شرح blockchain: ما هو blockchain وكيف يعمل؟

ظهرت Blockchain كتقنية شائعة بين المنظمات الكبرى. هناك توقعات كبيرة من هذه التكنولوجيا ومعدلات التبني آخذة في الارتفاع ويمكن لما يصل إلى 77٪ من المؤسسات المالية اعتماد التكنولوجيا في عمليات التصنيع وأنظمتها هذا العام.

ومع ذلك ، فإن blockchain غير مفهوم بشكل جيد ، وهو أحد العوائق التي تحول دون اعتماده. ما يقرب من 80 ٪ من الناس حول العالم لا يفهمون ما هو عليه.

 

هذه هي السلسلة التعليمية الأولى لـ blockchain التي تغطي جميع جوانب هذه التكنولوجيا. سوف نفهم blockchain وتاريخه ، وكيف يعمل وأساسياته مثل أنواع blockchain وعقد blockchain ودفتر الأستاذ الموزع. كما سنرى كيف يتم تشكيلها.

سيدرس هذا البرنامج التعليمي blockchain أيضًا بإيجاز كيفية حماية blockchain للبيانات وكيف يمكن أن يساعد ذلك المؤسسات في عملياتها المختلفة.

ماذا ستتعلم:

  • قائمة دروس blockchain
  • ما هي تقنية Blockchain؟
    • الجوانب الرئيسية في blockchain
    • تاريخ blockchain
    • إصدارات Blockchain
    • أنواع سلاسل الكتل
  • كيف يعمل blockchain؟
    • عقد Blockchain
    • كيف تحمي Blockchain البيانات والمعلومات؟
    • تم توزيع السجل مقابل قاعدة البيانات العادية
    • اللبنات الأساسية من blockchain
      • خوارزمية إجماع Blockchain
      • Blockchain والتجزئة إنشاء الكتل
      • كيف تعمل التجزئة؟
    • كيف يتم دمج Blockchain؟
      • صعوبة في إنشاء كتلة
  • استنتاج
    • اقتراحات للقراءة

قائمة دروس Blockchain

تعليمي 1: شرح blockchain: ما هو blockchain وكيف يعمل؟ (هذا البرنامج التعليمي) البرنامج
التعليمي n. 2:  تطبيقات Blockchain: ما هي تقنية blockchain؟
تعليمي 3:  ما هي محفظة blockchain وكيف تعمل؟
البرنامج التعليمي رقم 4:  البرنامج التعليمي لمستكشف Blockchain – ما هو
البرنامج التعليمي # 5: برنامج  Blockchain ETF التعليمي – تعرف على كل شيء عن برنامج ETFs Blockchain
التعليمي رقم 6:  لماذا يعد أمان Blockchain أمرًا بالغ الأهمية وكيف يتم تنفيذه؟
تعليمي رقم 7:  كيف تصبح مطورًا تعليميًا لمطور بلوكتشين
؟ 8:  شهادة Blockchain ودورات تدريبية
البرنامج التعليمي no. 9: أفضل 13 برنامج DNS Blockchain [قائمة محدثة]


ما هي تقنية Blockchain؟

راجع الصورة أدناه لفهم الاختلافات بين الشبكات اللامركزية والموزعة والمركزية.

الشبكات الموزعة والمركزية واللامركزية

blockchain هو برنامج يسمح لشبكة الكمبيوتر بالاتصال مباشرة ببعضها البعض دون وسطاء. إنه ينشئ شبكة كمبيوتر موزعة أو لا مركزية يمكن من خلالها إرسال القيم على الفور أو تبادلها على الفور أو تخزينها بأمان وبتكلفة أقل.

يتم نسخ البيانات إلى عدة عقد وتقوم كل من هذه العقد بنسخ blockchain. لهذا السبب ، وحقيقة أن البيانات يتم تخزينها بشكل ثابت في سلاسل ، فإن blockchain يلغي فرص فقدان السجلات الرقمية. كما أنه يقلل من فرص التلاعب بالمستندات ويقلل من حالة عدم توفرها إذا تعذر الوصول إلى عقدة المستخدم أو الكمبيوتر.

بصرف النظر عن التعريف أعلاه ، بعبارات بسيطة ، يشير اسم blockchain إلى سلسلة من الكتل. يتم تخزين البيانات في أجزاء ، ثم يتم تجميعها وحمايتها حيث تستمر المعاملات في العمل عبر الشبكة. ترتبط سلسلة الكتل ببعضها البعض مما يجعل من الصعب فقدان سجل المعاملات.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم تمييز كل كتلة بطابع زمني بتفاصيل مثل وقت وتاريخ ومقدار المعاملات العامة.

