فهم البلوكشين: من النظرية إلى الممارسة

النقاط الرئيسية

• تتيح السجلات الموزعة المعتمدة على التشفير تسجيل معلومات المعاملات بشكل موثوق على العديد من عقد الشبكة دون وجود هيئة تحكم واحدة.
• تضمن الخوارزميات التشفيرية وآليات التحقق من البيانات عدم تغيير السجلات - المعلومات التي تدخل النظام لا يمكن تزويرها
• تكنولوجيا البلوك تشين كانت الأساس للعملات الرقمية مثل البيتكوين والإيثريوم، كما وجدت استخدامًا في اللوجستيات والرعاية الصحية وأنظمة التصويت وغيرها من المجالات التي تتطلب الشفافية والموثوقية

السياق التاريخي القصير

تعود ظهور تكنولوجيا البلوكشين كمفهوم إلى أوائل التسعينيات، عندما اقترح العلماء ستيوارت هابر و و. سكوت ستورنيتا استخدام سلاسل التشفير لحماية الوثائق الرقمية من التعديلات. ألهمت فكرتهم العديد من المتخصصين، مما أدى في النهاية إلى ولادة البيتكوين - أول عملة مشفرة مبنية على مبادئ السجل الموزع.

منذ ذلك الحين، أصبحت التكنولوجيا شائعة، متجاوزة بكثير حدود القطاع المالي. اليوم، تعتبر بلوكتشين أداة عالمية لتسجيل البيانات وتنظيم الثقة في البيئة الرقمية.

ما هو البلوكشين

في جوهرها، تعتبر البلوكشين قاعدة بيانات متخصصة تدعمها العديد من أجهزة الكمبيوتر (العقد) التي تعمل بشكل مستقل عن بعضها البعض. يتم تنظيم المعلومات في مثل هذا النظام بشكل متسلسل في شكل كتل محمية بطرق تشفير.

الفرق الرئيسي بين بلوكتشين ومخازن البيانات العادية هو عدم وجود مشرف مركزي. لا تسيطر أي منظمة منفردة بالكامل على كيفية إضافة والتحقق وتخزين السجلات. بدلاً من ذلك، يقوم المشاركون في الشبكة بالتحقق من المعلومات بأنفسهم والحفاظ على سلامة السجل.

بفضل هذه المنظمة، من الصعب جداً تغيير البيانات المسجلة دون موافقة معظم أعضاء الشبكة. تُعرف هذه الخاصية بالثبات وهي واحدة من المزايا الرئيسية للتكنولوجيا.

الميزات الرئيسية للبلوكشين

اللامركزية: تُخزَّن المعلومات ليس في قاعدة بيانات مركزية واحدة، ولكن على آلاف الحواسيب في نفس الوقت. هذا يجعل النظام مقاومًا للأعطال والهجمات. على سبيل المثال، يعمل بيتكوين على عشرات الآلاف من العقد، مما يستبعد نقطة فشل واحدة.

شفافية البيانات: تقدم معظم الشبكات وصولاً مفتوحًا إلى السجل. يمكن لكل مستخدم رؤية جميع العمليات المنجزة، وعناوين المشاركين، ومبالغ التحويلات. وهذا يضمن أقصى درجات الشفافية.

الحماية من التزوير: تضمن الأساليب والتقنيات التشفيرية أن لا يمكن لأحد تزوير أو تعديل السجلات المضافة بالفعل دون اكتشاف التلاعب.

السرعة والاقتصادية: عدم وجود وسطاء يسمح بإجراء العمليات بشكل أسرع وأرخص بكثير من خلال المؤسسات التقليدية. تتم معالجة المدفوعات تقريبًا عبر الإنترنت.

دور اللامركزية في هندسة البلوكشين

اللامركزية هي المبدأ الرئيسي الذي يقوم عليه البلوكشين. وهي تعني أن القرارات لا تتخذ من قبل مركز واحد للسلطة، بل تُوزع بين جميع المشاركين في النظام البيئي.

في النظام اللامركزي، لا يوجد هيئة واحدة تحدد قواعد اللعبة. بدلاً من ذلك، يمتلك كل عقدة في الشبكة نسخة من البيانات وتشارك في عملية التحقق. هذه الطريقة تزيل الحاجة إلى الثقة في الهياكل الوسيطة وتسمح للمستخدمين بالتفاعل مباشرة.

كيف يتم تنظيم عمل البلوكشين

المرحلة 1: بدء وترجمة العملية

عندما يريد المستخدم إجراء تحويل للأموال ( على سبيل المثال، إرسال بتكوين )، يقوم بإنشاء عملية يتم نشرها بعد ذلك على شبكة العقد.

المرحلة 2: التحقق من البيانات

كل عقدة تستقبل معلومات حول المعاملة وتتحقق من صحتها. تشمل عملية التحقق تحليل التوقيع الرقمي وغيرها من المعايير التي تؤكد أن الجهة الم initiator تمتلك بالفعل الأموال التي يتم تحويلها.

