بلاک چین چیست؟ 3 مفهوم بلوک، هش و اجماع
بلاک چین چیست و چگونه کار می کند؟
در یک نگاه، بلاک چین نوعی دفتر ثبت اطلاعات است که نسخه های آن میان گره های شبکه، یعنی رایانه های مشارکت کننده، نگهداری می شود. داده ها در بلوک های متصل به هم ثبت می شوند و گره ها طبق قواعد مشخص درباره سابقه معتبر شبکه به توافق می رسند. استفاده از رمزنگاری و این قواعد، شناسایی دستکاری را ممکن و تغییر سوابق پذیرفته شده را دشوار می کند.
این مقاومت به معنی تغییرناپذیری مطلق نیست؛ میزان امنیت به طراحی شبکه و مشارکت کنندگان آن بستگی دارد و در شرایطی مانند حمله یا بازآرایی زنجیره، یعنی جایگزین شدن تعدادی از بلاک های اخیر، بخشی از تاریخچه می تواند تغییر کند. بلاک چین با بیت کوین شناخته شد؛ بیت کوین از آن برای ثبت سابقه تراکنش ها و جلوگیری از دوباره خرج کردن دارایی استفاده می کند.
نمایی ساده شده از چند گره همتا که نسخه هایی از دفترکل را نگهداری می کنند. خطوط، ارتباط میان آن ها را نشان می دهند.
فهرست مطالب
برای درک بهتر، به این مثال ساده دقت کنید: اگر من مطلبی را برای ۲۰۰ نفر ارسال کنم و بعد آن را از گوشی خود پاک کنم یا تغییر بدهم، نسخه ای که آن افراد دارند خودبه خود عوض نمی شود. وجود نسخه های متعدد کمک می کند تفاوت ها قابل تشخیص باشند.
این مثال فقط توزیع نسخه ها را نشان می دهد. در بلاک چین، کپی داشتن به تنهایی کافی نیست؛ گره ها باید طبق قواعد مشترک، داده ها را بررسی کنند و درباره نسخه معتبر به توافق برسند. در شبکه هایی مانند بیت کوین و اتریوم نیز گره ها این نقش را دارند؛ هر کاربر عادی لزوماً یک نسخه کامل از زنجیره نگه نمی دارد.
بلاک چین می تواند برای هدف های خاص در یک سازمان یا میان چند سازمان هم استفاده شود. در بسیاری از بلاک چین های سازمانی (Enterprise blockchain)، مشارکت یا دسترسی به داده ها به مجوز نیاز دارد. میزان تمرکززدایی به تعداد و استقلال اداره کنندگان و قواعد دسترسی بستگی دارد؛ بنابراین همه بلاک چین ها عمومی یا به یک اندازه غیرمتمرکز نیستند. مرور فنی NIST درباره بلاک چین این تفاوت ها را توضیح می دهد.
بلاک چین چگونه عمل می کند؟
اول از واژه بلاک چین شروع می کنیم: کلمه Blockchain از دو بخش Block به معنی «بلوک» و Chain به معنی «زنجیره» ساخته شده است. این فناوری زنجیره ای از بلوک هاست که هرکدام داده هایی را در خود جای می دهند. نوع و حجم داده قابل ثبت به قواعد و محدودیت های همان شبکه بستگی دارد؛ از تراکنش های بیت کوین تا هش یک سند در یک کاربرد سازمانی. ثبت هر نوع اطلاعات بدون محدودیت، ویژگی همه بلاک چین ها نیست.
بلاک چین و ساختار گرافیکی آن:
برای مثال، فرض کنید داده هر بلاک شامل نام یک کشور و چند شهر آن است. برای هر بلاک می توان یک هش محاسبه کرد. هش، خروجی یک تابع ریاضی است که از داده ورودی به دست می آید؛ برای یک تابع مشخص، طول خروجی ثابت است و ورودی یکسان همیشه خروجی یکسانی می دهد.