الجوانب الرئيسية في blockchain

Blockchain يحل ثلاثة أشياء لا يستطيع الإنترنت القيام بها. يرجى الرجوع إلى الجدول أدناه لفهم الجوانب الرئيسية:

الجوانب الرئيسية
قيمة تخلق Blockchain قيمة على الأصول الرقمية والتي يتحكم المالك في قيمتها فقط دون وسطاء. القيمة لا يمكن أن تخضع للرقابة من قبل الحكومة
الثقة تتعقب Blockchain الملكية والإنفاق والسجلات بشكل دائم وثابت ، بحيث تكون متاحة للجمهور ويمكن تتبعها جميعًا.
مصداقية تزيل Blockchain نقاط الفشل الفردية: الوسيط الذي يمكنه تخزين البيانات في مكان واحد والتحقق من البيانات وهذه البيانات لن تكون متاحة بالتأكيد إذا كانت النقطة المركزية غير متوفرة.

تاريخ blockchain

تم تقديم تقنية Blockchain في عام 1991. نشأت من الحاجة إلى طريقة يمكنها تحديد وقت المستندات الرقمية وتاريخها لمنع العبث بها أو تأريخها بأثر رجعي. وصف الباحثان  Stuart Haber   و   W. Scott Stornetta  نظامًا يستخدم سلسلة من الكتل المشفرة لتخزين المستندات ذات الطابع الزمني.

ستيوارت هابر
 ستيوارت هاربر
[  مصدر الصورة  ]

سكورت ستورنيتا
سكوت ستورنيتا
[  مصدر الصورة  ]

في وقت لاحق أصبح من الممكن تضمين العديد من المستندات في كتلة واحدة ثم ربط كتلة بأخرى. هذا بعد إضافة Merkle Trees للتصميم في عام 1992 لجعل تقنية blockchain أكثر كفاءة.

يمكن للكتلة بعد ذلك تخزين سلسلة من سجلات البيانات ، وبالتالي يمكن ربطها بالتالي ، مع احتواء الكتلة الأخيرة على محفوظات الكتلة بأكملها. انتهت صلاحية براءة اختراع تقنية blockchain في عام 2004 مع عدم استخدام التكنولوجيا حتى ذلك الحين.

دليل العمل القابل لإعادة الاستخدام (RPoW) الذي قدمه Hal Finney ، ناشط التشفير كنموذج أولي للنقود الرقمية ، مهد الطريق لإدخال العملات المشفرة. قد يعمل النظام ويتلقى رمزًا مميزًا مقابل العمل المنجز.

كان الرمز غير القابل للاستبدال المستخدم على الشبكة مستندًا إلى إثبات Hashcash للعمل ولم يكن قابلاً للاستبدال ، ولكن يمكن نقله من شخص لآخر. في هذا النظام ، يمكن تخزين الرمز المميز على خادم موثوق به ويمكن للمستخدمين في جميع أنحاء العالم التحقق من صحته وسلامته.

ثم قدم ساتوشي ناكاموتو نظرية blockchain الموزعة في عام 2008. وبفضل ابتكاره ، أصبح من الممكن إضافة كتل إلى السلسلة دون الحاجة إلى توقيعها من قبل أطراف موثوق بها أو وسطاء. يمكن أن تحتوي الأشجار المعدلة الآن على محفوظات آمنة لسجلات البيانات ، ويمكن تحديد طابع زمني لكل تبادل والتحقق منه بواسطة المشاركين في شبكة نظير إلى نظير.

وبالتالي يمكن أن تدعم blockchain العملات المشفرة ،   وقد  أصبح تصميم Satoshi Nakamoto  الآن بمثابة دفتر الأستاذ العام لجميع معاملات العملة المشفرة في blockchains على الرغم من أن ناكاموتو استخدم الكلمتين block and chain بشكل منفصل في مقالته الأصلية التي تصف Bitcoin ، إلا أن الكلمات تم تعميمها في النهاية على أنها كلمة واحدة ، Blockchain ، بحلول عام 2016.

يوصى بالقراءة = >>  تطبيق Cryptocurrency Exchange في السوق [انتقائي الأعلى]

إصدارات Blockchain

أ) إصدار Blockchain 1.0:  تم تقديم أول تطبيق لتقنية دفتر الأستاذ الموزع لتوليد الأموال عن طريق حل ألغاز الكمبيوتر بواسطة Hal Finney في عام 2005.

ب) Blockchain 2.0: العقد الذكي: هذه  برامج كمبيوتر مجانية موجودة في blockchain. يتم إجراؤها تلقائيًا للتحقق من شروط التيسير أو التحقق أو التطبيق. في نهاية اليوم ، أتاحت blockchain تأمين البرامج المؤتمتة بجعلها من المستحيل العبث بها.

يمكن للمطورين الآن إنشاء ونشر تطبيقاتهم الخاصة (dApps) على blockchain. من الأمثلة الجيدة على تطبيق العقود الذكية على سلسلة Ethereum blockchain.

ج) Blockchain 3.0: DApp:  إنها تطبيقات لامركزية تعتمد على blockchain. يستخدمون التخزين والتواصل اللامركزي. يتم استضافة رمز الواجهة الأمامية لـ dApp على التخزين اللامركزي بينما يتم تشفير واجهة المستخدم بأي لغة يمكنها إجراء مكالمة إلى الواجهة الخلفية تمامًا كما هو الحال في حالة التطبيق التقليدي.

