بلاکچین را می‌توان روشی برای ثبت اطلاعات میان اعضای یک شبکه دانست؛ روشی که در آن، همه اطلاعات لزوماً در اختیار یک پایگاه داده مرکزی نیست. در شبکه‌های عمومی، افراد مختلف می‌توانند طبق قواعد مشخص، سوابق ثبت‌شده را بررسی کنند. البته این ویژگی به معنای «غیرقابل هک بودن» نیست. امنیت شبکه به رمزنگاری، نرم‌افزار، مشوق‌های اقتصادی و رفتار مشارکت‌کنندگان وابسته است.
برای اینکه سازوکار بلاکچین روشن‌تر شود، مسیر یک تراکنش را از ابتدا دنبال کنیم: کیف پول تراکنش را امضا میکند، گره‌های شبکه اعتبار آن را بررسی می‌کنند، تراکنش در یک بلاک قرار می‌گیرد و گره‌های دیگر آن بلاک را می‌سنجند. شناخت این مسیر کمک میکند مفاهیمی مثل ماینینگ، قرارداد هوشمند و لایه دوم را راحت‌تر درک کنید.
معماری بلاکچین چیست و اطلاعات چگونه در آن ذخیره می‌شوند؟
در یک زنجیره بلوکی، تراکنش‌ها معمولاً در واحدهایی به نام «بلاک» سازمان‌دهی می‌شوند. هر بلاک علاوه بر اطلاعات لازم برای اعتبارسنجی، به سابقه قبلی ارجاع می‌دهد. برای مثال، در بیت‌کوین هش سرآیند بلاک قبلی در سرآیند بلاک جدید قرار می‌گیرد. به همین دلیل، تغییر اطلاعات گذشته میتواند در ادامه زنجیره ناسازگاری‌های قابل‌تشخیصی ایجاد کند. البته این پیوند به‌تنهایی جلوی تغییر را نمی‌گیرد؛ سازوکار اجماع هم در مقاومت عملی شبکه نقش دارد.
همه بلاکچینها شکل داده یکسان ندارند. بیت‌کوین برای نمایش مالکیت از خروجی‌های خرج‌نشده تراکنش استفاده میکند، درحالیکه اتریوم مدل حساب و وضعیت قراردادهای هوشمند دارد. به همین دلیل «یک بلاکچین» را نباید با نسخه بزرگ‌شده یک فایل اکسل اشتباه گرفت؛ ساختار داده، روش اعتبارسنجی و قواعد به‌روزرسانی وضعیت در کنار هم معنا دارند.
درخت مرکل و ارتباط تراکنش‌ها
بلاکچین بیت‌کوین برای خلاصه‌کردن تراکنش‌های هر بلاک از ساختاری به نام درخت مرکل استفاده میکند. با این ساختار می‌توان از طریق بررسی بخشی از هش‌های مرتبط، وجود یک تراکنش در مجموعه را تأیید کرد؛ بدون اینکه لازم باشد همه تراکنش‌های بلاک دوباره بررسی شوند. البته اثبات وجود یک تراکنش با بررسی رعایت تمام قواعد شبکه تفاوت دارد. گره کامل علاوه بر این ساختار، صحت تراکنش‌ها و تاریخچه مربوط را طبق قواعد پروتکل ارزیابی میکند.
رمزنگاری و هویت دیجیتال در بلاکچین چگونه کار می‌کنند؟
برای اثبات اینکه فرستنده حق خرج‌کردن یک دارایی را دارد، بسیاری از بلاکچینها از امضای دیجیتال استفاده می‌کنند. کاربر با کلید خصوصی خود داده تراکنش را امضا میکند و دیگران می‌توانند با اطلاعات عمومی مرتبط، اعتبار امضا را بررسی کنند. لازم نیست کلید خصوصی برای شبکه ارسال شود؛ افشای آن ممکن است امکان خرج‌کردن غیرمجاز دارایی را ایجاد کند.