المرحلة 3: التجميع في كتل

تُجمع العمليات المعتمدة في كتلة واحدة. تحتوي كل كتلة على عدة عناصر:

• بيانات العمليات
• لحظة إنشاء الزمن
• معرف تشفير فريد (هاش) كتلة الحالية
• معرف الكتلة السابقة، الذي يربطها في سلسلة واحدة

المرحلة 4: إنشاء التوافق

قبل إضافة كتلة إلى السلسلة الرئيسية، يجب على المشاركين في الشبكة التوصل إلى اتفاق بشأن صحتها. يحدث ذلك من خلال تطبيق خوارزميات خاصة، التي سنناقشها أدناه.

المرحلة 5: الإضافة إلى السلسلة

بعد الموافقة، يتم تضمين الكتلة نهائيًا في سلسلة الكتل. تشير كل كتلة تالية إلى السابقة، مما يخلق استحالة تعديل السجلات القديمة دون إعادة بناء السلسلة اللاحقة بأكملها.

المرحلة 6: الوصول العام

يمكن لأي شخص استخدام خدمات الويب المتخصصة (مستعرضات البلوكشين)، لمراجعة أي عملية في تاريخ الشبكة. على سبيل المثال، يمكن رؤية كل تحويل في بيتكوين منذ إنشاء الشبكة، بما في ذلك عناوين الأطراف والمبالغ.

الأسس التشفيرية للأمان

تلعب التشفير دورًا حاسمًا في حماية بلوكتشين. واحدة من الآليات التشفيرية الرئيسية هي التجزئة.

التجزئة هي عملية يتم من خلالها تحويل أي بيانات مدخلة إلى سلسلة من الرموز بطول ثابت. تُستخدم دوال التجزئة في البلوكشين، والتي تتمتع بخاصية مهمة: أنها تقريبًا لا تسمح بالتعارضات ( مدخلين مختلفين يعطيان نفس الخرج ).

حتى التغيير الطفيف في المدخلات يغير تمامًا نتيجة التجزئة. على سبيل المثال، وظيفة SHA256 ( المستخدمة في البيتكوين ) ستعطي قيمًا مختلفة تمامًا لـ “blockchain” و “blockchain” ( بحرف صغير ). ومع ذلك، من المستحيل استعادة البيانات الأصلية من التجزئة - تُعرف هذه الخاصية بالانسيابية.

إنه بفضل الهاشات يصبح البلوكشين محميًا من التزوير. إذا حاولت تغيير البيانات في كتلة واحدة، فإن ذلك سيغير هاشها، مما يدمر الارتباط بجميع الكتل اللاحقة. من الممكن تقنيًا إعادة بناء السلسلة المتبقية بأكملها، ولكن من الناحية الاقتصادية غير مجدي، خاصة في الشبكات الكبيرة.

الطريقة الثانية الرئيسية في التشفير هي تشفير المفتاحين غير المتناظرة (. يمتلك كل مستخدم مفتاحين: مفتاح خاص ) ومفتاح عام (. عندما يبدأ المستخدم عملية، يقوم بتوقيعها بمفتاحه الخاص. يمكن للجميع التحقق من التوقيع باستخدام مفتاحه العام، دون معرفة المفتاح الخاص نفسه. وهذا يضمن أن الشخص الوحيد الذي يمكنه بدء العمليات باسمه هو مالك المفتاح الخاص.

آليات التوصل إلى توافق في الشبكة

لكي يعمل البلوكشين بشكل مستقر، يجب على جميع العقد التوصل إلى توافق حول العمليات التي تعتبر صحيحة. يتم تحقيق ذلك من خلال خوارزميات الإجماع.

) إثبات العمل: تنافس من خلال الحسابات

إثبات العمل (PoW) — هو خوارزمية تقليدية تم استخدامها لأول مرة في بيتكوين. في هذه النظام، يتنافس المعدنون مع بعضهم البعض لحل مسائل رياضية معقدة. الأول الذي يجد الحل يحصل على الحق في إضافة كتلة جديدة ويتلقى مكافأة على شكل عملات جديدة ورسوم.

لحل المشكلات، تتطلب أجهزة الكمبيوتر القوية والطاقة الكهربائية الكبيرة. وهذا يخلق حاجزًا طبيعيًا ضد الاستغلال، حيث يصبح الهجوم على الشبكة مكلفًا للغاية. ومع ذلك، يتطلب هذا النهج موارد كبيرة وغالبًا ما يتم انتقاده بسبب تأثيره على البيئة.

إثبات الحصة: الاختيار من خلال الرهان

إثبات الحصة (PoS) - هو نهج أكثر حداثة يهدف إلى حل مشاكل إثبات العمل. هنا يقوم المدققون ###بدلاً من المعدنين ( بقفل جزء من أموالهم المشفرة كضمان )للحصة (. ثم تختار الشبكة المدققين عشوائياً بما يتناسب مع حجم حصتهم لإنشاء كتل جديدة.

إذا تصرف المدقق بأمانة، فإنه يحصل على عمولات من العمليات. ولكن إذا حاول التلاعب بالبيانات، فإن رهنه سيتم مصادرتها. هذه الآلية تحفز السلوك النزيه اقتصادياً دون الحاجة إلى موارد حسابية ضخمة.

