مفهوم بلاک چين براي اولين بار توسط استوارت هابر و دبليو اسکات استورنتتا در سال 1991 به عنوان زنجيره‌اي از بلوک‌هاي امن از نظر رمزنگاري معرفي شد و با گذشت زمان جاي خود را در ميان پايگاه‌داده‌هاي سراسر دنيا باز کرد. مالکان کسب و کارهاي ديجيتال به فکر استفاده از اين فناوري در جهت پيشرفت امور خود افتادند و در نهايت نياز به استفاده از اين فناوري در همه دنيا احساس شد. اما سه دليل اصلي براي نياز به بلاک چين وجود دارد؛

 افزايش قدرت پردازش ديجيتال 

بلاک چين با توجه به ساختار طراحي شده‌اش به قدرت پردازش بالاتري نسبت به محاسبات داده‌هاي معمولي نياز دارد. طراحي بلاکچين بر اساس رمزنگاري تعريف شده است و رمزگذاري و رمزگشايي داده‌ها طبيعتاً يک امر پرهزينه است. امروزه کامپيوترها به لطف پردازنده هاي مدرن توسعه يافته از قدرت پردازش بيشتري برخوردارند که اين امر منجر به رشد تقاضا براي استفاده از اين فناوري شده است.

 رشد سريع جرايم سايبري 

جرايم سايبري در چند سال گذشته چند برابر شده است. هک بيش از يک ميليارد حساب ياهو، لو رفتن اطلاعات کاربران در فيسبوک و افزايش آسيب هاي بدافزارها تنها چند مورد از اين جرايم هستند. در واقع روزانه بيش از يک ميليون تهديد سايبري منتشر مي‌شود که اين به خودي خود توجه بيشتري به امنيت را ايجاد مي‌کند. امروزه امنيت سايبري يکي از بزرگترين چالش‌هاي مالکان کسب و کارهاي اينترنتي است. Blockchain با استفاده از سيستم رمزنگاري قدرتمند خود تا حدودي اين نياز را پاسخ مي‌دهد.

ظهور بيت کوين و ارز ديجيتال

بيت کوين و  ساير ارزهاي ديجيتال يکي از بزرگترين دلايل افزايش محبوبيت Blockchain هستند. بيت کوين يک ارز ديجيتال است که توسط شخصي ناشناس به نام ساتوشي ناکاموتو ايجاد شده است که از فناوري بلاکچين براي ايجاد و توزيع ارز ديجيتال امن استفاده کرده است.

بلاکچين چگونه کار مي‌کند؟

همانطور که اکنون مي‌دانيد، بلاک چين شامل چندين بلاک است که به هم وصل شده‌اند. براي اينکه يک بلاک به بلاک چين اضافه شود بايد 4 اتفاق رخ دهد:

1. شروع يک معامله يا تراکنش

هر گونه معامله يا تراکنشي که در شبکه انجام مي‌شود، منجر به افزوده شدن يک بلاک جديد در بلاک چين مي‌شود. به عنوان مثال، در صورتي که قصد داريد مقداري اتريوم کيف پول دوستتان واريز کنيد، اين تراکنش با ايجاد بلاکي جديد در اکوسيستم اتريوم انجام مي‌شود.

2. تاييد تراکنش

پس از ثبت درخواست انتقال شما، ماينر‌هاي شبکه مسئول تاييد تراکنش شما خواهند بود. ابتدا نياز است که اطلاعات جديد وارد سيستم شود. اين کار به عهده کامپيوترها است. اين شبکه غالباً از هزاران کامپيوتر تشکيل شده است که در سراسر جهان پخش شده‌اند.

3. ذخيره معامله

معامله شما بايد در يک بلاک ذخيره شود. پس از تأييد صحت معامله، مبلغ درخواستي شما براي واريز و امضاي ديجيتالي شما در يک بلاک ذخيره مي‌شوند. 

4. اضافه شدن بلاک به بلاکچين با استفاده از هش

پس از تأييد کليه معاملات يک بلاک، بايد يک کد شناسايي کننده منحصر به فرد به نام هش (Hash) به بلاک اختصاص يابد. پس از هش شدن مي‌توان بلاک را به Blockchain اضافه کرد.

