كيف تعمل البلوكشين؟

في السنوات القليلة الماضية، أصبح من الصعب تجنّب مصطلح “blockchain”. فإذا كان قبل 10 سنوات فقط المهتمون بالتقنية هم من يحرصون على معرفة ما هو، فقد انتشر المصطلح الآن في كل مكان، ومع ذلك لا يزال معظمنا يملك فكرة مبهمة فقط عن هذه التقنية. لنتعرّف على ما هي blockchain وكيف تعمل. 

ما هي Blockchain؟

لنبدأ بتحديد ما ليست عليه، إذ إن معظم الأشخاص الذين يبدأون رحلتهم في عالم blockchain وcrypto يرتكبون الخطأ نفسه. 

Blockchain ليست لغة برمجة، ولا ترميزًا تشفيريًا، ولا إطار عمل لـ Python أو لأي لغة أخرى. والأهم من ذلك، أنها ليست نفسها crypto، رغم أن المصطلحين يرتبطان ارتباطًا وثيقًا. 

Blockchain هي تقنية جديدة بالكامل. إنها نوع خاص من قواعد البيانات لسلاسل بيانات غير قابلة للتغيير ومؤرشفة زمنيًا، وتُدار بواسطة شبكة من الحواسيب بدلًا من جهة مركزية واحدة. جميع المعلومات مُشفّرة تشفيرًا علميًا. وقد صُممت blockchain بحيث يكون من المستحيل اختراقها. 

غالبًا ما تُشرح blockchain على أنها تقنية دفتر أستاذ موزع، حيث يُفهم دفتر الأستاذ على أنه مجموعة من السجلات المتعلقة بالمعاملات. فعلى سبيل المثال، يمكن أن يكون الحاسوب الذي يسجّل العمليات بمثابة دفتر أستاذ. وتُوحَّد المجموعة الكاملة من دفاتر الأستاذ ضمن شبكة واحدة وتُسجّل المعاملات بطريقة يمكن برمجتها لتتبع أي شيء تقريبًا. وكل معاملة، بدءًا من الأولى، تُسجَّل على blockchain إلى الأبد. 

لا يمكن للسلطة المركزية التحكم في أي بيانات على blockchain، وجميع العمليات على الشبكة تكون مرئية لجميع المشاركين فيها، تمامًا مثل جدول بيانات إلكتروني يحرّره العديد من الأشخاص في الوقت نفسه. لكن في blockchain، نحن نتحدث عن آلاف الحواسيب. 

ورغم صعوبة الجزم بمن أنشأ blockchain، يمكن العثور على أول وصف لهذه التقنية في كتاب Stuart Haber and W. Scott Stornetta “Journal of Cryptography” المنشور عام 1991. وقد اعتبرا هذه التقنية وسيلة لوضع طابع زمني على المستندات الرقمية للتحقق من صحتها.

ما هي الكتلة وكيف تخزن البيانات؟

على عكس قواعد البيانات التقليدية حيث تُخزَّن البيانات في أعمدة أو جداول أو ملفات، فإن جميع المعلومات على blockchain تُنظَّم في سلاسل أو دفعات مترابطة تُسمّى كتلًا. وتشكل هذه الكتل معًا سلسلة — خطًا متصلًا من الكتل. وكل كتلة هي في الأساس صفحة من دفتر الأستاذ تحتوي على كمية محددة من المعاملات المسجّلة. 

لا تعود سلسلة الكتل إلى حاسوب مركزي، بل تُدار بواسطة عُقد blockchain — وهي حواسيب موحّدة ضمن شبكة نظير إلى نظير. 

تتكوّن كل كتلة من ثلاثة مكوّنات رئيسية: 

• البيانات — يمكن أن تختلف بحسب الغرض الذي تُستخدم من أجله blockchain. فقد تتضمن تفاصيل عن المعاملات (البيانات، والمبلغ، والمستلم، والمرسل)، أو المنتجات (في سلاسل التوريد)، أو، على سبيل المثال، السجلات الطبية. 
• Hash — هي دالة تشفيرية تحوّل جميع بيانات الإدخال إلى سلسلة ثابتة الطول من الأرقام. وبعبارة أخرى، هي توقيع رقمي فريد يحدد الكتلة ومحتواها. 
• Hash الكتلة السابقة — هذا الجزء هو ما يصنع blockchain؛ فمع احتواء كل كتلة لاحقة على hash الخاصة بالكتلة السابقة تصبح الشبكة شديدة الأمان. 

كيف تعمل Blockchain؟

تعمل blockchain عبر عملية متعددة الخطوات.

