشود که اطلاعات دیجیتالی را به رشتهای از اعداد و حروف تبدیل میکند. اگر این اطلاعات به هر طریقی ویرایش شود، کد هش نیز تغییر میکند.
فرض کنید یک هکر میخواهد بلاکچین را تغییر داده و بیتکوین دیگران را سرقت کند. اگر بخواهد نسخه واحد خود را تغییر دهد، آن نسخه با نسخه دیگران هماهنگ نبوده وقتی بقیه گرهها نسخههای خود را با یکدیگر مقایسه کنند، متوجه میشوند نسخه هکر این زنجیره نامشروع بوده و آن نسخه کنار گذاشته میشود.
هکر برای موفقیت، باید ۵۱ درصد از نسخههای بلاکچین را به طور همزمان کنترل کرده و تغییر دهد تا نسخه جدید تبدیل به اکثریت و در نتیجه زنجیره مورد توافق باشد. چنین حملهای به مقدار زیادی پول و منابع نیاز دارد، زیرا هکر باید همه بلوکها را با برچسب زمانی و هش جدید، دوباره تولید کند.
با توجه به اندازه شبکه بیتکوین و سرعت رشد آن، هزینه برای دستیابی به چنین موفقیتی نه تنها بسیار گران است بلکه احتمالا بینتیجه نیز خواهد بود. از طرفی انجام چنین کاری بدون جلب توجه نخواهد بود؛ زیرا اعضای شبکه شاهد چنین تغییرات فاحشی در بلاکچین هستند. در صورت مشاهده همچین تغییری اعضای شبکه نسخه جدیدی از زنجیره را که تحت تاثیر قرار نگرفته تحویل میدهند.
این میتواند باعث کاهش ارزش نسخه بیتکوین دستکاری شده شود و حمله را در نهایت بیاثر میکند. زیرا هکر، هماکنون کنترل دارایی بیارزشی را در دست دارد. مکانیزم بلاکچین طوری طراحی شدهاست که مشارکت در شبکه از نظر اقتصادی بسیار بیشتر و بهصرفهتر از حمله به آن است.
بیتکوین در مقابل بلاکچین
یکی از کاربردهای بلاکچین در زمینه مالی است. هدف بلاکچین این است که اجازه دهد اطلاعات دیجیتالی ثبت و توزیع شوند، اما ویرایش نشوند. فناوری بلاکچین برای اولین بار در سال ۱۹۹۱ توسط استوارت هابر و دبلیو اسکات استورنتا راهاندازی شد. این دو محقق قصد داشتند سیستمی را پیادهسازی کنند که در آن زمانبندی مدارک را نمیتوان دستکاری کرد. اما تقریبا دو دهه بعد، با راهاندازی بیتکوین در ژانویه ۲۰۰۹، اولین بلاکچین در دنیای واقعی مورد استفاده قرار گرفت.
پروتکل بیتکوین بر اساس یک بلاکچین ساخته شده است. ساتوشی ناکاموتو، نام مستعار خالق بیتکوین، در مقالهای برای معرفی این رمزارز، از آن به عنوان «یک سیستم پول دیجیتالی جدید کاملا همتا که بدون شخص ثالث قابل اعتماد است» نام برد.
نکته کلیدی که در اینجا باید به آن توجه کرد این است که بیتکوین صرفا از بلاکچین به عنوان ابزاری برای ثبت شفاف دفترکل پرداختها استفاده میکند، اما از نظر تئوری میتوان از بلاکچین برای ثبت تغییرناپذیر هر تعداد داده استفاده کرد. همانطور که در بالا اشاره شد، این ثبت داده میتواند به صورت معاملات، رایگیری در انتخابات، موجودی محصولات، اسناد مربوط به خانهها و موارد دیگر باشد.