پس از ايجاد يک بلاک جديد در شبکه، اين بلاک براي همه در دسترس خواهد بود. به عنوان مثال اگر نگاهي به بلاکچين بيت کوين بيندازيد، خواهيد ديد که به داده‌هاي معامله دسترسي داريد و مي‌توانيد اطلاعات زير را مشاهده کنيد:

• ارتفاع بلاک (Height) که بر اساس تعداد کل بلاک‌‌ها محاسبه مي‌شود و نشان مي‌دهد که اين چندمين بلاکي است که روي زنجيره بلاک چين قرار مي‌گيرد.
• هش بلاک (Hash) که يک رشته کد 64 رقمي که شامل اعداد و حروف است و با صفر شروع مي‌‌شود.
• چه زماني طول کشيده است تا بلاک استخراج شود (Mined).
• توسط چه کسي استخراج شده است (Miner).
• اندازه بلاک چقدر است (Size).

انواع شبکه هاي بلاک چين

بلاکچين دسته بندي‌هاي مختلفي دارد که عبارتند از: بلاک چين عمومي، خصوصي، کنسرسيومي و هيبريد. در ادامه به بررسي انواع بلاک چين و ويژگي‌هاي آن‌ها مي‌پردازيم.

 بلاکچين عمومي

در بلاکچين‌ عمومي مانند بيت کوين، همه افراد مي‌توانند عضو سيستم شوند و محدوديت دسترسي وجود ندارد. هر کسي مي‌تواند محتويات بلاک چين‌هاي عمومي مانند بلاک چين بيت کوين را مشاهده کند. همچنين، کاربران مي‌توانند کامپيوترهاي خود را به شبکه بلاک چين متصل کنند. با انجام اين کار، هر زمان که يک بلاک جديد اضافه شود، کامپيوترها يک نسخه از بلاک چين را که به طور خودکار بروزرساني مي‌شود، دريافت مي‌کنند.

 بلاکچين خصوصي

در بلاکچين‌ خصوصي مانند بلاک چين‌هاي شرکتي، محدوديت دسترسي به اطلاعات (مانند دستمزد کارمندان) وجود دارد و براي ثبت نام و استفاده از اين سيستم، به تاييد نياز داريد.

بلاکچين کنسرسيومي

بلاکچين کنسرسيوم (Consortium Blockchain) نيمه غير‌متمرکز است. اين بلاک چين‌‌ها زماني بسيار کاربردي هستند که چند سازمان يا شرکت، قصد شراکت و همکاري با يکديگر را دارند. آن‌‌ها مي‌توانند در اين بستر يک فضاي مشترک ايجاد کنند و به ‌راحتي اطلاعات را در امنيت کامل با يکديگر به اشتراک بگذارند.

بلاکچين هيبريد

بلاکچين هيبريد ترکيبي از بلاک چين‌‌هاي عمومي و خصوصي است. از مزاياي هر دو نوع اين بلاکچين‌ها بهره برده و معايب را به حداقل رسانده است. در اين نسخه، اجازه‌ي عضويت با دستور مسئول کنترل کننده‌ي آن صادر مي‌شود و ميزان اجازه‌ي فعاليت در شبکه نيز با همين روش مشخص مي‌شود. ورود به اين شبکه براي عموم آزاد نيست.

هر کامپيوتر در شبکه Blockchain يک کپي از بلاک چين دارد. در مورد بيت کوين، ميليون‌ها نسخه از بلاک چين وجود دارد که بين هزاران نفر پخش شده است. گسترش اطلاعات در يک شبکه از کامپيوترها باعث مي‌شود که دستکاري اطلاعات دشوارتر شود.

با اين حال، با نگاهي به Blockchain بيت کوين متوجه مي‌شويد که به اطلاعات کاربراني که در حال انجام معاملات هستند، دسترسي نداريد. اطلاعات شخصي در مورد کاربران فقط به امضاي ديجيتال يا نام کاربري آنها محدود مي شود. 