أنواع سلاسل الكتل

blockchain العامة مقابل الخاصة

Public_vs_Private_Blockchain
[  مصدر الصورة  ]

الأنواع العامة والخاصة والهجينة شائعة في تطبيقات blockchain.

لا تملك blockchain العامة  سلطة مركزية تتحكم في عملياتها أو توجهها. يشارك جميع المستخدمين في الحوكمة. ومن ثم فهي مقاومة للرقابة حيث يمكن لأي شخص الانضمام إلى الشبكة بغض النظر عن الموقع والجنسية. لذلك من الصعب إيقاف تشغيله.

تحتوي البلوكشين العامة على عملات مشفرة لتحديد القيمة المستخدمة لتحفيز المستخدمين كمكافأة للحفاظ على الشبكة نشطة ، ولحماية عملياتها والموافقة على المعاملات عليها. المعاملات على blockchain العامة عامة ومرئية لأي شخص عبر المستكشفين. تشمل الأمثلة  سلاسل الكتل البيتكوين والإيثريوم.

 يتم تشغيل شبكات  blockchain الخاصة  ، والمعروفة أيضًا باسم الشبكات المرخصة ، من قبل مؤسسات خاصة. تعمل المنظمة أو المجموعة أو الاتحاد كوسيلة للمركزية لأنها تحد من المشاركين وفقًا لمعايير معينة وتحدد من الذي يتصل بالشبكة ويعمل على الشبكة.

المعاملات على هذه الشبكات عامة وأكثر مركزية لأن المشاركين يطلبون الالتزام بقواعد الكيانات التي تدير البلوكشين. لديهم تطبيق الفكرة الخاصة بهم. مثال على ذلك هو عندما تريد شركة ما الدخول في شراكة مع عدد قليل من الآخرين لمشاركة البيانات الحساسة التي لا يمكن الكشف عنها من خلال blockchain العامة. قد تحتوي سلاسل الكتل هذه أو لا تحتوي على عملة مشفرة أو رمز مميز كأصل أصلي.

أمثلة  على شبكات blockchain الخاصة هي blockchains كونسورتيوم مثل blockchain IBM. في هذه الحالة ، تتفق مجموعة من الكيانات الخاصة على مشكلات الحوكمة الخاصة بالمزايا المشتركة مثل مشاركة بيانات العملاء. يعتمد IBM Blockchain على Hyperledger Fabric مفتوح المصدر وتقوم شركة IBM بتطبيق blockchain لعدة أسباب مع اتحادات مختلفة.

تشمل الأمثلة الأخرى بلوكشين سلسلة التوريد حيث تمكّن الشركة مختلف المشاركين في صناعة الخدمات اللوجستية من مشاركة بيانات الشركة وتأمينها ، وتحسين الكفاءة ، وتسريع المعاملات عبر الحدود. يمكن للشركات إلقاء نظرة على أمثلة لشبكات blockchain المرخصة التي يرغبون في الانضمام إليها للحصول على الفوائد المشتركة في هذه الشبكات.

يمكن للبنوك المركزية والحكومات أيضًا التعاون من خلال سلاسل الكتل المجمعة للمصالح المشتركة خارج نطاق الاهتمام العام.

لن تقوم بعض سلاسل الكتل الخاصة بتخزين البيانات المتعلقة بالشخص أو الشركة المشاركة في المعاملة ، لكن البعض الآخر سيفعل ذلك. وبدلاً من استخدام اسم حقيقي ، يتم تخزين الاسم على أنه “توقيع رقمي” أو نوع من أنواع اسم المستخدم. يتم تخزين رمز تشفير فريد ، يُعرف باسم “التجزئة” في blockchain والذي يميز كتلة عن أخرى.

تجمع blockchain  الهجينة  بين مزايا الخصوصية المحققة على شبكة مرخصة مع مزايا الشفافية المحققة على blockchain العامة. باستخدام هذا ، يمكن للشركات جعل بعض البيانات خاصة مع ضمان الشفافية من خلال الاستخدام العلني لأنواع أخرى من البيانات والمعلومات.

مثال  على  شبكة blockchain الهجينة هو Dragonchain ، وهو بروتوكول يسمح لمستخدميه بالاتصال بمستخدمين آخرين عبر بروتوكولات blockchain الأخرى. يمكن للشركات استخدام هذا البروتوكول للتعاون مع الآخرين أو خدمة المستخدمين عبر سلاسل blockchain متعددة ، خاصة أو عامة.

كيف تعمل سلسلة الكتل؟

تُستخدم العقدة للوصول إلى نسخة كاملة من blockchain. يمكن لأي شخص يريد تشغيل blockchain تنزيله ومزامنته مع الشبكة. ومع ذلك ، من الممكن التعامل معها دون الحصول على نسخة كاملة منها.

إحدى الطرق هي استخدام تطبيق لامركزي مخصص. هذا ما يجعل blockchain منصة حيث يمكن للمستخدمين والشركات إنشاء برامجهم الخاصة وتوسيعها كما يحلو لهم لأنها مفتوحة المصدر.

