بلاک‌چین (Blockchain) چیست؟

فناوری بلاک‌چین یکی از نوآوری‌های شگفت‌انگیز بشری است که نقش زیادی در تحول دنیای مالی ایجاد کرده‌است. با وجود اینکه بلاک‌‌چین یکی از مفاهیم محوری در حوزه ارزهای دیجیتال و مبادلات مالی است، اما بسیاری از حتی فعالان این حوزه آنطور که شایسته است اطلاعات جامعی در مورد این فناوری ندارند. در ادامه این مقاله سعی داریم به‌طور جامع‌تری به این مفهوم بپردازیم.

فناوری بلاک‌‌چین

بلاک‌چین در بیانی ساده به یک نوع سیستم ثبت اطلاعات و گزارش دلالت دارد. اطلاعات ذخیره‌شده در این سیستم، در میان تمامی اعضای یک شبکه اشتراک‌گذاری می‌شود. توزیع داده‌ها و رمزنگاری کدها، امکان هر‌گونه هک، حذف و دستکاری اطلاعات ثبت‌شده در این سیستم را از بین می‌برد.

گفتنی است که ارز دیجیتال صرفا بخشی از فناوری بزرگ بلاک‌چین است. این فناوری در مقایسه با ارزهای دیجیتال یک نوآوری بسیار وسیع و با کاربردهای متعدد شناخته می‌شود که در علوم کامپیوتر جایگاه بسیار ویژه‌ای برای آن لحاظ شده‌است.

فناوری بلاک‌چین تاریخچه‌ای حدودا ده ساله دارد و ریشه پیدایش این ایده به زمان ظهور اولین رمزارز یعنی بیت‌کوین برمی‌گردد. بیت‌کوین برای اولین بار از این فناوری به عنوان راهکاری برای ذخیره اطلاعات مرتبط با دارایی‌های کاربران بهره برد.

واژه بلاک‌چین مشتق شده از دو کلمه Block و Chain است که در تعریف تحت‌اللفظی به معنای زنجیره‌ای از بلاک‌ها می‌باشد. ساتوشی ناکاموتو در اسناد رسمی خود دو کلمه بلاک و چین را به صورت جداگانه به کار برده‌است. اما از سال 2016 بود که استفاده از کلمه مرکب بلاک‌چین رواج پیدا کرد.

فناوری بلاک‌چین به زبان ساده

بلاک‌چین یا زنجیره بلوکی در کل پایگاه داده‌ای‌ست که از فهرست سوابق تراکنش‌ها تشکیل شده‌است. این پایگاه همواره در حال رشد بوده و مدام بر تعداد تراکنش‌ها افزوده می‌‌شود. از این سوابق به عنوان بلاک (Block) یاد می‌کنند که اتصال آنها به یکدیگر از طریق علم رمزنگاری (Cryptography) ممکن می‌شود.

بلاک‌ها در زنجیره‌ای متشکل از نودهایی با شبکه همتابه‌همتا مستقر می‌شوند. محل ذخیره‌سازی با عنوان دفترکل دیجیتال (Digital Ledger) شناخته می‌شود. به بیانی، بلاک‌چین نوعی دفترکل توزیع‌شده (Distributed) است که با داشتن قابلیت‌هایی همچون غیرمتمرکزسازی و هش رمزنگاری (Cryptograohic Hash) تاریخچه دارایی دیجیتال را شفاف و تغییرناپذیر می‌کند.

دستاوردهای بزرگ از بطن فناوری بلاک‌چین

بلاک‌چین به عنوان شبکه‌ای توزیع‌شده از پایگاه داده با رشد و ارتقای روز‌به‌روز، در حال تثبیت جایگاه خود است. با مروری بر تاریخچه ده ساله فناوری بلاک‌چین می‌توان دستاوردهای این نوآوری را چنین برشمرد:

بیت‌کوین: خلق بیت‌کوین به عنوان اولین رمزارز را می‌توان قطعا نخستین نوآوری بزرگ فناوری بلاک‌چین دانست. بیت‌کوین به‌عنوان پادشاه ارزهای دیجیتال شناخته می‌شود که صنعت ارزهای دیجیتال توسعه روزافزون خود را مدیون این رمز ارز است.

 ارزش بازار بیت‌کوین در حال حاضر بالغ بر 20 میلیارد دلار برآورد می‌شود. بیت‌کوین به‌عنوان محبوب‌ترین رمزارز روزانه توسط میلیون‌ها کاربر و برای پرداخت‌های متفاوت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کشف قابلیت‌های جدید: دومین دستاورد بیرون آمده از دل فناوری بلاک‌چین به قابلیت تفکیک فناوری بنیادی بیت‌کوین از رمزارزها اشاره دارد که می‌تواند برای تسهیل در دستیابی به اهداف دیگر مورد استفاده قرار گیرد.

ظهور قرارداد هوشمند: قراردادهای هوشمند را می‌توان سومین نوآوری این فناوری دانست که در نسل دوم اکوسیستم بلاک‌چین و در قالب اتریوم معرفی گردید.

