بلاک چین چیست؛ فناوری دمکراتیک و خودمختار

فناوری بلاک چین این روزها موضوعی است که تقریبا در گفتمان اکثر افراد جامعه جای خود را دارد؛ اما کم‌تر کسی دقیقا می‌داند بلاک چین چیست و تعاریف و برداشت‌های افراد اغلب آن‌چنان جامع نیست. این فناوری که در دهه‌ی گذشته رفته‌رفته رشد کرده است و هرروز توسط افراد بیشتری شناخته می‌شود، تاریخچه‌ی بیشتر از ده‌ساله دارد و می‌توان ریشه‌های اساسی ایده‌ی چنین شبکه‌ای را در  هزاره‌ی پیشین یافت. در این مقاله قصد داریم ابتدا به‌طور خلاصه مقدمه‌ای از تعریف بلاک چین ارائه کنیم و در ادامه‌ی آن ساختار بلاک چین، انواع بلاک چین، کاربردهای بلاک چین، امنیت بلاک چین و آینده‌ی بلاک چین را بررسی کنیم، مثل همیشه زومیت را همراهی کنید.

اغلب افراد بلاک چین را ارز دیجیتال تلقی می‌کنند و این دو گزاره را به‌ جای یکدیگر به کار می‌برند. در ابتدا تأکید کنیم که ارز دیجیتال بخشی از بلاک چین بود؛ اما بلاک چین در حال حاضر فناوری بسیار بزرگ‌تر از ارز دیجیتال به شمار می‌رود و جایگاه خاص و ویژه‌ای برای خود در علوم کامپیوتر پیدا کرده است.

فهرست مطالب

ویدئو تعریف بلاک چین به زبان ساده

بلاک چین چیست؟

عبارت بلاک چین از دو کلمه Block و Chain تشکیل شده است که به‌صورت تحت‌اللفظی می‌توان زنجیره‌ای از بلاک‌ها معنی کرد؛ اما برای درک مفهوم فناوری بلاک چین نیاز به تعریف تمام تکه‌های پازل داریم. خالی از لطف نیست که بدانید دو کلمه‌ی بلاک و چین در اسناد اصلی ساتوشی ناکاموتو به‌صورت جداگانه به کار رفته‌اند و در سال ۲۰۱۶ کلمه‌ی مرکب بلاک چین به شهرت رسیده است.

به‌طور کلی می‌توان گفت بلاک چینیا به‌عبارتی زنجیره بلوکی، پایگاه داده‌ای متشکل از فهرست سوابق تراکنش‌هایی است که همواره رشد می‌کند و بر تعداد آن افزوده می‌شود. به این سوابق بلاک (Block) می‌گویند که از طریق رمزنگاری (Cryptography) به یکدیگر متصل می‌شوند. بلاک‌ها در زنجیره‌ای از نودهایی (Node) با شبکه‌ی همتا‌به‌همتا قرار می‌گیرند و به مخزن ذخیره‌سازی که تشکیل می‌شود، دفتر کل دیجیتال (Digital Ledger) می‌گویند. به‌ عبارتی ‌دیگر، بلاک چین به‌عنوان نوعی دفتر کلی توزیع‌شده (Distributed Ledger) شناخته می‌شود که تاریخچه‌ی دارایی دیجیتال را با استفاده از غیر متمرکزسازی و هش رمزنگاری (Cryptographic Hash) غیر قابل تغییر و شفاف می‌کند.

یک مثال ساده برای درک بلاک چین مقایسه‌ی آن با سرویس Google Doc است. زمانی‌که یک کاربر سندی ایجاد می‌کند و آن را با گروهی از افراد به اشتراک می‌گذارد، در واقع سند به‌ جای اینکه کپی یا واگذار شود، توزیع می‌شود. این فرایند زنجیره‌ی توزیع غیر متمرکز به وجود می‌آورد که همه‌ی افراد به‌صورت هم‌زمان به سند دسترسی دارند. هیچ‌کدام از افراد در انتظار اعمال تغییرات توسط فرد دیگری مسدود نمی‌شوند و تمام اصلاحات روی سند بدون معطلی ثبت می‌شوند و اعمال تغییرات کاملا شفاف صورت می‌پذیرد. البته که فناوری بلاک چین بسیار پیچیده‌تر از Google Doc است.