يمكن للأفراد والشركات أيضًا الوصول إلى blockchain واستخدامه عبر المكونات الإضافية للمتصفح أو الإضافات أو امتدادات المحفظة أو عبر برامج الطرف الثالث المخصصة مثل المحافظ المستقلة. يمكن للشركات أيضًا الاتصال عبر تكامل API.

على سبيل المثال ،  قد تقوم الشركة بتطوير شبكة blockchain المخصصة الخاصة بها   أو التطبيق اللامركزي لتحقيق أغراض معينة مثل تأمين بيانات الشركة أو إنشاء عملة مشفرة أو رمز رقمي ؛ أو ربما لتكملة مدفوعاتها مع الموردين.

يمكن للشركة أيضًا استضافة عمليات البيع والشراء بالكامل على blockchain ، مما يسمح للعملاء بالدفع بالعملات المشفرة بدلاً من العملات الورقية. جميع احتياجات العمل هي الأدوات المناسبة لبناء blockchain أو تطبيق من البداية. يختار الآخرون تخصيص blockchains العامة مفتوحة المصدر الحالية مثل Bitcoin و Ethereum في blockchain مخصص.

تقوم معظم الشركات ببناء تطبيقات blockchain (تسمى dApps) يمكنها إجراء عمليات مختلفة بدلاً من إنشاء blockchain من البداية. هذا لأن البناء من نقطة الصفر يستغرق وقتًا وموارد مقارنة بإنشاء dApp أو تخصيص blockchain موجود. يجب على الشركة أيضًا توظيف  مطوري blockchain  في هذه العملية.

سنرى أسباب بناء أو اعتماد هذه التكنولوجيا لاحقًا في هذا البرنامج التعليمي.

عقد Blockchain

طرق الاتصال بين خادم العميل وأجهزة كمبيوتر نظير إلى نظير:

شبكات الند للند وخادم العميل
[  مصدر الصورة  ]

من الناحية المثالية ، فإن الهدف الرئيسي من blockchain هو إنشاء شبكة لامركزية بدون وسطاء تُعرف أيضًا باسم نقطة فشل واحدة لأن الشبكة المركزية ستفشل إذا كانت هناك مشكلة في التخزين المركزي أو المالك.

يمكن لأي شخص بعد ذلك المشاركة في هذه الشبكة اللامركزية أو الموزعة لتخزين البيانات أو القيمة ومشاركتها ، والمعاملات وتبادل البيانات أو القيمة ، والمساهمة بالموارد لأنشطة مثل التعدين ، والتواصل مع الزملاء. هناك العديد من التطبيقات الأخرى المتاحة والتي سنلقي نظرة عليها في هذه السلسلة.

من الناحية المثالية ، يسمح blockchain بإنشاء دفاتر الأستاذ الرقمية الموزعة التي يمكن تخزينها في نسخ على أجهزة كمبيوتر متعددة يديرها مستخدمون مختلفون. يشترك جميع المستخدمين في نفس تسجيل الدخول في الوقت الفعلي. كما يوافقون على أي تحديثات وتغييرات في دفتر الأستاذ.

يمكن لشبكة blockchain أن تمتد لأميال وأن تربط المستخدمين في بلدان وقارات مختلفة حول العالم. على سبيل المثال  ، تنتشر حوالي 10000 عقدة في جميع أنحاء العالم ، وتشغل كل منها نسخة من سلسلة Bitcoin blockchain. هذا لا يعني أن بيتكوين لديها 10000 مستخدم ؛ لدى Bitcoin الملايين من المستخدمين حول العالم ، وبعضهم يتصل بأساليب مثل المحافظ والبرامج الأخرى.

التوزيع العالمي لعقد البيتكوين على الخريطة:

التوزيع العالمي لعقد البيتكوين على الخريطة
[  مصدر الصورة  ]

تعمل عُقد Blockchain على التحقق من كل معاملة على السلسلة مقابل مجموعة من البيانات لإثبات أنها شرعية وفقًا لمتطلبات الشبكة. تمامًا كما سيتم التحقق من التفاصيل الخاصة بك في البنك من قبل المحاسب قبل السماح لك بالمعاملات ، لذلك يجب التحقق من صحة المعاملات على blockchain.

على سبيل المثال ، ستؤكد العقد التي تنشئ نسخة من blockchain للشبكة أن المرسل لديه قيمة كافية للسماح للمعاملة بالمرور وإضافتها إلى كتلة ثم سلسلة. سيرفضون أيضًا المعاملة إذا كان المبلغ غير كافٍ أو كان هناك بعض الاحتيال مثل محاولة الإنفاق المزدوج.

بمجرد إعطاء الضوء الأخضر ، يتم تخزين المعاملة على الكتلة مع المعاملات الأخرى المقبولة. تضاف الكتلة لاحقًا إلى الكتل السابقة في السلسلة. سيتم بعد ذلك تحديث جميع العقد إلى السلسلة المحدثة وتنفيذها.