هش با امضای دیجیتال چه فرقی دارد؟
هش رمزنگاری، داده را به خروجی‌ای با طول مشخص تبدیل میکند و برای تشخیص تغییرات کاربرد دارد. هش، امضای دیجیتال و رمزگذاری را نباید یکی دانست؛ هرکدام هدف متفاوتی دارند. در بعضی شبکهها تراکنش‌ها عمومی‌اند، اما این به معنای نمایش نام واقعی همه کاربران نیست. بااین‌حال، تحلیل اطلاعات زنجیره میتواند ارتباط میان آدرس‌ها را تا حدی روشن کند.
برای روشن‌تر شدن نقش امضای دیجیتال، فرایند را در دو مرحله ببینید: ابتدا کیف پول داده تراکنش را با کلید خصوصی امضا میکند؛ بعد گره‌های شبکه با اطلاعات عمومی مرتبط، اعتبار امضا را بررسی می‌کنند. در هیچ‌کدام از این مراحل نیازی نیست رمز یا عبارت بازیابی برای دریافت‌کننده فرستاده شود. اما یک امضای معتبر به معنی درست بودن تصمیم اقتصادی کاربر نیست. اگر فرد ناخواسته تراکنشی مخرب را امضا کند، شبکه ممکن است همچنان آن را از نظر فنی معتبر بشناسد.
نودها، الگوریتم‌های اجماع و اعتبارسنجی در بلاکچین
نود یا گره رایانه‌ای است که نرم‌افزار شبکه را اجرا میکند. بعضی گرهها داده‌های بیشتری نگه می‌دارند و قواعد تراکنش و بلاک را مستقلاً بررسی می‌کنند؛ نقش گره لزوماً ایجاد بلاک یا دریافت پاداش نیست. تولیدکننده بلاک ممکن است یک ماینر در شبکه اثبات کار یا یک اعتبارسنج در شبکه اثبات سهام باشد.
اجماع و اعتبارسنجی را یکی ندانیم
اجماع یعنی شبکه بتواند طبق قواعد مشخص درباره نسخه پذیرفته‌شده تاریخچه یا وضعیت هماهنگ بماند. اثبات کار به مصرف منابع محاسباتی تکیه میکند و اثبات سهام به وثیقه‌گذاری دارایی و تنبیه رفتار نادرست. این توصیف کلی است؛ جزئیات انتخاب بلاک، نهاییشدن و جریمه در هر پروتکل متفاوت‌اند.
وقتی از غیرمتمرکز بودن یک شبکه صحبت می‌کنیم، بهتر است مشخص کنیم دقیقاً کدام وظیفه میان مشارکت‌کنندگان توزیع شده است. ممکن است کاربران زیادی بتوانند داده‌های زنجیره را مستقل بررسی کنند، اما ساخت بلاک در اختیار گروه کوچک‌تری باشد. همچنین احتمال دارد توسعه نرم‌افزار یا مدیریت یک سرویس پرکاربرد تحت کنترل تعداد محدودی نهاد باشد. به همین دلیل، تعداد آدرس‌های کیف پول یا گره‌های قابل مشاهده برای سنجش تمرکززدایی کافی نیست؛ توزیع اعتبارسنجی، ساخت بلاک و حاکمیت را باید جداگانه بررسی کرد.
استخراج ارز دیجیتال یا ماینینگ چیست و چگونه انجام می‌شود؟
در بلاکچین‌های اثبات کار مانند بیت‌کوین، ماینرها با آزمودن مقادیر مختلف تلاش می‌کنند هش سرآیند بلاکی تولید کنند که شرایط سختی شبکه را برآورده کند. این فرایند رقابتی و احتمالاتی است: دستگاه قوی‌تر در شرایط مشابه شانس بیشتری دارد، اما زمان کشف بلاک یا درآمد ثابت تضمین نمی‌شود.
ماینری که موفق به ساخت بلاک می‌شود، میتواند طبق قواعد شبکه پاداش بلاک و کارمزدهای مربوط را دریافت کند. البته دریافتی واقعی به عواملی مثل فعالیت در استخر استخراج، کارمزد استخر، هزینه برق، سخت‌افزار و دشواری شبکه بستگی دارد. همه ارزهای دیجیتال هم قابل استخراج نیستند. برای مثال، اتریوم پس از گذار به اثبات سهام، دیگر در شبکه اصلی از استخراج مبتنی بر اثبات کار استفاده نمی‌کند.