سیر تاریخی بلاک چین از آغاز و نوآوری‌های این فناوری

در طول چند دهه‌ی گذشته برخی فناوری‌ها تأثیر فراوانی تمام سطوح جامعه داشته‌اند و انقلابی در نوع زندگی افراد ایجاد کردند. برای مثال، معرفی تلفن همراه و تا به امروز که روزانه گوشی‌های هوشمند جدید با قابلیت‌های خیره‌کننده رونمایی می‌شوند و نه‌تنها صنعت سرگرمی، بلکه نوع کسب درآمد بخشی از گروه‌ها را متحول کردند.

اکنون اما در میانه‌ی انقلاب فناورانه‌ی دیگری با نام شبکه بلاک چین به سر می‌بریم؛ شبکه‌ای توزیع‌شده از پایگاه داده که هر لحظه رشد و خود را تثبیت می‌کند.

با نگاهی مختصر به دهه‌ی گذشته می‌توان دید که نخستین نوآوری بزرگ بلاک چین، تولد بیت کوین به‌عنوان نخستین رمزارز بود. ارزش بازار بیت کوین در حال حاضر بین ۱۰ تا ۲۰ میلیارد دلار شناور است و روزانه توسط میلیون‌ها کاربر برای پرداخت‌های متفاوت استفاده می‌شود.

دومین نوآوری مربوط به بلاک چین اساسا درک این موضوع بود که فناوری پایه‌ای بیت کوین را می‌توان از رمزارز جدا کرد و آن را برای تسهیل دستیابی به اهداف دیگر مورد استفاده قرار داد.

سومین نوآوری این فناوری، تولد «قرارداد هوشمند» بود که در نسل دوم سیستم بلاک چین با نام اتریوم معرفی شد و آینده‌ی درخشانی را می‌توان برای آن پیش‌بینی کرد.

چهارمین نوآوری بزرگ در شبکه‌های مبتنی بر بلاک چین، معرفی اثبات سهام (Proof-of-Stake) به‌ جای روش اثبات کار (Proof-of-Work) برای برقراری امنیت شبکه بود. در حال حاضر اغلب شبکه‌های بلاک چین از فرایند اثبات کار برای حفظ امنیت شبکه بهره می‌برند که بر اساس آن، گروهی که بیشترین قدرت پردازشی برای تولید (استخراج) بلاک‌ها را در اختیار دارد، تصمیم نهایی را اتخاذ می‌کند و درباره‌ی تراکنش‌ها و بلاک‌ها به اجماع می‌رسد؛ اما در مقابل، فرایند PoS با توجه‌ به مقدار کوین‌های بومی شبکه که تحت مالکیت دارند و در اختیار آن می‌گذارند، به افراد اجازه می‌دهد در تولید و اعتبارسنجی تراکنش بلوک مشارکت کنند. به‌ عبارتی ‌دیگر، افراد با سرمایه‌گذاری در شبکه بلاک چین، مجوز اعتبارسنجی و استخراج و دریافت پاداش بیشتر را از شبکه کسب خواهند کرد.

پنجمین نوآوری در افق فناوری بلاک چین، Scaled Blockchain (بلاک چین مقیاس‌بندی شده) است. در حال حاضر، در دنیای بلاک چین هر کامپیوتر موجود در شبکه، تمام تراکنش‌ها را پردازش می‌کند. این مسئله سبب کندی سرعت شبکه می‌شود. بلاک چین مقیاس‌بندی‌شده می‌تواند بدون کاهش امنیت، موجب افزایش سرعت پردازش شود. در این روش، با تشخیص تعداد کامپیوترهای مورد نیاز برای اعتبارسنجی هر تراکنش و تقسیم کار پردازش بین آن‌ها، نتیجه با سرعت بیشتری مرتب می‌شود. درنهایت، با افزایش چشم‌گیر سرعت پردازش تراکنش‌ها، شبکه بلاک چین آمادگی لازم برای رقابت با شبکه‌های پرداخت مثل VISA و SWIFT را پیدا می‌کند.

