آموزش ترید و تحلیل تکنیکال - مرکز تحقیقات بلاک چین

زنجیره‌ی بلوک‌‌ها (Blockchain) چگونه ساخته می‌شود؟

زنجیره‌ی بلوک‌‌ها (Blockchain) چگونه ساخته می‌شود؟

 

فناوری دفتر  کل توزیع شده (DLT) که بیشتر با عنوان بلاک چین شناخته می‌شود، از شبکه‌ی پایگاه‌های داده پشتیبانی می‌کند و شر کت کنندگان را قادر به ایجاد، انتشار و ذخیره اطلاعات به شیوه‌ای ایمن و  کارآمد می‌سازد فناوری پایگاه داده‌ها جدید نیستند، اما آنچه که باعث محبوبیت DLT شده، عمل کرد آنها به صورت پیوسته، ایمن و بدون نیاز به  کنترل یا رهبری نهاد واسط است و اعتماد توسط هر عضو شر کت کننده ایجاد می‌شود. همانند زمانی که اینترنت پدید آمد، پیدایش زنجیره بلوکی نیز نوید بخش تحول در مدل‌های  کسب و کاری و صنایع مختلف است، این فناوری دنیا را وادار به بازبینی در ساختارهای سنتی و تعریف ارزش‌های جدید خواهد کرد. در ساختار سیستم‌های فعلی به منظور شناسایی، حفاظت و نگهداری ازتراکنش ها، نیازمند نهاد ثالث قابل اعتماد هستیم به صورت نظری، در سیستم‌های مبتنی بر بلاک چین نیازی به وجود نهاد ثالث نیسـت و به منظور اجرای ترا کنش‌ها از نشانه های رمزنگاری شده استفاده می‌شود.

بلاک چین می‌تواند دنیای دیجیتال را متحول کند و با اسـتفاده از خصوصیت "تفاهم توزیع یافته" تراکنش‌ها را به نحوی اجرا نماید که دارایی‌های دیجیتالی درآینده نیز قابل شناسایی و اعتماد باشند. این امر بدون در خطر افتادن حریم خصوصی و امنیت دارایی‌های دیجیتال و طرف های درگیر در معامله  انجام می‌گیرد. گفته می‌شود که بلاک چین برای تراکنش‌ها کاری را انجام می‌دهد که اینترنت برای اطلاعات انجام داده است. یعنی بلاک چین باعث افزایش اعتماد و  کارآیی در تبادل تقریبا هر نوع داده ای می‌شود و می‌تواند تغییر فراوانی در کارهای دنیا ایجاد کند.


دفتر کل توزیع شده چیست؟


دفتر  کل توزیع شده چیست؟

 

برخلاف دفاتر کل امروزی که توسط نهاد واحدی حفظ می‌شوند، "دفتر کل توزیع شده" توسط تعداد زیادی از شرکت کنندگان سیستم نگهداری می‌شود. هر شرکت کننده‌ای به عنوان نود دفتر کل توزیع شده درنظر گرفته می‌شود. می‌توان گفت نودها، همان کامپیوترهای شرکت کننده‌ها هستند که می‌توانند مجموعه ای کامل از سوابق تراکنش‌ها را داشته باشند. نودها به طور دسته جمعی در ایجاد و حفظ دفتر کل توزیع شده شرکت می‌کنند. از آنجا  که یک نسخه محلی دفتر کل توسط هر نود نگهداری و توسعه داده می‌شود، سیستم با عنوان سیستم دفتر کل توزیع شده" شناخته می شود.

 


مکانیسم ثبت اطلاعات در زنجیره بلوکی و به روزرسانی دفتر کل توزیع شده


دفتر کل به عنوان زنجیره ای از"بلوک"های اطلاعاتی، سازماندهی شده است. هر بلوک، حاوی مجموعه ای از تراکنش‌ها است. تراکنش‌های جدید به منظور تشکیل بلوک جدید جمع‌آوری شده و به دفتر کل اضافه می‌شوند. ازاینرو، تمام تراکنش‌ها به شکل تغییرناپذیری در دفتر کل ذخیره می‌شوند و در میان تمام نودهای معتبر تکرار می‌شوند. اولین بلوک در دفتر کل "بلوک پیدایش (Genesis block)" نامیده می‌شود. بلوک جدید بعدی نیز به این بلوک افزوده می‌شود، بدین ترتیب یک زنجیره تشکیل می‌شود. هر چقدر که بلوک‌های جدید بیشتری به زنجیره افزوده شوند، زنجیره طولانی تر می‌شود. هر بلوک موجود در این زنجیره، دارای شناسه ای منحصربه فرد است و معمولا با مقدار "هش" آن بلوک نشان داده می‌شود.

