آموزش بلاکچین به زبان ساده – جلسه دوم: فهم فناوری بلاکچین و مفهوم دفتر کل توزیع‌شده
بلاکچین، فناوری‌ای برای ثبت اطلاعات به‌صورت شفاف، امن و غیرقابل تغییر است که بر پایه دفتر کل توزیع‌شده عمل می‌کند. در این جلسه، اجزای اصلی بلاکچین بررسی شدند: بلاک، واحدی برای ذخیره تراکنش‌ها؛ هش، کد یکتا برای تضمین یکپارچگی داده‌ها؛ نود، کامپیوترهای متصل به شبکه که دفتر کل را نگهداری می‌کنند؛ تراکنش، انتقال دارایی یا اطلاعات؛ و تمرکززدایی، نبود کنترل مرکزی که امنیت، شفافیت و مقاومت در برابر سانسور را افزایش می‌دهد. این مفاهیم، پایه درک عمیق‌تر بلاکچین و کاربردهای آن هستند.
فتر کل توزیع‌شده (Distributed Ledger) هسته اصلی فناوری بلاکچین است. برخلاف سیستم‌های سنتی که اطلاعات در یک سرور مرکزی ذخیره می‌شوند، در بلاکچین اطلاعات روی تعداد زیادی کامپیوتر (که به آن‌ها نود می‌گوییم) در سراسر جهان ذخیره و همگام‌سازی می‌شوند. این دفتر کل، لیستی از تمام تراکنش‌ها را به‌صورت شفاف و غیرقابل تغییر نگهداری می‌کند.
مقدمه
در جلسه اول، با مفهوم کلی بلاکچین آشنا شدیم و دریافتیم که این فناوری، روشی انقلابی برای ثبت اطلاعات به‌صورت شفاف، امن و غیرقابل تغییر ارائه می‌دهد. بلاکچین به‌عنوان زیرساخت بسیاری از فناوری‌های مدرن مانند ارزهای دیجیتال، قراردادهای هوشمند و حتی مدیریت زنجیره تأمین، نقش مهمی ایفا می‌کند. در این جلسه، به بررسی عمیق‌تر اجزای اصلی بلاکچین، شامل بلاک، هش، نود، تراکنش و تمرکززدایی می‌پردازیم تا درک بهتری از ساختار درونی این فناوری به دست آوریم.
برای مطاله‌ی جلسه اول وارد این لینک شوید.
۱. دفتر کل توزیع‌شده (Distributed Ledger) چیست؟
دفتر کل توزیع‌شده (Distributed Ledger) هسته اصلی فناوری بلاکچین است. برخلاف سیستم‌های سنتی که اطلاعات در یک سرور مرکزی ذخیره می‌شوند، در بلاکچین اطلاعات روی تعداد زیادی کامپیوتر (که به آن‌ها نود می‌گوییم) در سراسر جهان ذخیره و همگام‌سازی می‌شوند. این دفتر کل، لیستی از تمام تراکنش‌ها را به‌صورت شفاف و غیرقابل تغییر نگهداری می‌کند.
ویژگی‌های دفتر کل توزیع‌شده:
- غیرمتمرکز: هیچ نهاد یا سرور مرکزی کنترل اطلاعات را در دست ندارد.
- شفافیت: همه نودها به نسخه یکسانی از اطلاعات دسترسی دارند.
- امنیت بالا: تغییر اطلاعات بدون توافق اکثریت نودها تقریباً غیرممکن است.
مثال ساده:
تصور کنید گروهی از دوستان تصمیم می‌گیرند حساب‌وکتاب مالی خود را در یک دفتر مشترک ثبت کنند. به‌جای اینکه فقط یک نفر مسئول نگهداری دفتر باشد، هر نفر یک نسخه مشابه از آن دفتر را دارد. اگر یکی بخواهد تراکنشی را دستکاری کند، باید نسخه‌های همه دوستان را تغییر دهد، که عملاً غیرممکن است. این همان مفهوم دفتر کل توزیع‌شده است.
۲. بلاک (Block) چیست؟
بلاک، واحد اصلی تشکیل‌دهنده بلاکچین است. هر بلاک مانند یک صفحه در دفتر کل است که مجموعه‌ای از تراکنش‌ها را در خود ذخیره می‌کند. بلاک‌ها به‌صورت زنجیره‌ای به یکدیگر متصل هستند و این اتصال از طریق هش انجام می‌شود.
