البلوكتشين ال本质：从理论到实践的完整指南

الفهم الأساسي

ما هي blockchain؟ ببساطة، هي دفتر أستاذ رقمي موزع، من خلال التشفير وآلية الإجماع تجعل كل معاملة مسجلة بشكل دائم وغير قابلة للتغيير. يسمح هذا التصميم اللامركزي بتخزين المعلومات بشكل متزامن على الآلاف من أجهزة الكمبيوتر، مما يجعل التلاعب من نقطة واحدة أمرًا شبه مستحيل.

من البيتكوين إلى الإيثيريوم، وصولاً إلى التطبيقات المتنوعة اليوم، لم تغير البلوكشين فقط طريقة تداول الأصول المشفرة، بل أظهرت أيضًا إمكانيات هائلة في مجالات مثل سلسلة التوريد، والرعاية الصحية، والتصويت. إذن، كيف تعمل هذه التقنية بالضبط؟

تتبع التقنية: من النظرية إلى الواقع

لم يكن مفهوم blockchain شيئًا نشأ من العدم. في أوائل التسعينيات، بدأ عالم الحاسوب ستيوارت هابر وعالم الفيزياء و. سكوت ستونيتا في استكشاف طرق استخدام تقنيات التشفير لحماية الملفات الرقمية من التلاعب. ألهم نظام blockchain المشفر الذي تخيلوه عددًا لا يحصى من المطورين وعشاق التشفير، مما أدى في النهاية إلى ظهور Bitcoin - وهو أول تطبيق للعملة المشفرة يعتمد حقًا على تقنية blockchain.

منذ ذلك الحين، استمرت شعبية البلوكشين في الارتفاع، وتحولت العملات المشفرة من مفهوم نادر إلى ظاهرة عالمية. الآن، تُستخدم هذه التقنية لأكثر من مجرد تسجيل المعاملات المشفرة، حيث يمكنها معالجة أنواع مختلفة من البيانات الرقمية، وتنفيذ مهام معقدة.

قوة اللامركزية

عندما نتحدث عن blockchain، يجب أن نذكر اللامركزية كصفة رئيسية. ببساطة، تعني اللامركزية عدم وجود هيئة مركزية واحدة، حيث تتوزع السلطة في الشبكة على العديد من المشاركين.

في الشبكة اللامركزية للبلوك تشين، لا يمكن لأحد السيطرة بمفرده على تدفق البيانات أو عملية المعاملات. على العكس، يتم التحقق من جميع المعاملات وتسجيلها بواسطة العقد الحاسوبية المنتشرة في جميع أنحاء العالم. هذه البنية تجعل الشبكات اللامركزية الكبيرة مثل البيتكوين تمتلك قدرة قوية على مقاومة الهجمات - حتى في حالة فشل بعض العقد، يمكن للنظام بأكمله الاستمرار في العمل بشكل طبيعي.

كيف تعمل البلوكتشين: من المعاملات إلى السلسلة

عند حدوث صفقة بين مستخدمين، تتضمن هذه العملية عدة خطوات رئيسية:

الخطوة الأولى: بث الصفقة بعد أن يقوم المستخدم ببدء المعاملة، ستتم بث هذه المعلومات إلى جميع العقد في الشبكة. على سبيل المثال، عندما يريد تشانغ سان تحويل كمية معينة من البيتكوين إلى لي سي، ستنتشر معلومات هذه المعاملة على الفور في جميع أنحاء الشبكة.

الخطوة الثانية: مرحلة التحقق عند استلام كل عقدة لمعلومات المعاملة، ستقوم بالتحقق وفقًا للقواعد المحددة. ستقوم العقدة بفحص التوقيع الرقمي للمرسل وبيانات المعاملة الأخرى، لضمان أن هذه المعاملة حقيقية وصحيحة.

الخطوة الثالثة: تجميع في كتل جميع المعاملات التي تم التحقق منها سيتم جمعها معًا، وتعبئتها في “كتلة” جديدة. تخيل أن الكتلة تشبه صفحة في دفتر حسابات، حيث يتم تسجيل العديد من المعاملات الصحيحة. تحتوي كل كتلة على:

• بيانات التداول
• الطابع الزمني
• قيمة هاش التشفير (بصمة فريدة تم إنشاؤها بناءً على محتوى الكتلة)
• قيمة هاش الكتلة السابقة (هذه هي المفتاح لربط السلسلة بأكملها)

الخطوة الرابعة: الربط في سلسلة تتصل الكتل الجديدة بالكتل السابقة من خلال طرق تشفير، مما يشكل سلسلة غير قابلة للكسر. يضمن هذا التصميم أنه إذا حاول شخص ما التلاعب ببيانات كتلة معينة، فسيتغير هاشها تمامًا، مما يؤدي إلى عدم صلاحية جميع الكتل اللاحقة - مما يجعل التلاعب على نطاق واسع شبه مستحيل.