يتم تعيين رمز تجزئة للكتلة قبل إضافتها إلى السلسلة. يصبح الحظر بعد ذلك متاحًا للجمهور لأي شخص يمكنه عرض سجل معاملاتك والتفاصيل العامة الأخرى مثل من أضاف الكتلة ومتى تمت إضافتها (الارتفاع) إلى السلسلة.

يمكن لأي شخص استخدام Blockchain Explorers لعرض جميع المعاملات والتفاصيل الأخرى على blockchain. ومع ذلك ، تظل تفاصيل المرسل خاصة تمامًا ، مثل اسم المرسل. Blockchain.com  هو مثال على مستكشف blockchain الذي يمكن استخدامه لعرض المعاملات عبر blockchain المختلفة. لاحظ  أن هذه المعاملات غير قابلة للتغيير.

كيف تحمي Blockchain البيانات والمعلومات؟

كيف تحمي Blockchain البيانات والمعلومات

يستخدم Blockchain التشفير  ، والذي يستخدم تشفير المفتاح العام والخاص وخوارزميات الكمبيوتر فك التشفير لحماية بيانات المستخدم. يسمح التشفير بنقل البيانات الأولية عبر الشبكة مثل الإنترنت أو شبكة blockchain أو في وضع الحفظ ليتم تحويلها إلى تنسيق غير قابل للقراءة لا معنى له بالنسبة للقراء الخارجيين.

هذا يعني أنه من الآمن والخاص إجراء المعاملات وتبادل المعلومات على blockchain. قبل أن يرسل المستخدم البيانات إلى المستخدم الثاني ، يمكن أن يستخدم الأول مفتاحًا عامًا لتشفير البيانات ، ثم يمكن أن يستخدم الثاني مفتاحًا خاصًا متعلقًا بالبيانات أثناء التشفير لفك تشفير المعلومات وقراءتها. هذا هو السبب في أن blockchain هي واحدة من أكثر التقنيات أمانًا لحماية البيانات للمؤسسات.

الأمن هو سمة مهمة للغاية. على سبيل المثال ، نظرًا لأن blockchain سيسمح بنقل أصل رقمي من مستخدم إلى آخر أو تخزينه أو استخدامه لشراء منتج ، يجب ألا تكون هذه القيمة قابلة للنسخ أو السرقة أو التزوير.

تم توزيع السجل مقابل قاعدة البيانات العادية

بلوكشين قاعدة البيانات
1 Blockchain عبارة عن دفتر أستاذ موزع وهو السجل المشترك والمكرر والمزامنة من قبل جميع المشاركين في الشبكة. وهو يدعم الاتصالات والمعاملات من نظير إلى نظير بين المستخدمين. قاعدة البيانات هي سجل مركزي يستخدم بنية شبكة خادم العميل. يتم استخدام خادم مركزي. يتواصل المستخدمون ويتعاملون من خلال الخادم والوسطاء.
2 في blockchain ، يتمتع جميع المستخدمين بتحكم متساوٍ في الشبكة والإدارة من خلال الموافقة. تتطلب مفاتيح التشفير والتوقيعات للوصول إليها المسؤول هو المسؤول الوحيد وسيدير ​​كل شيء بما في ذلك من لديه الحق في قراءة أو كتابة أو تحديث أو إلغاء العمليات
3 نظرًا لتوزيع دفتر الأستاذ وعمل الأعضاء كشهود علنيين على المعاملات ، فمن الصعب تزويرها كما أن الهجمات الإلكترونية أكثر صعوبة مما هي عليه في قاعدة البيانات العادية.
المعاملات مختومة ومشفرة بالوقت ويستحيل حذفها أو كتب الطبخ.
من أجل هجوم ناجح ، يجب مهاجمة جميع العقد واختراقها.
من السهل انتحال البيانات عندما يتمكن المهاجم من الوصول إلى خوادم فردية أو معينة حيث يتم تخزين البيانات مركزيًا. المستندات سهلة التزوير ويمكن أن تغير الملكية
4 زائدة عن الحاجة ، حيث تتطلب عددًا كبيرًا جدًا من النسخ مساحة تخزين ضخمة للشبكة. بدأ التوسع في أن يصبح مشكلة. تعمل قواعد البيانات على تقليل تكرار البيانات حيث يتم الاحتفاظ بها كنسخ فردية أو قليلة ، وتسمح بمشاركة البيانات بين المستخدمين والأجزاء المحددة ، وتقليل وقت التطوير والصيانة على عكس الهندسة الموزعة حيث يتعين على المستخدمين الموافقة على التغييرات.
5 من الصعب الحفاظ عليها وتطويرها حيث يتعين على الجميع التوصل إلى توافق في الآراء بشأن التغييرات من السهل جدًا صيانته وتحديثه لأن هناك حاجة إلى القليل من السلطة المركزية أو السلطة المركزية للموافقة على التحديثات.
6 أكثر ديمقراطية وتشاركية لأن كل مستخدم يجب أن يشارك في بناء الإجماع أقل مشاركة وديكتاتورية إذا كان هناك سوء استخدام للسلطة.

