كيف يعمل # blockchain؟

كيف يعمل # blockchain؟

كيف يعمل Bitcoin Blockchain

تشبيه جدول البيانات

تخيل blockchain كجدول بيانات. كل شخص لديه حق الوصول إلى البيانات داخل كل خلية على حدة ويحفظ نسخة على جهاز الكمبيوتر الشخصي الخاص بهم. تتم مشاركة البيانات الموجودة في جدول البيانات بين عدة أشخاص. ومع ذلك ، لا يمكن لأي شخص تغيير خلية فردية أو تغيير المعلومات الموجودة. في عالم blockchain ، نسمي هذا “غير قابل للتغيير” – عدم القدرة على تغيير أو تعديل شيء ما بمرور الوقت. 

الآن ، تخيل أنك تريد إضافة خلية جديدة إلى جدول البيانات. قد يتطلب هذا موافقة من الأعضاء الذين لديهم حق الوصول إلى بيانات جدول البيانات. بمجرد موافقة غالبية مالكي جدول البيانات على الخلية الجديدة ، ستتم إضافة البيانات بعد ذلك إلى جدول البيانات الرئيسي. 

العودة إلى البيتكوين

جانبا ، ستلاحظ أننا نستخدم “Bitcoin” بحرف كبير B للإشارة إلى blockchain العام و “bitcoin” مع حرف b صغير للإشارة إلى العملة المشفرة لشبكة Bitcoin. 

بعد ذلك ، دعنا نطبق المفاهيم المذكورة أعلاه لفهم كيفية عمل Bitcoin blockchain بشكل أكبر. إذا قامت أليس بتداول عملة بيتكوين واحدة مع بوب ، فسيتم تسجيل هذه المعاملة في دفتر الأستاذ الخاص بـ Bitcoin blockchain. سيُظهر عرض دفتر الأستاذ مقدار عملة البيتكوين التي تم تبادلها عند حدوث المعاملة ، وعناوين البيتكوين المقابلة لـ Alice و Bob التي أرسلت واستقبلت المعاملات. 

عمال مناجم البيتكوين

بمجرد إجراء المعاملة ، يجب التحقق منها بواسطة أشخاص يُطلق عليهم عمال المناجم. عند حدوث معاملة – مثل معاملة Alice مع Bob – يتم تجميعها معًا في “كتلة” محمية رياضيًا مع المعاملات الأخرى التي حدثت في نفس الإطار الزمني. ثم يستخدم عمال المناجم أجهزة كمبيوتر ذات قدرة حوسبية لا تصدق لحل الكتلة حسابيا. تتم مكافأة أول عمال المناجم الذين حلوا الكتلة والتحقق من صحة المعاملات بعملة البيتكوين. هذه هي الطريقة الوحيدة التي يمكن من خلالها إنشاء البيتكوين. أخيرًا ، يتم توصيل كل كتلة بالكتلة التي تم التحقق منها مسبقًا ، مما يؤدي إلى إنشاء سلسلة من الكتل ، ومن هنا جاء اسم blockchain (نعلم ، فائق الإبداع). 

هناك شيء آخر تحتاج إلى فهمه حول blockchain وهو أنه غير قابل للتغيير ، مما يعني أنه بمجرد إضافة البيانات إلى كتلة ، لا يمكن تغييرها (كما لم يحدث أبدًا). في تطبيق عملي ، بمجرد أن تتداول أليس عملة البيتكوين الخاصة بها ويتم التحقق من المعاملة ، لا يمكنها استعادتها أو إلغاء الصفقة. لقد ذهب. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن هذا يفيد الأفراد والشركات التي تتعامل مع معاملات بطاقات الائتمان ، والتي لا تتم تسويتها حتى تواريخ لاحقة. يمكن لأي شخص ضار ، باستخدام بطاقة ائتمان ، شراء عنصر ثم إلغاء المعاملة تاركًا للفرد أو الشركة إيرادات مفقودة.   

