بلاک چین چگونه کار می‌کند؟

به‌طورکلی شبکه بلاک چین از چندین لایه تشکیل می‌شود که شامل موارد زیر می‌شوند:

زیرساخت (سخت‌افزار، نودها)
شبکه‌سازی (کشف نودها، تکثیر اطلاعات و اعتبارسنجی)
اجماع (با کمک اثبات کار PoW یا گواه بر سهام PoS)
داده (بلاک‌ها و تراکنش‌ها)
لایه کاربرد (قرارداد هوشمند و برنامه‌های غیر متمرکز)
برای درک فناوری بلاک چین و پیش از صحبت درباره‌ی چگونگی پیاده‌سازی آن ابتدا مفاهیم ضروری را مرور می‌کنیم. بلاک چین تمام اطلاعات را در بخشی با نام دفتر کل (Ledger) سیستم ذخیره می‌کند. علاوه بر این، در شبکه‌ی بلاک چین هر اطلاعاتی که مبادله می‌شود را «تراکنش» نام‌گذاری می‌کنند. درگذشته، بلاک چین فقط برای معامله‌ی ارز دیجیتال به کار می‌رفت؛ اما امروزه می‌توان انواع مختلف داده را در بستر شبکه مبتنی بر بلاک چین مبادله کرد.

بلاک (Block)
هر زنجیره از بلاک‌های متعددی تشکیل می‌شود و هر بلاک سه عنصر اساسی دارد:

داده‌های موجود در بلاک.
 یک عدد ۳۲ بیتی که Nonce می‌نامیم. این عدد وقتی بلاک ایجاد می‌شود، به‌صورت تصادفی تولید خواهد شد و سپس عنوان سربرگ هش (Header Hash) بلاک را تولید می‌کند.
هش یک عدد ۲۵۶ بیتی است که با عدد Nonce ترکیب می‌شود. این عدد باید با تعداد زیادی صفر شروع شود؛ به‌ عبارتی ‌دیگر عدد اعشاری بسیار کوچکی خواهد بود.
زمانی‌که نخستین بلاک زنجیره ایجاد می‌شود، عدد nonce هش رمزنگاری را تولید می‌کند. داده‌های درون بلاک مهروموم می‌شوند و برای همیشه به عدد نانس و هش گره می‌خورند، مگر آنکه استخراج شود.

ماینر (Miner)
ماینرها یا استخراج‌کنندگان در فرایند استخراج، بلاک‌های جدید روی زنجیره می‌سازند. در لاک چین هر بلاک عدد نانس و هش منحصربه‌فردی دارد؛ اما از سویی دیگر به هش بلاک قبلی در زنجیره نیز ارجاع می‌دهد؛ بنابراین، استخراج یک بلاک به‌ هیچ ‌وجه آسان نیست، به‌خصوص در زنجیره‌های بزرگ این کار به‌شدت دشوار خواهد بود.

ماینرها نرم‌افزارهای خاصی را برای انجام محاسبات مسائل پیچیده‌ی ریاضی استفاده می‌کنند تا عدد نانس خاصی را به دست آورند که هش قابل قبول بلاک چین را تولید کند. از‌آنجایی‌که عدد نانس ۳۲ بیت و هش ۲۵۶ بیتی است، تقریبا ۴ میلیارد ترکیب احتمالی برای عدد نانس و هش وجود دارد که باید برای دستیابی به ترکیب درست استخراج شوند. زمانی‌که فرایند پیدا کردن ترکیب صحیح موفقیت‌آمیز باشد، ماینر «Golden Nonce» را پیدا کرده است و بلاک جدید آن در زنجیره قرار خواهد گرفت.

ایجاد تغییر در هر بلاکی در زنجیره، مستلزم استخراج دوباره‌ی تمام بلاک‌های بعدی است. به همین دلیل دست‌کاری ‌کردن شبکه بلاک چین بسیار دشوار است زیرا دستیابی به نانس طلایی بسیار زمان‌بر می‌شود و قدرت محاسباتی به‌شدت زیادی طلب می‌کند. همچنین، زمانی‌که یک بلاک جدید استخراج می‌شود، تغییرات درون آن توسط تمام نودهای فعال در شبکه پذیرفته می‌شود و استخراج‌کننده پاداش دریافت می‌کند.

نود (Node)
یکی از مهم‌ترین خصوصیات بلاک چین، غیر متمرکزسازی است. بدین معنا که هیچ کامپیوتر یا سازمانی نمی‌تواند مالک زنجیره شود. در عوض، شبکه‌ی آن متشکل است از دفتر کل توزیع‌شده از طریق نودهایی که به زنجیره متصل هستند. نود در شبکه‌ی بلاک چین به هر دستگاه الکترونیکی می‌گویند که بتواند نسخه‌ای از بلاک چین را ذخیره کند و به عملکرد شبکه کمک کند. هر کاربر شماره شناسایی اختصاصی دریافت می‌کند.

هر کاربر روی شبکه با نام نود (Node) شناخته می‌شود و تمام کاربران نسخه‌ی به‌روزی از دفتر کل را در اختیار دارند. هر نودی روش متفاوتی برای ارتباط با سایر نودها دارد که روش آن بلاک چین به بلاک چین متفاوت است.

در گام نخست، یک کاربر تراکنشی را در شبکه درخواست می‌کند. با ثبت درخواست، یک بلاک (Block) با تمام اطلاعات تراکنش ساخته می‌شود. این بلاک رمزنگاری می‌شود تا امنیت اطلاعات تأمین شود. سپس، بلاک جدید بین تمام نودهای فعال در شبکه پخش می‌شود تا سایر نودها اعتبار درخواست کاربر را تأیید کنند. بلاک چین برای تأیید و اعتبارسنجی درخواست‌ها از فرایند الگوریتم اجماع (Consensus Algorithm) بهره می‌برد. زمانی‌که بلاک ایجادشده معتبر باشد، در زنجیره قرار می‌گیرد و تراکنشی که کاربر درخواست کرده است، اجرا می‌شود.