در این مثال، بلاک ایران شامل نام شهرهای اردبیل، تهران و تبریز است. در تصویر زیر، حرف «A» به صورت نمادین جای هش بلاک اول را گرفته است. این حرف صرفاً برای ساده کردن تصویر است و نمونه یک هش واقعی بلاک چین نیست.
هر بلوک به هش بلوک قبلی ارجاع می دهد. حروف A، B و C در این شکل نمادین اند و مقدار واقعی هش نیستند.
هر بلاک، به جز بلاک آغازین، به هش بلاک قبلی اشاره می کند و از این راه به آن متصل می شود. الگوریتم محاسبه هش بخشی از قواعد شبکه است. تغییر کوچک در داده های ورودی معمولاً خروجی هش را کاملاً تغییر می دهد؛ مثلاً با تغییر یک حرف در نام شهرهای مثال ایران، هش محاسبه شده هم عوض می شود.
در نتیجه، هش تازه با ارجاعی که در بلاک بعدی ثبت شده سازگار نخواهد بود و دستکاری قابل تشخیص می شود. برای پذیرفته شدن یک تاریخچه تغییرکرده، صرفاً محاسبه دوباره هش ها کافی نیست؛ آن تاریخچه باید شرایط اعتبارسنجی و اجماع شبکه را هم برآورده کند. این ترکیب، تغییر سوابق را دشوار می کند. جزئیات نمونه بیت کوین در راهنمای ساختار زنجیره آمده است.
تراکنش ها در بلاک چین چگونه تأیید می شوند؟
در بلاک چین های عمومی مانند بیت کوین و اتریوم، بررسی تراکنش ها میان گره های شبکه توزیع می شود و به تأیید یک نهاد مرکزی وابسته نیست. بااین حال، این ویژگی به معنی مصون بودن شبکه از هر نوع کنترل، تمرکز یا حمله نیست. در شبکه های مجوزدار هم فقط افراد یا سازمان های تعیین شده ممکن است اجازه مشارکت در تولید بلوک را داشته باشند.
گره ها اعتبار تراکنش را طبق قواعد شبکه بررسی می کنند؛ برای نمونه، امضای دیجیتال، حق خرج کردن دارایی و جلوگیری از دوباره خرج کردن آن اهمیت دارند. این بررسی با تولید بلوک تازه یکسان نیست. مجموعه قواعد و سازوکارهایی که به گره ها کمک می کند درباره ترتیب تراکنش ها و سابقه معتبر شبکه به توافق برسند، سازوکار اجماع نام دارد.
در بیت کوین، تولید بلوک بر پایه اثبات کار (Proof of Work) انجام می شود. ماینرها با محاسبه مکرر هش تلاش می کنند خروجی ای مطابق هدف تعیین شده شبکه پیدا کنند. گره های دیگر، هم این اثبات و هم اعتبار بلوک و تراکنش های آن را بررسی می کنند؛ پیدا کردن هش مناسب، تراکنش نامعتبر را معتبر نمی کند. راهنمای تراکنش های بیت کوین بررسی امضاها و قواعد خرج کردن را شرح می دهد.
اتریوم از سال ۲۰۲۲ به اثبات سهام (Proof of Stake) منتقل شده است. در این روش، اعتبارسنج ها با سپرده گذاری اتر و طبق قواعد شبکه در پیشنهاد و تأیید بلوک ها مشارکت می کنند. برای تولید بلوک در اتریوم، رقابت محاسباتی ماینرها برای یافتن هش وجود ندارد. برای جزئیات، راهنمای اثبات سهام اتریوم را ببینید.
بنابراین روش مشارکت و تأیید در همه بلاک چین ها یکسان نیست. برای فهمیدن سازوکار یک شبکه باید هم قواعد بررسی تراکنش و هم روش انتخاب تولیدکننده بلوک و رسیدن به اجماع آن را شناخت.
برای دیدن کاربرد این مفاهیم در یک شبکه، راهنمای اتریوم و قراردادهای هوشمند را نیز بخوانید.