خوارزمية التوافق 

عندما تستبدل Alice عملة البيتكوين الخاصة بها مع Bob ، يتم تمثيل المعاملة على أنها كتلة يجب بثها إلى شبكة blockchain. تتكون شبكة blockchain من العقد أو المشاركين في الشبكة الذين يقومون بالتحقق من المعاملات وترحيلها لنقل المعلومات.  

يتم تشغيل جميع العقد طواعية ويتم استخدامها للتحقق من المعاملات الصحيحة على blockchain. تتبع العقد قواعد الإجماع ، وهي قواعد يتفق عليها المجتمع. يتطلب التغيير في قواعد الإجماع موافقة 95٪ من المجتمع ، مما يجعل من الصعب للغاية على مجموعة واحدة تغيير برنامج Bitcoin. تتطلب خوارزميات الإجماع الأخرى نسبة مئوية أقل لتغيير بروتوكول البرنامج. تقوم عقد الترحيل بحظر المعاملات وعمليات التحقق من الصحة إلى العقد الأخرى بحيث تظل الشبكة محدثة. العقد لا تعدين البيتكوين. ومع ذلك ، يقوم جميع المعدنين عادةً بتشغيل عقدة كاملة للتحقق من معاملات البيتكوين وترحيلها بشكل فعال. نظرًا لأن كل من المعدنين وغير المعدنين ينفذون التحقق من الصحة والترحيل من خلال عقد التشغيل ، فإنهم جميعًا يشاركون في عملية الإجماع. 

التعدين بيتكوين 

يتحقق منجمي Bitcoin من المعاملات المشروعة وينشئون عملة بيتكوين جديدة كمكافأة على عملهم. 

تعتبر المعاملة محققة بمجرد أن يحل عامل المنجم لغزًا مشفرًا (رياضيًا). تستخدم Bitcoin بروتوكولًا يسمى إثبات العمل ، والذي له هدف واسع لمنع الهجمات الإلكترونية من أي كيان أو مجموعة بمفردها. وبشكل أكثر تحديدًا ، يستخدم البيتكوين خوارزمية التجزئة الآمنة 256 بت (SHA-256). يمكن لرقائق الكمبيوتر تشغيل خوارزمية SHA-256 لتوليد الإخراج ، والذي يشار إليه باسم “التجزئة”. التجزئة ، وهي عملية إنشاء تجزئات متعددة ، تُستخدم لحل المشكلة الرياضية ، حيث تكون الإجابة النهائية هي قيمة التجزئة المعروفة والمتوقعة. 

مثال مبسط 

  • لحل المشكلة ، يجب أن تبدأ قيمة التجزئة بثلاثة أصفار: “000”
  • ثم يتغير الإدخال بعد ذلك كل رقم يبحث عن تطابق لـ “حل” 
  • يتطلب الأمر 6518 محاولة لإيجاد قيمة بها “000” في أول ثلاثة أرقام. 

الحل 1 ——— 088djldkh2h5h3kjhk24gd5h2h5h3kjhk24gd5kh2h5h

الحل 2 ——— 73485jfljroi5635h3kjhk24gd5we94ee356h2hkh2h5h

الحل 3 ——— d89sdf8sge9nxc894opl8qjroi5635h3kjhk24gd5we94

……

الحل 6517 ——— 088djldkh2h5h3kjhk24gdjroi5635h3kjhk24gd5we

الحل 6518 ——— 00088djldkh2h5h3kjhk24gdjhk24gd5h2hk24g4f4

بالنظر إلى إدخال “الحل 6518” ، يمكن لأي عامل منجم أن يتحقق من أن هذا يؤدي بلا شك إلى إنشاء تجزئة بثلاثة أصفار في الأرقام الثلاثة الأولى. يقوم أول عامل منجم لحل هذه المشكلة ببث إجابته على الشبكة ويتم مكافأته بعملة البيتكوين. سيتم اعتبار الكتلة بعد ذلك تم التحقق منها ، وستتم إضافتها إلى blockchain. هذا اللغز هو تمثيل لنوع اللغز الذي سيحتاج عامل منجم البيتكوين إلى حله وليس لغزًا حقيقيًا. 

