بلاکچین و کاربرد آن چیست؟

تکنولوژی ارزهای دیجیتال در سال‌های اخیر به شدت مورد توجه قرار گرفته است و اگر با بازار ارزهای دیجیتال و رمزارزهایی مانند بیت کوین آشنا باشید، احتمالاً بارها نام بلاک چین را شنیده‌اید. از آنجا که این فناوری اساس عملکرد ارزهای دیجیتال را تشکیل می‌دهد، درک مفهوم بلاکچین و نحوه کارکرد آن از اهمیت بالایی برخوردار است.

در ادامه به سوال بلاکچین چیست پاسخ خواهیم داد، اجزای تشکیل‌دهنده و نحوه عملکرد آن را توضیح خواهیم داد، همچنین به بررسی مزایا و معایب این فناوری خواهیم پرداخت و آن را با بیت کوین و بانک‌های سنتی مقایسه خواهیم کرد. در پایان، با توجه به ویژگی‌ها و کارکردهای رو به رشد بلاکچین، پیش‌بینی‌هایی در مورد آینده این فناوری ارائه خواهیم داد.

بلاک چیست؟

در شبکه بلاکچین، به مجموعه‌های اطلاعاتی که به صورت واحدهای مستقل ذخیره می‌شوند، "بلاک" یا "بلوکی" گفته می‌شود. هر شبکه بلاکچین از تعداد زیادی بلاک تشکیل شده و هر بلاک شامل سه بخش کلیدی است:

۱. داده (Data)
این بخش شامل اطلاعات مربوط به تراکنش‌های انجام شده در آن بلاک می‌باشد.

۲. نانس (Nonce)
نانس، که به عنوان عدد یکبارمصرف شناخته می‌شود، یک عدد ۳۲ بیتی است که به صورت تصادفی در زمان ایجاد بلاک تولید می‌شود. این عدد به عنوان هدر هش در بلاک مورد استفاده قرار می‌گیرد و می‌تواند تا ۴ میلیارد ترکیب مختلف داشته باشد.

۳. هش (Hash)
هش‌ها اعدادی ۲۵۶ بیتی هستند که در کنار نانس قرار می‌گیرند. وظیفه ماینرها این است که نانس مناسبی را پیدا کنند که با استفاده از آن، به هش معتبر یک بلاک دست یابند.

این ساختار به بلاکچین امکان می‌دهد تا به صورت امن و غیرقابل تغییر اطلاعات را ذخیره کند.

بلاکچین چیست؟

به زبان ساده، بلاک چین (Blockchain) یک فناوری نوآورانه است که برای ذخیره و انتقال داده‌ها به کار می‌رود. اگرچه مفهوم کلی بلاک چین دهه‌ها پیش معرفی شده است، اما این فناوری برای نخستین بار در سال ۲۰۰۸ توسط فرد یا گروهی با نام مستعار ساتوشی ناکاموتو در وایت‌پیپر بیت کوین به جهان معرفی گردید. همان‌طور که از نام آن پیداست، بلاک چین به مجموعه‌ای از بلاک‌های متصل به یکدیگر (زنجیر شده) اشاره دارد که هر بلاک شامل تعدادی تراکنش است.

در نظام‌های مالی سنتی، برای انجام تراکنش‌های مالی نیاز به واسطه‌هایی مانند بانک‌های دولتی و خصوصی داریم. اما بلاک چین با حذف این نیاز، به خریداران و فروشندگان (ارسال‌کنندگان و دریافت‌کنندگان پول دیجیتال) این امکان را می‌دهد که به‌طور مستقیم و بدون واسطه یا حضور شخص ثالث، پول را جابجا کنند. این نوع تراکنش به عنوان «شبکه همتا به همتا» شناخته می‌شود.

بلاک چین شبکه‌ای است که با بهره‌گیری از فناوری‌های غیرمتمرکز و رمزنگاری، تاریخچه تمامی تراکنش‌های انجام شده با دارایی‌های دیجیتال مانند بیت کوین را در یک دفتر کل دیجیتال و عمومی ذخیره می‌کند. اطلاعات ذخیره شده در بلاک چین غیرقابل تغییر است و تمامی داده‌های ثبت شده به‌صورت شفاف در دسترس کاربران قرار می‌گیرد. این شبکه، امکان حذف بانک‌ها و مؤسسات مالی از فرآیند تراکنش‌های دارایی‌های دیجیتال را فراهم کرده و امنیت ارزهای دیجیتال را تضمین می‌کند؛ موضوعی که موجب جذب تعداد زیادی از طرفداران به سمت دارایی‌های دیجیتال شده است.

