بلاکچین و بیت کوین

[mobin master 5]

بلاک چین یعنی چه و این تکنولوژی از کجا سر در آورد؟

همه ما در حال حاضر اطلاعاتی در مورد بیت کوین داریم ارز دیجیتال و وسوسه انگیز به خاطر ارزشش.

اینکه دیگر مشکلی برای داد وستد با آن وجود نداشته باشد ولی تا بحال در مورد زیر ساخت بیت کوین یعنی بلاکچین اطلاعاتی بدست آورده اید؟

در سال 2008 مقاله ای در خصوص ارسال و دریافت  ارز بین دونفر ناشناس بدون واسطه و بصورت مستقیم منتشر شد نام این فرآیند را طراح یا طراحان آن بیت کوین نهادند.پایه و اساس بیت کوین مفاهیم و دستورات رمز گذاری شده است

زمانی که محققان فهمیدند که پتانسیل بیت کوین بیشتر از هدف اولیه آن یعنی تراکنش های مالی است تصمیم گرفتند تا در صنایع مختلف از آن استفاده کنند.اما بیت کوین نیاز به زیر ساخت قوی و ایمن داضشت .طراحان به فر طرحی به نام بلاکچین افتادند.

اما بلاکچین یعنی چه؟یک مثال قابل درک میزنیم

شما در یک شهرکوچک زندگی می کنید که یک پارکینگ با ظرفیت 200خودرو دارد و درب این پارکینگ زمانی باز و بسته می شود که خودرویی قصد ورود یا خروج داشته باشد. ما میخواهیم محل زندگی شما یعنی شهر و پارکینگ داخل ان را بررسی کنیم.

از لحاظ هزینه برای یک جای پرک همیشگی هزینه زیادی شامل حال شما می شود بخاطر اینکه یک شرکت سرمایه گذار خصوصی تمام هزینه های نگداری و نظافت پارکینگ را بر عهده دارد.

زمانی که دزد به سراغ خودرو های داخل پارکینگ برود ،اگر بتواند از درب ورودی عبور کند میتواند به خودروی شما خسارت وارد کند حتی اگر خودروی شما را به سرقت نبرد میتواند از طریق سرقت لوازم به شما خسارت وارد کند.

بیاید این تصور را بکنیم که تعداد خودروهای شهر از 200 به 400 برسد یعنی دوبرابر حال باید چه کنیم در این حالت شرکت های دیرگ شروع به سرمایه گذاری و ساخت پارکینگ جدید می کنند. شما به نگهبان پارکینگ اعتماد دارید و اورا امین خود درمورد خودروی خود میدانید.

این پارکینگ ماهیتی متمرکز دارد.

حالا قصد داریم فضارا بزرگتر کنیم فرض کنید 200خانه در شهر شما هست و هر خانه، دو جای پارک دارد. برای ساده کردن فرضیات، خودروهای هر خانه را نیز یک عدد در نظر می‌گیریم. در نتیجه، هر خانه،‌یک جای پارک خالی دارد. اهالی شهر تصمیم می‌گیرند تا این جای خالی را به متقاضیان، اجاره دهند. این مدل اجاره، مشکل خودروهای اضافی را حل می‌کند و نیازی به ساختن پارکینگ بزرگ مرکزی نخواهد بود. حال، بیایید این سناریوی جدید را بررسی کنیم:

قیمت: مردم، فضای اضافی را به‌صورت اختصاصی برای اجاره نساخته‌اند،. در نتیجه، هزینه‌های تعمیر و نگهداری با فضای پارک خودشان مشترک بوده و بسیار کم خواهد بود. در نتیجه، هزینه‌ی اجاره‌ی این جای پارک بسیار کمتر از یک پارکینگ متمرکز بزرگ می‌شود.

امنیت: هر خودرو، در پارکینگی مجزا قفل شده است. دزدان برای دسترسی به خودروها باید به این پارکینگ‌های اختصاصی دسترسی پیدا کنند (امنیت بیشتر).

محدودیت: با افزایش تعداد خانه‌ها، با در نظر گرفتن فضای اضافی پارک هر خانه، جای پارک کلی نیز به‌خوبی افزایش می‌یابد. با این روند، تعداد اجاره‌دهنده‌ها و اجاره‌کننده‌ها نیز به‌طبع،‌ افزاش پیدا خواهد کرد.

عدم نیاز اعتماد: از آنجایی که هیچ سازمانی برای کنترل این پارکینگ‌های غیرمتمرکز وجود ندارد، قوانین توسط همه‌ی صاحبان گاراژها تصویب می‌شوند.

غیر متمرکز: این مکان‌های پارک در تمام شهر پخش شده‌اند در نتیجه می‌توان کل شهر را یک پارکینگ غیرمتمرکز تصور کرد.

