آشنایی با مفهوم بلاک چین، انواع و کاربردهای آن
سیستم بلاک چین چالش‌های متعددی را که در فناوری‌های پایگاه داده سنتی برای ثبت تراکنش‌های مالی وجود داشت، کاهش می‌دهد. برای مثال، فروش یک ملک را در نظر بگیرید. پس از رد و بدل شدن پول، ممکن است برخی مشکلات قانونی از طرف هریک از اشخاص وجود داشته باشد که نیاز به نظارت و اعتبارسنجی یک شخص ثالث دارد. در بلاکچین تمام داده‌ها بصورت رمزنگاری و بدون امکان ایجاد تغییرات، ثبت شده و درنتیجه امکان سوء استفاده از داده‌ها تا حد زیادی کاهش پیدا می‌کند. این ویژگی در فناوری بلاکچین منجر به استفاده از آن در صنایع مختلف از جمله ایجاد ارز دیجیتال مانند بیت کوین شده است. در ادامه با ابر زَس همراه باشید تا بیشتر با انواع بلاک چین و مزایا، معایب و کاربردهای آنها آشنا شویم.
معنی بلاکچین چیست؟
بلاک چین به بیان ساده یک پایگاه داده یا دیتابیس است. این پایگاه داده بین گره‌های شبکه کامپیوتری به اشتراک گذاشته میشود. یکی از کاربردهای اصلی بلاک چین، نقش مهم آن در سیستم ارزهای دیجیتال است. در سیستم ارزهای دیجیتالی، بلاکچین کمک می‌کند تا یک نسخه امن و غیرمتمرکز از تراکنش‌ها ثبت و ضبط شود. البته این تنها کاربرد سیستم Blockchain نیست، بلکه می‌توان از این فناوری برای هر داده‌ای که لازم است غیرقابل تغییر باشد، استفاده کرد.
بلاک چین از دو بخش “Block” و “Chain” تشکیل شده و از این نام می‌توان به ماهیت آن پی برد که مجموعه‌ای از بلوک‌هایی است که به‌صورت زنجیره‌وار به هم متصل شده‌اند. در این سیستم، هیچ راهی وجود ندارد که بتوانید بلوک‌ها را تغییر دهید. تنها کافی است به کاربر یا برنامه‌ای که داده‌ها را در این سیستم وارد می‌کند، اعتماد داشته باشید و سپس، مطمئن هستید که این داده‌ها غیرقابل تغییر باقی خواهند ماند. این ویژگی باعث میشود تا هر سازمان یا سیستمی که از آن استفاده می‌کند، از صحت داده‌ها اطمینان داشته باشند.
یکی از اتفاقاتی که باعث شد سیستم بلاکچین و کاربردهای آن بیشتر شناخته شود، معرفی بیت کوین در سال 2009 بود. پس از آن، از این فناوری برای ایجاد ارزهای دیجیتال، DeFiها، NFT و ایجاد قراردادهای هوشمند، استفاده شد. برای ثبت هر نوع داده‌ای که لازم است بدون تغییر باقی بماند، بلاکچین یک راهکار ایمن است. این داده‌ها میتوانند قراردادها و جزئیات معاملات باشد یا رأی و نظرات در یک رأی‌گیری، لیست موجودی کالاها، شناسه‌های کالاها، اسناد ملکی و … را شامل شود.
تاریخچه بلاکچین؛ مخترع بلاکچین کیست؟
می‌توان گفت که اولین بذرهای ظهور بلاکچین توسط استوارت هابر و دبلیو اسکات استورنتا در سال ۱۹۹۱ کاشته شد. آنها روی یک زنجیره از بلوک‌های اطلاعاتی کار می‌کردند که محافظت و رمزنگاری شده و کسی نتواند آن را دستکاری کند. سپس در سال ۱۹۹۲ این سیستم با استفاده از آنچه که به‌عنوان درخت مرکل شناخته میشود، بروزرسانی شد تا کارایی آن افزایش پیدا کرده و بتوان اسناد بیشتری را در آن جمع‌آوری کرد.