بلاک چین‌ها به‌ویژه به دلیل نقش حیاتی خود در سیستم‌های ارزهای دیجیتال برای حفظ یک رکورد امن و غیرمتمرکز از تراکنش‌ها شناخته می‌شوند، اما کاربردهای آن‌ها به این حوزه محدود نمی‌شود. این فناوری می‌تواند برای تغییرناپذیر کردن داده‌ها در هر صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.

بلاک چین می‌تواند برای توسعه برنامه‌های غیرمتمرکز (DApps)، سیستم‌های مدیریت زنجیره تأمین، سیستم‌های رای‌گیری و بسیاری از کاربردهای دیگر مورد استفاده قرار گیرد. این فناوری پتانسیل بالایی برای تحول صنایع مختلف از طریق ایجاد اعتماد، امنیت و کارایی دارد.

از زمان معرفی بیت کوین در سال ۲۰۰۸، استفاده از بلاک چین به واسطه ایجاد ارزهای دیجیتال متنوع، ظهور دیفای (DeFi)، توکن‌های غیرقابل تعویض (NFT) و قراردادهای هوشمند (Smart Contract) به طور چشمگیری افزایش یافته است.

بلاک چین به عنوان ساختاری تعریف می‌شود که سوابق معاملاتی (بلاک‌ها) را به صورت پایگاهی از داده‌ها به نام «زنجیره» (Chain) در شبکه‌ای از «گره‌ها» (Nodeها) که به صورت همتا به همتا (Peer-to-Peer) به یکدیگر متصل شده‌اند، ذخیره می‌کند. این مجموعه به عنوان «دفتر کل دیجیتال» (Digital Ledger) شناخته می‌شود. ممکن است مفاهیم مطرح شده تا اینجا پیچیده به نظر برسند، بنابراین در ادامه توضیحات ساده‌تری درباره بلاک چین ارائه خواهیم داد.

بلاک چین به زبان ساده

اگر بخواهیم بلاک چین را به زبان ساده توضیح دهیم، می‌توانیم آن را به عنوان یک زنجیره بلند از داده‌ها تصور کنیم. این داده‌ها شامل تراکنش‌هایی هستند که در شبکه انجام می‌شوند. سوابق این تراکنش‌ها در بسته‌هایی به نام بلاک ذخیره می‌شوند. هر بلاک پس از تکمیل و تأیید اطلاعات مربوط به آن، به انتهای زنجیره اضافه می‌شود. این زنجیره از بلاک‌ها که به آن بلاک چین می‌گوییم، در گره‌ها یا نودهای شبکه ذخیره می‌شود. گره‌ها کامپیوترهایی هستند که مسئول ذخیره‌سازی کل اطلاعات شبکه بوده و یک نسخه از تمامی داده‌ها در آن‌ها نگهداری می‌شود.

انواع شبکه‌های بلاک چین

شبکه‌های بلاک چین بر اساس نحوه دسترسی و مشارکت به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. در ادامه به توضیح انواع بلاک چین می‌پردازیم:

۱. شبکه بلاک چین عمومی (Public Blockchain)

این نوع شبکه عمومی است و هر فردی می‌تواند به آن بپیوندد و از خدمات آن استفاده کند. نمونه‌هایی از این شبکه‌ها شامل بلاک چین بیت‌کوین و بلاک چین اتریوم هستند. به عنوان مثال، زمانی که شما قصد خرید ۱۰ بیت‌کوین را دارید، درخواست خرید شما به ماینرها یا اعضای فعال شبکه ارسال می‌شود تا در نهایت یکی از آن‌ها درخواست شما را تأیید کند. در این نوع شبکه، شما نمی‌توانید تأییدکننده را انتخاب کنید.

مزایای شبکه بلاک چین عمومی

- شفافیت بالا
- دسترسی آزاد و بدون محدودیت عضویت

معایب شبکه بلاک چین عمومی

- امنیت کمتر
- حریم خصوصی پایین
- نیاز به قدرت محاسباتی بالا

۲. شبکه بلاک چین خصوصی (Private Blockchain)

بلاک چین خصوصی به شبکه‌ای اطلاق می‌شود که تحت کنترل یک سازمان خاص قرار دارد. این سازمان تعیین می‌کند که چه افرادی می‌توانند به شبکه بپیوندند و تراکنش‌ها نیز توسط آن سازمان تأیید می‌شوند.

مزایای شبکه بلاک چین خصوصی

- سرعت و امنیت بالاتر
- امکان فراهم کردن کنترل بیشتر

معایب شبکه بلاک چین خصوصی

- شفافیت کمتر
- دسترسی محدود

حال که با دو نوع رایج شبکه بلاک چین آشنا شدید، به بررسی مدل ترکیبی آن می‌پردازیم.