اجزای یک بلاک:
- تراکنش‌ها: اطلاعات مربوط به انتقال دارایی یا داده (مثلاً «علی ۲ اتریوم به نرگس فرستاد»).
- هش بلاک قبلی: کدی که بلاک فعلی را به بلاک قبلی متصل می‌کند.
- زمان ثبت (Timestamp): تاریخ و ساعت ثبت بلاک.
- هش بلاک جاری: کد یکتایی که هویت بلاک را مشخص می‌کند.
- نانس (Nonce): عددی که در فرآیند استخراج (ماینینگ) برای تولید هش معتبر استفاده می‌شود.
مثال واقعی:
فرض کنید بلاک شماره ۵ شامل ۱۰ تراکنش است. این بلاک، هش بلاک شماره ۴ را در خود ذخیره می‌کند. اگر کسی بخواهد یکی از تراکنش‌های بلاک ۵ را تغییر دهد، هش بلاک تغییر می‌کند و این تغییر با هش بلاک‌های بعدی ناسازگار می‌شود. به همین دلیل، دستکاری بلاکچین بسیار دشوار است، زیرا تمام بلاک‌های بعدی نیز باید تغییر کنند.
۳. هش (Hash) چیست؟
هش یک تابع رمزنگاری است که داده‌های ورودی (مثل متن، فایل یا تراکنش) را به یک رشته ثابت از کاراکترها (معمولاً ۶۴ کاراکتر در الگوریتم SHA-256) تبدیل می‌کند. این رشته، اثر انگشت دیجیتال داده‌هاست.
ویژگی‌های کلیدی هش:
- یکتایی: هر ورودی منحصربه‌فرد، یک خروجی منحصربه‌فرد تولید می‌کند.
- یک‌طرفه بودن: نمی‌توان از روی هش به داده اصلی رسید.
- حساسیت به تغییر: حتی تغییر یک کاراکتر در ورودی، خروجی هش را کاملاً متفاوت می‌کند.
- ضد دستکاری: تغییر داده‌ها بدون تغییر هش غیرممکن است.
مثال عددی:
اگر عبارت «سلام دنیا» را به تابع هش SHA-256 بدهیم، خروجی‌ای شبیه به این تولید می‌شود:
dd83bb3f8e209a930e7f...حالا اگر ورودی را به «سلام دنیز» تغییر دهیم، خروجی کاملاً متفاوت خواهد بود:
f1a2c3d4e5f67890ab12...این خاصیت باعث می‌شود هش‌ها در بلاکچین برای تضمین یکپارچگی و امنیت داده‌ها استفاده شوند.
۴. نود (Node) چیست؟
نودها کامپیوترهایی هستند که به شبکه بلاکچین متصل‌اند و نسخه کاملی از دفتر کل را نگهداری می‌کنند. هر نود می‌تواند:
- تراکنش‌ها را بررسی و تأیید کند.
- بلاک‌های جدید را دریافت، ذخیره یا پخش کند.
- در برخی بلاکچین‌ها (مثل بیت‌کوین)، بلاک‌های جدید را از طریق فرآیند استخراج (ماینینگ) تولید کند.
انواع نودها:
- نود کامل (Full Node): کل بلاکچین را ذخیره می‌کند و تراکنش‌ها را اعتبارسنجی می‌کند.
- نود سبک (Light Node): فقط اطلاعات محدود (مثل هدر بلاک‌ها) را ذخیره می‌کند.
- نود ماینر (Miner Node): علاوه بر ذخیره بلاکچین، بلاک‌های جدید تولید می‌کند.
مثال:
هر فردی می‌تواند با نصب نرم‌افزار بیت‌کوین روی کامپیوتر خود، یک نود کامل راه‌اندازی کند. این نود به شبکه متصل می‌شود و در تأیید تراکنش‌ها و حفظ امنیت شبکه مشارکت می‌کند.
۵. تراکنش (Transaction) چیست؟
تراکنش، واحد اصلی انتقال اطلاعات یا دارایی در بلاکچین است. در ارزهای دیجیتال، تراکنش معمولاً به معنای انتقال رمزارز از یک کیف پول دیجیتال به کیف پول دیگر است.
ویژگی‌های تراکنش:
- دیجیتال و رمزنگاری‌شده: با استفاده از کلیدهای خصوصی و عمومی امضا می‌شود.
- شفاف و قابل ردیابی: تمام تراکنش‌ها در دفتر کل عمومی ثبت می‌شوند.