در سال ۲۰۰۸، ساتوشی ناکاموتو که از او به‌عنوان مغز فناوری بلاکچین یاد می‌کنند، با کار روی بیت کوین‌ها باعث شد که سیستم بلاک چین محبوبیت بیشتری در بین مردم پیدا کند. ناکاموتو برای اولین بار در سال ۲۰۰۸ به مردم نشان داد که بلاک چین چیست و چطور از آن استفاده می‌کند. او یک فناوری تکامل یافته و گسترده از Blockchain را در رمزارزها استفاده کرده و مقاله‌ای درباره آن منتشر کرد که باعث شد مردم بیشتر به این سیستم اعتماد کنند.
انواع بلاکچین
برای ایجاد یک شبکه بلاک چین روش‌های مختلفی وجود دارد. انواع بلاک چین می‌تواند عمومی، خصوصی، هیبریدی یا کنسرسیومی باشد. هر یک از از این شبکه‌ها ممکن است با مزایا و معایبی همراه بوده و ویژگی‌های متمایزی داشته باشند.
شبکه بلاک چین عمومی (Public)
در بلاکچین عمومی، هر کاربری می‌تواند به سیستم اضافه شده و در آن تغییراتی ایجاد کند. مهمترین مثال برای سیستم بلاکچین عمومی، بیت کوین‌ها هستند. این سیستم معایب قابل توجهی دارد که ازجمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- نیاز به توان محاسباتی قابل توجه
- قدرت کم در حفظ حریم خصوصی
- نداشتن محدودیت برای تراکنش‌ها
- امنیت ضعیف
شبکه بلاکچین خصوصی (Private)
شبکه‌های بالاکچین خصوصی توسط سازمان‌ها کنترل می‌شوند. تنها افرادی که از سوی سازمان برای شرکت در شبکه داده‌ها، ایجاد قراردادهای توافقی و یا نگهداری داده‌های مشترک در سازمان مجاز باشند، میتوانند شبکه‌های خصوصی بلاک چین را کنترل کنند. اجرای این سیستم را می‌توان در پشت فایروال انجام داده و در محل سازمان میزبانی کرد.
شبکه بلاک چین هیبریدی (ترکیبی)
در یک شبکه بلاکچین هیبریدی، برخی عناصر و ویژگی‌های شبکه‌های بلاکچین خصوصی و عمومی قرار دارند. سازمان‌ها میتوانند ضمن استفاده از یک سیستم عمومی، یک سیستم خصوصی و مبتنی بر مجوز را هم اجرا کنند. با این کار، سازمان می‌تواند برای داده‌های حساس‌تر از سیستم خصوصی استفاده کرده و بقیه داده‌ها را به شکل عمومی نگهداری کند. همچنین سازمان می‌تواند تعیین کند که برخی کاربران عادی، بتوانند بعضی تراکنش‌های خصوصی را بررسی کنند. برای مثال، در یک سیستم بلاک چین هیبریدی می‌توان برای ارزهای دیجیتال دسترسی عمومی ایجاد کرد اما ارزهای بانکی را خصوصی نگه داشت.
بلاک چین‌های کنسرسیومی
در این سیستم، می‌توان مسئولیت حفظ و کنترل بلاکچین را برعهده چند سازمان قرار داده و آنها این کار را به شکل اشتراکی انجام دهند. البته در بلاکچین کنسرسیومی مجوزهای ارسال تراکنش‌ها و دسترسی به داده‌ها برای سازمان‌ها و کاربران مختلف، از پیش تعیین میشود. بهترین و ایده‌آل‌ترین سیستم در این نوع از بلاک چین، آن است که هریک از شرکت‌ها برای دسترسی خود به مجوز نیاز داشته باشند.
مزایای بلاکچین
از آنجایی که سیستم بلاکچین پتانسیل بالایی در ثبت سوابق و داده‌ها داشته و این کار را بدون محدودیت انجام می‌دهد، استفاده از آن مزایای متنوعی دارد. این فناوری یک حریم خصوصی پیشرفته‌تر برای کاربر ایجاد می‌کند تا امنیت شبکه بیشتر شود. درنتیجه این عملکرد در بلاکچین، هزینه‌های پردازش و خطاها کاهش پیدا می‌کند و Blockchain به بهترین سیستم مدیریت داده‌ها تبدیل میشود.