۳. شبکه بلاک چین مجوزدار (Permissioned Blockchain) یا هیبریدی

دسترسی و عضویت در این نوع شبکه نیاز به تأیید و مجوز دارد. به عبارت دیگر، این شبکه می‌تواند هم به عنوان بلاک چین خصوصی و هم به عنوان بلاک چین عمومی عمل کند.

۴. بلاک چین کنسرسیوم (Consortium Blockchain)

این شبکه به‌صورت مشترک توسط چند سازمان اداره می‌شود. این سازمان‌ها به‌طور مشترک تصمیم می‌گیرند که چه کسانی می‌توانند عضو شوند و به اطلاعات دسترسی داشته باشند. بلاک چین کنسرسیوم برای همکاری‌های تجاری بین چند سازمان مناسب است که نیاز به یک دفتر کل مشترک و امن دارند.

کد هش (Hash Code) چیست؟

هر بلاک برای تأیید اعتبار داده‌های موجود در خود، از کد هَش‌ استفاده می‌کند. در کد هش هر بلاک، اطلاعات و کد هش بلاک قبلی هم موجود است و به همین ترتیب زنجیره‌ای از بلاک‌هایی که به یکدیگر متصل هستند، شکل می‌گیرد. با توجه به‌اینکه هر بلاک به بلاک قبلی متصل است، امکان تغییر داده‌ها در بلاک‌های گذشته وجود ندارد. همین موضوع، امنیت و شفافیت شبکه بلاک چین را بی‌همتا کرده است.
شبکه بلاک‌ چین برای افزایش امنیت در خرید و فروش ارز دیجیتال و حتی تبادلات دارایی‌های دیجیتال، از فناوری رمزنگاری استفاده می‌کنند . سیستم‌های بانکی دارای موقعیت مکانی مشخصی هستند و به اصطلاح، متمرکز فعالیت می‌کنند؛ اما مرکز داده‌ای که شبکه‌های بلاک‌ چین در آن قرار دارد، کاملا غیرمتمرکز بوده و در سراسر جهان توزیع شده‌ است.
به محل نگه‌داری و حفظ اطلاعات بلاک‌ چین‌ها، «دفتر کل توزیع‌ شده» یا DLT گفته می‌شود. تمامی اطلاعات دفتر کل توزیع شده برای تمام اعضای حاضر در شبکه قابل دسترسی است و حتی جزئی‌ترین تغییرات در تبادلات هم برای همه به صورت شفاف قابل مشاهده و بررسی است. در واقع، DLT زنجیره‌ای از رایانه‌هایی است که درستی تراکنش‌های صورت گرفته بین کاربر اول و کاربر دوم را بررسی و تایید کرده و پس از آن، اطلاعات تراکنش را به بلاک‌ چین ارسال می‌کنند.

نود یا گره در بلاکچین چیست؟

نود یا گره به هر نوع دستگاه الکترونیکی اطلاق می‌شود که قادر به ذخیره‌سازی یک نسخه کامل از کل شبکه بلاکچین باشد و به فعالیت‌های این شبکه کمک کند. فرآیند غیرمتمرکزسازی و توزیع اطلاعات در بلاکچین از طریق نودها به اجرا درمی‌آید.

هر بلاک جدیدی که به شبکه افزوده می‌شود، باید توسط گره‌ها تأیید گردد. شفافیت موجود در بلاکچین این امکان را فراهم می‌آورد که تمامی اطلاعات به سادگی قابل بررسی و مشاهده باشند، که این ویژگی به حضور گره‌ها بستگی دارد. تمامی نودها به صورت Peer-to-Peer به یکدیگر متصل هستند، که این اتصال نظیر به نظیر موجب می‌شود تا همه آنها اطلاعات یکسانی را ذخیره کنند.

ذخیره‌سازی اطلاعات با استفاده از یک سیستم کنترل قوی، به حفظ یکپارچگی شبکه کمک کرده و اعتماد را در میان کاربران ایجاد می‌کند.

تفاوت نود و ماینر

در شبکه بیت کوین، تمامی ماینرها به‌عنوان نود نیز عمل می‌کنند و یک نسخه کامل از سوابق تراکنش‌ها را در اختیار دارند. با این حال، تمامی نودها لزوماً ماینر نیستند و ممکن است هیچ نقشی در تولید بلاک‌های جدید ایفا نکنند. به عبارت دیگر، برخی نودها ممکن است قدرت پردازشی سیستم‌های کامپیوتری خود را به استخراج بلاک و تأیید تراکنش‌های کاربران اختصاص ندهند.

نحوه عملکرد بلاکچین

اکنون که با مفهوم شبکه بلاک چین آشنا شده‌اید، می‌توانیم به بررسی جزئیات نحوه عملکرد آن بپردازیم. برای این منظور، به بررسی شبکه بلاک چین بیت کوین خواهیم پرداخت. در ابتدا، لازم است با اجزای اصلی بلاک چین، یعنی نودها (Node) آشنا شویم.

