كيف يعمل blockchain بالفعل

2024 مؤلف: Seth Attwood | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 15:57

يهدف هذا المنشور إلى إخبار الجميع عن سبب اختراع blockchain ، وكيف تعمل العملات المشفرة ولماذا هو أجمل نظام في السنوات الأخيرة من وجهة نظر المنطق.

سأحذرك على الفور من أنه يوجد أسفل الخفض ورقة ضخمة من النص وإذا لم تكن مستعدًا "لإغلاق" السؤال حول موضوع العملات المشفرة مرة واحدة وإلى الأبد ، أضف إدخالًا إلى مفضلاتك الآن واحتفظ بالوقت)

Blockchain هي تقنية ، جديدة ، غريبة ، غير مفهومة ، لكن يبدو أنها تغير العالم ، على عكس قصصك هذه. على ما يبدو ، هي معنا لفترة طويلة.

تمت كتابة هذا المنشور كما لو أنه يقال لأشخاص بعيدين جدًا عن أجهزة الكمبيوتر ويعرفونهم بشكل سطحي فقط ، على سبيل المثال ، تخيل أنه كان يستعد لوالديك. يمكنني حتى أن ألقي بها على زملائي في العلوم الإنسانية وأتأكد من أنهم سيفهمونها.

وسيساعدنا أوليغ جميعًا في هذا الأمر الصعب. يجتمع!

إذا كنت لا تحب أوليغ ، فسوف أطرده.

الأساسيات: لماذا نحتاج blockchain؟

تم وصف blockchain في مقال Satoshi Nakamoto "Bitcoin: نظام نقدي إلكتروني من نظير إلى نظير". هناك ، في ثماني صفحات فقط ، وصف المؤلف أساسيات عملة البيتكوين المشفرة ، والتي كانت مبنية على خوارزمية Blockchain.

القائمة التي لا يمكن تغييرها

بلوكشين - سلسلة من الكتل أو بعبارة أخرى قائمة مرتبطة. في مثل هذه القائمة ، يشير كل سجل تالٍ إلى واحد سابق ، وهكذا دواليك أسفل السلسلة إلى الأول. مثل عربات القطار ، كل واحدة تجر التي تليها على طول. فيما يتعلق بالقوائم ، هناك مقال جيد بقلم نيكيتا ليخاتشيف على TJ ، حيث يتم شرح الأمر نفسه للمبتدئين تمامًا. المقارنات مأخوذة جزئيًا من هناك.

لنأخذ مثالا

يقترض أصدقاء أوليغ المال منه باستمرار. أوليغ لطيف ، لكنه شديد النسيان. بعد أسبوع ، لم يعد يتذكر من لم يعيد الدين إليه ، لكنه يخجل أن يسأل الجميع عنها. لذلك ، قرر يومًا ما وضع حد لهذا من خلال إنشاء قائمة بالأصدقاء على السبورة في منزله الذين اقترض لهم المال.

الآن يمكن لـ Oleg دائمًا الذهاب إلى السبورة والتأكد من أن Max أعاد كل شيء ، لكن Vanya لا تقدم 700 روبل بالفعل. في أحد الأيام ، دعا أوليغ فانيا لتناول مشروب في منزله. أثناء ذهاب أوليغ إلى المرحاض ، تمسح فانيا الإدخال "لقد استعرت 200 روبل من أجل فانيا" وكتبت في مكانها "أعطت فانيا 500 روبل".

أوليغ ، الذي وثق في قائمته ، نسي الدين وخسر 700 روبل. قرر محاربته بطريقة أو بأخرى. في العام الماضي ، حضر أوليغ دورة البرمجة ، حيث قيل له عن التجزئة. يتذكر أنه يمكن تحويل أي سلسلة إلى مجموعة لا لبس فيها من الأحرف - تجزئة ، وسيؤدي تغيير أي حرف في السلسلة إلى تغييرها تمامًا.

أدت إضافة نقطة في النهاية إلى تغيير التجزئة النهائية التي لا يمكن التعرف عليها - يمكنك استخدامها.

يأخذ Oleg تجزئة SHA-256 المعروفة ويجزئ كل سجل معها ، مضيفًا النتيجة في النهاية. الآن يمكن لـ Oleg التأكد من عدم قيام أي شخص بتغيير سجلاته عن طريق تجزئتها مرة أخرى ومقارنتها بالسجل الأخضر.

لكن EVIL IVAN يعرف أيضًا كيفية استخدام SHA-256 ويمكنه بسهولة تغيير الإدخال مع التجزئة الخاصة به. خاصة إذا تمت كتابة التجزئة بجوارها مباشرة على السبورة.

لذلك ، لمزيد من الأمان ، يقرر Oleg تجزئة ليس فقط السجل نفسه ، بل إضافته مع التجزئة من السجل السابق. الآن تعتمد جميع الإدخالات التالية على الإدخالات السابقة. إذا قمت بتغيير سطر واحد على الأقل ، فسيتعين عليك إعادة حساب تجزئات كل الأسطر الأخرى أدناه في القائمة.