 


به روزرسانی دفتر کل توزیع شده چگونه انجام می‌شود؟


به روزرسانی دفتر کل توزیع شده چگونه انجام می‌شود؟

 

اطلاعات مانند دفتر کل عمومی، با ایجاد تراکنش‌ها به‌روزرسانی می‌شود. در صورت عدم وجود نهاد مرکزی قابل اعتماد، به روزرسانی دفتر کل توزیع شده به فرایند دسترسی  به اجماع میان نودهایی بستگی دارد که می‌خواهند اطلاعات جدیدی را به دفتر کل بیافزایند. دستیابی به "اجماع های توزیع شده"، نیازمند دو فرایند اصلی، اعتبارسنجی تراکنش‌ها و "انتشار" نتیجه تأیید شده به نودهای دیگر موجود در شبکه است.

 

خصوصیات توابع هش رمزنگاری

در اینجا خوب است راجع به نحوه هش‌نگاری در بلوک‌ها توضیحاتی داده شود. بلاک چین بر اساس یک اصل رمزنگاری اساسی یعنی توابع هش رمزنگاری شده، ساخته می‌شود. چنین توابع هشی هر ورودی با طول دلخواه را به خروجی n بیتی (برای توابع هش امروزی عموما مقادیر n=256 یا n=512 درنظر گرفته می‌شود) و با طول ثابت نگاشت می‌کنند و باید شرایط امنیتی زیر را برآورده  کنند:

۱- تابع هش، تابعی یک طرفه است، به این معنی که با داشتن خروجی، نمی‌توان به سادگی ورودی را پیدا کرد. حتی با دانستن تابع هش استفاده شده برای ایجاد هش، این  کار غیرممکن و یا بسیار دشوار است.

۲- هیچ وقت دو ورودی متفاوت، هش یکسانی را ایجاد نمی‌کنند. با تغییر جزئی متن ورودی، هش خروجی کاملا تغییر خواهد یافت.

۳- در صورت وجود دو مقدار هش یکسان، ورودی آنها نیز یکسان است. هرگونه تغییری در داده‌ها باعث تغییر مقدار هش آنها می‌شود. به این ترتیب به منظور شناسایی تغییر اطلاعات در سابقه ای طولانی از داده‌ها، فقط کافی است که توابع هش به آنها اعمال شود، به نحوی که اگر مقدار هش تغییر  کند، متوجه تغییر داده‌ها می‌شویم. هش، محتویات داده‌ها را غیرقابل فاش می‌سازد. این شناسه منحصربه فرد، نه تنها برای نشان دادن اطلاعات مفید است، بلکه می‌تواند برای اهداف دیگری نیز مورد استفاده قرار گیرد. ازجمله برای اثبات وجود (proof-of-existence) که به عنوان فرایندی  مهم در برخی از برنامه‌های DLT استفاده می‌شود.

فردی که سند دیجیتالی حاوی اطلاعات محرمانه دارد، می‌تواند مقدار هش سند را به عنوان مرجع سند به نهاد ثالث منتقل کند و برای اثبات وجود آن به کار ببرد. هنگامی که بعدا یک کپی از سند دیجیتال به نهاد ثالث ارائه شود، صحت سند دیجیتالی با محاسبه و مقایسه مقدار هش آن، تایید می‌شود.

 

تولید بلوک‌‌ها در بلاک چین

قابلیت اصلی که به واسطه بلاک چین ایجاد می شود، سازو کار مطمئن رمزنگاری شده برای فراهم آوردن دنباله ای تغییرناپذیر و قابل تایید عمومی از سوابق (به عنوان بلوک‌‌ها) است که با نشانه‌های زمانی (time stamps) مرتب شده اند. زنجیره‌های بلوکی معمولا در شــبکه  P2P به اشتراک گذاشته شده و همگام‌سازی می‌شوند. هر شرکت‌کننده‌ای در شبکه بلاک چین می‌تواند اطلاعات ثبت شده را مشاهده کند و براساس پروتکل اجماع، آن را رد یا تایید کند. پس از پذیرش، سوابق به ترتیب زمانی تایید آنها به بلاک چین افزوده می‌شوند.

