هر آنچه که در مورد بلاک چین باید بدانیم

بلاک چین به زبان ساده شکل خاصی از ذخیره سازی اطلاعات است که پس از ذخیره امکان هیچ تغییری در آنها نیست

بلاک چین چیست؟

ویکی تماس- بلاک چین نوع خاصی از پایگاه داده است. همچنین ممکن است اصطلاح فناوری دفتر کل توزیع شده (یا DLT) را شنیده باشید  در بسیاری از موارد، آنها به یک چیز اشاره می کنند.

یک بلاک چین ویژگی های منحصر به فرد خاصی دارد. قوانینی در مورد نحوه افزودن داده ها وجود دارد، و پس از ذخیره داده ها، تغییر یا حذف آنها عملا غیرممکن است.

داده ها در طول زمان در ساختارهایی به نام بلوک اضافه می شوند. هر بلوک در بالای بلوک آخر ساخته شده است و شامل یک قطعه اطلاعات است که به بلوک قبلی پیوند می دهد. با مشاهده به روزترین بلوک، می توانیم بررسی کنیم که بعد از آخرین بلوک ایجاد شده است. بنابراین اگر تا آخر «زنجیره» را ادامه دهیم، به اولین بلوک خود – معروف به بلوک پیدایش، خواهیم رسید.

برای آنالوگ کردن، فرض کنید که یک صفحه گسترده با دو ستون دارید. در سلول اول ردیف اول، هر داده ای را که می خواهید در آن نگه دارید قرار می دهید.

داده های سلول اول به یک شناسه دو حرفی تبدیل می شود که سپس به عنوان بخشی از ورودی بعدی استفاده می شود. در این مثال، شناسه دو حرفی KP باید برای پر کردن سلول بعدی در ردیف دوم (defKP) استفاده شود. این بدان معناست که اگر اولین داده ورودی (abcAA) را تغییر دهید، ترکیب متفاوتی از حروف را در هر سلول دیگر دریافت خواهید کرد.

اکنون با نگاهی به ردیف 4، آخرین شناسه ما که TH است. به یاد دارید که  گفتیم نمی توانید به عقب برگردید و ورودی ها را حذف کنید؟ چون هر کسی به عقب برگردد برای حذف بلک ها بستر تلاش وی را نادیده می گیرد و مجدد به همهن جایی که بود بر می گردد.

ملاحظه می کنید که از مجموع بلوک 0 KP و از مجموع بلوک 0و1 بلوک CD از مجموع بلوک 0و1و2 BM از مجموع بلوک های 0و1و2و3 NS و در انتها از مجموع بلوک 0و1و2و3و4 THبدست آمده است.

فرض کنید داده‌ها را در همان سلول اول تغییر دهید و یک شناسه متفاوت دریافت کنید، به این معنی که بلوک دوم شما داده‌های متفاوتی دارد، که منجر به یک شناسه متفاوت در ردیف 2 و تا انتها شود. TH، در اصل، محصول تمام اطلاعاتی است که قبل از آن آمده است.

بلوک ها چگونه به هم متصل می شوند؟

آنچه در بالا مورد بحث قرار گرفتیم با شناسه های دو حرفی یک تشبیه ساده از نحوه استفاده یک بلاک چین از توابع هش است. هشینگ چسبی است که بلوک ها را در کنار هم نگه می دارد. این شامل گرفتن داده ها با هر اندازه و ارسال آن از طریق یک تابع ریاضی برای تولید خروجی (هش) با طول یکسان است.

هش‌های مورد استفاده در بلاک چین جالب هستند، زیرا احتمال یافتن دو قطعه داده که دقیقاً همان خروجی را دارند، به طور نجومی پایین است. مانند شناسه های که در بالا، هر گونه تغییر جزئی در داده های ورودی ما خروجی کاملاً متفاوتی خواهد داشت.

