บล็อกเชนทำงานอย่างไร?

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แทบจะหลีกเลี่ยงคำว่า “blockchain” ไม่ได้เลย เมื่อ 10 ปีก่อน มีเพียงสายเทคฯ เท่านั้นที่สนใจอยากรู้ว่ามันคืออะไร แต่ตอนนี้คำนี้แพร่หลายไปทั่ว อย่างไรก็ตาม พวกเราส่วนใหญ่ก็ยังมีภาพรวมเกี่ยวกับเทคโนโลยีนี้เพียงเลือนรางเท่านั้น มาทำความเข้าใจกันว่า blockchain คืออะไรและทำงานอย่างไร 

Blockchain คืออะไร?

เริ่มต้นด้วยการอธิบายว่ามันไม่ใช่อะไร เพราะคนส่วนใหญ่ที่เริ่มก้าวเข้าสู่โลกของ blockchain และ crypto มักทำผิดพลาดแบบเดียวกัน 

Blockchain ไม่ใช่ภาษาโปรแกรมมิ่ง ไม่ใช่การเข้ารหัสเชิงคริปโตกราฟี และไม่ใช่เฟรมเวิร์กของ Python หรือภาษาอื่นใด และที่สำคัญ มันไม่ใช่ crypto แม้สองคำนี้จะมีความเกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด 

Blockchain คือเทคโนโลยีรูปแบบใหม่ทั้งหมด มันคือฐานข้อมูลชนิดพิเศษของชุดข้อมูลแบบมีเวลาประทับที่ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ ซึ่งถูกดูแลโดยเครือข่ายคอมพิวเตอร์แทนที่จะเป็นองค์กรศูนย์กลางเพียงแห่งเดียว ข้อมูลทั้งหมดถูกเข้ารหัสด้วยวิธี cryptographic blockchain ถูกออกแบบมาให้แทบ แฮ็ก ไม่ได้ 

มักอธิบาย blockchain ว่าเป็นเทคโนโลยีของ distributed ledger โดย ledger ในที่นี้หมายถึงชุดบันทึกเกี่ยวกับธุรกรรม เช่น คอมพิวเตอร์ที่บันทึกการทำงานต่าง ๆ ก็ถือเป็น ledger ได้ ชุดของ ledgers ทั้งหมดถูกรวมกันเป็นเครือข่ายเดียว และบันทึกธุรกรรมที่สามารถโปรแกรมให้ติดตามแทบทุกอย่างได้ ธุรกรรมแต่ละรายการ ตั้งแต่รายการแรกสุด จะถูกบันทึกไว้บน blockchain ตลอดไป 

ไม่มีข้อมูลใดบน blockchain ที่ถูกควบคุมโดยอำนาจกลาง และการดำเนินการทั้งหมดบนเครือข่ายจะมองเห็นได้โดยผู้เข้าร่วมทุกคนในเครือข่าย คล้ายกับสเปรดชีตออนไลน์ที่มีหลายคนแก้ไขพร้อมกัน แต่ใน blockchain เรากำลังพูดถึงคอมพิวเตอร์นับพันเครื่อง 

แม้จะยากที่จะระบุได้แน่ชัดว่าใครเป็นผู้สร้าง blockchain แต่คำอธิบายแรกของเทคโนโลยีนี้สามารถพบได้ในหนังสือของ Stuart Haber และ W. Scott Stornetta เรื่อง “Journal of Cryptography” ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1991 พวกเขามองว่าเทคโนโลยีนี้เป็นวิธีประทับเวลาให้เอกสารดิจิทัลเพื่อยืนยันความถูกต้องแท้จริงของเอกสารนั้น

Block คืออะไร และมันเก็บข้อมูลอย่างไร?