نود کامل بیت کوین (Full Node) به نوعی شبیه به یک کامپیوتر شخصی است که به شبکه بیت کوین متصل شده است. این کامپیوترها به صورت هماهنگ عمل می‌کنند تا تمامی تراکنش‌ها را ثبت و تأیید کرده و نسخه‌ای از دفتر کل بیت کوین را نگهداری کنند. به این ترتیب، امکان تغییر اطلاعات موجود در بلاک چین وجود ندارد و شبکه بیت کوین به صورت غیرمتمرکز و ایمن مدیریت می‌شود.

به طور خاص، اگر کاربری بخواهد یک بیت کوین را دوبار خرج کند (که به آن مفهوم دابِل اسپند یا دوبار خرج کردن گفته می‌شود)، همین نودها مانع از وقوع این عمل خواهند شد. در هر بلاک، به محض ورود اطلاعات جدید، این اطلاعات ذخیره و به بلاک چین افزوده می‌شود. به این ترتیب، بلاک چین به شکل زنجیره‌ای از چندین بلاک متصل به هم شکل می‌گیرد.

فرایند افزودن یک بلاک به بلاکچین بیت کوین

برای اضافه شدن یک بلاک به بلاک چین بیت کوین، مراحل خاصی باید طی شود که در ادامه به زبانی ساده توضیح داده می‌شود:

در مرحله اول، یک تراکنش برای تأیید و نهایی‌سازی ثبت می‌شود. پس از آن، درخواست ثبت این تراکنش به تمامی نودها ارسال شده و در فضایی به نام ممپول ذخیره می‌شود تا در انتظار تأیید قرار گیرد.

در مرحله بعد، ماینرها تراکنش‌ها را در بلاک پیشنهادی خود گنجانده و برای اتصال آن به زنجیره اصلی، معادلات پیچیده‌ای را حل می‌کنند. این فرآیند که به آن ماینینگ گفته می‌شود، به ماینرها این امکان را می‌دهد که پاداش بلاک و کارمزد تراکنش را دریافت کنند.

پس از استخراج بلاک معتبر توسط ماینر، نودها باید تراکنش‌های موجود در آن را تأیید کنند تا از عدم وقوع دابل اسپند اطمینان حاصل شود.

پس از تأیید بلاک توسط نودها، بلاک به زنجیره متصل شده و سابقه تراکنش‌های آن به طور دائمی در دفتر کل توزیع شده ثبت می‌شود.

در نهایت، تراکنش انجام شده و آدرس مقصد مقدار BTC دریافتی را در کیف پول خود مشاهده می‌کند.

لایه‌ ‌های فناوری بلاکچین

بلاک چین ترکیبی از چند فناوری مختلف است که تمامی تراکنش‌های آن در یک دفتر کل توزیع شده (DLT) ذخیره می‌شوند. این دفتر کل مسئول افزودن و تأیید هر تراکنش در شبکه است و بلاک چین از طراحی لایه‌ای برای پشتیبانی از این روش احراز هویت بهره می‌برد. پنج لایه اصلی بلاک چین که در این فرآیند نقش دارند عبارتند از:

۱. لایه زیرساخت سخت‌افزاری (Infrastructure Layer)
۲. لایه داده (Data Layer)
۳. لایه شبکه (Network Layer)
۴. لایه اجماع (Consensus Layer)
۵. لایه کاربردی (Application Layer)

هر یک از این لایه‌ها دارای هدف و عملکرد خاص خود هستند که در ادامه به معرفی مختصر آن‌ها می‌پردازیم.

لایه زیرساخت سخت‌افزاری (Infrastructure Layer)

لایه زیرساخت، به‌عنوان بنیادی‌ترین لایه در ساختار بلاک چین، مسئول پردازش و ذخیره‌سازی تراکنش‌ها از طریق گره‌های خود (Nodes) می‌باشد. هدف اصلی این لایه، حفظ یک دفتر کل توزیع‌شده و مقاوم در برابر دستکاری با اعتبارسنجی و ذخیره‌سازی غیرمتمرکز تراکنش‌ها است. با ایجاد یک پایگاه داده توزیع‌شده، تمامی داده‌ها در بلاک چین به‌صورت شفاف و قابل دسترسی ذخیره می‌شوند. تراکنش‌ها و اطلاعات موجود در این لایه از طریق مکانیسم‌های اجماع (Consensus Mechanisms) تأیید و اعتبارسنجی می‌شوند.