بیایید با SHA256، تابعی که به طور گسترده در بیت کوین استفاده می شود، توضیح دهیم. همانطور که می بینید، حتی تغییر بزرگی حروف برای به هم زدن کامل خروجی کافی است

این واقعیت که هیچ برخورد SHA256 شناخته شده ای وجود ندارد (یعنی دو ورودی متفاوت که خروجی یکسانی را به ما می دهند) در زمینه بلاکچین ها بسیار ارزشمند است. این بدان معنی است که هر بلوک می تواند با درج هش خود به بلوک قبلی اشاره کند و هرگونه تلاش برای ویرایش بلوک های قدیمی بلافاصله آشکار می شود.

بلاک چین و تمرکززدایی

ما ساختار اصلی یک بلاک چین را توضیح داده ایم. اما وقتی می شنوید که مردم در مورد فناوری بلاک چین صحبت می کنند، احتمالاً فقط در مورد خود پایگاه داده صحبت نمی کنند، بلکه درباره اکوسیستم هایی  که پیرامون بلاک چین ها ساخته شده اند نیز صحبت می کنند.

به‌عنوان ساختارهای داده مستقل، بلاک‌چین‌ها فقط در برنامه‌های خاص مفید هستند. جایی که از آنها به عنوان ابزاری برای هماهنگی  بین بلوک ها استفاده می کنیم. در ترکیب با سایر فناوری‌ها و برخی نظریه‌های بازی، یک بلاک چین می‌تواند به عنوان یک دفتر کل توزیع‌شده عمل کند که توسط هیچ‌کس کنترل نمی‌شود.

این بدان معنی است که هیچ کس قدرت ویرایش ورودی های خارج از قوانین سیستم بلاک چین را ندارد . از این نظر، می‌توانید استدلال کنید که دفتر کل به طور همزمان در اختیار همه است: شرکت‌کنندگان در هر لحظه درباره شکل ظاهری آن به توافق می‌رسند.

چه کسی فناوری بلاک چین را اختراع کرد؟

فناوری بلاک چین در سال 2009 با انتشار بیت کوین – اولین و محبوب ترین بلاک چین – رسمیت یافت. با این حال، خالق آن ساتوشی ناکاموتو با نام مستعار از فناوری‌ها و پیشنهادات قبلی الهام گرفت.

بلاک چین ها به شدت از توابع هش و رمزنگاری استفاده می کنند که چندین دهه قبل از انتشار بیت کوین وجود داشته است. نکته جالب این است که ساختار بلاک چین را می‌توان به اوایل دهه 1990 ردیابی کرد، هرچند که صرفاً برای اسناد مهر زمانی استفاده می‌شد به طوری که بعداً نمی‌توان آنها را تغییر داد.

برای اطلاعات بیشتر در مورد این موضوع، تاریخچه بلاک چین را ببینید.

مزایا و معایب فناوری بلاک چین

بلاک چین هایی که به درستی مهندسی شده اند، مشکلی را حل می کنند که در تعدادی از صنایع، از امور مالی گرفته تا کشاورزی، گریبان گیر ذینفعان است. یک شبکه توزیع شده مزایای زیادی نسبت به مدل سنتی مشتری سرور دارد، اما با برخی معاوضه ها نیز همراه است.

طرفداران

یکی از مزایای فوری ذکر شده در کاغذ سفید بیت کوین این است که پرداخت ها می تواند بدون دخالت یک واسطه منتقل شود. بلاک‌چین‌های بعدی این موضوع را حتی فراتر برده‌اند و به کاربران اجازه می‌دهند تا انواع اطلاعات را ارسال کنند. حذف طرف مقابل به این معنی است که خطر کمتری برای کاربران درگیر وجود دارد و به دلیل اینکه هیچ واسطه‌ای کاهش نمی‌دهد، هزینه‌های کمتری را به دنبال دارد.

همانطور که قبلاً اشاره کردیم، یک شبکه بلاک چین عمومی نیز بدون مجوز است  هیچ مانعی برای ورود وجود ندارد زیرا کسی مسئول نیست. اگر یک کاربر آینده نگر بتواند به اینترنت متصل شود، می‌تواند با سایر همتایان در شبکه تعامل داشته باشد.