در حال حاضر، طیف گستردهای از پروژههای مبتنی بر بلاکچین وجود دارد که به دنبال پیادهسازی بلاکچین به منظور کمک به جامعه هستند. یک مثال خوب از این پیادهسازی این است که، از بلاکچین به عنوان راهی برای رای دادن در انتخابات دموکراتیک استفاده میشود. ماهیت تغییرناپذیری بلاکچین به این معنی است که رایگیری متقلبانه بسیار دشوارتر میشود.
یک سیستم رایگیری بر مبنای بلاکچین میتواند به گونهای عمل کند که برای هر شهروند یک ارز رمزنگاری شده یا توکن واحد صادر شود. سپس به هر نامزد آدرس کیف پول خاصی داده میشود و رایدهندگان توکن خود را به آدرس هر نامزدی که مایل به رای دادن هستند ارسال میکنند. ماهیت شفاف و قابل ردیابی بلاکچین نیاز به شمارش آرای انسانی و همچنین توانایی دستکاری در آرای فیزیکی را از بین میبرد.
مزایا و معایب بلاکچین چیست؟
با وجود همه پیچیدگیهای بلاکچین، پتانسیل آن به عنوان یک شبکه غیرمتمرکز برای ثبت سوابق تقریبا بدون محدودیت است. از حریم خصوصی و امنیت گرفته تا هزینه پایینتر پردازش و خطاهای کمتر.
مزایای بلاکچین
- دقت زنجیره: تراکنشهای شبکه بلاکچین توسط شبکهای از هزاران رایانه تایید میشود. با این کار تقریبا تمام دخالتهای انسانی در فرایند تایید صحت داده حذف میشود و در نتیجه خطای انسانی کمتر و ثبت اطلاعات دقیق صورت میگیرد. حتی اگر رایانهای در شبکه دچار اشتباه محاسباتی شود، خطا فقط در یک نسخه از بلاکچین ایجاد میشود. برای اینکه این خطا به بقیه بلاکچین سرایت کند، باید حداقل 51 درصد از رایانههای شبکه آن را تایید کنند. این تقریبا برای یک شبکه بزرگ و رو به رشد مانند بیتکوین، غیرممکن است.
- کاهش هزینهها: به طور معمول، مصرفکنندگان به بانک برای تایید معامله، دفتر اسناد رسمی برای امضای سند و… پول میدهند. بلاکچین نیاز به تایید شخص ثالث و هزینههای مربوط به آن را حذف میکند. به عنوان مثال، صاحبان مشاغل هر زمان که پرداختها را با استفاده از کارتهای اعتباری بپذیرند، هزینه اندکی متحمل میشوند، زیرا بانکها و شرکتهای پردازش پرداخت باید این تراکنشها را پردازش کنند. از سوی دیگر، بیتکوین دارای مرجع مرکزی نیست و هزینه معاملات محدودی دارد.
- غیرمتمرکز: بلاکچین هیچ اطلاعاتی را در یک مکان مرکزی ذخیره نمیکند. در عوض، بلاکچین کپی شده و در شبکهای از رایانهها پخش میشود. هر زمان که یک بلاک جدید به بلاکچین اضافه میشود، هر کامپیوتری در شبکه بلاکچین خود را بهروز میکند تا تغییرات را نشان دهد. با انتشار این اطلاعات در شبکه، به جای ذخیره آن در یک پایگاه داده مرکزی، دستکاری بلاکچین دشوارتر میشود. اگر یک نسخه از بلاکچین به دست یک هکر بیفتد، تنها یک نسخه از اطلاعات به جای کل شبکه به خطر میافتد.
- معاملات کارآمد: تسویه معاملات انجام شده از طریق مرجع مرکزی ممکن است چند روز طول بکشد. بلاکچین ۲۴ ساعت شبانه روز، ۷ روز هفته و ۳۶۵ روز در سال کار میکند. معاملات را میتوان در کمتر از ۱۰ دقیقه به پایان رساند و تنها پس از چند ساعت میتوان آنها را امن تلقی کرد. این امر به ویژه برای معاملات برون مرزی مفید است که معمولا به دلیل مسائل مربوط به منطقه زمانی و تایید پردازش پرداخت بسیار بیشتر طول میکشد.