سختی استخراج کمک میکند تغییرات مجموع توان محاسباتی شبکه، سرعت تولید بلاک را برای همیشه از هدف تعیین‌شده دور نکند. در بیت‌کوین، تنظیم دوره‌ای سختی باعث می‌شود میانگین زمان تولید بلاک نزدیک به هدف شبکه بماند. به همین دلیل، خرید دستگاهی سریع‌تر به‌تنهایی درآمد قابل‌پیش‌بینی ایجاد نمی‌کند؛ باید سهم دستگاه از توان کل شبکه و هزینه برق را هم در نظر گرفت. حتی اگر نرخ هش دستگاه ثابت بماند، افزایش رقابت میتواند سهم مورد انتظار آن از پاداش شبکه را کاهش دهد.
تراکنش‌های بلاکچینی از ثبت تا تأیید چه مراحلی دارند؟
وقتی کاربر تراکنشی می‌سازد، نرم‌افزار کیف پول اطلاعات مقصد، مقدار و پارامترهای هزینه را آماده میکند. پس از امضا، تراکنش معمولاً برای گره‌های شبکه فرستاده می‌شود. گرهها مواردی مثل اعتبار امضا، وجود منابع قابل‌خرج و رعایت محدودیت‌های پروتکل را بررسی می‌کنند. تراکنشی که معتبر شناخته شده، ممکن است تا زمان قرار گرفتن در بلاک در صف انتظار بماند.
تأیید تراکنش و مفهوم نهاییشدن
ثبت در یک بلاک آغاز مسیر اطمینان است، نه همیشه پایان آن. در برخی شبکهها با ساخته‌شدن بلاک‌های بعدی، هزینه تغییر سابقه بیشتر می‌شود؛ در برخی دیگر مفهوم «نهاییشدن» با قواعد خاص اعتبارسنج‌ها تعریف می‌شود. وضعیت تراکنش را باید با شناسه آن در اکسپلورر مناسب همان شبکه بررسی کرد.
وقتی کیف پول وضعیت یک تراکنش را «در انتظار» نشان می‌دهد، علت میتواند زمان پخش تراکنش میان گرهها، اولویت‌بندی تراکنش‌ها، ازدحام شبکه یا محدودیت پردازش سرویس مقصد باشد. برای پیگیری، بهتر است شناسه تراکنش و شبکه انتخاب‌شده را بررسی کنید و وضعیت آن را در یک اکسپلورر معتبر ببینید. تعداد «تأییدها» در همه شبکهها معنای عملی یکسانی ندارد. برای مثال، در بعضی زنجیره‌ها نهاییشدن تراکنش به سازوکار خاص اعتبارسنج‌ها وابسته است، نه فقط تعداد بلاک‌های جدید.
انواع بلاکچین و تفاوت ساختار آن‌ها
بلاکچین عمومی معمولاً به مشارکت گسترده‌تر و امکان مشاهده داده توسط عموم تکیه میکند. در شبکه‌های خصوصی یا مجوزدار، نهاد یا گروهی از نهادها میتواند دسترسی به خواندن داده، ارسال تراکنش یا اعتبارسنجی را محدود کند. این تفاوت بر شفافیت، مقاومت در برابر سانسور و شیوه مدیریت خطا اثر می‌گذارد.
واژه‌های «عمومی»، «خصوصی» و «کنسرسیومی» همیشه تمام تفاوت‌های فنی را نشان نمی‌دهند. ممکن است داده‌ها برای همه قابل مشاهده باشند اما ساخت بلاک محدود باشد، یا برعکس. برای ارزیابی کاربرد باید دید چه کسانی می‌نویسند، چه کسانی می‌خوانند و چه کسی قدرت تغییر مقررات را دارد.