لایه داده (Data Layer)

دومین لایه بلاک چین، لایه داده است که تضمین می‌کند تمامی تراکنش‌های بلاک چین پس از اضافه شدن، شفاف، غیرقابل تغییر و غیرقابل حذف باقی بمانند. این لایه محلی است که تراکنش‌های بلاک چین در دفتر کل توزیع شده ذخیره می‌شوند.

لایه شبکه (Network Layer)

لایه شبکه، که به‌عنوان لایه P2P نیز شناخته می‌شود، مسئول برقراری ارتباط میان تمامی نودهای شبکه بلاک چین است. این لایه همچنین وظیفه انتقال پیام‌هایی را بر عهده دارد که به اعتبارسنجی تراکنش‌ها و بلوک‌ها قبل از افزودن به بلاک چین کمک می‌کند.

لایه اجماع (Consensus Layer)

لایه اجماع، به‌عنوان چهارمین لایه در ساختار بلاک چین، مسئول بررسی اعتبار تراکنش‌های بلاک چین است. این لایه با بهره‌گیری از الگوریتم‌های متنوعی نظیر اثبات کار (PoW)، اثبات سهام (PoS)، اثبات سهام واگذارشده (DPoS) و تحمل خطای بیزانسی عملیاتی (PBFT)، به گره‌ها این امکان را می‌دهد که در مورد ترتیب تراکنش‌ها به توافق برسند.

لایه کاربردی (Application Layer)

آخرین لایه در ساختار بلاک چین، لایه کاربردی است که کاربران از طریق آن با فناوری بلاک چین تعامل می‌کنند. قراردادهای هوشمند و برنامه‌های غیرمتمرکز در این لایه قرار دارند. بدون وجود این لایه، بلاک چین تنها به‌عنوان یک پایگاه داده توزیع‌شده عمل می‌کند و قابلیت‌های کاربردی خود را از دست می‌دهد.

تأمین امنیت بلاک چین چگونه است؟

بلاک چین از چندین لایه امنیتی بهره می‌برد، از جمله الگوریتم‌های متنوع، اثبات کار (Proof Of Work)، هش، و سیستم‌های همتا به همتا (Peer-to-Peer)، که مجموع این عناصر به ایجاد یک شبکه بسیار امن و پایدار کمک می‌کند. بلاک‌های جدید همواره به انتهای زنجیره بلاک چین افزوده می‌شوند و این امر مانع از تغییر بلاک‌های قبلی می‌شود. همچنین، هش به‌تنهایی می‌تواند امنیت یک زنجیره کامل از بلاک‌ها را تضمین کند. هر بلاک شامل هش بلاک قبلی است و هرگونه تغییر در داده‌ها، منجر به تغییر هش بلاکی می‌شود که در آن قرار دارد. از دیگر لایه‌های امنیتی بلاک چین می‌توان به کلیدهای خصوصی و عمومی اشاره کرد که در ادامه به بررسی آن‌ها خواهیم پرداخت.

کلید خصوصی (Private Key) چیست؟

کلید خصوصی یک کد منحصر به فرد متشکل از اعداد و حروف الفبا است که به صورت تصادفی تولید می‌شود و به‌طور محرمانه به شخصی که یک کیف پول یا آدرس جدید در شبکه بیت کوین ایجاد کرده، اختصاص می‌یابد. مالک کیف پول با استفاده از این کلید خصوصی، کنترل کامل بر آدرس خود را در دست دارد و می‌تواند تراکنش‌ها را امضا کرده یا مقادیر مشخصی از دارایی خود را به آدرس‌های دیگر منتقل کند.

عبارت بازیابی (Recovery Phrase) یا رمز ۱۲ کلمه‌ای کیف پول‌های دیجیتال نیز بر اساس کلید خصوصی ایجاد می‌شود و در واقع نسخه‌ای ساده‌تر از کلید خصوصی را در اختیار کاربر قرار می‌دهد. لازم به ذکر است که حفاظت و نگهداری محرمانه کلید خصوصی و همچنین عبارت بازیابی برای تأمین امنیت کیف پول‌های بلاکچینی از اهمیت بالایی برخوردار است.

کلید عمومی (Public Key) چیست؟

کلید عمومی یک کد متشکل از اعداد و حروف است که از طریق یک الگوریتم رمزنگاری به‌دست آمده و به‌عنوان یک نسخه عمومی از کلید خصوصی عمل می‌کند. به‌علاوه، با استفاده از الگوریتمی مشابه، آدرس کیف پول نیز از روی کلید عمومی تولید می‌شود.

همان‌طور که مشاهده می‌شود، کلید خصوصی، کلید عمومی و آدرس هر کیف پول به‌طور متقابل با یکدیگر مرتبط هستند. با این حال، سیستم رمزنگاری پیشرفته‌ای که در شبکه‌های بلاکچین به کار گرفته شده، به گونه‌ای طراحی شده است که حدس‌زدن و دستیابی به کلید خصوصی از طریق آدرس یا کلید عمومی عملاً غیرممکن است. این ویژگی، امنیت کیف پول‌های موجود در شبکه‌های بلاکچین را به‌طور مؤثری تضمین می‌کند.