) مقاربات أخرى للتوافق

بالإضافة إلى PoW و PoS، توجد خيارات هجينة. على سبيل المثال، DeleGated Proof of Stake (DPoS) يسمح لمالكي الرموز بالتصويت للموفدين الذين يقومون بإنشاء الكتل نيابة عنهم. هذا أكثر مرونة، لكنه يقلل قليلاً من درجة اللامركزية.

الخيار الآخر هو Proof of Authority ###PoA(، حيث يتم اختيار المدققين بناءً على سمعتهم أو شهرتهم، وليس على أساس كمية الأموال. تعمل هذه الشبكات بشكل أسرع، لكنها تتطلب الثقة في المشاركين المعروفين.

خيارات معمارية لبلوكشين

) الشبكات المفتوحة

البلوكشين المفتوح هو شبكة يمكن لأي شخص الانضمام إليها. لا توجد قيود على المشاركة، والبيانات متاحة للجميع. أمثلة: بيتكوين وإيثير. هذه الشبكات مركزية وشفافة إلى أقصى حد، ولكن قد تكون أبطأ بسبب الحاجة إلى التوافق بين العديد من المشاركين.

( الشبكات المغلقة

تتحكم سلسلة الكتل المغلقة في منظمة واحدة أو مجموعة من الشركات. الوصول إليها محدود للغاية، وتُحدد القواعد من قبل الملاك. تعمل هذه الأنظمة بشكل أسرع وأكثر كفاءة، لكنها تفقد الميزة الرئيسية للتكنولوجيا - اللامركزية الكاملة وعدم الخضوع للسيطرة.

) التكتلات الهجينة

يجمع الكونسورتيوم عدة منظمات مستقلة تدير البلوكشين بشكل مشترك. كل مشارك له تأثير على اتخاذ القرارات، وتُحدد القواعد بالتوافق. إنه تسوية بين الانفتاح والرقابة: يمكن أن تكون البيانات متاحة جزئيًا، ويتم اختيار المدققين من قبل عدة أطراف موثوقة.

أين يتم استخدام البلوكشين

العملات الرقمية والمدفوعات

الغرض الأصلي من البلوكشين هو إنشاء عملات يمكن تحويلها دون الحاجة إلى البنوك والوسطاء. تُستخدم البيتكوين وعملات أخرى كوسيلة لتخزين القيمة وكذلك لتحويل الأموال عبر الحدود، وغالبًا ما تكون أرخص وأسرع من الطرق التقليدية.

عقود قابلة للبرمجة

العقود الذكية هي برامج يتم تنفيذها تلقائيًا، مدمجة في البلوكشين. إنها تسمح للأطراف بإبرام الاتفاقيات دون وسطاء. عند استيفاء شروط العقد، يتم تنفيذه تلقائيًا. وقد أتاح ذلك الطريق للتطبيقات اللامركزية والخدمات المالية ###DeFi###، التي تقدم القروض، والتجارة وغيرها من الخدمات دون المؤسسات التقليدية.

رقمنة الأصول

الأصول الحقيقية (العقارات، الفن، الأسهم) يمكن تحويلها إلى رموز رقمية على blockchain. وهذا يزيد من سيولتها ويوسع دائرة المستثمرين المحتملين الذين لم يكن لديهم إمكانية الوصول إلى مثل هذه الأدوات من قبل.

التعرف في الفضاء الرقمي

يمكن أن يكون البلوكشين أساسًا لإنشاء هوية رقمية موثوقة محمية من التزوير. وهذا مفيد للتحقق من الهوية وتخزين البيانات الحساسة في ظل رقمنة متزايدة.

( أنظمة التصويت

بفضل عدم تغيير وشفافية البلوكشين، يمكن تنظيم الانتخابات والاستفتاءات التي تستبعد الاحتيال. يتم تسجيل كل صوت في شكل سجل غير قابل للتغيير، متاح للتحقق.

) تتبع السلع

يتم استخدام blockchain في اللوجستيات لإنشاء سجل شفاف لجميع مراحل تسليم السلع. يتم تسجيل كل انتقال للسلعة من مستودع إلى آخر كعملية منفصلة، مما يضمن الشفافية الكاملة ومنع التزوير.

الاستنتاجات النهائية

تُمثل تقنية البلوكشين طريقة جديدة تمامًا لتنظيم البيانات والتفاعل بين المشاركين دون وسطاء. من خلال التشفير وخوارزميات التوافق الموزعة، توفر هذه التقنية مستوى من الأمان والشفافية لم يكن متاحًا سابقًا في الأنظمة الرقمية.

على الرغم من أن تقنية البلوكشين لا تزال في مرحلة التطوير، إلا أن إمكانياتها هائلة. من المدفوعات من نظير إلى نظير والعقود القابلة للبرمجة إلى الثورة في اللوجستيات وتحديد الهوية - فإن نطاق التطبيقات يتوسع باستمرار. مع تقدم التكنولوجيا وزيادة قابلية التوسع، من المحتمل أن تصبح البلوكشين أساسًا لمجموعة كاملة من الابتكارات في السنوات المقبلة.