بسیاری استدلال می کنند که مهم ترین کیفیت بلاک چین ها این است که درجه بالایی از مقاومت در برابر سانسور دارند. برای فلج کردن یک سرویس متمرکز، تنها کاری که یک عامل مخرب باید انجام دهد این است که یک سرور را هدف قرار دهد. اما در یک شبکه همتا به همتا، هر گره به عنوان یک سرور برای خودش عمل می کند.

سیستمی مانند بیت کوین دارای بیش از 10000 گره قابل مشاهده است که در سرتاسر جهان پراکنده شده اند، که عملاً حتی برای یک مهاجم با منابع خوب نیز دسترسی به شبکه را غیرممکن می کند. لازم به ذکر است که گره های پنهان زیادی نیز وجود دارد که برای شبکه گسترده تر قابل مشاهده نیستند.

اینها چند مزیت کلی است. موارد استفاده خاص زیادی وجود دارد که بلاک چین می تواند به آنها پاسخ دهد.

منفی

بلاک چین ها گلوله های نقره ای برای هر مشکلی نیستند. از آنجایی که برای مزایای بخش قبل بهینه شده اند، در سایر زمینه ها فاقد آن هستند. بارزترین مانع برای پذیرش انبوه بلاکچین ها این است که مقیاس آنها خیلی خوب نیست.

این در مورد هر شبکه توزیع شده صادق است. از آنجایی که همه شرکت‌کنندگان باید همگام بمانند، اطلاعات جدید را نمی‌توان خیلی سریع به آن اضافه کرد زیرا گره‌ها قادر به ادامه دادن نیستند. بنابراین، توسعه دهندگان تمایل دارند عمداً سرعت بروزرسانی بلاک چین را محدود کنند تا مطمئن شوند که سیستم غیرمتمرکز باقی می ماند.

اگر در یک شبکه کاربران زیادی سعی در انجام تراکنش کنند مدت زمان انتظار آنها در شبکه طولانی می شود. بلوک‌ها فقط می‌توانند داده‌های زیادی را در خود نگه دارند و فوراً به زنجیره اضافه نمی‌شوند. اگر تراکنش‌های بیشتری نسبت به بلوک وجود داشته باشد، هر تراکنش اضافی باید منتظر بلاک بعدی باشد.

یکی دیگر از اشکالات احتمالی سیستم های بلاک چین غیرمتمرکز این است که نمی توان آنها را به راحتی ارتقا داد. اگر نرم‌افزار خودتان را می‌سازید، می‌توانید ویژگی‌های جدیدی را به دلخواه خود اضافه کنید. برای انجام تغییرات نیازی به همکاری با دیگران یا درخواست اجازه ندارید.

در محیطی با میلیون‌ها کاربر، ایجاد تغییرات بسیار دشوارتر است. شما می توانید برخی از پارامترهای نرم افزار گره خود را تغییر دهید، اما در نهایت متوجه خواهید شد که از شبکه جدا شده اید. اگر نرم افزار اصلاح شده با گره های دیگر ناسازگار باشد، آنها این موضوع را تشخیص داده و از تعامل با گره شما خودداری می کنند.

فرض کنید می‌خواهید یک قاعده در مورد بزرگی بلوک‌ها را تغییر دهید (از 1 مگابایت به 2 مگابایت). می‌توانید این بلوک را به گره‌هایی که به آن‌ها متصل هستید ارسال کنید، اما آنها قانونی دارند که می‌گوید «بلوک‌های بیش از ۱ مگابایت را قبول نکنید». اگر چیزی بزرگتر دریافت کنند، آن را در نسخه بلاک چین خود قرار نمی دهند.

تنها راه برای فشار دادن به تغییرات این است که اکثریت اکوسیستم آنها را بپذیرند. با بلاک چین‌های اصلی، ممکن است ماه‌ها  یا حتی سال‌ها  بحث فشرده در انجمن‌ها پیش از هماهنگی تغییرات وجود داشته باشد.