صعوبة التأكيد

تتطلب كتلة Bitcoin القياسية ملايين التجزئة لحل اللغز. في Bitcoin blockchain ، يتغير تعقيد اللغز كل 2016 كتلة لضمان أن متوسط ​​وقت تأكيد الكتلة يستغرق عشر دقائق. لذلك ، من الممكن أن تصبح المشكلة أسهل في الحل إذا كانت التأكيدات تستغرق باستمرار أكثر من عشر دقائق. على الرغم من أن حل المشكلات عادةً ما يكون أكثر صعوبة ، مما جعل تأكيد الكتل مكلفًا للغاية ويستغرق وقتًا طويلاً. 

في البداية ، يمكن تعدين البيتكوين باستخدام رقائق حوسبة للمستهلكين. ومع ذلك ، نظرًا لهذه الزيادة في الصعوبة ، يتطلب تعدين البيتكوين حاليًا قوة تجزئة هائلة ، وتستخدم الصناعة رقائق الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASIC). يتم تخصيص ASICs خصيصًا لتعدين البيتكوين ، بدلاً من وظائف الأغراض العامة. هذه الرقائق أيضًا باهظة الثمن بشكل لا يصدق ، مما أدى إلى وجود مجموعة أو مجموعة مختارة من المعدنين الذين يسيطرون على حصة الأسد في نشاط تعدين البيتكوين. 

بلوك بلوك

جانب آخر مهم هو أن كل كتلة تحتوي على التجزئة التي تم حلها من الأصل أو الكتلة السابقة. تتطلب كل كتلة جديدة تجزئة الكتلة الرئيسية ، مما يضمن ترتيبًا زمنيًا للكتلة. على سبيل المثال ، تجزئة الكتلة 30 ضرورية للكتلة 31. لا يمكن أن توجد الكتلة 31 حتى يتم التحقق من الكتلة 30 وإضافتها إلى blockchain. هذا يضمن أن كل كتلة متصلة على طول الطريق حتى الكتلة الأولى ، والتي يشار إليها عادة باسم “كتلة التكوين”. لتغيير أي كتلة واحدة يتطلب تغيير كل كتلة سابقة ، في وقت واحد. أخيرًا ، كل كتلة غير قابلة للتغيير ، مما يعني مرة أخرى أنه بمجرد حدوث معاملة ، لا يمكن التراجع عنها. هذا يضمن أيضًا أنه بمجرد إضافة الكتل داخل blockchain لا يمكن تغييرها. 

إمداد

يقتصر المعروض من Bitcoin على 21 مليون بيتكوين ، وهو ما يُقدر أنه سيحدث في حوالي عام 2140. يتم تقليل كمية البيتكوين التي يتم مكافأتها للمعدنين إلى النصف كل 210،000 كتلة. لذلك ، ستستمر المكافأة في الانقسام حتى يتم إنشاء الواحد وعشرون مليون بيتكوين ، وعند هذه النقطة لن يتلقى المعدِّنون سوى رسوم المعاملات. 

لماذا لا يغش عمال المناجم? 

بيتكوين متجذر بعمق في علم التشفير وعلوم الكمبيوتر والاقتصاد ومختلف التخصصات الأخرى. إحدى هذه التخصصات هي نظرية الألعاب ، والتي تستخدم نماذج رياضية للتنبؤ بكيفية تفاعل اللاعبين العقلانيين عند منحهم خيارات أو مواقف فردية. تستخدم Bitcoin مفاهيم نظرية اللعبة لتحفيز العمل المطلوب للمعدنين والمستخدمين.