اکنون اجازه بدهید کمی در زمان به عقب برگردیم و سابقه‌ی بلاک چین را کندوکاو کنیم. به‌طور خلاصه، در ریشه‌یابی قدم‌های ابتدایی برای ظهور بلاک چین می‌توان بیش‌ از سه دهه به عقب برگشت:

• سال ۱۹۸۲ میلادی (۱۳۶۱ شمسی):

دیوید چائوم (David Chaum) برای نخستین بار پروتکل شبیه به بلاک چین را در رساله‌ی خود با نام «Computer Systems Established, Maintained, and Trusted by Mutually Suspicious Groups» ارائه کرد.

• سال ۱۹۹۱ میلادی (۱۳۷۰ شمسی):

استوارت هابر (Stuart Haber) و دابلیو اسکات استورنتا (W. Scott Stornetta) زنجیره‌ای از بلاک‌های رمزنگاری‌شده را برای نخستین بار معرفی کردند.

• سال ۱۹۹۸ میلادی (۱۳۷۷ شمسی):

دانشمند علوم کامپیوتر نیک سابو (Nick Szabo) روی پروژه «Bit Gold» به‌عنوان ارز دیجیتال غیر متمرکز مطالعه و نظریه‌پردازی کرد. برخی افراد بر این باورند که ساتوشی ناکاموتوی احتمالی، آقای سابو است.

• سال ۲۰۰۰ میلادی (۱۳۷۹ شمسی):

استفان کنست (Stefan Konst) نظریه‌ی خود درباره‌ی زنجیره‌های رمزنگاری‌شده امن را به همراه ایده‌هایی برای اجرای آن منتشر کرد.

• سال ۲۰۰۸ میلادی (۱۳۸۷ شمسی):

توسعه‌دهنده یا توسعه‌دهندگانی با نام مستعار ساتوشی ناکاموتو (Satoshi Nakamoto) نخستین اوراق سفید (White Papers) برای ایجاد مدلی از شبکه بلاک چین را منتشر کردند.

• سال ۲۰۰۹ میلادی (۱۳۸۸ شمسی):

ناکاموتو نخستین شبکه بلاک چین را به‌عنوان دفتر کل توزیع‌شده‌ی عمومی برای تراکنش‌های انجام‌شده با بیت کوین، پیاده‌سازی کرد. 

• سال ۲۰۱۴ میلادی (۱۳۹۳ شمسی):

فناوری بلاک چین از ارز دیجیتال تفکیک شد و قابلیت‌های آن برای سایر تراکنش‌های مالی و بین سازمانی مورد بررسی قرار گرفت. نسخه‌ی دوم بلاک چین پا به عرصه‌ی ظهور گذاشت که شامل اپلیکیشن‌هایی فرای ارز می‌شود. سیستم بلاک چین اتریوم، برنامه‌های کامپیوتری را به بلاک‌ها وارد کرد که جایگزین ابزارهای مالی مانند اوراق قرضه شدند که به‌عنوان قرارداد هوشمند شناخته می‌شوند.

معماری بلاک چین؛ 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.

لایه‌های اصلی در معماری بلاک چین را می‌توان از بخش درونی به بیرونی به ترتیب زیر طبقه‌بندی کرد.

۱- لایه اپلیکیشن

در واقع، این لایه شامل اپلیکیشن غیر متمرکز (dApps)، مرورگر dApp، رابط کاربری و هاستینگ اپلیکیشن می‌شود. با استفاده از مرورگر dApp می‌توان به اپلیکیشن‌های غیر متمرکز دسترسی داشت. متأسفانه، مرورگرهای معمولی مثل کروم و فایرفاکس توانایی لازم برای گشت‌وگذار میان اپلیکیشن‌های غیر متمرکز را ندارند؛ اما با مرورگرهای غیر متمرکز می‌توان در اینترنت معمولی گشت‌وگذار کرد. از مرورگرهای داخل اپلیکیشن متامسک یا تراست ولت می‌توان به دَپ‌ها دسترسی پیدا کرد.