برخی از مهمترین مزایای استفاده از بلاک چین عبارت است از:
- افزایش دقت در مدیریت و راستی‌آزمایی داده‌ها با حذف دخالت انسان
- کاهش هزینه‌ها به دلیل عدم نیاز به تأیید شخص ثالث
- سخت کردن روند دستکاری داده‌ها
- ایجاد تراکنش‌های امن، شخصی و کارآمدتر
- استفاده از یک تکنولوژی شفاف
- از بهترین راه‌ها برای ایمن‌سازی اطلاعات شخصی افراد
معایب بلاکچین
در کنار همه‌ی مزایای قابل توجهی که در انواع بلاک چین وجود دارد، این سیستم برخی معایب و نقاط ضعف هم دارد. از مهمترین معایب بلاک چین می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- نیاز به هزینه قابل‌توجه برای پیش‌نیازهای اجرای سیستم بلاک چین
- محدود و کم بودن تعداد تراکنش‌ها در بازه زمانی مشخص
- امکان استفاده در فعالیت‌های غیرقانونی، مانند دارک وب
- تعیین مقررات متفاوت و نامشخص
- محدودیت در ذخیره‌سازی داده‌ها
کاربردهای بلاکچین
نه تنها بیت کوین، بلکه بیش از ۲۳،۰۰۰ سیستم ارز دیجیتال امروزه روی سیستم بلاک چین در حال اجرا هستند. همین مسئله می‌تواند گواهی بر قابل اعتماد بودن بلاکچین برای ذخیره داده‌های مربوط به انواع دیگر تراکنش‌ها باشد. صنایع و حوزه‌های کاری مختلفی از بلاکچین استفاده می‌کنند. بیایید ببینیم مهمترین کاربردهای بلاکچین چیست :
- در سیستم‌های بانکداری و مالی برای افزایش سرعت تراکنش‌ها و تسویه سود جهت معامله در بازار بورس
- در سیستم‌های ارزی و ارز دیجیتال یا ایجاد کیف پول‌های رمزنگاری شده
- در سیستم مراقبت‌های بهداشتی و درمان برای ذخیره امن سوابق پزشکی
- ثبت سوابق اموال شخصی
- ایجاد قراردادهای هوشمند و اجرای خودکار توافقات قید شده در قرارداد
- استفاده در زنجیره تأمین مواد و محصولات با برچسب‌های مختلف
- در سیستم‌های رأی‌گیری برای شفافیت فرآیند انتخابات و حفظ محرمانگی رأی‌ها
امنیت در بلاکچین
یکی از مهمترین سوالاتی که درباره بلاکچین مطرح میشود، این است که آیا این فناوری به اندازه کافی امن است یا خیر؟!
دستیابی به امنیت در بلاک چین به چندین روش ممکن است. برای اطمینان از این موضوع، باید کمی با روند کار این فناوری آشنا باشیم. در انواع بلاکچین همیشه بلوک‌های جدید به‌صورت خطی و زمانی ذخیره شده و هر بلوک به انتهای زنجیره بلاکچین اضافه میشود. بعد از اضافه شدن هر بلوک، زنجیره قبلی غیرقابل تغییر خواهد شد. همین روند باعث ایجاد یک سطح امنیت قابل‌توجه در بلاکچین میشود که به‌راحتی قابل نفوذ و تغییر نباشد.
البته لازم است بدانید که همه بلاکچین‌ها صد درصد غیرقابل نفوذ نیستند. برای ایجاد سطوح امنیتی، از کدها در بلاکچین استفاده میشود و درصورت هرگونه اشتباه در کدنویسی، می‌توان به‌راحتی از آنها سوءاستفاده کرد.