مثال عینی بالا،‌ مفاهیم بنیادین برای درک زیرساخت‌های فنی بلاک‌چین را فراهم می‌کند.

مدل پارکینگ، مفاهیمی کلی از بلاک‌چین را با مثالی از دنیای واقعی ترکیب می‌کند. در ادامه، بخش‌های مختلف مدل پارکینگ را با بخش‌های فنی بلاک‌چین متناظر می‌کنیم.

پارکینگ بزرگ مرکزی، یک سیستم متمرکز مانند سرورهای شرکت AWS (خدمات تحت وب  لینک ها تنها برای اعضای سایت قابل نمایش است. ،خودروها، همان داده یا اپلیکیشن‌ها هستند.

پارکینگ‌های غیرمتمرکز، سیستم‌های غیرمتمرکز شبیه به بلاک‌چین هستند.

فراموش نکنید که همه‌ی سیستم‌های غیرمتمرکز، بلاک‌چین نیستند. بلاک‌چین نوعی خاص از سیستم‌های غیرمتمرکز است که خصوصیتی ویژه‌ دارد. در ادامه به این خصوصیت می‌پردازیم.

بار دیگر به سراغ طرح پارکینگ می‌رویم و تغییراتی در آن ایجاد می‌کنیم. فرض کنید قفل هر پارکینگ، در زمان ورود خودرو به آن، ساخته می‌شود. گاراژ‌ها به تریبی سریالی، عددگذاری شده‌اند.

در مرحله‌ی بعد، ترکیب قفل و کلید گاراژ شماره‌ی ۵۰، بر اساس ترکیب قفل و کلید گاراژ شماره‌ی ۴۹ ساخته شده است. به‌علاوه، این ترکیب به مشخصات خودروی پارک شده مانند رنگ، وزن، نوع موتور و موارد دیگر نیز وابسته است. این ترتیب از گاراژ شماره‌ی یک شروع شده و تا گاراژ ۲۰۰ و پس از آن، ادامه خواهد یافت.

در نتیجه‌ی فرضیه‌ی زنجیره‌ای بالا، اگر دزدی وارد گاراژ ۴۹ شده و مشخصات یک خودرو مانند رنگ یا وزن آن را تغییر دهد، ترکیب قفل و کلید این گاراژ تغییر خواهد کرد. در نتیجه‌ی این تغییر، ترکیب قفل و کلید گاراژ‌های بعدی نیز (که به این گاراژ وابسته بودند)، تغییر می‌کند.

فرضیه‌ی نهایی ما برای این بخش، آن است که پردازش ترکیب قفل و کلید هر گاراژ، نیازمند منابع بسیار پردازشی خواهد بود. در نتیجه، در صورت تغییر ویژگی یک خودرو در یکی از گاراژها، محاسبه‌ی مجدد این جفت‌های قفل و کلید،‌ تقریبا غیر ممکن می‌شود.

قبلا گفتیم که همه‌ی صاحبان گاراژها از قوانینی پیروی می‌کنند. یکی از این قوانین، بررسی معتبر بودن پارکینگ است. یک پارکینگ زمانی معتبر است که بتوان ترکیب قفل و کلید آن را تأیید کرد. به‌علاوه در صورت تغییر هر ترکیب، ترکیب تمامی پارکینگ‌ها غیرمعتبر خواهد بود چون همه‌ی آنها به هم وابسته هستند. در این میان، فرآیند تأیید جفت‌های قفل و کلید، از ساختن ترکیب جدید سریع‌تر است.

این وابستگی جفت‌ها به جفت‌های قبلی، زنجیره‌ای از گاراژها را ایجاد می‌کند. در اصطلاحات فنی به این گاراژها بلوک گفته می‌شود. در نتیجه، نام زنجیره‌ی بلوکی یا بلاک‌چین ایجاد می‌شود.

بلوک‌ها در شبکه‌ی بلاک‌چین، با استفاده از هش به هم وابسته می‌شوند. مانند مثال گاراژ، اگر داده‌ی یک بلوک تغییر کند، هش‌ها باید دوباره محاسبه شوند. از آنجایی که محاسبه‌ی مجدد هش، نیاز به منابع زیاد پردازشی دارد، امکان آن از بین رفته و شبکه، بلوک غیرمعتبر را به‌سرعت شناسایی می‌کند. در اصطلاحات فنی، به محاسبه‌ی هش، معدن‌کاوی یا Mining گفته می‌شود.