كيف يختلف Ethereum عن Bitcoin

شرح blockchain جو لوبين

كيف يختلف Ethereum عن Bitcoin

شاهد الفيديو

كيف يعمل Ethereum Blockchain

يعمل blockchain Ethereum بشكل مشابه لـ Bitcoin blockchain ، ولكن مع العديد من الاختلافات المهمة. 

الحسابات: عناوين المحفظة

هناك نوعان من حسابات Ethereum:

  • حسابات العقود
  • الحسابات المملوكة خارجيًا (EOAs)

تشبه الحسابات المملوكة خارجيًا عناوين Bitcoin ويتم التحكم فيها بواسطة مفاتيح خاصة. تحتوي حسابات Ethereum أيضًا على عناوين عامة وخاصة للمستخدمين للتفاعل معها لنقل الأثير. يتم التحكم في حسابات العقود ، التي تُستخدم للتواصل مع العقود الذكية ، من خلال رمز العقد الخاص بها ويتم تنشيطها من خلال EOA. مطلوب إيثر لكل معاملة على الشبكة (حسابات العقود و EOAs) لمنع الهجمات الضارة ، مثل البريد الإلكتروني العشوائي على الشبكة. 

المعاملات

تتطلب شبكة Ethereum من المستخدمين دفع رسوم المعاملات عند استخدام blockchain. يحمي هذا blockchain Ethereum من المهام الحسابية التافهة أو الضارة ، مثل قيام المستخدمين بإرسال بريد عشوائي على الشبكة بحمل زائد من المعاملات غير المجدية. كلما زادت تعقيد المعاملة (سطور أكثر من التعليمات البرمجية) ، زادت تكلفة الرسوم. تُدفع هذه الرسوم بالأثير (ETH) ويشار إليها باسم “سعر الغاز”. 

شبكة إيثريوم

مثل Bitcoin ، تستخدم Ethereum العقد التي يتم تشغيلها طواعية من أجل التحقق من المعاملات الصحيحة على blockchain. تحتوي العقد على معلومات مثل: 

  • سجل معاملات Ethereum بالكامل
  • أحدث المعلومات عن حالة العقود الذكية
  • أرصدة الحسابات
  • وأكثر بكثير

هناك نوعان من العقد

  • أ عقدة كاملة يزامن blockchain عن طريق تنزيل السلسلة بأكملها ، من كتلة التكوين (الكتلة الأولى) إلى الكتلة الحالية. 
  • أ عقدة الضوء لا يقوم بتنزيل السلسلة بأكملها ، ولكن لا يزال بإمكانه التحقق من المعاملات بشكل فعال. 

العقد لا تعدين بلوكشين Ethereum. ومع ذلك ، يقوم جميع المعدنين عادةً بتشغيل عقدة كاملة للتحقق من معاملات Ethereum وترحيلها بشكل فعال. نظرًا لأن كل من المعدنين وغير المعدنين ينفذون التحقق من الصحة والترحيل من خلال عقد التشغيل ، فإنهم جميعًا يشاركون في عملية الإجماع. 

الآلة الافتراضية للإيثريوم

أساس هذه التطبيقات القابلة للبرمجة هو Ethereum Virtual Machine (EVM) ، وهي بيئة قابلة للتنفيذ وغير موثوقة للعقود الذكية. ينفذ EVM عقدًا مع أي قواعد برمجتها المطور في البداية ، مثل إرسال الأموال من Alice إلى Bob. تتكون الشبكة من آلاف أجهزة الكمبيوتر التي تعالج تنفيذ البرامج. لذلك ، فإن كل عقدة في شبكة Ethereum تقوم بالفعل بتشغيل EVM ، وبالتالي ، تقوم كل عقدة بتنفيذ نفس الكود. يمكن لجهاز EVM تنفيذ هذه البرامج من خلال لغة بايت كود. ومع ذلك ، يمكن للمطورين أيضًا استخدام لغة برمجة Ethereum Solidity لكتابة العقود الذكية والتطبيقات الأخرى الأكثر تقدمًا. 