الخطوة الخامسة: ضمان الشفافية على السلسلة العامة، يمكن لأي شخص الاطلاع على جميع معلومات المعاملات من خلال متصفح الكتل، بما في ذلك عنوان المرسل، عنوان المستلم، مبلغ التحويل ووقت المعاملة. تضيف هذه الشفافية مستوى من الثقة إلى النظام بأكمله.

التشفير: حجر الزاوية لأمان البلوكشين

لجعل سلسلة الكتل آمنة وموثوقة حقًا، لا يمكن الاستغناء عن تقنية التشفير. من بين أهم هذه التقنيات هي دالة التجزئة.

آلية عمل دالة التجزئة مثيرة للاهتمام: حيث تستقبل بيانات إدخال بأي حجم، وتخرج سلسلة بطول ثابت. تعمل خوارزمية SHA256 التي تستخدمها بيتكوين بهذا الشكل. تشمل الخصائص الرئيسية ما يلي:

• مقاومة الاصطدام قوية: من شبه المستحيل العثور على مدخلين مختلفين يمكن أن ينتجا نفس المخرج.
• التغيير الفوري: حتى لو تم تغيير حرف واحد فقط في حالة الأحرف، فإن القيمة التجزئة بالكامل ستتغير تمامًا
• الاتجاهية: لا يمكنك استنتاج الإدخال الأصلي من قيمة التجزئة.

تجعل هذه الميزة كل كتلة في سلسلة الكتل “فريدة من نوعها” بسبب البيانات التي تحتوي عليها. إن محاولة التلاعب بكتلة معينة تعني إعادة حساب قيمة التجزئة الخاصة بها، بالإضافة إلى إعادة حساب قيم التجزئة لجميع الكتل التي تليها - وهذا مكلف للغاية من الناحية الحسابية.

التقنية الأساسية الأخرى هي تشفير المفتاح العام (التشفير غير المتماثل). يمتلك كل مستخدم مفتاحين:

• المفتاح الخاص: سري تمامًا، مثل كلمة المرور
• المفتاح العمومي: شفاف ومفتوح، يمكن لأي شخص رؤيته

عندما يرغب المستخدم في إجراء صفقة، يقوم بتوقيع الصفقة باستخدام المفتاح الخاص، مما يولد توقيعًا رقميًا. تقوم العقد الأخرى باستخدام المفتاح العام للتحقق مما إذا كان هذا التوقيع حقيقيًا. يضمن هذا التصميم أن الشخص الوحيد الذي يمكنه بدء الصفقة هو مالك المفتاح الحقيقي، ولكن يمكن للجميع التحقق منها.

آلية الإجماع: طريقة اتخاذ القرار في الشبكة

في شبكة موزعة، يجب على الآلاف من العقد أن تتوصل إلى توافق حول نفس الحقيقة. آلية الإجماع هي نظام القواعد الذي يحقق هذا الهدف.

إثبات العمل (Proof of Work)

هذه هي أقدم وأشهر آلية توافق تم اعتمادها من قبل البيتكوين. في نظام إثبات العمل (PoW)، يحتاج المشاركون (عمال المناجم) إلى التنافس من خلال قوة الحوسبة للحصول على حق تجميع الكتلة التالية. يجب على عمال المناجم حل لغز رياضي معقد، وعامل المناجم الذي يجد الإجابة أولاً يمكنه إضافة كتلة جديدة إلى السلسلة ويكافأ.

تتطلب هذه العملية استثمار كمية كبيرة من موارد الحوسبة والطاقة، وهذا هو السبب في أن أمان شبكة البيتكوين مرتفع للغاية - يحتاج المهاجمون إلى التحكم في أكثر من 50% من قوة الحوسبة في الشبكة لإطلاق هجوم، وهو ما يكلف الكثير.

إثبات الحيازة (Proof of Stake)

تم تصميم PoS كبديل لحل مشكلة استهلاك الطاقة العالي في PoW. لقد قامت Ethereum بالترقية إلى هذه الآلية. في PoS:

• لا يوجد عمال مناجم يشاركون في المنافسة
• بدلاً من ذلك، هناك المدققون الذين يحتاجون إلى قفل كمية معينة من الأصول المشفرة كـ “حقوق”
• يتم اختيار المدققين بشكل عشوائي لإنشاء كتل جديدة بناءً على حجم الأصول المرهونة.
• الحصول على رسوم المعاملات كمكافأة من خلال الأفعال النزيهة
• إذا ارتكب المدققون الشر، فسيفقدون جزءاً أو كل الأصول المرهونة

تقلل PoS بشكل كبير من استهلاك الطاقة، بينما تحافظ على أمان الشبكة.

آليات الإجماع الأخرى

بالإضافة إلى الآليتين الرئيسيتين المذكورتين أعلاه، هناك العديد من المتغيرات المبتكرة:

إثبات حقوق التفويض (DPoS): يقوم حاملو الرموز بالتصويت لاختيار مجموعة صغيرة من المفوضين لتمثيلهم في التحقق من المعاملات، مماثل للديمقراطية البرلمانية.