- برگشت‌ناپذیر: پس از تأیید توسط شبکه، نمی‌توان تراکنش را لغو کرد.
مثال:
«مینا ۰.۵ بیت‌کوین به سارا می‌فرستد.» این تراکنش شامل اطلاعات فرستنده، گیرنده، مقدار و امضای دیجیتال مینا است. پس از تأیید توسط نودها، در بلاک بعدی ثبت می‌شود.
۶. تمرکززدایی (Decentralization) چیست؟
تمرکززدایی به معنای نبود یک نهاد یا سرور مرکزی برای کنترل شبکه است. در بلاکچین، تمام نودها به‌صورت برابر در تصمیم‌گیری و تأیید تراکنش‌ها مشارکت دارند.
چرا تمرکززدایی مهم است؟
- امنیت بالاتر: هک کردن شبکه به دلیل توزیع داده‌ها بین هزاران نود بسیار دشوار است.
- مقاومت در برابر سانسور: هیچ نهادی نمی‌تواند تراکنش‌ها را متوقف یا سانسور کند.
- شفافیت و اعتماد: همه می‌توانند داده‌های بلاکچین را بررسی کنند.
مثال:
در سیستم‌های متمرکز مثل بانک‌ها، تمام اطلاعات در سرورهای مرکزی ذخیره می‌شود. اگر این سرورها هک شوند یا از دسترس خارج شوند، کل سیستم مختل می‌شود. اما در بلاکچین، اطلاعات بین هزاران نود توزیع شده و حتی اگر چند نود از کار بیفتند، شبکه همچنان کار می‌کند.
جمع‌بندی تصویری
| مفهوم | تعریف ساده | مثال کاربردی |
|---|---|---|
| بلاک | بسته‌ای از تراکنش‌ها | صفحه‌ای از دفتر حساب خانوادگی |
| هش | کد یکتا برای تشخیص دستکاری | اثر انگشت دیجیتال هر بلاک |
| نود | کامپیوتر فعال در شبکه بلاکچین | مشارکت‌کننده با دفتر کل کامل |
| تراکنش | انتقال دارایی یا اطلاعات در بلاکچین | انتقال بیت‌کوین از A به B |
| تمرکززدایی | نبود سرور مرکزی | کنترل پخش‌شده میان اعضا |
تمرین پیشنهادی
سوال: فرض کنید گروهی از دوستان یک دفتر کل دیجیتالی برای ثبت بدهی‌های خود دارند. اگر علی به رضا ۱۰۰ هزار تومان قرض بدهد و رضا در آن لحظه آنلاین نباشد، چه مکانیزمی در بلاکچین باعث می‌شود رضا نتواند بعداً این تراکنش را انکار کند؟
پاسخ پیشنهادی: تراکنش علی به رضا به‌صورت رمزنگاری‌شده با امضای دیجیتال علی ثبت می‌شود و بلافاصله به بلاک بعدی در بلاکچین اضافه می‌شود. از آنجا که نسخه‌ای از بلاکچین در همه نودها (اعضای شبکه) ذخیره شده است، رضا نمی‌تواند این تراکنش را انکار یا دستکاری کند، زیرا:
- امضای دیجیتال، هویت فرستنده را تأیید می‌کند.
- هش بلاک‌ها، هرگونه تغییر غیرمجاز را آشکار می‌کند.
- توافق جمعی نودها، هرگونه تلاش برای دستکاری را رد می‌کند.
نتیجه‌گیری
در این جلسه، با اجزای اصلی بلاکچین آشنا شدیم: دفتر کل توزیع‌شده به‌عنوان قلب بلاکچین، بلاک‌ها به‌عنوان واحدهای ذخیره‌سازی تراکنش‌ها، هش برای تضمین یکپارچگی، نودها به‌عنوان نگهبانان شبکه، تراکنش‌ها به‌عنوان واحدهای انتقال ارزش و تمرکززدایی به‌عنوان فلسفه اصلی این فناوری. این مفاهیم، پایه‌های درک عمیق‌تر بلاکچین و کاربردهای گسترده آن در دنیای واقعی هستند.
در جلسه بعدی، به سراغ ماینینگ، اجماع و نحوه کارکرد شبکه‌های بلاکچین (مانند بیت‌کوین و اتریوم) خواهیم رفت. برای آمادگی، سعی کنید با مفهوم «کلید عمومی و خصوصی» آشنا شوید، زیرا این موضوع در جلسه بعدی بسیار مهم خواهد بود.