كيف يعمل تعدين Ethereum?

يتحقق عمال تعدين Ethereum من المعاملات المشروعة ويخلقون إيثر جديدًا كمكافأة على عملهم. 

تعتبر المعاملة محققة بمجرد أن يحل عامل المنجم لغزًا مشفرًا (رياضيًا). على غرار Bitcoin ، تستخدم Ethereum بروتوكول إثبات العمل (PoW) ، والذي له هدف واسع لمنع الهجمات الإلكترونية من أي كيان أو مجموعة بمفردها. أحد الاختلافات الملحوظة بين تعدين البيتكوين وتعدين الإيثيريوم هو وقت تأكيد الكتلة. بينما يتطلب تأكيد كتلة Bitcoin متوسط ​​10 دقائق ، يتم تأكيد كتلة Ethereum في حوالي 14 ثانية. ومثل Bitcoin ، تقوم الخوارزمية تلقائيًا بضبط صعوبة مشاكل التشفير بحيث يكون متوسط ​​وقت الكتلة 14 ثانية. 

باستخدام Bitcoin ، غالبًا ما يعمل عمال المناجم على تعدين نفس الكتلة وأحيانًا يتم تأكيد هذه الكتل في أوقات متشابهة جدًا ، وفي هذه الحالة تكون الأولى مكافأة وتضاف إلى السلسلة الحالية ، بينما تسمى الكتلة المؤكدة الثانية “اليتيم”. 

في Bitcoin ، تكون الكتل المعزولة عديمة الفائدة في الغالب وليست جزءًا من السلسلة الرئيسية. تعمل Ethereum باستخدام مفهوم مشابه يسمى بروتوكول GHOST (الشجرة الفرعية الجشعة الأثقل المرصودة) ، والذي يعني بشكل أساسي أن السلسلة التي يتم إجراء معظم الحسابات عليها (وليس بالضرورة الأطول) هي سلسلة Ethereum blockchain الرئيسية. 

ينتج عن وقت كتلة Ethereum السريع زيادة في عدد الكتل المعزولة ، والتي يشار إليها باسم “الأعمام” في Ethereum blockchain. الاختلاف الرئيسي هو أن Ethereum تحفز أعمام التعدين وتوفر مكافأة ، على عكس Bitcoin ، والتي تكافئ فقط أول كتلة مؤكدة.

يوفر أعمام التعدين فائدتان مهمتان

  • إنها تقلل من المركزية من خلال تحفيز عمال المناجم الفرديين على تعدين الكتل اليتيمة مما يعني أنه لا يتعين عليهم أن يكونوا جزءًا من مجمع تعدين كبير لأنه لا يزال بإمكانهم الحصول على مكافأة. 
  • يزيد من أمان السلسلة لأن جميع الكتل ، بما في ذلك الأعمام ، يجب أن تتبع نفس بروتوكول التعدين ، مما يزيد من مقدار العمل على السلسلة الرئيسية (الأثقل). 

إثبات الحصة

تستخدم شبكة Ethereum حاليًا إثبات خوارزمية العمل وستنتقل إلى استخدام دليل على خوارزمية الحصة تسمى Casper. 