- معاملات خصوصی: بسیاری از شبکههای بلاکچین به عنوان پایگاه دادههای عمومی عمل میکنند، به این معنی که هرکسی به اینترنت دسترسی دارد، میتواند لیستی از سابقه تراکنشهای شبکه را مشاهده کند. اگرچه کاربران میتوانند به جزئیات مربوط به تراکنشها دسترسی داشته باشند، اما نمیتوانند به اطلاعات شناسایی درباره کاربرانی که این تراکنشها را انجام میدهند، دسترسی داشته باشند. این یک تصور غلط رایج است که شبکههای بلاکچین مانند بیتکوین ناشناس هستند. در حقیقت این اطلاعات فقط محرمانه هستند. یعنی، هنگامی که یک کاربر معاملاتی انجام میدهد، کد منحصر به فرد او به نام کلید عمومی «public key» به جای اطلاعات شخصی در بلاکچین ثبت میشود و هیچ اطلاعات شخصی فاش نمیشود.
- معاملات امن: پس از ثبت معامله، صحت آن باید توسط شبکه بلاکچین تایید شود. هزاران کامپیوتر در بلاکچین برای تایید صحت جزئیات پرداخت رقابت میکنند. بعد از اینکه رایانهای تراکنش را تایید کرد، به بلاکچین اضافه میشود. هر بلوک روی بلاکچین دارای هش منحصر به فرد خود، همراه با هش بلاک قبل از آن است. هنگامی که اطلاعات روی یک بلوک به هر نحوی ویرایش میشود، کد هش آن بلوک تغییر میکند. با این حال، کد هش روی بلاک پس از آن تغییر نمیکند.
- شفافیت: اکثر بلاکچینها کاملا منبع باز هستند. یعنی هرکسی میتواند کد آن را مشاهده کند. این موضوع به حسابرسان این امکان را میدهد تا ارزهای رمزنگاری شده مانند بیتکوین را از نظر امنیت بررسی کنند. همچنین هیچ مرجع حقیقی برای کنترل کد بیتکوین یا نحوه ویرایش آن وجود ندارد. به همین دلیل، هر کسی میتواند تغییرات یا ارتقا سیستم را پیشنهاد دهد. اگر اکثر کاربران شبکه موافق باشند که نسخه جدید کد مناسب و ارزشمند است، میتوان شبکه بیتکوین را بهروز کرد.
- بانکداری بدون بانک: شاید عمیقترین جنبه بلاکچین و بیتکوین این باشد که هر کسی، صرف نظر از قومیت، جنسیت، یا سابقه فرهنگی، میتواند از آن استفاده کند. به گفته بانک جهانی، نزدیک به ۲ میلیارد بزرگسال حساب بانکی یا وسیلهای برای ذخیره پول یا ثروت خود ندارند. تقریبا همه این افراد در کشورهای در حال توسعه زندگی میکنند. اقتصاد این افراد در مراحل ابتدایی و کاملا به پول نقد وابسته است. این افراد اغلب پول کمی دریافت میکنند که به صورت فیزیکی پرداخت میشود. سپس آنها باید این پول نقد فیزیکی را در مکانی پنهان در خانه یا محل زندگی خود ذخیره کنند و سرمایه خود را در معرض سرقت یا خشونت غیرضروری قرار دهند. کلیدهای کیف پول بیتکوین را میتوان روی یک تکه کاغذ یا یک تلفن همراه ارزان قیمت ذخیره کرد یا حتی در صورت لزوم به خاطر سپرد. بلاکچینهای آینده همچنین به دنبال راهحلهایی هستند، که نه تنها واحدی برای ذخیره ثروت، بلکه برای ذخیره سوابق پزشکی، حقوق مالکیت و انواع دیگر قراردادهای قانونی استفاده شوند.
بیشتر بخوانید : پولکادات چیست؟
معایب بلاکچین
در حالی که مزایای قابل توجهی در بلاکچین وجود دارد، چالشهای مهمی نیز برای پذیرش آن وجود دارد. موانع استفاده از فناوری بلاکچین امروزه فقط فنی نیستند. چالشهای واقعی در اکثر موارد سیاسی و نظارتی است.