لكن ذات يوم يتسلل إيفان ليلاً ، ويغير الإدخال الذي يحتاجه ويحدّث تجزئات القائمة بأكملها حتى النهاية. يستغرق الأمر عدة ساعات ، لكن أوليغ لا يزال نائمًا سريعًا ولا يسمع. في الصباح ، يكتشف أوليغ قائمة صحيحة تمامًا - جميع علامات التجزئة متطابقة. لكن إيفان خدعه على أي حال ، رغم أنه قضى ليلة بلا نوم. وإلا كيف يمكنك حماية نفسك من Night Ivan؟

يقرر أوليغ أن يعقد حياته بطريقة ما. الآن ، لإضافة إدخال جديد إلى القائمة ، سيحل Oleg مشكلة معقدة مرتبطة به ، على سبيل المثال ، معادلة رياضية. سيضيف الإجابة إلى التجزئة النهائية.

يُجيد أوليغ الرياضيات ، لكن حتى إضافة إدخال ما يستغرق عشر دقائق. على الرغم من ذلك ، فإن الوقت الذي يقضيه يستحق كل هذا العناء ، لأنه إذا أراد إيفان تغيير شيء ما مرة أخرى ، فسيتعين عليه إعادة حل المعادلات لكل صف ، ويمكن أن يكون هناك العشرات منها. سيستغرق الأمر الكثير من الوقت ، لأن المعادلات فريدة في كل مرة ومرتبطة بسجل معين.

لكن التحقق من القائمة أمر بسيط: تحتاج أولاً إلى مقارنة التجزئة كما في السابق ، ثم التحقق من حلول المعادلات بالتعويض البسيط. إذا تقارب كل شيء ، فلن تتغير القائمة.

في الواقع ، الأشياء ليست جيدة مع المعادلات: تعمل أجهزة الكمبيوتر على حلها جيدًا ، ومكان تخزين العديد من المعادلات الفريدة. لذلك ، توصل مؤلفو blockchain إلى مشكلة أكثر جمالًا: تحتاج إلى العثور على مثل هذا الرقم (nonce) بحيث تبدأ التجزئة النهائية للسجل بأكمله بـ 10 أصفار. يصعب العثور على مثل هذا الرقم القياسي ، ولكن يمكن دائمًا التحقق من النتيجة بأعين فقط.

يتحقق Oleg الآن من جميع التجزئة ويتأكد بالإضافة إلى ذلك من أن كل منها يبدأ بعدد الأصفار المحدد. لن يكون لدى Sly Ivan ، حتى إذا كان مسلحًا بجهاز كمبيوتر محمول قوي ، الوقت لإعادة حساب جميع التجزئات في الليل حتى تستوفي الشرط - لن يكون هناك وقت كافٍ.

هذه القائمة ، في الواقع ، هي blockchain المنزل على ركبته. يتم ضمان سلامتها من قبل علماء الرياضيات ، الذين أثبتوا أن هذه التجزئة لا يمكن حسابها بطريقة ما بشكل أسرع ، إلا بالقوة الغاشمة. يتم تعدين مثل هذا التعداد للتجزئة لكل سجل ، والذي سيكون هناك الكثير عنه اليوم وبالتفصيل.

مركزية الثقة

أحب أصدقاؤنا فكرة الاحتفاظ بقائمة مزيفة لـ "من اقترض من". كما أنهم لا يريدون أن يتذكروا من دفع لمن في الحانة ومقدار ما يدينون به - كل شيء مكتوب على الحائط. لقد ناقشت الفكرة وقررت أنك الآن بحاجة إلى قائمة واحدة للجميع.

ولكن من يجب أن يُعهد بمثل هذه الدفاتر المهمة؟ بعد كل شيء ، عندما يتعلق الأمر بالمال ، تأتي الثقة في المقدمة. لن نثق في المجهول للحفاظ على أموالنا. لهذا ، اخترع أجدادنا البنوك ، التي بدأت مع مرور الوقت في الوثوق بها ، لأنها مدعومة بترخيص وقوانين وتأمين من البنك المركزي.

في دائرة الأصدقاء ، يثق الجميع ببعضهم البعض ويمكنك ببساطة اختيار الشخص الأكثر مسؤولية لهذا الدور. ولكن ماذا لو كان السؤال عن الغرباء؟ مدينة بأكملها ، أو بلد ، أو العالم بأسره ، كما هو الحال مع Bitcoin؟ بشكل عام ، لا يمكن لأحد أن يثق في أي شخص هناك.

اللامركزية: لا أحد يثق بأحد

لذلك توصلوا إلى نهج بديل: الاحتفاظ بنسخة من القائمة للجميع. وبالتالي ، لن يضطر المهاجم فقط إلى إعادة كتابة قائمة واحدة ، ولكن أيضًا التسلل إلى كل منزل وإعادة كتابة القوائم هناك. ثم اتضح أن شخصًا ما احتفظ بعدة قوائم في المنزل ، لم يكن أحد يعرفها. هذه هي اللامركزية.

الجانب السلبي لهذا النهج هو أنه من أجل إدخال إدخالات جديدة ، سيتعين عليك الاتصال بجميع المشاركين الآخرين وإبلاغ كل منهم بآخر التغييرات. ولكن إذا كان هؤلاء المشاركون آلات بلا روح ، فلن تكون هناك أي مشكلة على الإطلاق.

في مثل هذا النظام ، لا توجد نقطة ثقة واحدة ، وبالتالي إمكانية الرشوة والغش. يتصرف جميع المشاركين في النظام وفقًا لقاعدة واحدة: لا يثق أحد بأحد. الجميع يؤمن فقط بالمعلومات التي بحوزتهم. هذا هو القانون الأساسي لأي شبكة لامركزية.