إثبات الحصة (PoS) هو خوارزمية إجماع تتطلب من كل عامل منجم أن يمتلك حصة في العملة المحلية ، الأثير في هذه الحالة. تجدر الإشارة إلى أنه ليست كل بروتوكولات نقاط البيع متشابهة ، ولكنها متشابهة فيما يتعلق بالمفهوم الأساسي. بروتوكولات إثبات العمل (PoW) ، مثل Bitcoin ، تكافئ جهود التعدين (التحقق من الصحة) باستخدام عملات البيتكوين الفردية. إن خوارزمية إثبات الحصة كاسبر هي عقد ذكي ، حيث يجب على المعدنين – يشار إليهم الآن باسم “المدققين” – إرسال إيداع أو “حصة” إلى عقد كاسبر. يتناوب المدققون أو المراقبون الآن في الاقتراح والتصويت على الكتلة التالية ، ولكل منهم صوت واحد لكل كتلة. يتم ترجيح الأصوات أيضًا بمقدار الرهان ، لذا فإن المدقق الذي يربح 100 ETH سيكون له صوت أكثر وضوحًا من المدقق الذي يربح 40 ETH. إذا قام هؤلاء المدققون بإنتاج أي شيء يعتبره بروتوكول Casper غير صالح ، فإن المدققين يفقدون حصتهم ، مما يحفز المدققين على اتباع الإجماع. 

ما هو الأثير?

لنفترض أنك تريد شراء الأثير ، العملة المشفرة الأصلية في Ethereum blockchain. إن أبسط طريقة للقيام بذلك هي إنشاء حساب على واحد من العديد من منصات تبادل العملات المشفرة المستخدمة على نطاق واسع ، مثل Coinbase أو Kraken. تسمح لك هذه التبادلات بإعداد محفظة Ethereum حتى تتمكن من شراء وبيع وإرسال واستقبال الأثير من أي شخص آخر لديه أيضًا محفظة blockchain يمكنها إرسال واستلام الأثير.

عندما تشتري الأثير ، تصبح معاملتك جزءًا من كتلة على Ethereum blockchain. تحتوي هذه الكتلة على سجل بأحدث معاملات Ethereum التي تمت في أي مكان في العالم من قبل أي شخص يقوم بتشغيل بروتوكول Ethereum. يتضمن أيضًا سجل تجزئة تشفير (خوارزمية رياضية) لأحدث كتلة تم التحقق من صحتها على Ethereum blockchain.

لن تصبح هذه الكتلة مع سجل المعاملات الخاص بك جزءًا من Ethereum blockchain حتى يقوم أحد أجهزة الكمبيوتر العديدة التي تشغل شبكة Ethereum بحل أو اكتشاف تجزئة التشفير المطابقة للتجزئة الفريدة المرتبطة بتلك الكتلة. تُعرف عملية الحل هذه عمومًا باسم “التعدين”. عندما يتم حل التجزئة أو اكتشافها ، تتم إضافة الكتلة التي تحتوي على سجل معاملاتك على الفور إلى نهاية blockchain التي يحتفظ بها كل جهاز من أجهزة الكمبيوتر هذه ، وتصبح معاملتك جزءًا من السجل الدائم لـ Ethereum blockchain.

تجدر الإشارة إلى أن “الأثير” و “الإيثريوم” غالبًا ما يتم استخدامهما بالتبادل للإشارة إلى العملة المشفرة التي تعمل على سلسلة بلوكشين إيثريوم. هذا ليس صحيحًا من الناحية الفنية ، حيث أن الأثير هو مصطلح رمز العملة المشفرة المستخدم في منصة Ethereum blockchain. إذا أردنا تمثيل هذه العلاقة من حيث برامج الكمبيوتر (وهي كذلك) ، فسيكون Ethereum هو نظام التشغيل ، وسيكون الأثير هو التطبيق. في تشبيه البرامج غير الحاسوبية ، يمكن مقارنة Ethereum بالمركبة بينما يعمل الأثير كوقود يمد الجهاز بالطاقة ويمكّنه من العمل بكفاءة.

تعرف على المزيد حول تقنية blockchain

  • قاعدة المعرفة: ما هو Ethereum?
  • حالات استخدام EthereumBlockchain Enterprise وتطبيقاتها حسب الصناعة
  • أكاديمية ConsenSys ، تدريب Blockchain و Ethereum للمبتدئين والمطورين والشركات