- هزینه فناوری: اگرچه بلاکچین میتواند در هزینههای تراکنش کاربران صرفهجویی کند، اما این فناوری چندان هم ارزان نیست. به عنوان مثال، سیستم «اثبات کار» که بیتکوین برای تایید تراکنشها استفاده میکند، مقدار زیادی قدرت محاسباتی مصرف میکند. با فرض ۰.۰۳ تا ۰.۰۵ دلار در هر کیلووات ساعت، هزینههای استخراج بدون احتساب هزینه سختافزار، حدود ۵ هزار تا ۷ هزار دلار در هر سکه است. این میزان به این دلیل است که وقتی ماینرها یک بلاک به بلاکچین بیتکوین اضافه میکنند، به اندازه کافی هم بیتکوین پاداش میگیرند. در مورد بلاکچینهایی که از ارزهای رمزنگاری شده استفاده نمیکنند، نیاز است برای تایید تراکنشها به ماینرها دستمزد بدهند، تا مشوق آنها باشد. اما راهحلهایی برای این مسائل در حال ظهور است. به عنوان مثال، برای مزارع استخراج بیتکوین از انرژی خورشیدی، گاز طبیعی اضافی یا نیروگاههای بادی استفاده میشود.
- ناکارآمدی سرعت: سیستم اثبات کار بیتکوین حدود ۱۰ دقیقه طول میکشد تا یک بلاک جدید به بلاکچین اضافه کند. با این سرعت، تخمین زده میشود که شبکه بلاکچین فقط حدود هفت تراکنش در ثانیه (TPS) را مدیریت کند. اگرچه سایر ارزهای رمزنگاری شده مانند اتریوم بهتر از بیتکوین عمل میکنند، اما توسط بلاکچین محدود شدهاند. سالهاست که راهحلهایی برای این موضوع در حال توسعه است. در حال حاضر بلاکچینهایی وجود دارند که بیش از ۳۰ هزار تراکنش در ثانیه را مدیریت میکنند.
- فعالیت غیرقانونی: اگرچه محرمانه بودن تراکنشها در شبکه بلاکچین، از کاربران در برابر نفوذ و نقض حریم خصوصی محافظت میکند؛ اما از طرف دیگر امکان تجارت و فعالیت غیرقانونی را نیز فراهم میکند. مقررات فعلی ایالات متحده از ارائهدهندگان خدمات مالی میخواهد هنگام باز کردن حساب، اطلاعات مربوط به مشتریان خود را بهدست آورند. بسیاری استدلال کردهاند که استفادههای درست از رمزارزها مانند بانکداری، از کاربردهای بد رمزارزها بیشتر است. در حال حاضر بیشتر فعالیتهای غیرقانونی هنوز از طریق پول نقد غیرقابل ردیابی انجام میشود.
- مقررات: بسیاری از مردم نگرانی خود را از مقررات دولتی در مورد ارزهای رمزنگاری شده ابراز کردهاند. در حالی که پایان دادن به پدیدهای مانند بیتکوین با رشد شبکه غیرمتمرکز آن به طور نمایی دشوار و تقریبا غیرممکن میشود؛ از لحاظ نظری دولتها میتوانند مالکیت ارزهای رمزنگاری شده یا مشارکت در شبکه آنها را غیرقانونی اعلام کنند. با گذشت زمان این نگرانی کوچکتر شده، زیرا شرکتهای بزرگی مانند PayPal اجازه مالکیت و استفاده از ارزهای رمزنگاری شده را در پلتفرم خود میدهند.
همانطور که ما خود را برای دهه سوم بلاکچین آماده میکنیم، دیگر مسئله اصلی این نیست که آیا شرکتهای قدیمی به این فناوری روی میآورند یا نه، بلکه سوال این است چه زمانی به بلاکچین روی خواهند آورد؟