المعاملات

عند شراء وعاء في متجر ، تقوم بإدخال الرمز السري من بطاقتك ، مما يسمح للمتجر بسؤال البنك عما إذا كان لديك 35 روبل في حسابك. بمعنى آخر ، تقوم بالتوقيع على معاملة بقيمة 35 روبل باستخدام الرمز السري الخاص بك ، والذي يؤكده البنك أو يرفضه.

سجلاتنا من النوع "اقترضت فانيا 500 روبل" هي أيضًا معاملات. لكن ليس لدينا بنك يخول صاحب المعاملات. كيف يمكننا التحقق من أن إيفان لم يضيف بهدوء الإدخال "ماكس مدين لأوليغ بـ 100500 روبل"؟

يستخدم blockchain آلية المفاتيح العامة والخاصة لهذا الغرض ؛ يستخدمها متخصصو تكنولوجيا المعلومات منذ فترة طويلة للحصول على إذن في نفس SSH. شرحت ذلك على أصابعي في المنشور "الأمان والتشفير و cyberpunk" في قسم "مقدمة إلى التشفير".

باختصار حول كيفية عمل هذه الرياضيات المعقدة ولكنها جميلة: تقوم بإنشاء زوج من الأعداد الأولية الطويلة على جهاز الكمبيوتر الخاص بك - مفتاح عام وآخر خاص. يعتبر المفتاح الخاص سريًا للغاية لأنه يمكنه فك تشفير ما يتم تشفيره في الأماكن العامة.

لكن العكس يعمل أيضًا. إذا قمت بمشاركة المفتاح العام مع جميع أصدقائك ، فسيكونون قادرين على تشفير أي رسالة لهم حتى تتمكن أنت فقط من قراءتها ، نظرًا لأنك تمتلك المفتاح الخاص.

ولكن إلى جانب ذلك ، فإن المفتاح العام له تأثير مفيد - حيث يمكنك من خلاله التحقق من أن البيانات قد تم تشفيرها باستخدام مفتاحك الخاص ، دون فك تشفير البيانات نفسها. كل هذه الخصائص موصوفة بشكل جيد في "كتاب الأصفار".

نحن على شبكة إنترنت لا مركزية حيث لا يمكن الوثوق بأحد. يتم توقيع المعاملة بمفتاح خاص ، ويتم إرسالها مع المفتاح العام إلى مخزن خاص - مجموعة من المعاملات غير المؤكدة. لذلك يمكن لأي عضو في الشبكة التحقق من أنك أنت من بدأها ، ولا يريد أي شخص آخر سداد أموالك.

هذا يضمن انفتاح الشبكة وأمانها. إذا كانت البنوك السابقة مسؤولة عن ذلك ، فعندئذٍ في blockchain ، يكون علماء الرياضيات مسؤولين عن ذلك.

بالنسبة للمستخدمين العاديين الذين لا يرغبون في معرفة كيفية إصدار المفاتيح الخاصة وتخزينها ، ستساعد خدمات المحفظة عبر الإنترنت. لنسخ المفاتيح العامة الطويلة ، يتم عمل أكواد QR مريحة هناك. على سبيل المثال ، محفظة Blockchain ، لأنها تحتوي على تطبيق مناسب للهاتف المحمول وتدعم اثنين من العملات المشفرة الرئيسية - BTC و ETH.

عدم وجود مفهوم "التوازن"

مثل مجلس الإدارة لدينا ، فإن blockchain يتكون أساسًا من سجل المعاملات فقط. لا تخزن رصيد كل محفظة ، وإلا فسنضطر إلى ابتكار طرق حماية إضافية.

فقط المفتاح الخاص يؤكد ملكية المحفظة. ولكن كيف يمكن للأعضاء الآخرين في الشبكة التأكد من أن لدي ما يكفي من المال للشراء؟

نظرًا لعدم وجود رصيد لدينا ، يجب عليك إثبات ذلك. لذلك ، لا تتضمن معاملة blockchain توقيعك والمبلغ الذي تريد إنفاقه فحسب ، بل تشمل أيضًا روابط إلى المعاملات السابقة التي تلقيت فيها المبلغ المطلوب من المال.

أي ، إذا كنت ترغب في إنفاق 400 روبل ، فأنت تمر عبر تاريخك الكامل للدخل والنفقات ، وترفق بمعاملتك تلك المداخيل حيث تم منحك 100 + 250 + 50 روبل ، مما يثبت أن لديك هذه الـ 400 روبل.

سيحرص كل عضو في الشبكة مرة أخرى على التحقق من عدم قيامك بإرفاق دخل مرتين. تلك الـ 300 روبل التي قدمها ماكس الأسبوع الماضي ، لم تنفقها حقًا بعد.

تسمى هذه المداخيل المرتبطة بمعاملة المدخلات في blockchain ، ويطلق على جميع متلقي الأموال المخرجات. نادرًا ما يكون مجموع كل المدخلات هو نفسه تمامًا الذي تريد نقله في كل مرة - لذلك ، غالبًا ما يكون أحد المخرجات أنت نفسك. بمعنى آخر ، تبدو المعاملة على blockchain مثل "لقد حصلت على 3 و 2 BTC ، أريد تحويل 4 BTC منهم وإرجاع 1 BTC المتبقية مرة أخرى."