چگونه بلاک ها به بلاک چین اضافه می شوند؟

ما تا به حال موارد زیادی را پوشش داده ایم. می دانیم که گره ها به هم متصل هستند و کپی هایی از بلاک چین را ذخیره می کنند. آنها اطلاعات مربوط به تراکنش ها و بلوک های جدید را به یکدیگر مخابره می کنند.

معدن (اثبات کار)

استخراج تا حد زیادی متداول ترین الگوریتم اجماع مورد استفاده است. در استخراج، از الگوریتم اثبات کار (PoW) استفاده می شود. این شامل کاربرانی می شود که قدرت محاسباتی را برای حل معمایی که توسط پروتکل تعیین شده است قربانی می کنند.

این پازل از کاربران می‌خواهد که تراکنش‌ها و سایر اطلاعات موجود در بلوک را هش کنند. اما برای اینکه هش معتبر در نظر گرفته شود، باید کمتر از یک عدد مشخص باشد. از آنجایی که هیچ راهی برای پیش‌بینی خروجی داده‌شده وجود ندارد، ماینرها باید به هش کردن داده‌های کمی تغییر یافته ادامه دهند تا زمانی که راه‌حل معتبری پیدا کنند.

بدیهی است که هش کردن مکرر داده ها از نظر محاسباتی گران است. در بلاک‌چین‌های Proof of Work، «سهمی» که کاربران مطرح می‌کنند، پول سرمایه‌گذاری شده در رایانه‌های ماینینگ و برق مصرفی برای تأمین انرژی آنها است. آنها این کار را به امید دریافت پاداش بلوک انجام می دهند.

به یاد داشته باشید که  قبلاً گفتیم که معکوس کردن هش عملاً غیرممکن است، اما بررسی آن آسان است هنگامی که یک ماینر یک بلوک جدید را به بقیه شبکه می فرستد، تمام گره های دیگر از آن به عنوان ورودی در یک تابع هش استفاده می کنند. آنها فقط باید یک بار آن را اجرا کنند تا تأیید کنند که بلوک طبق قوانین بلاک چین معتبر است. اگر اینطور نباشد، ماینر پاداش را دریافت نمی کند و آنها برق را بیهوده هدر خواهند داد.

اولین بلاک چین Proof of Work، بیت کوین بود. از زمان ایجاد آن، بسیاری از بلاک چین های دیگر مکانیسم PoW را پذیرفته اند.

نکات مثبت اثبات کار

Proof of Work آزمایش شده  تا به امروز،  بالغ‌ترین الگوریتم اجماع است و صدها میلیارد دلار ارزش را تضمین کرده است.

بدون مجوز – هر کسی می تواند به رقابت ماینینگ بپیوندد یا به سادگی یک گره اعتبار سنجی را اجرا کند.

تمرکززدایی – ماینرها برای تولید بلاک ها با یکدیگر رقابت می کنند، به این معنی که قدرت هش هرگز توسط یک طرف کنترل نمی شود.

معایب اثبات کار

اتلاف – استخراج مقدار زیادی برق مصرف می کند.

موانع ورود به شبکه بیشتر شده – با پیوستن ماینرهای بیشتری به شبکه، پروتکل ها دشواری پازل ماینینگ را افزایش می دهند. برای حفظ رقابت، کاربران باید روی تجهیزات بهتر سرمایه گذاری کنند. این ممکن است به قیمت بسیاری از ماینرها تمام شود.

51% حملات بیشتر– اگرچه ماینینگ باعث عدم تمرکز می شود، اما این احتمال وجود دارد که یک ماینر اکثریت قدرت هش را به دست آورد. اگر این کار را انجام دهند، از نظر تئوری می توانند تراکنش ها را خنثی کنند و امنیت بلاک چین را تضعیف کنند.

شرط بندی (اثبات سهام)

در سیستم‌های Proof of Work، چیزی که شما را تشویق می‌کند صادقانه عمل کنید، پولی است که برای استخراج رایانه و برق پرداخت کرده‌اید. اگر بلاک ها را به درستی استخراج نکنید، بازده سرمایه گذاری خود را نخواهید داشت.