انواع الگوریتم‌های اجماع در بلاک چین

الگوریتم اجماع، به عنوان قلب تپنده شبکه‌های بلاک چینی، نقش حیاتی در تعیین نحوه توافق یک شبکه غیرمتمرکز و ثبت اطلاعات به صورت معتبر و امن ایفا می‌کند. این الگوریتم‌ها به حفظ اعتبار و غیرقابل تغییر بودن داده‌های ذخیره شده در بلاک چین کمک کرده و از وقوع تقلب و تغییر داده‌ها جلوگیری می‌کنند.

از جمله انواع الگوریتم‌های اجماع در بلاک چین می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

اثبات کار (Proof of Work): این الگوریتم به طور عمده در شبکه‌های بلاک چین عمومی مانند بیت کوین و لایت کوین مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش، ماینرها با حل مسائل پیچیده ریاضی به رقابت می‌پردازند تا بلاک جدیدی به بلاک چین اضافه کنند. این روش از امنیت و تمرکززدایی بالایی برخوردار است، اما مصرف انرژی آن نیز به طور قابل توجهی بالا است.

اثبات سهام (Proof of Stake): این الگوریتم برای شبکه‌های بلاک چین عمومی و خصوصی مانند اتریوم، کاردانو و سولانا به کار می‌رود. در این روش، به جای ماینرها، اعتبارسنج‌ها (Validator) وجود دارند و به جای حل معادلات پیچیده، مفهوم استیکینگ در تأیید تراکنش‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. نامزدهای بلاک جدید با استفاده از الگوریتم‌های تصادفی یا قرعه‌کشی مشخص می‌شوند. این الگوریتم بهره‌وری و امنیت بالایی دارد، اما با چالش‌هایی مانند تمرکز بالا و حملات ۵۱ درصدی نیز مواجه است.

اثبات سهام نمایندگی شده (Delegated Proof of Stake - DPoS): در این الگوریتم، دارندگان کوین‌ها نمایندگان خود را برای تولید بلاک‌ها انتخاب می‌کنند. این نمایندگان سپس بلاک‌ها را تولید و به زنجیره اضافه می‌کنند. DPoS از سرعت و مقیاس‌پذیری بالاتری نسبت به دو مورد قبلی برخوردار است و در بلاک چین‌هایی مانند ایاس و ترون مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اثبات اعتبار (Proof of Authority): این الگوریتم بر اساس شهرت و اعتبار نودها عمل می‌کند. اعتبارسنج‌ها از پیش تأیید شده و مورد اعتماد هستند و مسئولیت تولید بلاک‌ها را بر عهده دارند. این روش به ویژه برای شبکه‌های خصوصی و کنسرسیومی مناسب است و در بلاک چین‌هایی مانند وی چین و پی‌او‌ای نتورک به کار می‌رود.

اثبات تاریخ (Proof of History): این الگوریتم یک مکانیزم اجماع نوآورانه است که به جای تکیه بر زمان‌بندی شبکه، از یک ساعت داخلی برای ثبت دقیق ترتیب وقایع استفاده می‌کند. این روش به بلاک چین‌ها اجازه می‌دهد تا تراکنش‌ها را با سرعت بسیار بالاتری پردازش کنند و در عین حال امنیت و غیرمتمرکز بودن شبکه را حفظ نمایند.

کاربردهای فناوری بلاک چین

فناوری بلاک چین دارای قابلیت‌های متعددی است که انتقال دارایی‌ها تنها یکی از آن‌ها به شمار می‌آید. در سال‌های اخیر، ایده‌های متنوعی در حوزه بلاک چین مطرح شده که کاربردپذیری این فناوری را به طرز چشمگیری افزایش داده است. در ادامه، به برخی از کاربردهای بارز بلاک چین اشاره خواهیم کرد.

انتقال ارزش

انتقال ارزش یکی از بنیادی‌ترین کاربردهای بلاک چین محسوب می‌شود. با استفاده از شبکه‌های بلاک چینی مانند بیت کوین، می‌توان دارایی‌های با ارزشی نظیر BTC را بدون محدودیت‌های جغرافیایی و مستقل از ارزش تراکنش، بین آدرس‌های مختلف جابه‌جا کرد. این فرآیند در شبکه‌های بلاک چینی به سادگی، با سرعت بالا و هزینه‌ای بسیار اندک انجام می‌شود و هویت گیرنده و فرستنده دارایی‌ها تا حد زیادی ناشناس باقی می‌ماند.