1. 1. يتفق طرفان على تبادل وحدة من القيمة، ويُدخل أحدهما البيانات لبدء المعاملة.  
2. 2. تُصادَق المعاملة بواسطة التقنية.  
3. 3. تُنشأ كتلة جديدة على blockchain تتضمن مجموعة من المعاملات، ومن بينها المعاملة موضع البحث.
4. 4. تُرسل هذه الكتلة إلى كل عقدة في الشبكة.
5. 5. تتحقق العقد المصرّح لها من المعاملة، وإذا كانت صحيحة، تضيفها إلى blockchain الحالية. ويمكن الإشارة إلى العقد بوصفها miners (في شبكات Proof-of-Work) أو stakers (في blockchains الخاصة بـ Proof-of-Stake). 
6. 6. تُستكمل المعاملة من خلال توزيع التحديث عبر الشبكة.

كيف يتم تأمين Blockchain؟

تجعل طبيعة hash في شبكات blockchain هذه التقنية غير قابلة للتغيير. فـ Block A يشير إلى Block B، وBlock B يشير إلى Block C، وهكذا. ويجعل هذا النظام من المستحيل تزوير كتلة واحدة دون تغيير السلسلة بأكملها. فإذا غيّرت أي شيء في الكتلة فسوف يؤثر ذلك في hash الخاصة بالكتلة، وستصبح الكتلة التالية، التي كان من المفترض أن تشير إلى السابقة، غير صالحة. 

لكن مجرد التجزئة hashing لن يكون كافيًا لتأمين الشبكة بشكل صحيح. فالحواسيب الحديثة سريعة جدًا وقادرة على حساب آلاف الـ hash في الثانية، لذا، نظريًا، يمكن لجهة خبيثة أن تعبث بـ hash كتلة واحدة ثم تحسب وتغيّر hashes الكتل التالية لإخفاء التزوير. 

آليات الإجماع 

لمنع هذا العبث، تستخدم كل blockchain عملية تحقق محددة تُسمّى آلية الإجماع. ويعني ذلك أنه لكي يحدث أي شيء على الشبكة، يتعين على مستخدميها الوصول إلى اتفاق أو إجماع. 

أكثر بروتوكولات الإجماع شيوعًا هي Proof-of-Work وProof-of-Stake. وفي كليهما، تحتاج العقد إلى التحقق مما إذا كانت الكتلة الجديدة تستوفي متطلبات آلية الموافقة المختارة كي تُضاف إلى السلسلة. وإذا كانت الشروط صحيحة تصبح الكتلة جزءًا من السلسلة وتواصل العقد إضافة المزيد. وإذا تعذّر الوصول إلى الإجماع، تتوقف عملية إضافة الكتل الجديدة إلى أن يُكتشف سبب المشكلة ويُحل. 

قد يحدث أن تعتبر عقد مختلفة كتلًا مختلفة صالحة، وفي هذه الحالة تُعتبر السلسلة الأطول هي blockchain الرئيسية، وتُهمل السلسلة الأقصر. 

لا تستغرق العملية وقتًا طويلًا لأن جميع الحسابات تُجرى بواسطة الحواسيب. فعلى سبيل المثال، على blockchain الخاصة بـ Bitcoin، يستغرق حساب proof وإضافة الكتلة حوالي 10 دقائق. كما أن وتيرة التحقق تجعل العبث بالأصول أكثر صعوبة. وعلى الشبكات الضخمة مثل Bitcoin أو Ethereum التي تحتوي على مئات الآلاف من الكتل، يكاد يكون من المستحيل التلاعب بالسلسلة.  

الطريقة الوحيدة لتزوير blockchains الكبيرة هي إذا قرر أكثر من 51% من المشاركين في عملية التحقق إعادة كتابة دفتر الأستاذ. وفي هذه الحالة سيتمكنون من إدخال أي بيانات والموافقة عليها، والقيام بما يشاؤون بالمعاملة، بما في ذلك الإنفاق المزدوج لنفس tokens أو إزالتها من السلسلة. 

الخلاصة 

تتيح تقنية blockchain للناس إنشاء أنظمة موثوقة لتسجيل أي نوع من البيانات، وتزيل أي نوع من السلطة عن تلك العمليات. يعتمد المستخدمون بالكامل على البيانات والتقنية لضمان أصالة البيانات. 

بدأت أنواع مختلفة من المؤسسات الاجتماعية حول العالم تدرك هذه القوة وتتبنّى تقنية blockchain. وتُستخدم أساسًا لنقل المعلومات الشخصية بشكل آمن من قبل المؤسسات المالية، والحكومات، والرعاية الصحية، والتكنولوجيا.