تفاوت بلاکچین و بیت کوین
فناوری بلاک چین برای اولین بار در سال ۱۹۹۱ توسط استوارت هابر و دبلیو اسکات استورنتا مطرح شد. اما تقریباً دو دهه بعد، با راه‌اندازی بیت کوین در ژانویه ۲۰۰۹، بلاک چین برای اولین بار با یک کاربرد واقعی به دنیا معرفی شد. بیت کوین روی یک بلاکچین ساخته شده و از آن برای ثبت واضح پرداخت‌ها و سایر تراکنش‌ها استفاده می‌کند. ساتوشی ناکاموتو، خالق بیت کوین، از آن به‌عنوان سیستم نقدی الکترونیکی جدید که کاملاً همتا به همتا و بدون نیاز به شخص ثالث می‌توان به آن اعتماد کرد، یاد می‌کند.
فورک (Fork) چیست؟
در اصطلاح برنامه نویسی، فورک یک اصلاح کد منبع باز است و زمانی اتفاق می‌افتد که قرار میشود در پروتکل بلاکچین یا مجموعه قوانین آن تغییراتی اعمال شود. معمولاً کدهای فورک شده شبیه به بلاک چین اصلی هستند، اما با تغییرات قابل توجهی همراه بوده و البته در کنار هم به‌راحتی قرار می‌گیرند.
به دلیل آن که ارزهای رمزنگاری شده، شبکه‌های غیرمتمرکز هستند، همه اجزای شرکت کننده در آن باید از قوانین مشخص و واحدی پیروی کنند که به آنها پروتکل‌ها می‌گویند. این پروتکل‌ها می‌تواند شامل اندازه هر بلوک در بلاکچین، دریافتی‌های بعد از استخراج یک بلوک و … باشد. در دنیای ارزهای دیجیتال، از فورک معمولاً برای ایجاد یک تغییر اساسی یا ایجاد یک دارایی اطلاعاتی جدید با ویژگی‌های مشابه نسخه اصلی استفاده می‌کنند. بطورکلی، فورک‌ها به دو دسته هارد فورک و سافت فورک تقسیم می‌شوند.
هارد فورک چیست؟
هارد فورک (Hard Fork) شامل یک تغییر اساسی در یک پروتکل ارز دیجیتال است. این نسخه تغییریافته، هیچ سازگاری با نسخه‌های قبلی ندارد. یعنی گره‌هایی که از پروتکل قدیمی‌تر پیروی می‌کنند، نمی‌توانند تراکنش‌های قبلی را پردازش کرده یا بلوک‌های جدید به بلاک چین جدیدتر اضافه کنند. به پروتکل‌های قدیمی، پری فورک (Pre-Fork) و به نسخه بلاکچین جدید، پُست فورک (Post-Fork) گفته میشود. هر تراکنشی که در زنجیره فورک شده یا جدیدتر انجام شود، در زنجیره قدیمی فاقد اعتبار است. اگر قرار باشد تمام گره‌ها و ماینرها در زنجیره Post-Fork حضور داشته باشند، باید آخرین نسخه پروتکل در آنها اجرا شود.
یک مثال از هارد فورک‌ها، اتریوم شاپلا (Ethereum Shapella) است. در آوریل ۲۰۲۳، هارد فورک این اتریوم به‌عنوان بخشی از نسخه ارتقا یافته شانگهای، فعال شد. ازجمله کاربردهای این هاردفورک می‌توان به این موضوع اشاره کرد که در نهایت می‌تواند به تأیید کننده‌ها اجازه دهد که ETH را از زنجیره Beacon حذف کنند.
سافت فورک چیست؟
زمانی که تغییرات در پروتکل‌های ارزهای دیجیتال با نسخه قبلی سازگار باشد، یک اصلاح سافت فورک انجام شده است. در این نوع از اصلاح کدها، حتی گره‌هایی که به‌روزرسانی نشده باشند، قادر به پردازش تراکنش‌ها و انتقال بلوک‌های جدید به زنجیره بلوک اصلی هستند. این روند تا زمانی اتفاق می‌افتد که گره‌ها از قوانین پروتکل جدید پیروی کنند. برخلاف هارد فورک که برای ارتقا به نسخه جدید تقریباً به تمام گره‌ها نیاز دارد، این نوع فورک در بلاکچین تنها به ارتقای اکثر ماینرها نیاز دارد تا با قوانین جدید سازگار شوند.
