فهم عميق للبلوكشين: من المفهوم إلى التطبيق

ما هو البلوكشين؟

ظهر مفهوم البلوكشين لأول مرة في ورقة بيضاء لبيتكوين من قبل ساتوشي ناكاموتو. ببساطة، البلوكشين هو تطبيق جديد يجمع بين تقنيات حاسوبية متعددة مثل التخزين الموزع، النقل من نظير إلى نظير، آليات الإجماع، وخوارزميات التشفير، وهو في جوهره قاعدة بيانات لامركزية.

كالتقنية الأساسية لبيتكوين، البلوكشين هو سلسلة من الكتل المرتبطة بواسطة طرق التشفير. تحتوي كل كتلة على معلومات حول المعاملات الشبكية، وتستخدم للتحقق من صحة المعلومات وتوليد الكتلة التالية.

وصف ساتوشي ناكاموتو في الورقة البيضاء ذلك على النحو التالي: يقوم خادم الطابع الزمني بتجزئة البيانات الموجودة في شكل كتل بشكل عشوائي مع إضافة الطابع الزمني، ثم يذيعها إلى الشبكة. كل طابع زمني جديد يتضمن الطابع الزمني السابق في قيمة التجزئة الخاصة به، مما يشكل سلسلة. يضمن هذا التصميم أن البيانات المحددة كانت موجودة في وقت معين.

خمسة خصائص رئيسية للبلوكشين

يتكون البلوكشين من نظام دفتر أستاذ يديره عقد موزعة على مستوى العالم، ويتميز بالخصائص التالية:

اللامركزية

يعتمد البلوكشين على الحوسبة والتخزين الموزع، ولا يوجد جهاز أو هيئة إدارة مركزية. جميع العقد في النظام لها حقوق وواجبات متساوية، وتتم صيانة الكتل بواسطة عقد النظام بأكمله. يساهم هذا الهيكل في منع الأعطال الفردية وتركيز السلطة.

الخصوصية

تكون المعاملات والهويات على الشبكة مجهولة، ولا يحتاج طرفا المعاملة إلى الكشف عن هويتهما الحقيقية. نظرًا لأن تبادل البيانات بين العقد يتبع خوارزمية ثابتة، فإن العملية بأكملها لا تتطلب ثقة — إذ أن قواعد البرنامج في البلوكشين ستقوم تلقائيًا بالحكم على صحة النشاط.

عدم قابلية التغيير للمعلومات

بمجرد التحقق من المعاملة وإضافتها إلى البلوكشين، يتم تخزينها بشكل دائم. إلا إذا تمكن طرف واحد من السيطرة على أكثر من 51% من العقد، فإن تعديل البيانات على عقدة واحدة يكون غير فعال. يضمن ذلك استقرار وموثوقية عالية لبيانات البلوكشين.

الانفتاح

نظام البلوكشين مفتوح للغاية. باستثناء المعلومات الخاصة بين طرفي المعاملة التي تُشفر، تكون بيانات البلوكشين متاحة للجميع. يمكن لأي شخص استعلام البيانات وتطوير تطبيقات ذات صلة عبر واجهات عامة، مما يضمن شفافية النظام بأكمله.

الذاتية

يعتمد البلوكشين على خوارزميات الإجماع التي تتيح لجميع العقد تبادل البيانات بحرية وأمان في بيئة غير موثوقة. هذا يحول الثقة من “الإنسان” إلى “الآلة”، وأي تدخل بشري غير مسموح به لتغيير قواعد النظام.

أربعة تقنيات رئيسية للبلوكشين

تشمل الركائز التقنية الأساسية لنظام البلوكشين الحديث ما يلي:

دفتر الأستاذ الموزع

هو الجزء الأكثر جاذبية في البلوكشين، ويمثل مبدأ اللامركزية. هو قاعدة بيانات يمكن للجميع المشاركة فيها، ومشتركة، ومخزنة بشكل موزع على كل عقدة. يساهم هذا التصميم في منع الاحتيال من قبل المحاسبين، ويمنع فقدان البيانات بسبب عطل عقد واحد.

آلية الإجماع

تُعرف بأنها روح البلوكشين، وتستخدم لحل مشكلة توحيد الشبكة بين الأطراف المتعددة. هي مجموعة من القواعد المحددة التي تحدد كيفية معالجة كل مشارك للبيانات، ومن يحصل على حق تسجيل المعاملات في النهاية. أكثر الآليات شيوعًا حاليًا هي إثبات العمل (PoW) وإثبات الحصة (PoS)، ولكل منهما مزايا وعيوب، ويجري باستمرار استكشاف خوارزميات إجماع أكثر كفاءة.