ต่างจากฐานข้อมูลแบบดั้งเดิมที่เก็บข้อมูลเป็นคอลัมน์ ตาราง หรือไฟล์ ข้อมูลทั้งหมดบน blockchain จะถูกจัดเรียงเป็นลำดับหรือชุดที่เชื่อมโยงกัน เรียกว่า blocks เมื่อรวมกันทั้งหมดจะก่อเป็น chain — เส้นต่อเนื่องของ blocks แต่ละ block พูดง่าย ๆ ก็คือหนึ่งหน้าของ ledger ที่บันทึกธุรกรรมไว้จำนวนหนึ่ง 

chain ของ blocks ไม่ได้เป็นของคอมพิวเตอร์ส่วนกลาง แต่ถูกดูแลโดย nodes ของ blockchain — คอมพิวเตอร์ที่รวมกันอยู่ในเครือข่าย peer-to-peer 

แต่ละ block มีองค์ประกอบหลัก 3 ส่วน: 

• Data — แตกต่างกันได้ตามว่า blockchain นั้นถูกใช้เพื่ออะไร อาจเป็นรายละเอียดเกี่ยวกับธุรกรรม (ข้อมูล จำนวน ผู้รับ และผู้ส่ง) สินค้า (ในซัพพลายเชน) หรือแม้แต่เวชระเบียนก็ได้ 
• Hash — คือฟังก์ชัน cryptographic ที่แปลงข้อมูลนำเข้าทั้งหมดให้เป็นสตริงตัวเลขความยาวคงที่ กล่าวอีกนัยหนึ่ง มันคือ digital signature เฉพาะตัวที่ใช้ระบุ block และเนื้อหาภายใน 
• Hash ของ block ก่อนหน้า — ส่วนนี้แหละที่ทำให้เกิด blockchain; เมื่อ block ถัด ๆ ไปมี hash ของ block ก่อนหน้า เครือข่ายจึงมีความปลอดภัยสูงมาก 

Blockchain ทำงานอย่างไร?

การทำงานของ blockchain เป็นกระบวนการหลายขั้นตอน

1. 1. สองฝ่ายตกลงกันที่จะ แลกเปลี่ยน มูลค่าหนึ่งหน่วย และฝ่ายหนึ่งป้อนข้อมูลเพื่อเริ่มต้นธุรกรรม  
2. 2. ธุรกรรมจะถูกยืนยันความถูกต้องโดยเทคโนโลยี  
3. 3. block ใหม่ถูกสร้างขึ้นบน blockchain ซึ่งรวมธุรกรรมจำนวนหนึ่งเข้าไว้ด้วยกัน โดยมีธุรกรรมที่กล่าวถึงนี้รวมอยู่ด้วย
4. 4. block นี้จะถูกส่งไปยังทุก node ของเครือข่าย
5. 5. nodes ที่ได้รับอนุญาตจะตรวจสอบธุรกรรม และหากถูกต้องก็จะเพิ่มมันเข้าไปใน blockchain ที่มีอยู่แล้ว Nodes อาจเรียกว่า miners (ในเครือข่าย Proof-of-Work) หรือ stakers (ใน blockchain แบบ Proof-of-Stake) 
6. 6. ธุรกรรมจะเสร็จสมบูรณ์เมื่อการอัปเดตถูกกระจายไปทั่วเครือข่าย 

Blockchain มีการรักษาความปลอดภัยอย่างไร?

ธรรมชาติของ hash ในเครือข่าย blockchain ทำให้มันไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ Block A ชี้ไปยัง block B, block B ชี้ไปยัง block C และต่อเนื่องไปเรื่อย ๆ ระบบนี้ทำให้การปลอมแปลง block หนึ่ง ๆ เป็นไปไม่ได้ หากไม่เปลี่ยนทั้ง chain ไปพร้อมกัน ถ้าคุณเปลี่ยนอะไรบางอย่างใน block มันจะส่งผลต่อ hash ของ block นั้น และ block ถัดไปซึ่งควรจะชี้ไปยัง block ก่อนหน้าก็จะใช้ไม่ได้ 