قراردادهای هوشمند

قراردادهای هوشمند نرم‌افزارهایی هستند که وظایف مشخصی را به‌صورت خودکار و بر اساس شرایط از پیش تعیین‌شده انجام می‌دهند. بستر پیاده‌سازی و توسعه این قراردادها، شبکه‌های بلاک چینی است. بسیاری از پلتفرم‌های معتبر در حوزه ارزهای دیجیتال، از جمله صرافی‌های غیرمتمرکز (DEX)، بازارهای خرید و فروش توکن‌های غیرقابل تعویض (NFT) و شبکه‌های اجتماعی غیرمتمرکز که هم‌اکنون میلیون‌ها کاربر دارند، به طور گسترده از قراردادهای هوشمند بهره می‌برند.

دیفای یا امور مالی غیرمتمرکز

پلتفرم‌های فعال در حوزه دیفای، برنامه‌هایی هستند که خدمات مالی مشابه با آنچه در دنیای واقعی ارائه می‌شود، را به‌صورت غیرمتمرکز به کاربران ارزهای دیجیتال ارائه می‌دهند. خدماتی نظیر وام‌دهی (Lending)، مبادله دارایی، بیمه ارزهای دیجیتال و سهام‌گذاری (Staking) از جمله پرکاربردترین خدماتی هستند که در فضای دیفای ارائه می‌شوند و توجه بسیاری از کاربران را به خود جلب کرده‌اند.

اینترنت اشیا

اینترنت اشیا (IoT) به شبکه‌ای از دستگاه‌های الکترونیکی اطلاق می‌شود که به وسیله اینترنت به یکدیگر متصل شده و اطلاعات را تبادل می‌کنند. این اتصال به اینترنت امکان کنترل و مدیریت این دستگاه‌ها را از طریق نرم‌افزارهای اختصاصی فراهم می‌آورد. به عنوان مثال، شما می‌توانید با استفاده از نرم‌افزاری بر روی تلفن همراه خود به سیستم سرمایشی منزل‌تان متصل شوید و آن را به گونه‌ای برنامه‌ریزی کنید که قبل از رسیدن شما به منزل، دمای محیط را به سطح دلخواه شما برساند.

بلاک چین می‌تواند به عنوان یک گزینه مناسب برای توسعه زیرساخت‌های لازم جهت مدیریت سیستم‌های مبتنی بر اینترنت اشیا عمل کند. به ویژه در مواردی که نیاز به انجام تراکنش‌ها یا ثبت سوابق پرداختی برای استفاده از سیستم‌های اینترنت اشیا وجود دارد، بلاک چین می‌تواند به عنوان یک راهکار مؤثر و کارآمد به کمک این فناوری بیاید.

هویت دیجیتال

یک سیستم مدیریت هویت دیجیتال که بر پایه بلاک چین پیاده‌سازی شده است، می‌تواند زیرساختی امن برای ذخیره‌سازی اطلاعات هویتی افراد فراهم کند، بدون اینکه نیازی به افشای هویت اشخاص باشد. در چنین سیستمی، افراد به طور قابل توجهی مالکیت داده‌های مربوط به خود را در اختیار دارند و حریم خصوصی کاربران در بالاترین سطح حفظ می‌شود.

ذخیره‌سازی اطلاعات

سیستم‌های متمرکز ذخیره‌سازی و ارائه‌دهنده فضای ابری، مانند گوگل درایو (Google Drive)، دارای نقاط ضعف و آسیب‌پذیری‌های امنیتی متعددی هستند. ارائه فضاهای ذخیره‌سازی غیرمتمرکز یکی از کاربردهای ویژه بلاک چین به شمار می‌آید. در این سیستم‌ها، افراد می‌توانند از فضای ذخیره‌سازی سیستم‌های کامپیوتری توزیع‌شده در سرتاسر جهان بهره‌مند شوند و در عوض، هزینه نگهداری را با استفاده از ارز دیجیتال پرداخت کنند.

عرضه آثار هنری دیجیتال

ساخت توکن‌های غیرمثلی (NFT) یکی از پرطرفدارترین کاربردهای بلاک چین به شمار می‌آید که در سال‌های اخیر شاهد رشد چشمگیری بوده است. با استفاده از استانداردهای موجود در شبکه‌های بلاک چینی، افراد می‌توانند آثار هنری دیجیتال خود را به توکن تبدیل کرده و برای فروش آن‌ها ارزش‌گذاری کنند.

لازم به ذکر است که فناوری بلاک چین دارای کاربردهای اثبات‌شده و در حال آزمایش دیگری نیز می‌باشد که به طور مداوم در حال افزایش است. در این بخش، تنها به برخی از کاربردهای بارز بلاک چین اشاره شده است که نسبت به سایر موارد، بیشتر مورد توجه قرار گرفته‌اند.