معرفی اثبات سهام: معرفی الگوریتم اثبات‌سهام (Proof of Stake) به جای سیستم اثبات‌‌کار (Proof of Work) برای افزایش امنیت در شبکه‌های مبتنی بر بلاک‌چین چهارمین دستاورد بزرگی بود که از دل فناوری بلاک چین بیرون کشیده شد.

بلاک‌چین مقیاس‌بندی شده (Scaled Blockchain): در دنیای ارزهای دیجیتال، هر کامیپوتری مامور به پردازش تمامی تراکنش‌هاست. این امر کندی سرعت شبکه را در پی دارد. در این میان بلاک‌چین مقیاس‌بندی شده این قابلیت را دارد که با حفظ امنیت، سرعت پردازش تراکنش‌ها را افزایش دهد.  

معماری بلاک‌چین چگونه است؟

شبکه بلاک‌چین از چندین لایه به شرح زیر تشکیل شده است:

• زیرساخت شامل سخت‌افزار و نودها
• شبکه‌سازی شامل کشف نودها، تکثیر اطلاعات و اعتبارسنجی
• اجماع که یا از طریق استفاده از سیستم اثبات کار PoW یا گواه بر سهام PoS صورت می‌پذیرد.
• داده‌ها شامل بلاک‌ها و تراکنش‌ها
• لایه کاربرد شامل قرارداد هوشمند و اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز

برای درک بهتر فناوری بلاک‌چین ابتدا به تشریح مفاهیم ضروری آن خواهیم پرداخت. تمامی اطلاعات توسط بلاک‌چین در بخشی تحت عنوان دفتر کل (Ledger) سیستم ذخیره‌سازی می‌شوند. اطلاعات مبادله شده در بستر بلاک‌چین با عنوان تراکنش نام‌گذاری شده‌اند. استفاده از فناوری بلاک‌چین پیشتر صرفا برای مبادله ارزهای دیجیتال بوده‌است اما امروزه با استفاده از این بستر می‌توان انواع مختلف داده‌ها را مبادله کرد.

بلاک (Block)

هر زنجیره متشکل از بلاک‎‎‌های متعددی است و هر بلاک دارای سه عنصر اساسی زیر است:

• داده‌های موجود در بلاک
• Nonce که عددی 32 بیتی است. Nonce به دنبال ایجاد یک بلاک، به طور تصادفی تولید شده و سپس اقدام‌به تولید عنوان سربرگ هش (Header Hash) بلاک می‌کند.
• هش عددی 256 بیتی است که با عدد Nonce ترکیب می‌گردد. این عدد، رقم اعشاری بسیار کوچیکی است که شروع آن با تعداد زیادی صفر است.

با ایجاد نخستین بلاک، هش رمزنگاری توسط عدد Nonce تولید می‌شود. اطلاعات داخل بلاک به صورت مهروموم شده و برای همیشه با عدد نانس و هش پیوند می‌خورند، مگر در صورتی که استخراج صورت گیرد.

ماینر (Miner)

استخراج‌کنندگان یا اصطلاحا ماینرها، طی فرایند استخراج، اقدام به ساخت بلاک‌های جدید روی زنجیره می‌کنند. هر بلاک در شبکه بلاک‌چین دارای عدد نانس و هش منحصربه‌فردی است؛ با این حال به هش بلاک قبلی نیز ارجاع داده می‌شود. این یعنی استخراج بلاک به سادگی صورت نمی‌گیرد و مستلزم پروسه‌ای دشوار است. این دشواری در زنجیره‌های بزرگ چندین برابر می‌شود.

ماینرها به‌منظور حل مسائل پیچیده ریاضی، از نرم‌افزارهای خاصی استفاده می‌کنند تا به عدد نانس خاصی برسند که موفق به تولید هش مورد تایید بلاک‌چین شود. چون عدد نانس 32 بیتی و هش 256 بیتی است به طور تقریبی در حدود 4 میلیارد ترکیب می‌توان برای عدد نانس و هش در نظر گرفت که دستیابی به ترکیب درست در گرو استخراج آن است.

زمانی‌که فرایند دستیابی به ترکیب مورد تایید با موفقیت پیش برود، ماینر موفق به یافتن Golden Nonce شده و بلاک جدید آن تولید و در زنجیره قرار می‌گیرد.

لزوما ایجاد تغییر در هر بلاک از زنجیره، استخراج مجدد تمام بلاک‌های بعدی را می‌طلبد. از این رو، دستکاری در این شبکه تقریبا غیرممکن است. زیرا دستیابی به نانس طلایی پروسه‌ای زمان‌بر بوده و مستلزم توان محاسباتی بسیار زیادی است.

با استخراج یک بلاک جدید در شبکه، تغییرات اعمال شده در آن به تایید تمام نودهای فعال در شبکه می‌رسد و به استخراج‌کننده پاداش تعلق می‌گیرد.

نود (Node)

غیرمتمرکزسازی و قطع وابستگی شخصی و نهادی مهم‌ترین مشخصه بلاک‌چین است. این یعنی هیچ سیستم شخصی یا سازمانی امکان در اختیار گرفتن مالکیت زنجیره را ندارد. در مقابل، شبکه بلاک‌چین از دفتر کل توزیع‌شده تشکیل شده که توسط نودها به زنجیره متصل می‌شوند.