اللبنات الأساسية من blockchain

خوارزمية إجماع Blockchain

خوارزمية الإجماع داخل blockchain هي مجموعة قواعد المنزل حول كيفية إدارة blockchain ، وكيفية صياغة المستخدمين للقواعد والاتفاق عليها ، وكيفية إجراء المعاملات. تعتبر الحوكمة جانبًا مهمًا في blockchain لأنها تحدد مدى لامركزية أو مركزية الشبكة.

على سبيل المثال ، تسمح خوارزميات توافق blockchain لأي مستخدم باقتراح تغييرات على الشبكة وأي شخص آخر للتصويت على هذه المقترحات. في الإصدارات المفوضة ، يختار المستخدمون المفوضين الذين ينشئون القواعد ويحكمون الشبكة نيابة عن المستخدمين الآخرين.

خوارزمية إجماع blockchain
[  مصدر  الصورة  ]

تسمح بعض الإصدارات للمستخدمين بالمساهمة في الحوكمة بناءً على عدد الموارد (الحساب أو مقدار العملات المشفرة) التي يساهمون بها. في Bitcoin ، على سبيل المثال ، يقوم المعدنون بالتغييرات بناءً على عدد موارد الكمبيوتر أو قوة الحوسبة التي تساهم في دعم الشبكة والموافقة على المعاملات.

في خوارزمية إثبات العمل ، يتنافس المعدنون لإنشاء كتلة ، ويتم مكافأة الشخص الذي ينشئ كتلة بنجاح بالعملة المشفرة بعد الإنشاء. يصوت عمال المناجم للسماح أو رفض مقترحات الترقية المقدمة من المستخدمين الآخرين.

إثبات العمل (PoW):  تعتمد هذه الخوارزمية على فكرة حل لغز رياضي معقد لتوفير كتلة حل. يتطلب الكثير من قوة الحوسبة والعامل المنجمي الذي يحل اللغز يسحب كتلة ويكافأ ببيتكوين.

إثبات الحصة (PoS):  تتحقق هذه الخوارزمية من صحة الكتلة ، وتختار منشئ الكتلة بناءً على عدد العملات المعدنية المحفوظة في المحفظة. ثم يكافأون على إيجاد الكتلة. بمعنى آخر ، يخصص رمز الكمبيوتر للخوارزمية أعلى احتمال لتقويض غالبية المعاملات ، وبالتالي الكتلة ، إلى الشخص الذي لديه أكبر قدر من العملات المعدنية في مجموعة المدقق.

في جولات التحقق اللاحقة ، تستمر إمكانيات المدقق المحدد مسبقًا في التقلص حتى يتمكن المدققون الآخرون من التحقق من الكتلة أيضًا.

في  إثبات الحصة المفوَّض (DPoS)  ، يختار المتقدمون المندوبين ويعهدون إليهم بالتحقق من صحة الكتلة. الأطراف المهتمة ستصوت لاختيار المندوبين.

تتضمن الخوارزميات الأخرى تفويض إثبات الحصة (DPoS) ، يختار المتقدمون المندوبين ويعهدون إليهم بالتحقق من صحة الكتلة. ستصوت الأطراف المهتمة لاختيار المندوبين ؛ التسامح البيزنطي للخطأ (BFT) الذي يختار مدققي الكتلة بناءً على سمعتهم من خلال الاستفادة من هوياتهم الحقيقية.

يتم اعتماد المدققين الموثوق بهم مسبقًا ويتم اختيارهم من قبل المشاركين للعمل كمنسقين. البعض الآخر هم ممارسات التسامح مع الخطأ البيزنطية (pBFT) ؛ الاتفاقية البيزنطية الموحدة (FBA) ؛ وتفويض التسامح البيزنطي للخطأ (dBFT).

تستخدم بعض سلاسل الكتل الخوارزميات الهجينة للاستفادة من أكثر من خوارزمية واحدة.

توضح الصورة التالية الاختلاف بين طريقتين رئيسيتين للإجماع:  إثبات العمل مقابل إثبات الحصة:
إثبات العمل مقابل إثبات اللعب
[  مصدر الصورة  ]

Blockchain والتجزئة إنشاء الكتل

بمجرد إرسال المعاملات إلى الشبكة ، يجب إكمال كل منها خلال فترة زمنية معينة. يتم دمج المعاملات المرسلة في نفس الوقت في كتلة واحدة. يتم استخدام تجزئة التشفير لتحويل المعاملات إلى كتلة آمنة ، والتي يتم توصيلها بعد ذلك لتشكيل سلسلة. في هذه الحالة ، يتم استخدام دالة أو خوارزمية تجزئة.

تقوم دالة التجزئة بتحويل سلسلة إدخال من أي حجم إلى إخراج سلسلة ذات طول ثابت (تسمى التجزئة) 32 بت أو 64 بت أو 128 بت أو 256 بت اعتمادًا على دالة التجزئة المستخدمة.