แต่การแฮชอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะปกป้องเครือข่ายได้อย่างเหมาะสม คอมพิวเตอร์ในปัจจุบันเร็วมากและสามารถคำนวณ hash ได้หลายพันรายการต่อวินาที ดังนั้นในทางทฤษฎี ผู้ไม่หวังดีสามารถแก้ไข hash ของ block หนึ่งแล้วคำนวณและเปลี่ยน hash ของ block ถัด ๆ ไปเพื่อปกปิดการปลอมแปลงได้ 

กลไกฉันทามติ 

เพื่อป้องกันการดัดแปลงเช่นนี้ แต่ละ blockchain จะใช้กระบวนการตรวจสอบความถูกต้องเฉพาะ เรียกว่า consensus mechanism ซึ่งหมายความว่า เพื่อให้มีอะไรเกิดขึ้นบนเครือข่าย ผู้ใช้งานต้องหาข้อตกลงหรือฉันทามติให้ได้ 

โปรโตคอลฉันทามติที่พบบ่อยที่สุดคือ Proof-of-Work และ Proof-of-Stake ในทั้งสองแบบ nodes ต้องตรวจดูว่า block ใหม่ตรงตามข้อกำหนดของกลไกการอนุมัติที่เลือกไว้หรือไม่จึงจะเพิ่มเข้า chain ได้ หากเงื่อนไขถูกต้อง block นั้นจะกลายเป็นส่วนหนึ่งของ chain และ nodes ก็จะเพิ่มบล็อกต่อไป หากไม่สามารถบรรลุฉันทามติได้ กระบวนการเพิ่ม block ใหม่จะหยุดลงจนกว่าจะพบและแก้ไขสาเหตุของปัญหา 

อาจเกิดขึ้นได้ว่า nodes ต่าง ๆ จะมองว่า block คนละชุดมีความถูกต้อง และในกรณีนี้ chain ที่ยาวที่สุดจะถูกถือเป็น blockchain หลัก ส่วน chain ที่สั้นกว่าจะถูกละทิ้ง 

กระบวนการนี้ใช้เวลาไม่นาน เพราะการคำนวณทั้งหมดทำโดยคอมพิวเตอร์ ตัวอย่างเช่น บน blockchain ของ Bitcoin ใช้เวลาประมาณ 10 นาทีในการคำนวณ proof และเพิ่ม block ความถี่ในการตรวจสอบทำให้การดัดแปลงสินทรัพย์ยากขึ้นไปอีก บนเครือข่ายขนาดใหญ่อย่าง Bitcoin หรือ Ethereum ที่มี block นับแสน ๆ รายการ การบิดเบือน chain แทบเป็นไปไม่ได้เลย  

วิธีเดียวที่ blockchain ขนาดใหญ่จะถูกปลอมแปลงได้ คือถ้ามีผู้เข้าร่วมกระบวนการตรวจสอบมากกว่า 51% ตัดสินใจเขียน ledger ใหม่ ในกรณีนี้ พวกเขาจะสามารถป้อนและอนุมัติข้อมูลใดก็ได้ และทำอะไรก็ได้กับธุรกรรม แม้กระทั่งใช้ tokens เดิมซ้ำสองครั้ง หรือเอาออกจาก chain ได้ 

สรุป 

เทคโนโลยี blockchain ช่วยให้ผู้คนสร้างระบบที่เชื่อถือได้สำหรับการบันทึกข้อมูลทุกประเภท และตัดอำนาจกลางออกจากการดำเนินการเหล่านั้น ผู้ใช้อาศัยเพียงข้อมูลและเทคโนโลยีเพื่อยืนยันความถูกต้องของข้อมูล 

สถาบันทางสังคมหลากหลายประเภททั่วโลกเริ่มตระหนักถึงศักยภาพและนำเทคโนโลยี blockchain มาใช้ โดยส่วนใหญ่ใช้เพื่อการส่งต่อข้อมูลส่วนบุคคลอย่างปลอดภัยในสถาบันการเงิน หน่วยงานรัฐ สาธารณสุข และเทคโนโลยี