سپس، هاستینگ اپلیکیشن امکان راه‌اندازی و اجرای تمام برنامه‌های غیر متمرکز را برای کاربر در این لایه فراهم می‌کند. بدون این عنصر، هیچ اپلیکیشن غیر متمرکزی نمی‌تواند روی اینترنت اجرا شود. پرواضح است که پروتکل هاستینگ نیز به‌طور کامل غیر متمرکز است. علاوه بر این، نگه‌داری از این سرورهای هاستینگ کاملا امن است. اپلیکیشن‌های غیر متمرکز اغلب مشابه اپلیکیشن‌های امروزی هستند و وجه تمایزشان فقط در داشتن شبکه‌ی غیر متمرکز است.

۲- لایه خدمات

در این لایه دسترسی به ابزار مهمی فراهم شده است که به شما کمک می‌کند لایه‌ی اپلیکیشن‌های غیر متمرکز را بسازید یا اجرا کنید. همچنین، در این لایه امکان مشارکت در کنترل بلاک چین و دسترسی به محاسبات خارج از زنجیره، کانال‌های پرداخت (State Channels)، خوراک‌دهی داده (Data Feed) و ساید چین (Side Chain) فراهم می‌شود.

این بخش‌ها را به‌طور خلاصه می‌توان این‌چنین تعریف کرد که فرایند Data Feed به نودها اجازه می‌دهد که به‌روزترین نسخه‌ی اطلاعات از تمام منابع معتبر را درباره‌ی شبکه دریافت کنند. محاسبات خارج از زنجیره اجازه می‌دهد که پردازش محاسباتی خارج از شبکه بلاک چین انجام شود و حریم خصوصی را افزایش دهد. کانال‌های پرداخت در واقع، به مسیر ارتباطی بین دو نود گفته می‌شود.

به‌غیراز این عناصر، ممکن است بخش‌های دیگری نیز در این لایه از بلاک چین وجود داشته باشد. ازجمله می‌توان به اوراکل‌ها (Oracles)، امضای چندگانه (Multisignature)، قرارداد هوشمند، دارایی‌های دیجیتال، کیف‌های پول‌، حافظه‌ی توزیع‌شده ذخیره فایل، هویت‌های دیجیتال و... اشاره کرد.

۳- لایه معنایی

لایه معنایی (Semantic Layer) الگوریتم توافق عام، ماشین‌های مجازی و سایر ملزومات مشارکت کاربران و... را در بر می‌گیرد.

بدون الگوریتم اجماع، شبکه‌ی بلاک چین مفهوم خود را از دست می‌دهد. الگوریتم اجماع فرایندی ضروری برای توافق بین نودهای شبکه بلاک چین است. بدین ترتیب، در این فرایند تمام نودها برای تأیید اطلاعات در شبکه باید به توافق برسند؛ بنابراین، هیچ کاربری نمی‌تواند یک تراکنش را آغاز کند و آن را در دفتر کل اضافه کند، مگر آن‌که با سایر کاربران به توافق برسد تا بعد از تأیید اعتبار اطلاعات، بلاک اضافه شود. انواع مختلفی از الگوریتم‌های توافق تبیین شده است. برای مثال، نخستین الگوریتم اثبات کار نام دارد، الگوریتم گواه بر سهام و سایر مشتقات آن‌ها از دیگر الگوریتم‌های مورد استفاده در بلاک چین به شمار می‌روند.

الزامات مشارکت که در این لایه قرار می‌گیرند اشاره به قوانینی دارد که با استفاده از آن می‌توان درباره‌ی پیوستن کاربران جدید به شبکه تصمیم‌گیری کرد. این عنصر بیشتر در فناوری‌های بلاک چین خصوصی کاربرد دارد.

ماشین‌های مجازی موجود در این لایه نیز در راستای افزایش امنیت و محیط اجرا برای تمام وظایف در شبکه تعبیه شده است. این ویژگی غالبا برای اجرای قرارداد هوشمند استفاده می‌شود.

ساید چین‌های این لایه نیز به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد برای توسعه‌ی اپلیکیشن‌های غیر متمرکز از بلاک چین‌های جداگانه استفاده کنند تا هسته‌ی شبکه‌ی اصلی تحت‌الشعاع قرار نگیرد.