الهاش هو المنتج الثانوي للتشفير لخوارزمية التجزئة وهي وظيفة أحادية الاتجاه ، مما يعني أنه قد لا يكون من الممكن عكس الإخراج مرة أخرى إلى الإدخال. تنتج الخوارزمية أيضًا مخرجات فريدة. هذه الخصائص ضرورية للغاية ، على سبيل المثال في عملة البيتكوين المشفرة ، حيث يتم استخدامها في آلية الإجماع الخاصة بها.

المخرجات بمثابة بصمة لكمية معينة من البيانات. تعمل المعاملات كمدخل لخوارزمية التجزئة في العملات المشفرة. تُستخدم خوارزمية التجزئة هذه ، التي طورتها وكالة الأمن القومي (NSA) في عام 2001 ، في Bitcoin والعديد من العملات المشفرة الأخرى.

كيف تعمل التجزئة؟

بدءًا من سلسلة بأي طول إدخال ، ينتهي بك الأمر بسلسلة ثابتة وهي سلسلة من الأرقام والحروف.

كيف تعمل التجزئة؟

على سبيل المثال  ، لنفترض أنك قمت بتثبيت خوارزمية التجزئة على جهاز الكمبيوتر الخاص بك واكتب الكلمات  “هذا برنامج تعليمي رائع”  الناتج هو: 759831720aa978c890b11f62ae49d2417f600f26aaa51b3291a8d21a4216582a

سيؤدي التغيير البسيط في الإدخال إلى اختلاف كبير في الإخراج ويكون كل ناتج فريدًا لمدخل معين لتجنب الاصطدامات. الإخراج هو نفسه دائمًا لنفس المدخلات ، مما يضمن الاتساق.

على سبيل المثال ،  عند تغيير كلمات الإدخال إلى ”  هذا برنامج تعليمي رائع”  نحصل على الإخراج كـ 4bc35380792eb7884df411ade1fa5fc3e82ab2da76f76dc83e1baecf48d60018

هذا تغيير كبير لتغيير بسيط من “T” إلى “t”.

على عكس التشفير ، لا يمكن التراجع عن وظائف التشفير لأنه من المستحيل البدء بشيء مثل قيمة تجزئة الإخراج 4bc35380792eb7884df411ade1fa5fc3e82ab2da76f76dc83e1baecf48d60018 وتنتهي بإدخال “هذا برنامج تعليمي رائع”.

كيف يتم دمج Blockchain؟

يتم تشكيل أي كتلة جديدة في السلسلة عن طريق تجزئة المعاملات المرسلة عبر الشبكة من قبل المشاركين. خذ على سبيل المثال عندما يطلبون إرسال عملات مشفرة أو حفظ الملفات. يجب أن تحتوي الكتلة على رقم كتلة (تعدادها في السلسلة) ، وحقل بيانات ، وتجزئة تشفير مرتبطة بها ، و Nonce.

يتم استخدام Nonce (الرقم المستخدم مرة واحدة) لإنشاء تجزئة تشفير تفي بمعيار معين ليكون صالحًا. على سبيل المثال ، لنفترض أن أحد المتطلبات لكي يكون إخراج التجزئة صالحًا يجب أن يحتوي على أربعة أصفار في البداية (كما في حالة هذا الإخراج: 00001acbm010gfh1010xxx). خلاف ذلك ، سيكون غير صالح. يتم جعلها صالحة باستخدام nonce.

nonce هو رقم عشوائي يجب تغييره يدويًا ومرات عديدة من خلال التخمين بحيث يتم إدخاله في الخوارزمية أو دالة التجزئة جنبًا إلى جنب مع باقي بيانات الكتلة. يجب أن يوفر كتلة صالحة تخضع للقاعدة أو الهدف ، على سبيل المثال البدء بأربعة أصفار.

هذا في الواقع ما يفعله عمال المناجم في خوارزميات إثبات العمل ، يستمر برنامج التعدين في تخمين الرقم بدءًا من واحد ، بشكل تدريجي. يستمر في تغذية التخمينات حتى ينتج ناتج تجزئة يلبي المعيار أو الهدف المحدد.

تختلف مدة الموعد النهائي المطلوب لإجراء تخمين صحيح لمجموعة بيانات كتلة معينة من blockchain إلى blockchain ، مع Bitcoin يساوي 10 ، Ethereum 3 ثوان ، إلخ. يُكافأ المُعدِّن الذي ينفِّذ التخمين الصحيح بعملة مشفرة في حالة إثبات العمل.

بمجرد تعدين الكتلة ، تتم إضافتها إلى السلسلة السابقة ، مما يجعلها غير قابلة للتغيير أو غير قابلة للتغيير ولكنها أيضًا متاحة للجمهور عبر مستكشفات blockchain.

في العملات المشفرة ، يتم حل مشكلة الإنفاق المزدوج من خلال إضافة المعاملة الأولى المراد تأكيدها إلى الكتلة بينما يتم رفض المعاملة الأخرى. إذا تم تحديد كلتا المعاملتين في نفس الوقت بواسطة مُعدِنين مختلفين ، تتم إضافة المعاملة التي تحصل على أقصى عدد من التأكيدات إلى السلسلة بينما يتم رفض المعاملة الأخرى.