قرارداد هوشمند چیست و چگونه اجرا می‌شود؟
قرارداد هوشمند برنامه‌ای است که روی زیرساخت پشتیبانی‌کننده اجرا می‌شود و میتواند بر اساس ورودی و وضعیت شبکه عملیاتی مانند جابه‌جایی توکن یا ثبت حق رأی انجام دهد. برخلاف اسمش، لزوماً قرارداد حقوقی یا تصمیم‌گیرنده هوشمند نیست؛ مجموعه‌ای از قواعد نرم‌افزاری است که نتایجش باید توسط شبکه معتبر شناخته شود.
اجرای قراردادهای هوشمند در شبکه‌هایی مانند اتریوم معمولاً به پرداخت کارمزد محاسبات نیاز دارد. خطای کدنویسی، دسترسی مدیریتی پنهان یا دریافت اطلاعات نادرست از اوراکل میتواند پیامد مالی داشته باشد. حتی متن‌باز بودن کد یا انجام ممیزی امنیتی هم به معنای بی‌خطر بودن قرارداد نیست.
فرض کنید قراردادی طوری برنامه‌ریزی شده که پس از دریافت وثیقه، امکان گرفتن وام را بدهد. قرارداد میتواند مقدار وثیقه و وضعیت بدهی را بررسی کند، اما برای دانستن قیمت بازار یک دارایی ممکن است به منبع اطلاعات بیرون زنجیره نیاز داشته باشد. اگر این منبع اشتباه کند یا دست‌کاری شود، اجرای صحیح کد نیز ممکن است نتیجه اقتصادی نامطلوب ایجاد کند. به همین دلیل امنیت قرارداد هوشمند فقط به نبود خطای برنامه‌نویسی محدود نمی‌شود و وابستگی‌های بیرونی آن هم اهمیت دارند.
مقیاس‌پذیری بلاکچین و راهکارهای لایه دوم
وقتی افراد زیادی هم‌زمان از یک شبکه استفاده می‌کنند، محدودیت ظرفیت میتواند باعث طولانی‌شدن صف تراکنش‌ها، افزایش هزینه یا تأخیر در تأیید شود. مقیاس‌پذیری یعنی شبکه بتواند ظرفیت خدمت‌رسانی خود را افزایش دهد و در عین حال ویژگی‌های امنیتی و میزان عدم تمرکز موردنظر را حفظ کند. بنابراین فقط تعداد تراکنش در ثانیه معیار کافی برای مقایسه نیست.
راهکارهای لایه دوم بخشی از پردازش یا تجمیع تراکنش‌ها را خارج از لایه پایه انجام می‌دهند و بسته به طراحی برای امنیت یا تسویه به آن تکیه می‌کنند. رول‌آپ‌ها نمونه شناخته‌شده‌ای هستند، اما پل‌زدن دارایی، انتظار برداشت و وابستگی به اجزای مدیریتی می‌توانند ریسک‌های جداگانه داشته باشند.
برای بررسی یک راهکار لایه دوم، باید بدانیم داده تراکنش‌ها کجا منتشر می‌شود، چه کسی وضعیت جدید را پیشنهاد میکند و اگر اپراتور از دسترس خارج شود، کاربر چگونه میتواند دارایی خود را خارج کند. دو شبکه ممکن است کارمزد پایینی داشته باشند، اما از نظر امکان اثبات تراکنش، زمان خروج و وابستگی به گروهی کوچک از گردانندگان متفاوت باشند. پس مقایسه آن‌ها فقط بر اساس سرعت یا کارمزد، تصویر کاملی از امنیت و تجربه برداشت دارایی به دست نمی‌دهد.
شبکه‌های بلاکچین چگونه با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند؟
شبکه‌های مستقل به‌طور پیش‌فرض دفترکل یکدیگر را نمی‌خوانند و دارایی بومی یک شبکه به‌سادگی به شبکه دیگر «منتقل» نمی‌شود. پل‌های میان‌زنجیره‌ای معمولاً با قفل‌کردن یا سوزاندن دارایی و ایجاد نماینده آن در مقصد، یا با پیام‌رسانی و تسویه هماهنگ عمل می‌کنند. جزئیات به معماری پل بستگی دارد.