همه‌ی کامپیوترهای حاضر در شبکه‌ی بلاک‌چین، یک کپی از کل آن در اختیار دارند. در نتیجه اگر یک بلوک یا حتی ک زنجیره‌ی کامل در یک کامپیوتر یا چند کامپیوتر تغییر کند، همه‌ی شبکه آن را با نسخه‌ی در اختیار خودشان، مقایسه و بررسی می‌کنند.

اگر اکثر کامپیوترهای شبکه به این نتیجه برسند که یک بلوک، غیرمعتبر است، بلوک تغییریافته با بلوک معتبر دیگر زنجیره‌های جایگزین می‌شود. این اصل، بلاک‌چین را در برابر حمله‌ی معروف به حمله‌ی ۵۱ درصدی، آسیب‌پذیر می‌کند. به بیان ساده‌تر اگر بیش از ۵۰ درصد از نودهای شبکه، اهداف خرابکاری داشته یا زنجیره را تغییر دهند، کل شبکه در معرض خطر خواهد بود.

توضیحات بالا، ماهیت بلاک چین و چگونگی تأیید اعتبار را در آن روشن کردند. اما بیت‌کوین، اتریوم و دیگر سکه‌هایی که امروزه نامشان را می‌شنویم، شهرت بیشتری نسبت به خود بلاک‌چین به‌عنوان فناوری مادر دارند. در ادامه، به توضیح ماهیت این سکه‌ها و پدیده‌های مالی متأثر از بلاک‌چین می‌پردازیم که به خاطر استفاده از رمزنگاری، به ارزهای رمزنگاری شده هم شهرت یافته‌اند.

سوال اولیه در مورد این پدیده‌ها آن است که ما چه نیازی به این سکه‌ها داریم؟ سکه‌ها یا ارزهای دیجیتال علاوه بر تبدیل شدن به ابزاری برای تبادل پول، عواملی برای انگیزه دادن به کامپیوترهای حاضر در شبکه‌ی بلاک‌چین هستند. برای توضیح این پدیده‌ها نیز به همان مثال پارکینگ مراجعه می‌کنیم.

به یاد دارید که صاحبان پارکینگ‌ها، فضاهای پارک را به متقاضیان اجاره می‌دهند. در اینجا، مستأجر چگونه هزینه‌ی صاحب پارکینگ را پرداخت خواهد کرد؟ پاسخ ساده است: تبادل وجه بانکی. اما چرا صاحب پارکینگ باید اطلاعات حساب بانکی خود را با یک فرد غریبه به اشتراک بگذارد؟

برای حل چالش بالا، از راهکارهای پرداخت واسط مانند پی‌پال استفاده می‌کنیم. درواقع، صاحبان گاراژها با استفاده از آدرس ایمیل حساب پی‌پال، هزینه‌ی پارکینگ را دریافت می‌کنند. بدین ترتیب، آنها نیازی به اشتراک اطلاعات حساب بانکی با غریبه‌ها ندارند. این فرآیند، علاوه بر حریم خصوصی، ناشناس بودن را نیز تضمین می‌کند. با استفاده از روش‌هایی مثل پی‌پال، صاحب گاراژ و مستأجر برای یکدیگر ناشناس باقی می‌مانند.

در دنیای رمزنگاری، همین اتفاق با تغییراتی کوچک رخ می‌دهد. در اینجا به‌جای استفاده از آدرس ایمیل،‌ از آدرس کیف پول‌هایی همچون بیت‌کوین، اتریوم یا موارد دیگر استفاده می‌کنیم. ماهیت شبکه‌ی این ارزها، ناشناس بودن را برای همه‌ی افراد درگیر تضمین می‌کند. همین ماهین، دلیل مخالفت بسیاری از دولت‌ها با این ارزها است.

در دنیای ارز دیجیتال نیز مانند دنیای واقعی می‌توان با پرداخت پول سنتی، ارز رمزنگاری شده خرید. این فرآیند در صرافی‌های این ارزها یا با معامله با دارندگان سکه‌ها انجام می‌شود. سوال اصلی این است که اولین سکه‌ها در این شبکه‌ها چگونه ایجاد می‌شوند یا تعداد سکه‌های موجود چگونه افزایش می‌یابد؟ برای توضیح این سوال، ابتدا باید فرآیند معدن‌کاوی یا ماینینگ را شرح دهیم.

در بخش‌های قبلی، در مورد پردازش و تأیید بلوک‌ها صحبت کردیم. در مثال پارکینگ‌ها، تصور کنید که همه‌ی صاحبان گاراژ، در فرآیند محاسبه‌ی جفت قفل و کلیدها شرکت کنند. این فرآیند نیز به منابع قوی پردازشی نیاز دارد. در اینجا رقابتی برای پردازش سریع‌تر جفت قفل و کلید جدید ایجاد می‌شود و هر کس، زودتر از بقیه به پاسخ صحیح برسد، برنده خواهد شد. کل این فرآیند محاسبه‌ی جفت صحیح قفل و کلید، معدن‌کاوی نامیده می‌شود.