آيا بلاکچين امن است؟

فناوري بلاک چين موضوعات مختلفي از جمله امنيت و اعتماد را پوشش مي‌دهد. بلاک‌هاي جديد هميشه بصورت خطي ذخيره و به انتهاي زنجيره Blockchain اضافه مي‌شوند. اين بدان معني است که جديدترين بلاک هميشه در انتهاي زنجيره قرار دارد. بعد از اينکه يک بلاک به انتهاي بلاکچين اضافه شد، برگرداندن و تغيير محتواي بلاک بسيار دشوار است. به اين دليل که هر بلاک حاوي هش مخصوص به خود و هش بلاک قبل از آن است. کدهاي هش توسط يک عملکرد رياضي (تابع هش) ايجاد مي‌شوند که اطلاعات ديجيتال را به رشته‌اي از اعداد و حروف تبديل مي‌کند. اگر آن اطلاعات به هر طريقي ويرايش و دستکاري شود، کد هش نيز تغيير مي‌کند؛ اين مسئله براي امنيت شبکه مهم است.

براي مثال، فرض کنيد يک هکر سعي دارد معاملات شما را از سايت ديجي کالا ويرايش کند تا مجبور شويد دوبار هزينه خريد خود را بپردازيد. به محض اينکه مقدار تومان معامله شما توسط هکر تغيير کند، هش بلاک تغيير خواهد کرد. بلاک بعدي در زنجيره هنوز حاوي هش قديمي است و هکر براي پوشش تغييرات خود بايد بلاک قديمي را به روز رساني کند. با انجام اين کار، هش اين بلاک تغيير خواهد کرد.

بنابراين، به منظور تغيير يک بلاک واحد، يک هکر بايد هر بلاکي که پس از آن روي Blockchain ايجاد شده است را تغيير دهد. محاسبه مجدد همه اين هش‌ها، انرژي محاسباتي بسيار زياد و غيرقابل تصوري را به همراه دارد و براي هکرها صرفه اقتصادي ندارد. بنابراين، پس از افزودن يک بلاک به بلاکچين، ويرايش آن بسيار مشکل خواهد بود و حذف آن غيرممکن است.

الگوريتم اجماع در بلاکچين

براي حل مسئله اعتماد، انواع شبکه‌هاي بلاک چين تست‌هايي را براي کامپيوترهايي که مي‌خواهند به آنها بپيوندند و بلاک‌هاي جديدي به زنجيره اضافه کنند، در نظر گرفته است. اين آزمايشات که الگوريتم اجماع (consensus models) ناميده مي‌شود، کاربران را مجبور مي‌کند قبل از شرکت در يک شبکه Blockchain و اضافه کردن بلاک، خود را ثابت کنند. يکي از متداول‌ترين اين نمونه‌ها که در شبکه بيت کوين به کار مي‌رود، گواه اثبات کار (proof of work) ناميده مي ‌شود.

در سيستم اثبات کار، کامپيوترها بايد ثابت کنند که روي حل يک مسئله پيچيده رياضي، کار کرده‌اند. اگر کامپيوتري يکي از اين مسائل را حل کند، واجد شرايط اضافه شدن يک بلاک به بلاک چين مي‌شود. اما روند افزودن بلاک، آنچه جهان کريپتوکارنسي آن را ماينينگ (Minig) مي‌نامد آسان نيست.

در حقيقت، با توجه به سايت خبري BlockExplorer.com، شانس حل يکي از اين مسائل رياضي در شبکه بيت کوين در فوريه 2019، حدود 1 در 5.8 تريليون بود. براي حل اين مسائل پيچيده، بايد از دستگاه‌هايي استفاده شود که قدرت محاسباتي بالايي دارند. اين دستگاه‌ها انرژي زيادي مصرف مي‌کنند و ماينرها بايد هزينه‌هاي زيادي را پرداخت کنند.

اثبات کار، حملات هکرها را غيرممکن نمي‌کند، اما باعث مي‌شود اين حملات تا حدودي بي فايده باشند. اگر يک هکر بخواهد حمله به Blockchain را هماهنگ کند، او بايد مسائل پيچيده رياضي را با شانس 1 در 5.8 تريليون درست مثل هر فرد ديگري در شبکه، حل کند. هزينه سازماندهي چنين حمله‌اي تقريباً و مطمئناً از مزاياي آن فراتر خواهد رفت.