جمال blockchain هو أن المدخلات لا يجب أن تأتي من محفظة واحدة. بعد كل شيء ، يتم فحص المفتاح فقط. إذا كنت تعرف المفتاح الخاص لجميع المدخلات ، فيمكنك إرفاقها بسهولة بمعاملتك والدفع بهذه الأموال. كما لو كنت تدفع في سوبر ماركت بعدة بطاقات تعرف من خلالها الرمز السري.

ومع ذلك ، إذا فقدت مفتاحك الخاص ، أو مات القرص الخاص بك أو سُرق الكمبيوتر المحمول ، فستفقد عملات البيتكوين الخاصة بك إلى الأبد. لا أحد يستطيع استخدامها كمدخلات للمعاملات الجديدة.

لن يكون هذا المبلغ في متناول العالم بأسره إلى الأبد - كما لو كنت تحرق مجموعة من الأوراق النقدية. لا يوجد بنك واحد يمكنك من خلاله كتابة طلب مع نسخة من جواز سفرك ، وسيقوم هو بطباعته. يتطلب هذا إصدارًا إضافيًا من عملات البيتكوين الجديدة "من فراغ".

مشكلة ازدواج الإنفاق

ذكرت أعلاه أنه تمت إضافة المعاملات إلى "مجموعة المعاملات غير المؤكدة" الخاصة. لماذا نحتاج إلى نوع من الكيانات الوسيطة ، إذا كان لدينا بالفعل ، في الواقع ، معاملات موقعة جاهزة؟ لماذا لا تكتبها مباشرة إلى blockchain؟

لأن الإشارات من النقطة أ إلى النقطة ب تتأخر دائمًا. يمكن أن تسير معاملتان بطرق مختلفة تمامًا. ويمكن أن تصل المعاملة التي تم بدؤها أولاً إلى المستلم لاحقًا ، لأنها استغرقت مسارًا أطول.

ينتج عن هذا إنفاق مضاعف ، عندما يتم إرسال نفس الأموال إلى اثنين من المرسل إليهم في وقت واحد ، وهو ما لن يخمنوه حتى. هذا ليس لتسليم الفواتير من يد إلى يد.

بالنسبة للشبكة اللامركزية التي لا يمكن الوثوق بأي شخص فيها ، فإن هذه المشكلة حادة بشكل خاص. إليك كيف تتأكد من أن إحدى المعاملات كانت بالتأكيد قبل الأخرى؟ اطلب من المرسل خياطة وقت الإرسال فيه ، أليس كذلك؟ لكن تذكر - لا يمكنك الوثوق بأي شخص ، ولا حتى المرسل.

سيختلف الوقت على جميع أجهزة الكمبيوتر بالضرورة ولا توجد طريقة مضمونة لمزامنتها. يتم تخزين نسخة من blockchain على كل جهاز كمبيوتر في الشبكة ويثق كل مشارك فيه فقط.

كيف يمكنك التأكد من أن إحدى المعاملات كانت أقدم من الأخرى؟

الجواب بسيط: إنه مستحيل. لا توجد طريقة لتأكيد وقت المعاملة على شبكة لامركزية. والحل لهذه المشكلة هو ثالث فكرة مهمة عن سلسلة الكتل التي اخترعها ساتوشي والتي ، بشكل غريب بما فيه الكفاية ، تم توضيحها بشكل صحيح باسمه - الكتل.

الكتل هي العمود الفقري لـ blockchain

يختار كل كمبيوتر يعمل على الشبكة أي معاملات يحبها من المجمع العام. عادة فقط مقابل أعلى عمولة يمكن أن يكسبها. لذلك فهو يجمع المعاملات لنفسه حتى يصل حجمها الإجمالي إلى الحد الذي تم التفاوض عليه. في Bitcoin ، يبلغ الحد الأقصى لحجم الكتلة 1 ميجابايت (بعد SegWit2x سيكون 2 ميجابايت) ، وفي Bitcoin Cash - 8 ميجابايت.

إن blockchain بالكامل هو في الأساس قائمة بهذه الكتل ، حيث تشير كل واحدة إلى الكتلة السابقة. يمكن استخدامه لتتبع أي معاملة في السجل بأكمله ، وفك تشفير blockchain حتى في السجل الأول.

تزن هذه القائمة الآن مئات الجيجابايت ويجب تنزيلها بالكامل على جميع أجهزة الكمبيوتر التي ترغب في المشاركة في الشبكة (ولكن هذا ليس ضروريًا لمجرد إنشاء المعاملات وتحويل الأموال). يتم تنزيله بنفس الطريقة من جميع أقرب أجهزة الكمبيوتر على الشبكة ، كما لو كنت تقوم بتنزيل سلسلة من التورنت ، يتم إصدار حلقات جديدة فقط فيه كل 10 دقائق.

بعد كتابة المعاملات من المجمع لنفسه ، يبدأ الكمبيوتر في تكوين نفس القائمة غير القابلة للتزوير منها كما فعلنا في بداية المنشور على السبورة في المنزل.