۴- لایه شبکه

این لایه متشکل از محیط اجرای قابل اطمینان (Trusted Execution Environment)، پروتکل RLPx، شبکه تحویل بلاک و... است.

محیط اجرای قابل اطمینان (TEE) به معماری برای حفظ مسائل توسعه‌پذیری کمک می‌کند. این قابلیت نه‌تنها باعث می‌شود که شبکه این دسته از مسائل را مرتفع کند، بلکه سبب افزایش امنیت شبکه می‌شود. همچنین، کمک می‌کند که ذخیره‌سازی در خارج از شبکه‌ی اصلی انجام شود تا بار شبکه را بهینه‌سازی کند. پروتکل RLPx نیز مجموعه‌ای از پروتکل‌های شبکه است که به تبادل اطلاعات بین دو کاربر در بلاک چین کمک می‌کند.

۵- لایه زیرساخت

آخرین لایه در معماری فناوری بلاک چین، لایه زیرساخت است که شامل سه سطح سخت‌افزار، سیستم و سرور می‌شود. نودها و هر دستگاهی که به شبکه متصل می‌شود در این لایه طبقه‌بندی خواهد شد. بخش دیگری از بلاک چین که در این لایه قرار می‌گیرد، حافظه ذخیره‌سازی غیر متمرکز شبکه است. توکن‌ها از دیگر اجزای تشکیل‌دهنده‌ی این لایه هستند.

فورک (Fork) بلاک چین

یکی از بخش‌های جذاب بلاک چین فرایند فورک‌شدن است. اما، فورک (Fork) بلاک چین چیست؟ فورک در علوم کامپیوتر به‌معنای «انشعاب» و «چندشاخه‌شدن» است. برای تعریف دقیق این مفهوم و درک فرایند آن در بلاک چین ابتدا به‌سراغ ریشه‌ی آن در مهندسی نرم‌افزار می‌رویم. در مهندسی نرم‌افزار فورک پروژه (Project Fork) یا به‌عبارتی دیگر، انشعاب پروژه زمانی رقم می‌خورد که توسعه‌دهندگان یک نسخه‌ی کپی از کد منبع (Source Code) را از نرم‌افزار اصلی جدا کنند و به‌طور مستقل آن را توسعه دهند. این عمل نرم‌افزار متمایز و جداگانه‌ای از نرم‌افزار اولیه می‌سازد. البته، لزوما نباید توسعه‌دهندگان عمدا و با هدف قبلی اقدام به ایجاد انشعاب کنند و در محیط نرم‌افزار ممکن است این فرایند به‌صورت غیرمترقبه رخ دهد.

برای درک مفهوم فورک بلاک چین لازم است که ماهیت غیرمتمرکز بودن بلاک چین را نیز درنظر بگیرید. این خصیصه‌ی بلاک چین بدین معنی است که مشارکت‌کنندگان باید بتوانند درباره‌ی بخش‌هایی از شبکه بلاک چین ازجمله پروتکل‌ها و بلاک‌ها به توافق برسند. این توافق جمعی دربین نودهای شبکه‌ی بلاک چین، تراکنش‌های درون هر بلاک را تأیید می‌کند. گاهی اوقات، نودهای درون شبکه نمی‌توانند درباره‌ی وضعیت آتی بلاک چین، به توافق و اجماع برسند. این عدم توافق عام منجر به ایجاد انواع فورک‌ها می‌شود و زنجیره‌ی اصلی بلاک‌ها را به دو یا چند شاخه تقسیم می‌کند که همگی آن‌ها معتبر هستند.