یک نمونه از اصلاح سافت فورک‌ها، بیت کوین SegWit است. Segregated Witness که آن را تحت عنوان SegWit هم می‌شناسند، یک نسخه ارتقا یافته سافت فورک است که در سال ۲۰۱۷ به پروتکل بیت کوین ارتقا پیدا کرد. در این روند، امکان گنجاندن تراکنش‌های بیشتر در هر بلوک فراهم شده و درنتیجه ظرفیت تراکنش شبکه بیت کوین افزایش پیدا می‌کند. بالا رفتن ظرفیت باعث میشود تا کارمزد تراکنش‌ها کمتر شده و درنتیجه سرعت تراکنش‌های BTC هم بیشتر شود.
در سافت فورک SegWit، کاربران به‌تدریج باید تغییرات را بپذیرند. یعنی کاربرانی که هنوز به نسخه جدید نرم افزار دسترسی ندارند، همچنان میتوانند در شبکه حضور داشته باشند و تنها تفاوت دسترسی آنها، در این است که قادر به استفاده از مزایای SegWit نیستند.
تفاوت هارد فورک و سافت ورک چیست؟
حالا که با ویژگی‌های فورک در بلاکچین آشنا شده و دیدیم که هارد فورک و سافت فورک چطور کار می‌کنند، بیایید تفاوت‌های آنها را بررسی کنیم. سافت فورک‌ها نسبت به هارد فورک جایگزین امن‌تری برای ارتقاء نرم‌افزاری هستند. در یک سافت فورک، تغییراتی که انجام میشود با نسخه‌های قبلی سازگار هستند؛ درنتیجه حتی برای گره‌های ارتقانیافته به نسخه‌های جدید، زنجیره بلاکچین معتبر نمایش داده خواهد شد.
به‌راحتی می‌توان از سافت فورک برای اضافه کردن ویژگی‌ها و عملکردهای جدید استفاده کرد. این ویژگی‌ها، پروتکل‌های الزامی برای بلاک چین را تغییر نمی‌دهد. اگر می‌خواهید ویژگی‌های جدید را در سطح برنامه‌نویسی اجرا کنید، باید از سافت فورک‌ها استفاده کنید.
برای درک بهتر تفاوت بین هارد فورک و سافت فورک، بیایید آن را با یک بروزرسانی در گوشی‌های موبایل هوشمند مقایسه کنیم. در این مثال، می‌توانیم نسخه‌های جدید از سیستم عامل قبلی را که روی دستگاه خود نصب می‌کنیم، به‌عنوان یک سافت فورک در نظر بگیریم. شما بعد از بروزرسانی همچنان می‌توانید از برنامه‌های قبلی خود که حالا با نسخه جدید سازگار شده‌اند، استفاده کنید. این درحالی است که هارد فورک، می‌تواند به معنای تغییر کلی سیستم عامل و نصب یک سیستم عامل جدید و متفاوت باشد.
جمع‌بندی
در این مطلب، هرآنچه را که درباره بلاک چین و انواع آن لازم است بدانید، بررسی کردیم. فناوری بلاکچین سال‌هاست که برای رمزگذاری داده‌ها در دیتابیس‌ها استفاده میشود اما با معرفی بیت کوین در سال ۲۰۰۸، کاربرد آن بیشتر اهمیت پیدا کرد. امروزه از این سیستم برای حوزه‌های مختلف از سیستم‌های بانکی و مالی گرفته تا حوزه‌های مختلف بهداشت و درمان، رمزارزها و … استفاده میشود. همچنین علاوه‌بر معرفی کامل بلاکچین شما را با روند اصلاح کد یا فورک (Fork) و انواع آن آشنا کردیم.
مطالب حوزه رایانش ابری را می‌توانید در بلاگ ابر زَس بخوانید.