هو الوحيد الذي يصنعها في شكل شجرة - يجزئ السجلات في أزواج ، ثم تكون النتيجة مرة أخرى في أزواج ، وهكذا حتى يتبقى تجزئة واحدة - جذر الشجرة ، الذي تمت إضافته إلى الكتلة. لماذا بالضبط مع الشجرة - لم أجد الإجابة ، لكنني أفترض أنها ببساطة أسرع بهذه الطريقة. اقرأ المزيد على الويكي: شجرة ميركل.

منذ أن تم تنزيل blockchain الحالي بالفعل ، يعرف جهاز الكمبيوتر الخاص بنا بالضبط ما هو آخر كتلة فيه. إنه يحتاج فقط إلى إضافة رابط إليه في رأس الكتلة ، وتجزئة كل شيء وإخبار جميع أجهزة الكمبيوتر الأخرى على الشبكة "انظر ، لقد صنعت كتلة جديدة ، دعنا نضيفها إلى blockchain الخاص بنا".

يجب أن يتحقق الباقي من أن الكتلة مبنية وفقًا لجميع القواعد وأننا لم نقم بإضافة معاملات غير ضرورية هناك ، ثم نضيفها إلى سلاسلنا. الآن تم تأكيد جميع المعاملات فيه ، يتم زيادة blockchain بمقدار كتلة واحدة وكل شيء يسير على ما يرام ، أليس كذلك؟

لكن لا. تعمل الآلاف من أجهزة الكمبيوتر في وقت واحد على الشبكة ، وبمجرد أن تقوم بتجميع كتلة جديدة ، فإنها تسرع في نفس الوقت تقريبًا لإبلاغ الجميع بأن الكتلة الخاصة بهم قد تم إنشاؤها أولاً. ومن القسم السابق ، نعلم بالفعل أنه في شبكة لامركزية من المستحيل إثبات من كان الأول حقًا.

كما هو الحال في المدرسة ، عندما كان الجميع يحل اختبارًا صعبًا ، نادرًا ما حدث أن حتى الطلاب المتفوقين أخذوا الإجابات في نفس الوقت.

ولكن إذا كان من الصعب بالنسبة لشخص ما التخطيط لقضاء إجازة حتى يحصل على عطلة مايو ، وكانت تذاكر السفر إلى البحر غير مكلفة ، فيجب إضافة هذا الرقم (nonce) إلى الكمبيوتر. حتى أنه نتيجة لذلك ، تبدأ تجزئة SHA-256 للكتلة بأكملها ، دعنا نقول 10 أصفار. هذه هي المشكلة التي يجب حلها من أجل إضافة كتلة إلى شبكة البيتكوين. بالنسبة للشبكات الأخرى ، قد تختلف المهام.

لذلك توصلنا إلى مفهوم التعدين ، الذي كان الجميع مهووسًا به في السنوات الأخيرة.

التعدين

تعدين البيتكوين ليس نوعا من القربان المقدس. لا يتعلق التعدين بإيجاد عملات بيتكوين جديدة في مكان ما في أعماق الإنترنت. التعدين هو عندما تطن آلاف أجهزة الكمبيوتر حول العالم في الأقبية ، تمر بملايين الأرقام في الثانية ، في محاولة للعثور على تجزئة تبدأ بـ 10 أصفار. لا يحتاجون حتى إلى الاتصال بالإنترنت للقيام بذلك.

تعمل بطاقات الفيديو ذات المئات من النوى المتوازية على حل هذه المشكلة بشكل أسرع من أي وحدة معالجة مركزية.

لماذا بالضبط 10 أصفار؟ ومثل هذا ، لا معنى له. لذلك جاء ساتوشي مع. لأن هذه واحدة من تلك المشاكل التي يوجد دائمًا حل لها ، ولكن بالتأكيد لا يمكن العثور عليها بشكل أسرع من التعداد الرتيب الطويل للخيارات.

يعتمد تعقيد التعدين بشكل مباشر على حجم الشبكة ، أي قوتها الإجمالية. إذا قمت بإنشاء blockchain الخاص بك وقمت بتشغيله بنفسك في المنزل على جهازي كمبيوتر محمول ، فيجب أن تكون المهمة أبسط. على سبيل المثال ، بحيث تبدأ التجزئة بصفر واحد فقط ، أو بحيث يكون مجموع الأرقام الزوجية مساويًا لمجموع الأرقام الفردية.

سوف يستغرق كمبيوتر واحد عدة عقود للعثور على تجزئة تبدأ بـ 10 أصفار. لكن إذا جمعت آلاف أجهزة الكمبيوتر في شبكة واحدة وبحثت بشكل متوازٍ ، فوفقًا لنظرية الاحتمال ، يتم حل هذه المشكلة في المتوسط في 10 دقائق. هذا هو الوقت الذي تظهر فيه كتلة جديدة في blockchain البيتكوين.

كل 8-12 دقيقة ، يجد شخص ما على وجه الأرض مثل هذا التجزئة ويحصل على امتياز إعلان اكتشافه للجميع ، وبالتالي تجنب مشكلة من كان الأول.

للعثور على إجابة ، يتلقى الكمبيوتر (اعتبارًا من 2017) 12.5 BTC - هذا هو مقدار المكافأة التي يتم إنشاؤها بواسطة نظام البيتكوين "من فراغ" وينخفض كل أربع سنوات.

