شبکه بیت کوین – آشنایی با بلاکچین بیت کوین
در سال‌های اخیر شاید کمتر کسی باشد که نام بیت کوین را نشنیده باشد. در حال حاضر هم افراد زیادی از طریق خرید و خرید بیت کوین به درآمد قابل توجهی رسیده‌اند. اما اغلب افراد در مورد بلاکچین بیت کوین و شبکه بیت کوین اطلاعات کاملی ندارند و فقط چیزهایی به صورت جسته و گریخته می‌دانند. این در حالی است که داشتن اطلاعات کافی در مورد مفاهیم اصلی بیت کوین نه تنها به شما در شناخت بیشتر این رمزارز محبوب کمک خواهد کرد بلکه باعث خواهد شد تا در مورد سایر ارزهای دیجیتال که در بستر بلاکچین بیت کوین پیاده‌سازی شده‌اند هم اطلاعاتی داشته باشید.
به همین دلیل ما در این مطلب قرار است در مورد بلاکچین بیت کوین صحبت کنیم و به این سوال پاسخ دهیم که تراکنش در شبکه بیت کوین چگونه انجام می‌شود.
فهرست مطالب
بلاکچین بیت کوین
ایده فناوری بلاکچین در سال ۱۹۹۱ توسط استوارت هابر (Stuart Haber) و دبلیو اسکات استورنتا (W. Scott Stornetta) در مقاله‌ای با عنوان «چگونه یک سند دیجیتالی را زمان بندی کنیم» معرفی شد. در این مقاله آنها چگونگی استفاده از یک زنجیره پیوسته از برچسب زمانی یا همان شناسه تاریخی را برای ثبت اطلاعات به صورت امن توضیح دادند. در سال ۱۹۹۲، هابر و استورنتا برای افزایش کارایی بلاکچین و امکان جمع آوری اسناد بیشتر در یک بلاک، ایده خود را با فناوری درخت مرکل ترکیب کردند.
تا اینکه ساتوشی ناکاموتو پروتکل بیت کوین را در سال ۲۰۰۸ برای اولین بار با انتشار وایت پیپر بیت کوین به دنیا معرفی کرد. اولین بلاک (Genesis Block) توسط خود ناکاموتو ایجاد شد. سایر بلاک‌ها هم از آن استخراج و به بلاک‌های قبلی متصل شدند تا زنجیره بزرگی از بلاک‌های حاوی اطلاعات و تراکنش‌های مختلف ایجاد شود. با ظهور فناوری بیت کوین، بلاکچین اولین کاربرد واقعی خود را پیدا کرد و می‌توان گفت این فناوری به طور جدی توجه همگان را به خود جلب کرد. به طوری که برخی افراد به اشتباه گمان می‌کنند که بیت کوین و بلاکچین یک چیز است!
بلاکچین (Blockchain) از دو واژه Block به معنای بلاک و Chain به معنای زنجیره تشکیل شده است. این فناوری زنجیره‌ای از بلاک‌ها است. بلاکچین بیت کوین به داده‌های ذخیره شده در بلاک‌های اطلاعاتی اشاره دارد که در یک زنجیره دائمی به هم مرتبط می‌شوند. هر بلاک مجموعه‌ای از تراکنش‌های بیت کوین در یک دوره زمانی خاص است. هر بلاک جدید به بلاک‌های قبلی متصل می‌شود و این اتصال هرگونه تغییر را در شبکه غیرممکن می‌کند. در نتیجه زنجیره‌ای از بلاک‌ها تشکیل می‌شود که باعث پیدایش blockchain می‌شود.
مقایسه بلاکچین بیت کوین با پایگاه داده
هدف بلاکچین این است که اجازه دهد اطلاعات دیجیتال ثبت و توزیع شود، اما ویرایش نشود. به همین دلیل به خودی خود یک پایگاه داده نیست. بلاکچین سیستمی است از ثبت اطلاعات به گونه‌ای که تغییر، هک یا تقلب در سیستم را دشوار یا غیرممکن می‌کند.
اولین تفاوت آنها نحوه ساختار داده‌ها است. یک پایگاه داده اطلاعات را در جداول سازمان می‌دهد، در حالی که یک بلاکچین اطلاعات را در گروه‌هایی به نام بلاک جمع آوری و نگهداری می‌کند. هر بلاک ظرفیت ذخیره‌سازی مشخصی دارد که پس از پر شدن به بلاک قبلی متصل می‌شود و زنجیره‌ای از داده‌ها را تشکیل می‌دهد. به همین خاطر است که به آن زنجیره بلاکی یا همان بلاکچین می‌گویند. هنگامی که یک بلاک پر می‌شود به بخشی از یک زنجیره زمانبندی شده تبدیل می‌شود. هر بلاک که به زنجیره اضافه می‌شود دارای یک شناسه زمانی دقیق است و بنابراین تغییر ناپذیر است. به این ترتیب وقتی در یک سیستم غیرمتمرکز پیاده‌سازی شود، زنجیره‌ای از داده‌های برگشت‌ناپذیر ایجاد می‌کند.