اعتماد لازم برای پل‌ها یکسان نیست: برخی به مجموعه امضاکننده تکیه می‌کنند، برخی از اثبات‌های رمزنگاری استفاده می‌کنند و برخی سازوکارهای ترکیبی دارند. پیش از هر انتقال، باید قرارداد، شبکه، نوع توکن دریافتی و امکان بازگشت آن را بررسی کرد؛ وجود نام یکسان توکن روی دو زنجیره نشانه قابلیت جابه‌جایی مستقیم نیست.
امنیت پروتکل‌های بلاکچین چگونه تأمین می‌شود؟
امنیت یک پروتکل فقط محصول رمزنگاری نیست. تعداد و توزیع مشارکت‌کنندگان، قواعد اجماع، کیفیت نرم‌افزار، هزینه حمله و انگیزه‌های اقتصادی همگی نقش دارند. حمله به تاریخچه تراکنش، توقف شبکه، سانسور یا سوءاستفاده از یک قرارداد هوشمند مسئله‌هایی متفاوت‌اند و دفاع یکسانی ندارند.
امنیت شبکه با امنیت دارایی کاربر فرق دارد
ممکن است شبکه پایه در برابر تغییر سابقه مقاوم باشد، اما دارایی کاربر از راه فیشینگ، سرقت کلید خصوصی یا خطای قرارداد از دست برود. پس باید امنیت بلاکچین را از امنیت کیف پول، صرافی، پل و برنامه کاربردی جدا بررسی کرد.
حمله به شبکه پایه را باید از حمله به برنامه‌ای که روی همان شبکه اجرا می‌شود جدا کرد. سرقت موجودی به دلیل افشای کلید خصوصی، لزوماً نشانه شکسته‌شدن الگوریتم اجماع نیست. به‌همین‌ترتیب ممکن است قرارداد هوشمندی باگ داشته باشد و دارایی کاربرانش از دست برود، درحالیکه خود شبکه تراکنش‌های حاصل از سوءاستفاده را طبق قواعد معتبر ثبت کرده است. این تمایز به کاربر کمک میکند هنگام بررسی خبر «هک بلاکچین»، دقیقاً بداند کدام لایه آسیب دیده است.
حاکمیت بلاکچین و فرایند ارتقای شبکهها
تغییر یک پروتکل معمولاً با پیشنهاد فنی، بحث میان توسعه‌دهندگان و کاربران، پیاده‌سازی نرم‌افزار و تصمیم نهایی مشارکت‌کنندگان همراه است. در شبکه‌های مختلف، نقش رأی‌دهندگان، اعتبارسنج‌ها، توسعه‌دهندگان و اپراتورهای گره یکسان نیست. حتی اگر رأی‌گیری توکنی وجود داشته باشد، اعمال یک تغییر ممکن است به همکاری بازیگران بیشتری نیاز داشته باشد.
گاهی تغییر قوانین با نسخه‌های پیشین سازگار می‌ماند و گاهی اختلاف بر سر قوانین میتواند به انشعاب شبکه منجر شود. این فرایند نشان می‌دهد «هیچ‌کس کنترل ندارد» توضیح دقیقی برای حاکمیت همه بلاکچینها نیست.
بعضی تغییرات نرم‌افزار شبکه به هماهنگی شرکت‌کنندگان زیادی نیاز دارند؛ زیرا هر گره درباره نسخه‌ای از قواعد تصمیم می‌گیرد که اجرا میکند. ممکن است پیشنهادی از نظر فنی اجراشدنی باشد، اما اپراتورها آن را نپذیرند یا درباره پیامدهای اقتصادی آن اختلاف داشته باشند. رأی‌گیری در یک سامانه حاکمیتی هم الزاماً معادل اجرای فوری یک تغییر نیست. برای شناخت حاکمیت باید مسیر پیشنهاد، بحث عمومی، تصمیم و اجرای نسخه جدید را کنار هم دید.
ابزارها و زیرساخت‌های توسعه بلاکچین
کاربران عادی با کیف پول و اکسپلورر سروکار دارند؛ توسعه‌دهندگان علاوه بر این‌ها از رابط‌های ارتباطی گره، ابزار ساخت قرارداد، شبکه آزمایشی و سامانه پایش استفاده می‌کنند. اکسپلورر داده‌های منتشرشده را برای مشاهده آسان میکند، اما یک صفحه اکسپلورر به‌تنهایی اثبات نمی‌کند که همه جزئیات یک پروژه معتبر یا قانونی است.