اما چرا صاحب یک پارکینگ باید وقت و زمان خود را برای محاسبه‌ی جفت قفل و کلید جدید صرف کند؟ برای این منظور، باید به آنها اگیزه بدهیم. تصور کنید که برنده‌ی این رقابت، وجهی را به‌عنوان جایزه دریافت می‌کند. این پول، قبلا در سیستم پارکینگ‌ها وجود نداشت و اکنون در شکل یک جایزه، به‌عنوان پول جدید به سیستم تزریق شد.

در دنیای ارزهای دیجیتال، به‌یاد داریم که هر بلوک با هش محافظت می‌شود. هش‌ها بر اساس داده‌های هر بلوک و همچنین هش بلوک قبلی، محاسبه می‌شوند. این ترتیب باعث اتحاد بین بلوک‌ها و ایجاد همان زنجیره‌ی مشهور می‌شود.

فرآیند محاسبه‌ی هش، به قدرت پردارش بالا نیاز دارد؛ چرا که شما باید مقدار واقعی هش را با سعی‌وخطاهای متعدد پیدا کنید. در نتیجه، هرچه بتوانید هش‌های بیشتری را در زمان کمتر حدس بزنید، شانس بردن جایزه‌ی شما بیشتر خواهد بود. همین ماهیت باعث می‌شود که افراد هزینه‌های زیادی برای خرید دستگاه‌های قدرتمندتر معدن‌کاوی پرداخت کنند.

در اینجا نیز افراد تنها به انگیزه‌ی دریفت جایزه، کامپیوتر خود را در اختیار شبکه‌ی بلاک‌چین قرار می‌دهند. هر کامپیوتری که زودتر از همه، هش را محاسبه کند، مقدار مشخصی از سکه‌ی آن شبکه را دریافت خواهد کرد. این سکه‌های جدید، قبلا در سیستم نبودند و به‌همین دلیل، ایجاد شدن آنها مانند کشف سکه در معدن است.

در ابتدای مقاله به این نکته اشاره کردیم که محققان، ظرفیت‌های متعددی به‌جز ارز دیجیتال برای فناوری زیرساخت بیت‌کوین یعنی بلاک‌چین کشف کرده‌اند. یکی از این ظرفیت‌ها، قراردادهای هوشمند است. برای توضیح این بخش، بار دیگر به مثال پارکینگ‌ها باز می‌گردیم. فرض کنید هیچ جایزه‌ای برای برندگان معدن‌کاوی وجود نداشته باشد.

فرض کنید برای پرداخت هزینه‌ی پارکینگ، دستگاهی در ورودی هرکدام از آنها نصب شود. این دستگاه یک کد QR دارد و شما با اسکن آن، هزینه را از حساب پی‌پال خود پرداخت می‌کنید. در این میان، هزینه‌ای نیز به‌عنوان کارمزد کسر می‌شود. این ماشین‌ها هزینه‌ی پارکینگ را جمع می‌کنند. در پایان وقتی پارکینگ‌ها بسته شدند، صاحبان گاراژها به حل مسئله‌ی جفت قفل و کلید مشغول می‌شوند. در نهایت، برنده‌ی این رقابت، پول کارمزدها را دریافت می‌کند.

  ماشین جمع‌آوری هزینه‌ی پارکینگ در مثال بالا، ماشین هوشمندی محسوب می‌شود چون به‌صورت خودکار تصمیم می‌گیرد که پول جمع‌آوری شده را به برنده‌ی رقابت پرداخت کند. درصورتی که هرمشکلی در این سیستم ایجاد شود یا خطایی فنی رخ دهد، ماشین هوشمند، هزینه‌ی پارکینگ را به شما بازخواهد گرداند. سپس یا هزینه را مجددا پرداخت یا خودرو راز از پارکینگ خارج می‌کنید.

در شبکه‌ی بلاک‌چین، ماشین هوشمند با اصطلاح قرارداد هوشمند شناخته می‌شود. این قرارداد هوشمند، یک کد است که همه‌ی کارها را در شبکه انجام می‌دهد. از آنجایی که همه‌ی گاراژها، ماشین‌های هوشمند داشتند، کامپیوترهای شبکه‌ی بلاک‌چین نیز نسخه‌ای از قرارداد هوشمند را دارند. در نتیجه، وقتی وجهی در شبکه جابجا می‌شود، قراداد هوشمند آن را بررسی می‌کند و در صورت بروز هرگونه اشکال، وجه را بازمی‌گرداند.