بلاک چین چیست و چگونه کار می کند؟

در سال 2008 یک فرد یا گروهی از افراد که هویت آن هنوز هم شناسایی نشده، با نام مستعار ساتوشی ناکاموتو (Satoshi Nakamoto) با انتشار مقاله ای بیت‌کوین را به عنوان یک سامانه‌ی پرداخت الکترونیک همتا به همتا معرفی کرد و سپس کدهای این پول دیجیتال را به صورت متن باز در اختیار عموم مردم قرار داد.

فناوری بلاک چین برای اولین بار در کدهای اصلی برنامه ‌نویسی بیت‌کوین مورد استفاده قرار گرفت و شبکه بیت کوین بر اساس این فناوری پایه ریزی شد.

بلاک چین یا زنجیره بلوکی در حقیقت یک فهرست دیجیتالی توزیع شده (described as digital ledger) است که بدون نیاز به سرورهای مرکزی عمل می کند. در شبکه بلاک چین به جای اینکه اطلاعات بر روی یک سرور مشخص که در مالکیت شرکت خاصی باشند، بر روی سرور‌های متعددی که در مالکیت اشخاص حقیقی و حقوقی مختلف است نگهداری می گردد.

از جمله مهم ترین ویژگی‌های فناوری بلاک چین، وجود پایگاه داده توزیع شده است، چرا که باعث می‌شود نسخه‌های متعددی از اطلاعات درون چندین رایانه وجود داشته باشند. این رایانه‌ها یک شبکه‌ی همتا به همتا را بوجود می آورند، مفهوم نظیر به نظیر یا همتا به همتا به این معنی است که هیچ پایگاه داده یا سروری مرکزی وجود نداشته و هر رایانه به عنوان یک گره (نود) از شبکه ایفای نقش می‌کند.

به عبارت دیگر، بلاک چین همانند یک قرارداد دیجیتالی عمل کرده و اجازه می دهد که یک شخص حقیقی یا حقوقی از یک طرف به طور مستقیم (نظیر به نظیر) با یک طرف دیگر معامله کند (مثلاً فروش برق). بر اساس این مدل، واسطه های سنتی، مثل بانک ها، دیگر مورد نیاز نمی باشد و شرکت کنندگان در شبکه به عنوان شاهدان هر معامله انجام شده بین ارائه دهنده محصول یا خدمات و مشتری عمل می کنند.

تراکنش های انجام شده بر بستر بلاک چین از طریق روش های رمزنگاری نامتقارن صورت می‌گیرد و به علت توزیع شده بودن ساختار شبکه بلاک‌چین، داده‌های تمام تراکنش‌های جدید باید در همه‌ی گره‌های شبکه منتشر شوند و به صورت محلی در تمام رایانه های شرکت کنندگان ذخیره گردد تا جامعیت و امنیت شبکه حفظ شود.

بلاک چین چگونه کار می کند؟

هر یک از بلاک‌های موجود در این فناوری دربردارنده یک رشته رمز (Hash) است که با فهرستی از تراکنش‌ها به وجود می‌آیند و دارای یک هِدِر یا مشخصه هستند. این هدرها 3 نوع از اطلاعات را مشخص می کنند:

1. اطلاعات ساختاری موجود در تراکنش‌های داخل هر بلاک
2. برچسب های زمانی تراکنش های معتبر اخیر و اطلاعات مربوط به الگوریتم اثبات کار که برای نحوه‌ی استخراج بلاک‌های جدید و تأیید آن‌ها مورد استفاده قرار می گیرد.
3. توسط الگوریتم رمزنگاری، تابع هش به بلاک قبلی اشاره می‌کند به این معنی که رشته رمزِ بلاک قبلی، بلاک ها را به یکدیگر پیوند می دهد و از  تغییر دادن هر بلاک یا وارد شدن یک بلاک بین دو بلاک موجود، جلوگیری می کند.

هر یک از داده‌های ذکر شده، زنجیره‌ای از بلاک‌ها را که قسمتی از شبکه بلاک‌ چین هستند تولید می‌کنند و توسط  یک کد رمزنگاری شده یا امضای دیجیتالی مشخص که در هِدِر قرار گرفته و متعلق به بلاک قبلی است، قابل شناسایی خواهد بود.

هر بلاک جدید در شبکه بلاکچین توسط فرایندی به نام استخراج یا ماینینگ به وجود می‌آید که با اعتبارسنجی به تراکنش‌ها، آن‌ها را به زنجیره بلاک های قبلی اضافه می‌کند. استخراج کنندگان (ماینرها) به ازای هر بلاک جدیدی که استخراج می‌شود، یک پاداش مالی دریافت می‌کند. به عنوان مثال در شبکه بلاک چین بیت‌کوین، در هر 10 دقیقه، یک بلاک جدید استخراج می‌شود که این زمان برای ارزهای دیجیتال مختلف (آلت کوین) متفاوت است.

برای استخراج هر بلاک جدید در شبکه، دستگاه های استخراج توسط حل یک مسئله‌ ریاضی دشوار و منحصر به فرد با یکدیگر رقابت می‌کنند و هر دستگاهی که بتواند مسئله را سریعتر حل کند پاداش دریافت می کند. از زمان استخراج اولین واحد بیت کوین، پیچیدگی حل مسئله همواره در حال افزایش است که دستگاه هایی با قدرت محاسباتی بیشتری را می طلبد.

 بر اساس محاسبات انجام شده در سال 2015، حفظ زیرساخت‌های ماینینگ در فارم های استخراج بیت‌کوین، چیزی حدود 500 میلیون دلار هزینه در بر خواهد داشت. علاوه بر این بر اساس گزارش‌های منتشر شده در سال 2016، استخراج بیت‌کوین، به حل بیش از 450 هزار تریلیون محاسبه در ثانیه نیازمند است.

در واقع یکی از دلایل افزایش پیچیدگی حل مسئله و الگوریتم اثبات کار، ایمن کردن شبکه بیت‌کوین در برابر هک و حملات سایبری است، اما این کار باعث شده که استفاده از رایانه‌های خانگی جهت استخراج ارز های دیجیتال عملا غیر ممکن باشد. در نتیجه بیشتر عملیات‌ ماینینگ در فارم های بزرگ استخراج، توسط تعداد زیادی از دستگاه های میانر صورت می‌گیرد.

علاوه بر این، انجام عملیات ماینینگ نیازمند مصرف انرژی برق زیادی می باشد، بطوری که استخراج هر واحد بیت کوین مصرف برقی معادل 1.55 خانواده‌ آمریکایی در طول روز دارد و در طول هر روز حدود 360 هزار تراکنش بیت‌کوینی صورت می‌گیرد که نشان دهنده مصرف زیاد انرژی است.