من الناحية الفنية ، هذا يعني أن كل عامل منجم يضيف دائمًا معاملة أخرى إلى مجموعته - "أنشئ 12.5 BTC وأرسلها إلى محفظتي". عندما تسمع أن "عدد عملات البيتكوين في العالم يقتصر على 21 مليونًا ، فقد قاموا الآن بتوظيف 16 مليونًا" - هذه هي المكافآت التي تولدها الشبكة.

اذهب لرؤية كتلة بيتكوين حقيقية على أحد المواقع المخصصة. هناك أيضًا معاملات مع المدخلات والمخرجات ، وما يصل إلى 18 صفراً في البداية وجميع التجزئات الموضحة أعلاه.

المعدنون هم من يضيفون المعاملات الناشئة إلى blockchain. لذا ، إذا أخبرك أحدهم أنه سوف "يصنع blockchain من أجل ***" ، فإن السؤال الأول الذي يجب أن يجيب عليه هو من الذي سيقوم بالتعدين عليها ولماذا. في أغلب الأحيان ، الإجابة الصحيحة هي "سيفعل الجميع ، لأن التعدين نعطي عملاتنا المعدنية ، والتي ستنمو وستكون مفيدة لعمال المناجم". لكن هذا لا ينطبق على جميع المشاريع.

على سبيل المثال ، تقوم بعض وزارة الصحة غدًا بإنشاء blockchain مغلق خاص بها للأطباء (وهم يريدون ذلك) ، فمن سيقوم بتعدينها؟ المعالجون في عطلة نهاية الأسبوع؟

ولكن ما الفائدة التي تعود على عمال المناجم لاحقًا ، عندما تختفي المكافآت أو تصبح شحيحة؟

وفقًا لفكرة Creator ، بحلول ذلك الوقت ، سيضطر الأشخاص إلى الإيمان بواقع Bitcoin وسيبدأ التعدين في السداد من خلال مقدار الرسوم المدرجة في كل معاملة. هذا هو المكان الذي يذهب إليه كل شيء: في عام 2012 ، كانت جميع العمولات صفرًا ، وتم تعدين عمال المناجم فقط للحصول على مكافآت من الكتل. اليوم ، يمكن أن تتوقف معاملة بدون عمولة في المسبح لعدة ساعات ، نظرًا لوجود منافسة والناس على استعداد للدفع مقابل السرعة.

وهذا يعني أن جوهر التعدين يكمن في حل المشكلات التي لا معنى لها. ألا يمكن استخدام كل هذه القوة لشيء أكثر فائدة - البحث عن علاج للسرطان ، على سبيل المثال؟

جوهر التعدين هو حل أي مشكلة حسابية.يجب أن تكون هذه المهمة بسيطة بما يكفي لكي يكون لدى المشاركين في الشبكة احتمالية ثابتة للعثور على إجابة - وإلا سيتم تأكيد المعاملات إلى الأبد. تخيل أنه عند الخروج من المتجر ، عليك الانتظار نصف ساعة في كل مرة حتى يؤكد البنك معاملتك. لن يستخدم أحد مثل هذا البنك.

لكن المهمة يجب أن تكون صعبة في نفس الوقت ، بحيث لا يجد جميع مستخدمي الإنترنت الإجابة دفعة واحدة. لأنهم في هذه الحالة سيعلنون عن العديد من الكتل بنفس المعاملات للشبكة وسيكون هناك احتمال "مضاعفة الضياع" ، وهو ما أشرت إليه. بل والأسوأ من ذلك - تقسيم blockchain واحد إلى عدة فروع ، حيث لا يمكن لأحد معرفة أي معاملة تم تأكيدها وأيها غير مؤكد.

إذا تم تسليم مكافأة قدرها 12.5 BTC مرة واحدة فقط كل 10 دقائق وشخص واحد فقط وجد الكتلة ، فقد اتضح أنه يتعين علي إهدار بطاقات الفيديو لعدة سنوات على أمل أن أفقد يومًا ما 40.000 دولار (في سعر الصرف الحالي)؟

هذا هو الحال بالضبط بالنسبة لعملة البيتكوين. ولكنها لم تكن كذلك دائما. في السابق ، كانت الشبكة أصغر ، وكان التعقيد أقل ، مما يعني أن احتمال العثور بمفرده على تجزئة لكتلة جديدة أعلى. ولكن بعد ذلك لم تكن عملة البيتكوين باهظة الثمن.

الآن لا أحد يقوم بتعدين البيتكوين وحده. الآن يتحد المشاركون في مجموعات خاصة - مجمعات التعدين ، حيث يحاول الجميع معًا العثور على التجزئة الصحيحة.

إذا وجدت واحدة على الأقل من المجموعة ، فسيتم تقسيم المكافأة بأكملها بين المشاركين ، اعتمادًا على مساهمتهم في العمل المشترك. اتضح أنك تقوم بالتعدين وتحصل على فلس واحد من إجمالي الحصة كل أسبوع.

لكن التعدين الفردي ممكن تمامًا على الشبكات الأخرى. حتى وقت قريب ، كان من السهل تعدين Ethereum ، حيث توجد الكتل كل 10 ثوانٍ. تكون مكافأة الكتلة أقل بكثير هناك ، لكن احتمالية ربح فلس واحد أعلى.