 


سازو کار اجماع و اعتبار سنجی در بلاک چین


سازو کار اجماع و اعتبار سنجی در بلاک چین

 

یکی از ویژگی‌های مهم دفتر کل توزیع شده (DLT)، فرایند افزودن ترا کنش‌های جدید به دفتر کل از طریق ساز و کار اجماع و اعتبارسنجی است که باعث جلوگیری از اضافه کردن ترا کنش‌ها و بلوک‌های جعلی می‌شود. در این جا به بررسی نحوه انجام این کار در شبکه‌های بدون مجوز و شبکه‌های مجوزدار می پردازیم.

 

شبکه‌های بدون مجوز

در  شبکه بدون مجوز، ماینرها قبل از افزودن بلوک جدید به دفتر کل، مسئله سخت ریاضی را حل می‌کنند، سپس این راه حل به ماینرهای دیگر شبکه ارسال می‌شود و آنها قبل از پذیرش نسخه کپی دفتر کل، راه حل را تایید می‌کنند. مکانیسم حل مسئله به‌عنوان "اثبات کار (proof-of-work)" شناخته می‌شود. برای یافتن راه حل، مقادیر زیادی منابع محاسباتی نیاز است. چنین منابعی ممکن است از لحاظ مصرف انرژی یا منابع سخت افزاری، مانند اندازه حافظه فیزیکی یا منطق سخت افزاری خاص، مطرح شوند.

اولین ماینری که موفق به حل مسئله می‌شود، پاداشی را دریافت می‌کند. این رفتار که در انتظار دریافت پاداش انجام می‌شود، ماینینگ نام دارد و طرفین درگیر در آن "ماینر"ها، هستند. همان‌طور که قبلا نیز توضیح داده شد، توابع هش علاوه بر این که برای خلاصه کردن داده ها و شناسایی تغییرات آنها، مفید هستند، برای اهداف مختلف دیگری نیز توسط DLT به کار می‌روند. شبکه‌های بدون مجوز DLT، از آنها برای انجام ماینینگ اثبات کار استفاده می‌کنند. به نحوی که هنگام ایجاد بلوک جدید حاوی مجموعه ای از تراکنش‌ها، ماینر به تعداد نامحدودی عملیات هش را تکرار می‌کند.

در هر تکرار، ماینر، شماره منحصربه فردی به نام nonce را انتخاب کرده و سپس آن را با محتوای بلوک ترکیب می‌کند و عملیات هش را بر روی ترکیب اجرا می‌‌کند. پس از آن ماینر مقدار هش به دست آمده را با الگوی بیت مشخص شده توسط شبکه DLT مقایسه می‌کند و در صورت عدم تطابق، ماینر متوجه می‌شود که nonce مناسب را پیدا نکرده و بنابراین باید دور دیگری از عملیات هش را با استفاده از nonce جدید آغاز کند. در صورت یافتن nonce مناسب، ماینر می‌تواند به صورت قانونی اعلام کند که بلوک جدید با موفقیت ایجاد شده است و nonce نیز می تواند به عنوان مدرک ارائه شود.

ماینینگ فرایند فشرده محاسباتی است، زیرا این فرایند مستلزم تلاش‌های بسیار مهمی برای ماینر است تا nonce مطابق با الگوریتم هش را پیدا کند.  ماینرها در DLT بدون مجوز با یکدیگر رقابت می‌کنند تا اولین  کسی باشند که nonce درست را پیدا می‌کنند. اولین کسی که این کار را انجام می‌دهد، به طور معمول، پاداشی را در سیستم DLT دریافت می‌‌کند.

ساختار یک زنجیره بلوکی در شکل زیر نشان داده شده است، همان‌طور که دیده می‌شود، وجود مقدار هش بلوک n-1 در بلوک nام، دست کاری محتویات بلوک‌های قبلی را امکان ناپذیر کرده است، زیرا نیاز به دست کاری مناسب همه بلوک‌های بعدی دارد. به عبارت دیگر، بلاک چین قبلا روی تعداد n بلوک گسترش یافته است، بسیاری از کاربران قابل اعتماد بلاک چین می‌توانند یکپارچگی و تغییرناپذیری این بلوک را حفظ کنند.

 

ساختار یک زنجیره بلوکی

 

به منظور کاهش نیازهای ذخیره سازی بلاک چین، تراکنش‌های شخصی می‌توانند به صورت درخت مرکل (Merkle tree)، هش شوند، که در شکل دوم نشان داده شده است. ریشه چنین درختی، نمایش فشرده ای از تمام payloadهای دربرگرفته شده است.