ویژگی های شبکه بیت کوین
شبکه بیت کوین مزایای زیادی دارد و همین موضوع باعث منحصر به فرد بودن آن شده است. در ادامه به چند ویژگی مهم این شبکه اشاره می‌کنیم.
شبکه بیت کوین امن است: اطلاعات قبل از آنکه ذخیره شوند رمزنگاری می‌شوند، همین مساله باعث افزایش امنیت شبکه بیت کوین می‌شود. همچنین برای انتقال داده‌ها یا تایید تراکنش‌های بیت کوین از ویژگی هشینگ استفاده می‌شود که از حملات هرگونه هکر یا عامل مخرب جلوگیری می‌کند.
شبکه بیت کوین شفاف است: کاربران می‌توانند تمام تراکنش‌های انجام شده در شبکه بیت کوین را مشاهده کنند یا یک تراکنش را پیگیری کنند. البته این به معنای دسترسی به اطلاعات هویتی افراد نیست. در واقع فقط می‌توان یک تراکنش یا یک آدرس خاص را از مبدا تا مقصد پیگیری کرد.
شبکه بیت کوین غیرمتمرکز است: به این معنی که داده‌ها در یک کامپیوتر مرکزی ذخیره نمی‌شود یا توسط یک شرکت کنترل نمی‌شود. بلکه روی سیستم‌هایی که در شبکه فعال هستند توزیع می‌شود. پروتکل بیت کوین امکان نگهداری سوابق تراکنش‌ها را در چندین رایانه فراهم می‌کند که به عنوان نود یا گره شناخته می‌شوند. هر کاربر شبکه می‌تواند یک گره باشد، اما برای فعال بودن آن، انرژی پردازشی زیادی لازم است.گره‌ها داده‌ها را تأیید و در بلاک‌ها ذخیره می‌کنند. این با روش‌های سنتی نگهداری سوابق که داده‌ها را در یک مکان مرکزی، مانند سرور رایانه ذخیره می‌کند، متفاوت است.
شبکه بیت کوین تغییرناپذیر است: تراکنش‌ها در هر بلاک با یک امضای رمزنگاری تغییرناپذیر به نام هش ثبت می‌شود. این بدان معناست که اگر یک بلاک در یک زنجیره تغییر کند، بلافاصله مشخص می‌شود که دستکاری شده است. اگر هکرها بخواهند بلاک چین بیت کوین را خراب کنند، باید تمامی بلاک‌ها در زنجیره را در تمام نسخه‌های توزیع شده تغییر دهند. بلاک‌چین‌هایی مانند بیت کوین و اتریوم با اضافه شدن بلاک‌ها به زنجیره به طور مداوم و پیوسته در حال رشد هستند که به طور قابل توجهی به امنیت دفتر کل می‌افزاید. این نمونه‌ای از چگونگی تغییر فناوری بیت کوین در نحوه انجام معاملات بانکی و مالی است.
شبکه بیت کوین چگونه کار می‌کند؟
شبکه بیت‌کوین، شبکه‌ای همتا به همتا (P2P network) است که مدیریت مبادلات مالی را بدون نیاز به بانک یا شخص ثالث ممکن می‌سازد. پروتکل بیت کوین این امکان را فراهم می‌کند که پرداخت‌های آنلاین بدون مراجعه به هیچ موسسه مالی مستقیماً از یک طرف به طرف دیگر ارسال شود.
این شبکه از هزاران گره بیت کوین تشکیل شده که پروتکل را اجرا می‌کنند. پروتکل مسئول ایجاد و حفاظت از بلاک چین است. گره ها از امضای دیجیتال برای تایید تراکنش‌ها استفاده می‌کنند. اصطلاح peer-to-peer به این معنی است که هیچ گره با اختیارات ویژه وجود ندارد و همه گره‌ها در ارائه خدمات شبکه به یک اندازه سهیم هستند. همه آنها وظیفه نگه داشتن و راه اندازی شبکه توزیع شده را بر عهده دارند.
تراکنش‌های بیت کوین در یک پایگاه داده توزیع شده ذخیره می‌شوند. پایگاه داده غیرمتمرکز که توسط چندین کاربر مدیریت شود به عنوان فناوری دفتر کل توزیع شده (DLT) شناخته می‌شود. در یک نگاه جامع بلاکچین یک دفتر کل توزیع شده عمومی است که تاریخچه هر تراکنش را در خود دارد و در شبکه‌ای از سیستم‌های کامپیوتری توزیع شده است. در واقع دفتر کل غیرمتمرکز چیزی است که شبکه بلاکچین بیت کوین را می‌سازد.