في أي blockchain مثل سلسلة Bitcoin ، يتم إنشاء الكتل بدءًا من 1 وتزداد حتى n. تحتوي كل كتلة على بيانات رأس ، أي  حقل  رقم الكتلة  ،   وحقل البيانات  ،   وحقل nonce  ،   وحقل قيمة التجزئة ،  والحقل   السابق  . يوضح الحقل السابق قيمة التجزئة للكتلة التي تسبقه. على سبيل المثال ، ستحتوي كتلة التكوين الأولى في أي سلسلة على قيمة التجزئة 0 ، إلخ.

ميزة السلسلة وأن الكتل غير قابلة للتغيير هي أنه إذا تم تغيير البيانات الموجودة على كتلة ما ، فسيتم إبلاغها إلى أي شخص على الشبكة بأنه قد حدث تغيير في رقم الكتلة هذا.

أيضًا ، سيكون لمجموعة البيانات الجديدة بعد التغيير توقيع جديد الآن. هذا يعني أن هذه الكتلة الجديدة لن يتم ربطها ببقية السلسلة وستكسر السلسلة بطريقة لا يتم فيها ربط جميع الكتل اللاحقة بالسلسلة الأصلية. سيرفض المعدنون رقم الكتلة x باعتباره غير صالح وينتقلون إلى سجل blockchain السابق حيث يتم ربط جميع الكتل الأخرى ببعضها البعض.

ومع ذلك ، يمكن أن يحدث تعديل البيانات من خلال تحديث البرنامج والتحديث من خلال عملية تسمى fork. يمتلك عمال المناجم خيار الترقية إلى الإصدار الجديد والمضي قدمًا في السلسلة الجديدة أو البقاء مخلصين للسلسلة القديمة.

صعوبة في إنشاء كتلة

يتم ترميز صعوبة العثور على كتلة في blockchain ولكنها مرتبطة أيضًا بالأصفار الأربعة البادئة في إخراج التجزئة. ما تعنيه الصعوبة هنا هو صعوبة العثور على ناتج تجزئة أصغر أو أكبر من الهدف ؛ قل أربعة أصفار بادئة على الأقل.

يزداد التعقيد أيضًا من وقت لآخر مع انضمام المزيد من الأشخاص إلى الشبكة أو بالأحرى مع زيادة قوة التجزئة. ومع ذلك ، يتم تعديله بشكل دوري لضمان سحب الكتلة في غضون فترة زمنية محددة.

على سبيل المثال ،  في Bitcoin ، يجب أن يتم تعدينها في غضون 10 دقائق. إذا انضم المزيد من الأشخاص إلى شبكة Bitcoin ، فستزداد لضمان عدم تعدين الكتلة بشكل أسرع ، وإذا كان عدد أقل على الشبكة ، تقل الصعوبة لضمان سهولة العثور على الكتلة لتجنب التأخير في المعالجة. يتم ضبط الصعوبة تلقائيًا.

من الناحية المثالية ، ما تعنيه الصعوبة هنا هو عدد الخيارات التي يتعين على عامل المنجم أن يجد كتلة. كلما قل عددهم ، كلما كان من الصعب العثور على كتلة. على سبيل المثال  ، يعني الرقم المستهدف الأقل عددًا أقل من الخيارات وهذا يعني أنه من الصعب العثور عليه.

استنتاج

تقدم Blockchain دفتر أستاذ موزع يمكن مشاركته بين الأجهزة الموجودة على الشبكة. يمكن للأفراد على الشبكة مشاركة الملفات والقيم مثل العملات المشفرة بأمان ، على أساس نظير إلى نظير دون الحاجة إلى وسطاء. هذا يعني انقطاعات أقل ولا توجد نقطة فشل واحدة ، وهناك موثوقية عالية في الشبكة. بفضل التشفير ، تتم حماية جميع الأصول بأمان عالٍ.

تتمثل أهم جوانب blockchain في أمانها ، الذي يضمنه التشفير ؛ قابلية التوسع حيث يجب أن تستضيف الشبكة ملايين المستخدمين دون المساس بالأمان والموثوقية ؛ واللامركزية ، مما يعني أن الرقابة والحوكمة يجب أن تتحقق من قبل جميع الأفراد في الشبكة وليس من قبل قلة مختارة.

تسمى القواعد التي يتفق بها الأفراد على المعاملات وإنشاء السلسلة بخوارزمية أو آليات الإجماع. أساس هذه الآليات هو إثبات العمل حيث يتفق الأفراد على ماذا ومتى يتم تنفيذ المعاملات أو معالجتها ، بناءً على مقدار قوة معالجة الكمبيوتر التي يساهمون بها. استمرت تقنية Blockchain في النمو.

هناك أكثر من 10 خوارزميات إجماع جديدة ويستمر ابتكارها لضمان أن تكون الشبكات قابلة للتطوير وأكثر أمانًا وأكثر لامركزية.