با اثبات سهام (PoS)، هیچ هزینه خارجی وجود ندارد. به جای ماینرها، اعتبار سنجی هایی داریم که بلوک ها را پیشنهاد می کنند (یا «جعل»). آنها می توانند از یک کامپیوتر معمولی برای تولید بلوک های جدید استفاده کنند، اما باید بخش قابل توجهی از سرمایه خود را در معرض خطر قرار دهند. طبق قوانین هر پروتکل، شرط بندی با مقدار از پیش تعریف شده ای از ارز دیجیتال اصلی بلاک چین انجام می شود.

پیاده‌سازی‌های مختلف تغییرات متفاوتی دارند، اما زمانی که اعتباردهنده واحدهای خود را به اشتراک بگذارد، می‌توانند به‌طور تصادفی توسط پروتکل انتخاب شوند تا بلوک بعدی را اعلام کنند. با انجام صحیح این کار، پاداشی دریافت خواهند کرد. از طرف دیگر، ممکن است اعتباردهنده های متعددی وجود داشته باشند که در مورد بلوک بعدی به توافق برسند، و یک پاداش به نسبت سهمی که هر کدام ارائه کرده است، توزیع می شود.

بلاک‌چین‌های PoS خالص نسبت به DPoS (اثبات واگذاری سهام) رایج نیستند، که لازم است کاربران به گره‌ها (شاهد) رأی دهند تا بلاک‌ها را برای کل شبکه تأیید کنند.

اتریوم، بلاک چین قراردادهای هوشمند پیشرو، به زودی در انتقال خود به ETH 2.0 به Proof of Stake تغییر خواهد کرد.

نکات مثبت اثبات سهام

سازگار با محیط زیست – ردپای کربن PoS کمتر از استخراج PoW است. Staking نیاز به عملیات هش با منابع فشرده را از بین می برد.

تراکنش‌های سریع‌تر – از آنجایی که نیازی به صرف توان محاسباتی اضافی روی پازل‌های دلخواه تنظیم‌شده توسط پروتکل نیست، برخی از طرفداران PoS استدلال می‌کنند که می‌تواند توان عملیاتی تراکنش را افزایش دهد.

پرداخت پاداش و سود به صورت توکن- به جای اینکه به ماینرها داده شود، جوایزی برای ایمن سازی شبکه مستقیماً به دارندگان توکن پرداخت می شود. در برخی موارد، PoS به کاربران این امکان را می‌دهد که به سادگی با سرمایه‌گذاری وجوه خود، درآمد غیرفعالی به شکل ایردراپ یا بهره کسب کنند.

معایب اثبات سهام

در نسبت های بزرگ  آزمایش نشده – پروتکل های PoS هنوز در مقیاس بزرگ آزمایش نشده اند. ممکن است آسیب‌پذیری‌های کشف نشده در پیاده‌سازی یا اقتصاد رمزنگاری آن وجود داشته باشد.

پلوتوکراسی(ثروتمندان ثروتمندتر شوند) – نگرانی‌هایی وجود دارد که PoS یک اکوسیستم «ثروتمندان ثروتمندتر می‌شوند» را تشویق می‌کند، زیرا اعتباردهندگان با سهام بزرگ تمایل به کسب جوایز بیشتری دارند.

هیچ سرمایه گزاری بی خطر نیست – در PoW، کاربران فقط می‌توانند روی یک زنجیره شرط‌بندی کنند – آن‌ها روی زنجیره‌ای که معتقدند بیشترین احتمال موفقیت را دارد، استخراج می‌کنند. در طول هارد فورک، آنها نمی توانند روی چندین مورد با قدرت هش یکسان شرط بندی کنند. با این حال، اعتبار سنجی ها در PoS می توانند روی چندین زنجیره با هزینه های اضافی کمی کار کنند، که امکان دارد مشکلات اقتصادی ایجاد کند.