 درخت مرکل برای نشان دادن مجموعه تراکنش‌های درون بلوک استفاده می‌شود. این امر جستوجوی تراکنش‌ها و تأیید زنجیره‌های بلوکی را بهبود می‌بخشد، زیرا هر بلوکی ممکن است شامل تراکنش‌های زیادی باشد (شکل ۲).

 

مجموعه تراکنش‌های درون بلوک

 

درصورتی که یک بلوک به  طور هم زمان توسط چند ماینر ایجاد شود یا ماینرهای مختلف بلوک‌‌های با محتوای مختلف را تولید کنند، تفاوت‌ها از طریق پروتکل اجماع حل می‌شوند، پروتکل اجماع، مجموعه قوانینی است که به طرفین درگیر اجازه توافق می‌دهد. هنگامی که فرایند رسیدن به اجماع، کامل شد، تنها بلوک توافق شده به دفتر کل اضافه می‌شود، بعد از آن، دوباره تمام کپی‌های موجود از دفتر کل در شبکه یکسان می‌شوند.

فرایند دستیابی به اجماع برای جلوگیری از عدم تمکین ماینرها برای افزودن بلوک‌‌های شامل تراکنش‌های  مخرب، طراحی شده است. اگر ماینری تلاش کند دوباره تمامی بلوک‌‌های قبلی را ایجاد کند، باید تمام مسئله‌های ریاضی دشوار مورد نیاز برای ایجاد این بلوک‌ها را حل کند. از آنجا که برای انجام چنین کاری به توان محاسباتی بالایی نیاز است، انجام این کار، مشکل یا غیرممکن خواهد بود.

 

شبکه‌های مجوزدار

در  شبکه‌های مجوزدار، نودهای تایید کننده قابل اعتماد هستند، بنابراین نیازی به حل مسئله‌های سخت ریاضی نیست. در عوض، آنها فقط باید اثبات هویت قابل اعتماد خود را برای شرکت در روند اجماع در اختیار داشته باشند. در طول فرایند اجماع، هر نود تایید کننده، تراکنش های جدیدی را جمع‌آوری می‌‌کند و مجموعه‌ای از این ترا کنش‌های جدید را با دیگر نودهای قابل اعتماد، مبادله می‌‌کند.

 


نتیجه‌گیری


در این مقاله سعی شد مقدمات و مبانی بلاک چین به زبان ساده توضیح داده شود با این امید که مفید باشد. ساختارهای بلاک چینی انواع مختلف و جزئیات فنی بعضا متفاوتی دارد که علاقه‌مندان به بلاک چین می‌توانند در مقاله های مرتبط به تفصیل مطالعه نمایند.

 

بیشتر بخوانید:

فناوری بلاک چین چگونه کار می کند؟ (هر آنچه که باید بدانید)

بلاک چین DeFi چیست؟ چشم انداز امور مالی غیر متمرکز

کاربرد بلاک چین در بورس و بازارهای سرمایه (بخش اول)

کاربرد بلاک چین در زنجیره تامین (بخش اول)

کاربرد بلاک چین در زنجیره تامین (بخش دوم)

کاربردهای مهم بلاک چین (بخش اول)

کاربردهای مهم بلاک چین (بخش دوم)

کاربرد بلاکچین در صنعت نفت و گاز

بلاکچین بستری امن برای انتخابات (بخش اول)

بلاک چین و مبارزه با پول شویی

فناوری بلاک چین و بانکداری

بلاک چین و بازتعریف اعتماد سیاسی

بلاک چین و آینده زیر ساخت های مالی (بخش اول)

بلاک چین و آینده زیر ساخت های مالی (بخش دوم)

بلاک چین در سیستم‌های پرداخت

فرصت‌ها و چالش‌های بلاک چین در صنعت بیمه (بخش اول)

فرصت‌ها و چالش‌های بلاک چین در صنعت بیمه (بخش دوم)

بلاک چین در صنعت مخابرات (بخش اول)

بلاک چین در صنعت مخابرات (بخش دوم)


منبع: binance


آموزش صفر تا صد ترید و تحلیل تکنیکال ارزهای دیجیتال، بورس و فارکس

درباره ما

"مرکز تحقیقات بلاک چین" به‌عنوان بزرگترین وب سایت تخصصی، پژوهشی و آموزشی بلاک چین در جهان توسط مجموعه ای از متخصصان حوزه بلاک چین و ارزهای رمزنگاری شده از سال 1396 به ‌صورت رسمی فعالیت خود را آغاز نمود.


ادامه درباره ما

 

ارتباط با پشتیبانی در تلگرام bircsupport1@

کانال تلگرام مرکز تحقیقات بلاکچین