هر زمان که تراکنش جدیدی در شبکه رخ دهد، سابقه‌ای از آن به دفتر کل هر شرکت کننده اضافه می‌شود. هر کسی می‌تواند یک نسخه از دفتر کل بلاکچین بیت کوین را دانلود و مسیر هر تراکنش بیت کوین را در آن ردیابی کند. یک بلاک شبیه به یک صفحه در یک دفتر کل است که شامل چندین تراکنش است و یک بلاکچین شبیه به دفتر رکورد همه تراکنش‌هاست که به بلاک‌های متصل به هم در یک شبکه اشاره دارد.
هر بلاک دارای شناسه منحصر به فرد رمزنگاری شده به نام «هش» است. هنگامی که اطلاعات تراکنش ارسال شده به شبکه بلاکچین در یک بلاک قرار می‌گیرد، با هش رمزگذاری می‌شود. در ضمن هر بلاک جدید شامل یک هش از بلاک قبلی است که به طور موثر آنها را به هم متصل می‌کند. هر بار که یک بلاک جدید به زنجیره اضافه می‌شود، بلاک‌های قبلی را غیرقابل تغییر می‌کند. این تضمین می‌کند که هر بلاک در طول زمان ایمن است.
در اصل هش یک تابع ریاضی یک طرفه است که بر طبق یک الگوریتم sha256، هر طولی از داده‌های شبکه بلاکچین بیت کوین را به عنوان ورودی گرفته و خروجی آن یک رشته با طول ثابت است. علاوه بر مجموع داده تراکنش‌های درون بلاک اطلاعات زیر هم توسط هش رمزگذاری می‌شود:
- نسخه بلاک: نسخه مشتری بیت کوین
- هش بلاک قبلی: هش بلاک قبل از هش فعلی
- Merkel root: یک عدد ۲۵۶ بیتی که اطلاعات مربوط به تمام بلاک‌های قبلی را در خود رمزنگاری کرده است.
- شماره ارتفاع بلاک: فاصله بلاک با بلاک پیدایش اولیه
- برچسب زمان: زمان و تاریخ باز شدن بلاک
- تراکنش coinbase: اولین تراکنش در بلاک، صدور پاداش بیت کوین است.
- nonce: یک عدد ۳۲ بیتی به صورت تصادفی تولید شده است.
تراکنش های شبکه بیت کوین چگونه انجام می‌شود؟
واقعیت این است که بیت‌کوین‌ها وجود ندارند، آنچه که وجود دارد تنها سوابق تراکنش‌ها است. هر تراکنشی که تا به امروز انجام شده‌است در دفتر کل توزیع شده ذخیره می‌شود. به همین دلیل است وقتی ما می‌گوییم یک تراکنش بیت کوین انجام شده، منظور انتقال ارزش بیت کوین از یک آدرس به آدرس دیگر روی بلاکچین بیت کوین است و هیچ چیز فیزیکی جابجا نمی‌شود. هر تراکنش بیت کوین حاوی سه نوع اطلاعات است:
- ورودی (Input): تعداد بیت کوین‌هایی که فرستنده دارد.
- خروجی (Output): آدرس بیت کوین گیرنده است.
- مقدار بیت کوین (Amount): تعداد بیت کوین‌هایی که قرار است ارسال شود.
برای اینکه یک بیت کوین ارسال شود به دو کلید کلید خصوصی و کلید عمومی نیاز است. این کلیدها به انجام معاملات بین دو طرف کمک می‌کنند. هر فردی از این دو کلید برای تولید یک مرجع هویت دیجیتال امن استفاده می‌کند که به عنوان «امضای دیجیتال» شناخته می‌شود. این هویت امن مهمترین جنبه فناوری بلاکچین است و برای مجوز و کنترل تراکنش‌ها استفاده می‌شود. کاربران بلاکچین از کلیدهای رمزنگاری برای انجام تعاملات دیجیتالی در شبکه استفاده می‌کنند.
برای ارسال بیت کوین، فرستنده باید آن را امضا کند(مانند امضای فرد دارنده دسته چک). اما این امضا دستی نیست و از جنس دیجیتال است. پیام تراکنش توسط کلید خصوصی امضا می‌شود. سپس این تراکنش به شبکه بیت کوین ارسال می‌شود تا نودها با استفاده از کلید عمومی اعتبار تراکنش را تأیید کنند. در مرحله بعد ماینرها تراکنش را بررسی می‌کنند و در یک بلاک از تراکنش‌ها قرار می‌دهند و تراکنش تایید می‌شود. در نهایت بلاک جدید میان تمامی نودهای شبکه توزیع می‌شود و تمام نودها یک کپی از آن را در نسخه بلاکچین خود قرار می‌دهند.