التشفير

يستخدم نظام البلوكشين تقنيات تشفير متعددة، بما في ذلك خوارزميات التجزئة، والمفاتيح العامة والخاصة، والتوقيعات الرقمية، لضمان أمان البيانات في النظام. تؤكد تقنيات التشفير ملكية البيانات، وتمكننا من التحقق من الهوية وملكية الأصول عبر الشبكة.

العقود الذكية

تكتب العقود الذكية شروط البروتوكول على شكل كود، ويتم تنفيذها تلقائيًا بواسطة البرنامج. يمكن استدعاء بيانات البلوكشين عبر العقود الذكية، وإجراء معاملات موثوقة بدون طرف ثالث. هذه المعاملات قابلة للتتبع ولا يمكن عكسها، وتستخدم بشكل رئيسي لتنفيذ البيانات والتطبيقات.

بالإضافة إلى هذه التقنيات الأربعة، يتداخل البلوكشين مع علوم الرياضيات، والاقتصاد، وعلوم الحاسوب، مما يكوّن إطارًا تقنيًا متكاملاً.

التطبيقات الرئيسية للبلوكشين: بيتكوين، إيثريوم وغيرها

اليوم، أصبح البلوكشين أساسًا للعديد من العملات الرقمية المشفرة. كانت بيتكوين أول تطبيق ناجح، وتبعها إيثريوم، لايتكوين، دوجكوين وغيرها، جميعها تعتمد على تقنية البلوكشين. قد تستخدم مشاريع مختلفة آليات إجماع متنوعة — بعضهم يستخدم إثبات العمل (PoW)، والبعض الآخر يستخدم إثبات الحصة (PoS)، مما يعكس مرونة تقنية البلوكشين.

الأنواع الرئيسية الثلاثة للبلوكشين

وفقًا لمستوى انفتاح العقد، تُقسم البلوكشين في السوق بشكل رئيسي إلى ثلاثة أنواع:

السلسلة العامة

السلسلة العامة هي بلوكشين مفتوح تمامًا، يمكن لأي شخص في العالم قراءتها، وإرسال معاملات، والحصول على تأكيدات فعالة. يمكن للمستخدمين الانضمام أو المغادرة في أي وقت دون إذن. يتم تسجيل البيانات من قبل جميع المشاركين، وتتمتع بأقوى خصائص اللامركزية. تعتمد بيتكوين وإيثريوم ومعظم الأصول المشفرة على تقنية السلسلة العامة.

السلسلة الخاصة

السلسلة الخاصة، على العكس من ذلك، هي بلوكشين خاصة تمامًا. صلاحية الكتابة تقتصر على منظمة واحدة، ويتم التحكم في جميع العقد المشاركة بشكل صارم، وتُفتح فقط للأشخاص الذين يستوفون شروطًا معينة. إذا كانت السلسلة العامة دفتر أستاذ عام، فإن السلسلة الخاصة هي دفتر أستاذ مخصص للأفراد أو الشركات. عدد العقد محدود، وسهلة السيطرة، وتوفر أعلى كفاءة معالجة، وأقل لامركزية، وتستخدم في إدارة البيانات والتدقيق في المؤسسات المالية، والحكومات، والشركات الكبرى.

السلسلة التحالفية

السلسلة التحالفية تقع بين الاثنين، وتدار بواسطة مجموعة من المنظمات أو المؤسسات. كل منظمة تتحكم في عقدة أو أكثر، وتشارك في تسجيل المعاملات. يمكن فقط لهذه المنظمات والمؤسسات المشاركة قراءة وكتابة البيانات على السلسلة. مستوى اللامركزية متوسط، وتُعرف بأنها نمط متعدد المراكز، وتتفوق على السلسلة العامة من حيث الكفاءة، ولكنها أضعف من السلسلة الخاصة. من بين المنصات الممثلة: هايبرليدجر (Hyperledger)، BSN، R3، تحالف إيثريوم المؤسساتي (EEA) وغيرها.

الختام

تلبي الأنواع المختلفة من البلوكشين احتياجات مجالات مختلفة — فبعضها يتطلب أمانًا عاليًا، والبعض الآخر يركز على كفاءة المعالجة. وبفضل هذه المرونة، يُظهر البلوكشين إمكانات تطبيق “البلوكشين+” في مختلف الصناعات، ومن المتوقع أن تظهر أنواع جديدة من البلوكشين في المستقبل.