إثبات السلطة (PoA): تختار الشبكة المدققين بناءً على هويتهم وسمعتهم بدلاً من الأصول، مما يجعله مناسبًا لسلاسل الكتل الخاصة أو المصرح بها.

شكل تنظيم البلوكشين

سلسلة عامة

شبكة مفتوحة تمامًا ولامركزية، حيث يمكن لأي شخص المشاركة. تمثل البيتكوين والإيثيريوم سلاسل العامة. عادةً ما تستخدم هذه السلاسل كودًا مفتوح المصدر، وتسعى لتحقيق الشفافية، ولا تتطلب الثقة في طرف ثالث.

سلسلة خاصة

شبكة مغلقة تسيطر عليها منظمة واحدة، والمشاركون مقيدون. تحدد السلسلة الخاصة من يمكنه عرض المعاملات ومن يمكنه تسجيلها، على الرغم من أنها قد تحقق تخزيناً موزعاً، إلا أنها ليست لامركزية حقاً.

سلسلة التحالف

شكل مختلط بين السلاسل العامة والخاصة. تتعاون عدة منظمات لإنشاء شبكة بلوكشين مشتركة، حيث يمكنها الاستفادة من فوائد التوزيع مع الاحتفاظ بدرجة معينة من السيطرة. في سلسلة التحالف، يعمل عدة مشاركين ذوي تأثير متساوٍ كمدققين، والقواعد نسبياً مرنة.

التطبيقات الواقعية: كيف تغير البلوكتشين

الأصول المشفرة والدفع

التطبيق المباشر الأكثر وضوحًا لتقنية البلوكشين هو دعم العملات المشفرة. بالمقارنة مع التحويلات المالية عبر الحدود التي تحتاج إلى المرور عبر البنوك والوسطاء مما ينتج عنه رسوم مرتفعة، يمكن لتقنية البلوكشين تحقيق نقل للقيمة بشكل أسرع وأرخص وأكثر شفافية.

العقود الذكية والتطبيقات اللامركزية

العقود الذكية هي برامج يمكن تنفيذها تلقائيًا - عندما يتم استيفاء شروط معينة، يتم تنفيذ العقد تلقائيًا. تتيح Ethereum للمطورين إنشاء ونشر هذه العقود بأمان، مما أدى إلى ظهور بيئة التطبيقات اللامركزية.

في مجال التمويل اللامركزي (DeFi)، يمكن للمستخدمين إجراء أنشطة مالية مثل الإقراض والتداول مباشرة من خلال العقود الذكية، متجاوزين تمامًا الوسطاء الماليين التقليديين. هذا يدمج طريقة الحصول على الأدوات المالية.

الرقمنة الأصول

يمكن تحويل الأصول الحقيقية مثل العقارات والأسهم والأعمال الفنية إلى رموز رقمية على البلوكشين (تسمى RWA) لزيادة السيولة وتوسيع قنوات الاستثمار.

التحقق من الهوية

يمكن استخدام blockchain لبناء أنظمة هوية رقمية مقاومة للتلاعب، مما يحمي الخصوصية الشخصية ويسهل عملية التحقق من الهوية.

تتبع سلسلة الإمداد

يمكن تسجيل كل خطوة من المواد الخام إلى المنتج النهائي على سلسلة الكتل. يمكن للمستهلكين التحقق من مصدر المنتج وصدقيته، ويمكن للشركات ضمان شفافية سلسلة التوريد.

نظام التصويت

توفر خصائص البلوكتشين غير القابلة للتغيير واللامركزية حلاً للتصويت لمنع الاحتيال. يتم تسجيل كل صوت بشكل دائم ولا يمكن تغييره.

ملخص

إن ظهور تقنية blockchain يمثل تحولًا جذريًا في كيفية تعاملنا مع البيانات وبناء الثقة. من خلال توزيع السلطة من المؤسسات المركزية إلى المشاركين في الشبكة، أدخلت blockchain حيوية جديدة في عدة صناعات - من المالية إلى الرعاية الصحية، ومن الهوية إلى التصويت.

على الرغم من أن التكنولوجيا لا تزال تتطور باستمرار، إلا أن قيمتها الأساسية قد أثبتت بالفعل: من الممكن إنشاء نظام سجلات آمن وشفاف وغير قابل للتلاعب في العالم الرقمي. مع ظهور المزيد من التطبيقات المبتكرة، من المتوقع أن تستمر البلوك تشين في تغيير طريقة حياتنا وعملنا في السنوات المقبلة.

تحذير من المخاطر: تتقلب أسعار الأصول الرقمية بشكل حاد، وقد يواجه الاستثمار خسائر كبيرة. يجب على المستثمر تحمل المسؤولية عن قرارات الاستثمار. هذه المقالة لأغراض تعليمية وإرشادية فقط، ولا تشكل نصيحة استثمارية. يرجى استشارة المتخصصين المعنيين قبل اتخاذ القرار.