نقش ماینر در بلاکچین بیت کوین
ماینر در شبکه بیت کوین نقش بسیار مهمی دارد. ماینر بیت کوین به دستگاه‌های مخصوص استخراج بیت کوین گفته می‌شود که سرعت پردازش بسیار بالایی دارند. وظیفه ماینرها بررسی و تایید معاملات قبلی و ایجاد بلاک جدید است. در واقع ماینرها در بلاکچین بیت کوین با یکدیگر رقابت می‌کنند تا معاملات را حل کرده و یک بلاک جدید ایجاد کنند. به این فرآیند، استخراج یا ماینینگ گفته می‌شود. ماینرها در ازای این کار، از شبکه پاداش دریافت می‌کنند.
در سال‌های ابتدایی ظهور بیت کوین، تعداد ماینرها زیاد نبود، اما با بیشتر شدن قیمت بیت کوین دستگاه‌های استخراج بیشتری با هدف کسب پاداش به شبکه متصل شدند و رقابت شدیدتر شد. با افزایش رقابت بین ماینرها، سختی شبکه بیت‌کوین هم افزایش پیدا می‌کند و بالا رفتن سختی شبکه، باعث خواهد شد تا بلاکچین در برابر حملات مخرب هکرها ایمن‌تر باشد.
اگر برای شما هم این سوال مطرح شده است که افزایش تعداد ماینرها چگونه به امنیت شبکه بیت کوین کمک می‌کند؟ باید بگوییم هکرها برای نفوذ در بلاکچین بیت کوین به قدرت محاسباتی زیادی نیاز دارند. در واقع یک سیستم باید به قدری قدرتمند باشد که بتواند بیش از نیمی از قدرت هش شبکه را در اختیار بگیرد. با افزایش تعداد ماینرها، برای حفظ زمان لازم برای استخراج هر بلاک، سختی شبکه نیز افزایش پیدا می‌کند تا فرایند استخراج دشوارتر شود. بنابراین در اختیار گرفتن کنترل بیش از نیمی از قدرت شبکه، عملا غیرممکن می‌شود و شانس هکرها برای نفوذ به صفر می‌رسد.
شفافیت؛ مهمترین خاصیت شبکه بیت کوین
بلاکچین بیت کوین عمومی است، به این معنی که تمامی نودهای مشارکت‌کننده به داده‌های بلاکچین دسترسی دارند و تمامی اطلاعات در دفتر کل، ثبت می‌شود. در واقع می‌توان گفت هیچ انحصاری وجود ندارد و بلاکچین بیت کوین شفاف است.
البته این شفافیت، ویژگی محرمانگی بلاکچین را به خطر نمی‌اندازد. زیرا هیچ‌کس نمی‌تواند به اطلاعات شناسایی کاربرانی که این تراکنش‌ها را انجام می‌دهند، دسترسی داشته باشد. اما شفافیت بلاکچین ممکن است برای همه خوشایند نباشد. بیایید فرض کنید که آدرس عمومی یک شرکت بزرگ را دارید، شما به راحتی می‌توانید به تمام تراکنش‌های انجام شده دسترسی داشته باشید و آنها را بررسی کنید. در صورتی که شرکت فعالیت‌های مشکوکی داشته باشد قطعا این میزان از شفافیت برایش مشکل‌ساز خواهد بود.
آنچه که در پایان می‌توان گفت این است که یکی از مهمترین کاربردهای بلاکچین بدون تردید در سیستم مالی خواهد بود. هر چند در حال حاضر ادغام بلاکچین بیت کوین با سیستم‌های مالی قدیمی، دشوار است اما با این حال برخی بر این باورند که فناوری بلاکچین این پتانسیل را دارد که آینده خدمات مالی و بسیاری از جنبه‌های زندگی انسان را متحول کند.
به نظر شما تاثیر بلاکچین در چند سال آتی، در کسب و کارها و اقتصاد چگونه خواهد بود؟
سختی شبکه، متوسط زمان موردنیاز برای ایجاد یک بلاک را ثابت نگه می‌دارد. بدون وجود چنین سیستمی با بیشتر شدن تعداد ماینرها، زمان تشکیل هر بلاک در بلاکچین کاهش پیدا می‌کند که باعث افزایش نرخ عرضه بیت کوین خواهد شد.
بیت کوین تا به امروز ثابت کرده که شبکه‌ای امن و پایدار است. زیرا هیچ گزارشی از هک بلاکچین بیت کوین یا دستکاری در این شبکه ثبت نشده است و احتمال رخ دادن آن در آینده با توجه به پروتکل‌‌های امنیتی این شبکه بسیار پایین است.
بیت کوین یک سیستم پرداخت همتا به همتا است و غیرمتمرکز است که در بستر بلاکچین راه‌اندازی شده است. بیت کوین اولین استفادۀ عمومی از بلاکچین توسط ساتوشی ناکاموتو است.