مشکلات و محدودیت‌های بلاک چین چیست؟

به‌طور کلی، با وجود مزایای قابل توجهی که بلاک چین ارائه می‌دهد، این فناوری هنوز در مراحل ابتدایی توسعه و بهبود قرار دارد و مانند هر فناوری دیگری، با چالش‌ها و محدودیت‌هایی مواجه است. با این حال، انتظار می‌رود که با پیشرفت‌های فناوری و رفع این مشکلات، بلاک چین بتواند در بسیاری از حوزه‌ها به‌طور مؤثری مورد استفاده قرار گیرد. برخی از مشکلات و محدودیت‌های مرتبط با بلاک چین عبارتند از:

اصطلاحات تخصصی: به‌دلیل نوظهوری این فناوری، مجموعه‌ای از واژگان جدید و تخصصی به وجود آمده است. خوشبختانه، در سال‌های اخیر تلاش‌های متعددی برای ارائه واژه‌نامه‌ها، تعاریف و فهرست‌های جامع و قابل فهم صورت گرفته است.

گستردگی شبکه: بلاک چین، مانند سایر سامانه‌های توزیع‌شده، با چالش‌های مربوط به حملات مواجه است و برای رشد و توسعه خود به یک شبکه وسیع از کاربران نیاز دارد. با این حال، در این زمینه نظرات متفاوتی وجود دارد؛ برخی بر این باورند که چنین وسعتی می‌تواند برای بلاک چین‌ها خطرناک باشد. بنابراین، تعیین اندازه مناسب و حفظ آن به‌عنوان یک چالش مهم و حیاتی مطرح می‌شود.

هزینه تراکنش‌ها: در سال‌های ابتدایی ظهور بیت کوین، هزینه‌های تبادلات تقریباً رایگان بود، اما در حال حاضر این هزینه‌ها به میزان قابل توجهی افزایش یافته است.

نقص امنیتی غیرقابل اجتناب: در بیت کوین و سایر بلاک چین‌ها، یک نقص امنیتی قابل توجه وجود دارد. اگر بیش از نیمی از رایانه‌هایی که به‌عنوان نود در شبکه فعالیت می‌کنند، اطلاعات نادرست ارائه دهند (توجه داشته باشید که این باید بیش از نیمی از نودها باشد)، دروغ به حقیقت تبدیل می‌شود. این نقص به‌عنوان حمله ۵۱ درصد شناخته می‌شود و به همین دلیل است که استخرهای استخراج بیت کوین به‌دقت تحت نظارت قرار می‌گیرند تا از وقوع چنین نفوذی در شبکه جلوگیری شود.

خطای انسانی: هنگامی که بلاک چین به‌عنوان یک پایگاه داده مورد استفاده قرار می‌گیرد، کیفیت داده‌های ذخیره‌شده در آن باید به‌طور قابل توجهی بالا باشد. داده‌های موجود در بلاک چین به‌طور ذاتی قابل‌اعتماد نیستند؛ بنابراین، ضروری است که اطلاعات به‌دقت و به‌طور صحیح وارد شوند. سامانه‌های بلاک چین از اصل «ورودی زباله، خروجی زباله» (GIGO) پیروی می‌کنند، به این معنا که اگر داده‌های ورودی نادرست یا نامعتبر باشند، خروجی نیز به‌طور مشابه نامعتبر خواهد بود.

آینده بلاکچین

در این مقاله، تلاش کردیم به این پرسش پاسخ دهیم که بلاکچین چیست و چگونه عمل می‌کند. همان‌طور که اشاره شد، این روش ذخیره‌سازی و تبادل اطلاعات به اندازه‌ای پیشرفته است که حضور آن در آینده بشر را اجتناب‌ناپذیر می‌سازد. به همین دلیل، بسیاری از افراد به دنبال سرمایه‌گذاری در این فناوری هستند، فعالیتی که شامل خرید ارزهای دیجیتال و همچنین کمک به توسعه فنی این حوزه می‌شود.

در حال حاضر، شرکت‌های بزرگی مانند IBM و Hyperledger بودجه‌های قابل توجهی را به توسعه شبکه‌های بلاکچین خود اختصاص می‌دهند. بسیاری از کارشناسان بر این باورند که تکنولوژی بلاکچین در آینده همان نقشی را ایفا خواهد کرد که اینترنت در دنیای امروز دارد. در کشور ما، این فناوری بیشتر با صنعت ارزهای دیجیتال شناخته می‌شود، اما در هر زمینه‌ای که فعالیت می‌کنید، شایسته است که به دنبال پتانسیل‌های بلاکچین برای توسعه کسب‌وکار خود باشید.