لذا سنقوم بحرق آلاف بطاقات الفيديو سدى وليس هناك من مخرج؟

نعم ، لكن هناك أفكار. التعدين الذي وصفته كلاسيكي ويسمى إثبات العمل (إثبات العمل). أي أن كل جهاز يثبت أنه يعمل لصالح الشبكة من خلال حل المشكلات التي لا معنى لها باحتمالية معينة.

لكن بعض الرجال بدأوا في صنع بلوكشين مع أنواع أخرى من التعدين. الآن المفهوم الثاني الأكثر شيوعًا هو إثبات الحصة (إثبات الحصة). في هذا النوع من التعدين ، كلما زاد عدد "العملات المعدنية" التي يمتلكها أحد المشاركين في الشبكة في حسابه ، تزداد احتمالية قيامه بإدخال كتلته في blockchain. مثل الرجل الأعلى صوتا في القرية.

يمكنك التفكير في أنواع أخرى من التعدين. كما اقترح بالفعل ، يمكن لجميع أجهزة الكمبيوتر على الشبكة البحث عن علاج للسرطان ، ما عليك سوى معرفة كيفية تسجيل مساهمتها في النظام في هذه الحالة. بعد كل شيء ، يمكنني أن أعلن أنني أشارك أيضًا ، لكن أوقف تشغيل بطاقة الفيديو الخاصة بي ولا أحسب شيئًا.

كيف يمكنك تحديد مساهمة كل مشارك في إيجاد علاج للسرطان؟ إذا توصلت إليه - تجرأ على قطع عملة CancerCoin الخاصة بك ، فسيضمن لك الضجيج في وسائل الإعلام.

بلوكشين

تخيل موقفًا تمكن فيه اثنان من عمال المناجم من العثور على الإجابة الصحيحة في نفس الوقت ، على الرغم من كل نظرياتنا عن الاحتمالات. يبدأون في إرسال كتلتين صحيحتين تمامًا عبر الشبكة.

هذه الكتل مضمونة لتكون مختلفة ، لأنه حتى لو اختاروا بأعجوبة نفس المعاملات من المجموعة ، وصنعوا أشجارًا متطابقة تمامًا وخمنوا نفس الرقم العشوائي (nonce) ، فستظل تجزئاتهم مختلفة ، حيث سيكتب كل منهم رقم محفظته في كتلة مقابل المكافأة.

الآن لدينا كتلتان صالحتان ومرة أخرى تنشأ مشكلة من يجب أخذه في الاعتبار أولاً. كيف ستتصرف الشبكة في هذه الحالة؟

تنص خوارزمية blockchain على أن المشاركين في الشبكة يقبلون ببساطة الإجابة الصحيحة الأولى التي تصلهم. ثم يعيشون على أساس صورتهم الخاصة للعالم.

سيحصل كل من المعدنين على مكافأتهما ، ويبدأ كل الباقين في التعدين ، بالاعتماد على الكتلة الأخيرة التي تلقوها شخصيًا ، والتخلص من جميع البقية يتم إعادة تصحيحها. يظهر إصداران من blockchain الصحيح على الشبكة. هذه هي المفارقة.

هذا موقف روتيني تساعد فيه نظرية الاحتمالات مرة أخرى.تعمل الشبكة في مثل هذه الحالة المتشعبة حتى يجد أحد عمال المناجم الكتلة التالية لإحدى هذه السلاسل.

بمجرد العثور على مثل هذه الكتلة وإدخالها في السلسلة ، تصبح أطول ويتم تضمين إحدى اتفاقيات شبكة blockchain: تحت أي ظروف ، يتم قبول أطول blockchain باعتباره الكتلة الحقيقية الوحيدة للشبكة بأكملها.

السلسلة القصيرة ، على الرغم من كل صحتها ، مرفوضة من قبل جميع المشاركين في الشبكة. يتم إرجاع المعاملات منه إلى المجمع (إذا لم يتم تأكيدها في مجموعة أخرى) ، وتبدأ معالجتها من جديد. يفقد عامل المنجم مكافأته لأن كتلته لم تعد موجودة.

مع نمو الشبكة ، تدخل مثل هذه المصادفات من "المستبعد جدًا" إلى فئة "حسنًا ، يحدث هذا أحيانًا". يقول القدامى إنه كانت هناك حالات تم فيها إسقاط سلسلة من أربعة كتل في وقت واحد.

لهذا السبب ، تم اختراع ثلاث قواعد لسلسلة عدم الأمان:

1. لا يمكن استخدام مكافآت التعدين إلا بعد 20 قطعة أخرى مؤكدة بعد الاستلام. بالنسبة إلى Bitcoin ، يستغرق هذا حوالي ثلاث ساعات.

2. إذا تم إرسال عملات البيتكوين إليك ، فلا يمكنك استخدامها كمدخلات في المعاملات الجديدة إلا بعد 1-5 مجموعات.

3. القواعد 1 و 2 موضحة للتو في إعدادات كل عميل. لا أحد يراقب مراعاتهم. لكن قانون السلسلة الأطول سيستمر في القضاء على جميع معاملاتك إذا حاولت خداع النظام لعدم فرضها.

محاولة خداع blockchain

الآن بعد أن عرفت كل شيء عن التعدين وجهاز blockchain وقاعدة أطول سلسلة ، قد يكون لديك سؤال: هل من الممكن بطريقة ما تجاوز blockchain على وجه التحديد عن طريق إنشاء أطول سلسلة بنفسك ، وبالتالي تأكيد معاملاتك المزيفة.