نود در این شبکه شامل هر دستگاه الکترونیکی است که قادر به ذخیره یک نسخه از بلاک‌چین باشد. در این سیستم برای هر کاربر شماره شناسایی ویژه‌ای صادر می‌گردد.

نسخه به‌روز شده دفترکل در دسترس هر کدام از کاربران شبکه قرار دارد و هر کدام از آنها با عنوان نود (Node) شناخته می‌شوند. هر نود برای ارتباط با نودهای دیگر از روش متفاوتی استفاده می‌کند که این روش از بلاک‌چینی به بلاک‌چین دیگر متفاوت است.

در مرحله اول، کاربری یک تراکنش به شبکه ارسال می‌کند. پس از ثبت درخواست پردازش تراکنش، بلاکی حاوی اطلاعات تراکنش ساخته می‌شود. به منظور تامین امنیت اطلاعات بلاک مربوطه رمزنگاری می‌شود. در گام بعدی، بلاک جدید بین تمام نودها اشتراک‌گذاری می‌شود تا اعتبار آن از سوی سایر نودها به تایید برسد. تایید و اعتبارسنجی درخواست‌ها در شبکه بلاک‌چین از طریق الگوریتم اجماع (Consensus Algorithm) انجام می‌گیرد. زمانی که اعتبار بلاک ایجاد شده تایید شد، بلاک وارد زنجیره شده و تراکنش درخواستی کاربر اجرا می‌شود.

فناوری بلاک‌چین چه کاربردهایی دارد؟

فناوری بلاک‌چین یک روش ایمن به منظور ذخیره‌سازی اطلاعات در انواع تراکنش‌هاست. حوزه‌های کاربرد فناوری بلاک‌چین عبارتند از:

صنعت ارزهای دیجیتال

فناوری بلاک‌چین در واقع سنگ بنای ظهور ارزهای دیجیتال بویژه بیت‌کوین است. با توجه‌به اینکه ارزهای فیات به‌شدت تحت نظارت سازمان‌های مالی کشورها هستند، اطلاعات و دارایی‌های کاربران در این سیستم متمرکز می‌تواند در معرض هک، سرقت یا سوء‌استفاده قرار گیرد.

این نگرانی‌ها در سال 2008 در پی بروز بحران مالی و به تبع آن کاهش نقدینگی شدت گرفت. این امر زمینه لازم برای ظهور و توسعه بیت‌کوین را فراهم آورد.

بلاک‌چین امروزه این امکان را برای رمزارزها فراهم آورده است که بتوانند بدون وابستگی به نهاد متمرکز خاصی، خود را در شبکه‌های کامیپوتری سراسری توسعه دهند. این امر نه‌تنها خطرات احتمالی را به طور قابل‌ملاحظه‌ای کاهش می‌دهد، بلکه کارمزد تراکنش‌ها و پردازش‌های مالی را به صفر می‌رساند.

قرارداد هوشمند

قرارداد هوشمند به کدهای طراحی شده در درون شبکه بلاک‌چین اطلاق می‌شود. از طریق این قراردادها توافق بر سر یک قرارداد تسهیل و تایید می‌شود. اجرای قرارداد هوشمند منوط به پذیرش شرایط آن از سوی کاربران است. با مهیا شدن شرایط تعیین شده، مفاد توافق‌نامه به صورت خودکار به اجرا در می‌آیند.

خدمات بانکی و مالی

خدمات بانکی صرفا در ساعات اداری و پنج روز هفته ارائه می‌شوند. با این حال حتی در ساعات اداری نیز چالش‌هایی مانند طولانی‌شدن فرایند تایید تراکنش‌ها به دلیل حجم بالای معاملات بانکی بوجود می‌آید. در این میان فناوری بلاک‌چین در ادغام با بانک‌ها می‌تواند زمان پردازش تراکنش‌ها را به کمتر از 10 دقیقه کاهش دهد.

علاوه‌بر افزایش سرعت تایید تراکنش‌ها، برآوردها حاکی از آن است که استفاده از بانکداری مبتنی بر شبکه بلاک‌چین می‌تواند باعث صرفه‌جویی 15 الی 20 میلیارد دلاری در انجام خدمات بانکی و کارمزد و بیمه در سال شود.

بازی‌های ویدیوئی

بازی Cryptokitties در نوامبر سال 2017 معرفی گردید. این بازی بعد از یک ماه خبرساز شد. دلیل این امر به فروش کارکتر کریپتوکیتی حیوان خانگی مجازی این بازی به مبلغی بالغ بر 100 دلار برمی‌گشت.

بازار سرمایه، دادوستد، حوزه رسانه، انرژی، رای‌گیری، ثبت احوال، مالیات، کلان داده، سلامت و درمان، اینترنت اشیاء، خانه‌های هوشمند و … از دیگر حوزه‌هایی هستند که می‌توان در آنها از فناوری بلاک‌چین استفاده کرد.