به‌طورکلی سه نوع فورک بلاک چین وجود دارد که البته می‌توانند به زیرمجموعه‌های بیشتری تقسیم شوند. این سه نوع فورک در شرایط مختلفی رقم می‌خورند. فورک‌های بلاک چین عبارت‌اند از:

۱- سافت فورک (Soft Fork)

در این نوع انشعاب، پروتکل جدید به‌صورت سازگار با قبل (Backward-Compatible) تغییر می‌کند. در این حالت نرم‌افزار بلاک چینی که روی نودهای درون شبکه اجرا می‌شود دچار تغییر جزئی می‌شود و بلاک‌هایی که طبق پروتکل جدید استخراج شدند، توسط نودهایی که نسخه‌ی قدیمی بلاک چین را دارند نیز معتبر تلقی می‌شوند. برای مثال، به‌روزرسانی SegWit در شبکه‌ی بیت‌کوین کلاس جدیدی از آدرس‌ها را به شبکه اضافه کرد که تحت عنوان Bech32 شناخته می‌شود. اما، افزودن کلاس جدید از آدرس‌ها سبب نشد آدرس‌های قبلی با نام P2SH اعتبار خود را ازدست بدهند و یک نود با آدرس P2SH می‌تواند با نودی که آدرس Bech32 دارد، تراکنش معتبر داشته باشد.

۲- هارد فورک (Hard Fork)

در این نوع فورک بلاک چین، شاهد تغییر وسیع‌تری هستیم. در این نوع انشعاب پروتکل بلاک چین اصطلاحا به‌صورت ناسازگار با قبل (Backwards-Uncompatible) دست‌خوش تغییر قرار می‌گیرد. به‌عبارتی دیگر، نرم‌افزار بلاک چین به‌گونه‌ای تغییر می‌کند که بلاک‌های استخراج‌شده‌ی جدید طبق پروتکل جدید، توسط نسخه‌ی قبلی بلاک چین معتبر نخواهند بود. زمانی‌که هارد فورک اتفاق می‌افتد، ارز جدیدی متولد می‌شود. برای مثال، در بیت‌کوین بعداز هارد فورک شدن رمزارز بیت‌کوین کش متولد شد.

نودهایی که به‌روزرسانی هارد فورک را انجام دهند، برابر با تعداد ارز دیجیتالی که از نسخه‌ی قبلی دارند، ارز دیجیتال نسخه‌ی جدید را دریافت می‌کنند. برای مثال، اگر کسی ۱۰۰ بیت کوین داشته است و به‌روزرسانی هارد فورک بیت‌کوین کش را اجرا کند، علاوه‌بر تعداد بیت‌کوین‌ها، ۱۰۰ بیت‌کوین کش نیز دریافت خواهد کرد.

درمثالی دیگر از هارد فورک‌ها می‌توان از به‌روزرسانی Casper در اتریوم که منجر به تغییر پروتکل توافق و اجماع نودها می‌شود، نام برد. درطی این به‌روزرسانی قرار است گواه بر کار (PoW) به گواه بر سهام (PoS) تبدیل شود.

۳- فورک موقت یا فورک تصادفی (Temporary Fork / Accidental Fork)

این نوع از فورک زمانی اتفاق می‌افتد که دو ماینر به‌صورت هم‌زمان یک بلاک جدید را استخراج می‌کنند و ممکن است تمام شبکه روی انتخاب بلاک جدید توافق نداشته باشند و تعدادی از نودها بلاک استخراج‌شده توسط گروه A را بپذیرند و تعدادی دیگر بلاک استخراج‌شده توسط گروه B را قبول کنند. این عدم توافق عام روی یک بلاک که اغلب به‌دلیل تفاوت زمانی رخ می‌دهد، سبب تولید زنجیره‌های جدیدی می‌شود. در این نوع فورک، یک یا چند بلاک با ارتفاع یکسان وجود دارد.

فورک‌های تصادفی را فورک موقت نیز می‌نامند؛ زیرا یکی از انشعابات ازبین می‌رود و همه‌ی نودها فقط به یکی از آن‌ها هدایت خواهند شد.

کاربردهای فورک بلاک چین

درمجموع سه کاربرد اساسی برای فورک وجود دارد و از آنجایی که دسته‌ای از فورک‌ها با برنامه‌ریزی انجام می‌شوند؛ بنابراین، برنامه‌نویسان هدف خاصی را دنبال می‌کنند. این کاربردها شامل ۱- افزودن قابلیت جدید؛ ۲- حل مشکلات امنیتی؛ ۳- بازگشت تراکنش‌های آلوده یا برگشت رمزارزهای سرقت‌شده، می‌شود.

انواع شبکه‌های بلاک چین