لنفترض أن لديك أقوى جهاز كمبيوتر على وجه الأرض. تم وضع مركزي بيانات Google و Amazon معًا تحت تصرفك وأنت تحاول حساب مثل هذه السلسلة التي ستصبح أطول سلسلة blockchain في الشبكة.

لا يمكنك أخذ عدة كتل من السلسلة وحسابها على الفور ، لأن كل كتلة تالية تعتمد على الكتلة السابقة. ثم تقرر في أسرع وقت ممكن حساب كل كتلة في مراكز البيانات الضخمة الخاصة بك بالتوازي مع كيفية استمرار جميع المشاركين الآخرين في زيادة blockchain الرئيسية. هل من الممكن تجاوزهم؟ ربما نعم.

إذا كانت قوة الحوسبة لديك تزيد عن 50٪ من قوة جميع المشاركين في الشبكة ، فعندئذٍ مع وجود احتمال بنسبة 50٪ ، ستتمكن من بناء سلسلة أطول بشكل أسرع من كل الآخرين مجتمعين. هذه طريقة ممكنة من الناحية النظرية لخداع blockchain عن طريق حساب سلسلة أطول من المعاملات. بعد ذلك ، سيتم اعتبار جميع معاملات الشبكة الحقيقية غير صالحة ، وستجمع كل المكافآت وتبدأ معلمًا جديدًا في تاريخ العملة المشفرة ، وهو ما يسمى "قسم blockchain". مرة واحدة ، بسبب خطأ في الكود ، كان هذا هو الحال مع Ethereum.

ولكن في الواقع ، لا يمكن مقارنة أي مركز بيانات من حيث القوة لجميع أجهزة الكمبيوتر في العالم. مليار ونصف المليار صيني مع الجليد ، ومليار ونصف المليار من الهنود الجائعين مع مزارع التعدين والكهرباء الرخيصة - هذه قوة حاسوبية ضخمة. لا أحد في العالم يمكنه التنافس معهم بمفرده ، ولا حتى Google.

إنه مثل الخروج إلى الشارع ومحاولة إقناع كل شخص في العالم أن الدولار يساوي الآن روبل واحد وأن تكون في الوقت المناسب قبل أن تكشف لك وسائل الإعلام. وإذا تمكنت من إقناع الجميع ، يمكنك انهيار الاقتصاد العالمي. من الناحية النظرية ، أليس هذا ممكنًا؟ لكن في الممارسة العملية ، لسبب ما ، لم ينجح أحد.

تعتمد blockchain أيضًا على هذا الاحتمال. كلما زاد عدد المشاركين في المناجم ، زاد الأمان والثقة في الشبكة. لذلك ، عندما يتم تغطية مزرعة تعدين كبيرة أخرى في الصين ، ينهار المعدل. يخشى الجميع من وجود عبقري شرير في مكان ما في العالم ، وقد جمع بالفعل مجموعة من عمال المناجم بسعة 49٪ تقريبًا.

استنتاج

Blockchain ليست مجموعة خوارزميات محددة بدقة. إنه هيكل لبناء شبكة وهمية بين المشاركين ، حيث لا يمكن لأحد أن يثق بأحد.أثناء القراءة ، ربما فكرت أكثر من مرة في أنه "يمكنك القيام بذلك على هذا النحو وسيكون أكثر فائدة". هذا يعني أنك تفهم blockchain ، تهانينا.

لقد فهمه أيضًا بعض الرجال في العالم وأرادوا التحسين أو التكيف مع بعض المهام المحددة. العملات المشفرة ليست هي نفسها ، على الرغم من وجود الكثير منها أيضًا. فيما يلي قائمة مختصرة ببعض الأفكار والمشاريع التي اكتسبت بعض الشعبية بفضل إعادة التفكير في فكرة blockchain.

إيثريوم

تعد "Ethers" ثاني أكثر الكلمات شيوعًا التي تسمعها في أخبار ضجيج التشفير ، بعد Bitcoin. بالنسبة للأشخاص العاديين ، فهذه عملة أخرى مشفرة وطريقة للقيام بأحدث شيء يسمى ICO. يصف المطورون على الموقع Ethereum بأنه "منشئ blockchain لتلبية احتياجاتك." هذا ممكن أيضا ، نعم.

ولكن إذا قمت بالحفر بشكل أعمق ، فإن الأثير ليس مجرد شبكة من العملات المعدنية. هذه آلة حوسبة عالمية ضخمة ، حيث ينفذ المستخدمون كود برامج الآخرين (العقود الذكية) ، ويحصلون على مكافأة عن كل سطر يتم تنفيذه. وكل هذا لا مركزي وغير قابل للتدمير ومع كل ضمانات blockchain.

يمكننا التحدث عن Ethereum والعقود الذكية لفترة طويلة بحيث تكون كافية لمنشور آخر من هذا القبيل. لذلك ، سنتصرف بأسلوب كبار المدونين: إذا تمت إعادة نشر هذا المنشور وإعادة نشره بنشاط ، وبحلول يوم الجمعة سيحصل على 1500 مشاهدة فريدة على الأقل ، سأكتب تكملة عن Ethereum والعقود الذكية.