دسترسی به گره از طریق سرویس شخص ثالث ساده‌تر است، ولی وابستگی جدیدی ایجاد میکند. برنامه‌ای که فقط به یک ارائه‌دهنده اتصال دارد ممکن است با اختلال آن سرویس، وضعیت شبکه را نادرست یا با تأخیر نشان دهد؛ برای همین طراحی زیرساخت و روش بازیابی مهم است.
اقتصاد شبکه‌های بلاکچینی؛ مشوق‌ها، کارمزدها و پاداش‌ها
برای ادامه فعالیت شبکه، مشارکت‌کنندگان باید انگیزه یا الزام عملی داشته باشند. برخی پروتکل‌ها پاداش ساخت بلاک، برخی کارمزد کاربران و برخی ترکیبی از انتشار دارایی و هزینه خدمات را به کار می‌گیرند. این مشوق‌ها بر رفتار ماینر یا اعتبارسنج و هزینه استفاده از شبکه اثر می‌گذارند.
اگر انتشار توکن زیاد باشد، عرضه در گردش ممکن است رشد کند؛ اگر هزینه فعالیت برای اعتبارسنجان کافی نباشد، مشارکت اقتصادی آسیب می‌بیند. سنجش پایداری فقط با نگاه به درصد سود اسمی ممکن نیست: باید منبع پاداش، برنامه انتشار، هزینه امنیت و ساختار حاکمیت را کنار هم دید.
بلاکچین یک فناوری واحد با پیاده‌سازی یکسان نیست؛ خانواده‌ای از طراحی‌های فنی و اقتصادی است. برای فهم هر شبکه از سه سؤال شروع کنید: چه داده‌ای ذخیره می‌شود، چه کسی آن را معتبر می‌شمارد و اگر مشارکت‌کننده‌ای تقلب کند چه اتفاقی می‌افتد؟ پاسخ همین پرسش‌ها مسیر ورود به بحث‌های تخصصی استخراج، مقیاس‌پذیری، امنیت و توکنومیک را روشن میکند.
چطور پایداری اقتصادی شبکه را بررسی کنیم؟
برای ارزیابی اقتصاد یک شبکه، مقدار پاداش تولید بلاک به‌تنهایی کافی نیست. باید دید این پاداش از انتشار واحدهای جدید، کارمزد کاربران یا منابع دیگر پرداخت می‌شود و مشارکت‌کنندگان چه هزینه‌هایی دارند. ممکن است درآمد کوتاه‌مدت اعتبارسنج جذاب باشد، اما اگر از انتشار سریع توکن یا یارانه موقت تأمین شود، پایداری آن جای بررسی دارد. از طرف دیگر، کارمزد پایین برای کاربر لزوماً به معنی ارزان بودن اداره شبکه نیست؛ شناخت مدل اقتصادی آن هم بخشی از ارزیابی است.
سوالات متداول
1. آیا همه بلاکچینها عمومی و بدون مجوز هستند؟
خیر. برخی شبکهها عمومی و بعضی خصوصی یا مجوزدارند. حق مشاهده داده، ارسال تراکنش و اعتبارسنجی میتواند در هر طراحی متفاوت باشد.
2. آیا گره شبکه همان ماینر است؟
لزوماً نه. گره میتواند قواعد تراکنش و بلاک را بررسی کند، درحالیکه ماینر در شبکه اثبات کار برای ساخت بلاک رقابت میکند. همه گرهها ماینر نیستند.
3. چرا قرارگرفتن تراکنش در یک بلاک همیشه به معنی قطعیت نهایی نیست؟
در بعضی شبکهها برای کاهش احتمال تغییر سابقه باید تأییدهای بعدی را در نظر گرفت و در برخی سازوکار نهاییشدن مخصوص وجود دارد. تعریف آن به پروتکل بستگی دارد.
