الرئيسية » علوم الكمبيوتر » سلسلة الكتل – مفهومها ومكوناتها وتطبيقاتها ومميزاتها

سلسلة الكتل – مفهومها ومكوناتها وتطبيقاتها ومميزاتها

آخر تحديث: مارس 1, 2021

ما هي سلسلة الكتل

إذا كنت تتابع المعاملات المصرفية أو الاستثمار أو العملة المشفرة على مدى السنوات العشر الماضية، فقد تكون على دراية بما يسمى سلاسل الكتل ومفردها سلسلة الكتل (بالإنجليزية: Blockchain). وهي تقنية خاصة بحفظ السجلات في شبكة بيتكوين (بالإنجليزية: Bitcoin)، كما أن هناك العديد من استخدامات سلسلة الكتل في مختلف المجالات.

وسجلات سلاسل الكتل لها فرصة جيدة أن تكون منطقية للغاية.

وفي محاولة لمعرفة المزيد حول سلسلة الكتل، ربما واجهت تعريفًا مثل هذا:

“سلسلة الكتل هي عبارة عن دفتر الأستاذ العام الموزع واللامركزي”.

تعريف سلسلة الكتل

والخبر السار هو أن سلسلة الكتل أو بلوك شين هي أسهل في الفهم من هذا التعريف.

إذا كانت هذه التكنولوجيا معقدة للغاية، فلماذا يطلق عليها “سلسلة الكتل”؟

في أبسط مستوياتها، فإن سلسلة الكتل هي حرفيًا مجرد سلسلة من الكتل ولكن ليس بالمعنى التقليدي لهذه الكلمات.

فعندما نقول الكلمتين “سلسلة” و”كتل” في هذا السياق، فإننا نتحدث في الواقع عن المعلومات الرقمية (الكتل أو blocks) المخزنة في قاعدة بيانات عامة (سلسلة أو chain).

مكونات سلسلة الكتل

تتكون “الكتل” الموجودة على سلسلة الكتل من معلومات رقمية. على وجه التحديد، فهي تتكون من ثلاثة أجزاء:

1. الكتل تقوم بتخزين معلومات حول المعاملات مثل التاريخ والوقت والمبلغ بالدولار.

مثلا، في آخر عملية شراء قمت بها من متجر أمازون يتم تخزين معلومات عن هذه العملية مثل التاريخ والوقت والمبلغ بالدولار.

(ملاحظة: هذا المثال بهدف التوضيح فقط؛ أما متجر أمازون فلا يعمل وفقًا لمبدأ سلاسل الكتل حتى كتابة هذه السطور).

2. الكتل تقوم بتخزين معلومات حول من يشارك في المعاملات.

مثلا، في آخر عملية شراء قمت بها من متجر أمازون يتم تخزين معلومات مثل اسم المستخدم الذي تستخدمه في متجر أمازون (قد يختلف عن اسمك الفعلي).

ويتم تسجيل عملية الشراء بدون أي معلومات تعريف فقد يتم استخدام “توقيع رقمي” فريد، نوعًا ما مثل اسم مستخدم.

3. الكتل تقوم بتخزين المعلومات التي تميزها عن الكتل الأخرى

كما هو الحال بالنسبة للأشخاص الذين لهم أسماء تميزهم عن غيرهم، تخزن كل كتلة رمزًا فريدًا يسمى “التجزئة” يتيح لنا تمييزها عن كل كتلة أخرى. والتجزئة هي رموز تشفير تم إنشاؤها بواسطة خوارزميات خاصة. مثلا، لنفترض أنك قمت بعملية شراء معينة على موقع أمازون، ولكن أثناء تنفيذ العملية تقرر أنك لا تستطيع المقاومة وتحتاج إلى شراء نفس المنتج مرة ثانية وتقوم بإضافته إلى سلة المشتريات. فعلى الرغم من أن تفاصيل معاملتك الجديدة ستبدو متطابقة تقريبًا مع عملية الشراء السابقة، إلاّ أنه لا يزال بإمكاننا التمييز بين الكتل الخاصة بكل عملية شراء بسبب رموزها الفريدة.

بينما يتم استخدام الكتل في المثال أعلاه لتخزين شراء واحد من منتجات أمازون، فإن الواقع مختلف قليلا، حيث يمكن لكتلة واحدة على سلسلة كتل عملة بيتكوين Bitcoin تخزين ما يصل إلى 1 ميغابايت من البيانات.

اعتمادًا على حجم المعاملات، هذا يعني أن كتلة واحدة يمكن أن تستوعب بضعة آلاف من المعاملات تحت سقف واحد.

كيف تعمل سلسلة الكتل

عندما تقوم الكتلة بتخزين بيانات جديدة يتم إضافتها إلى سلسلة الكتل، وتتكون سلاسل الكتل، كما يوحي اسمها، من كتل متعددة مربوطة معًا.

ومن أجل إضافة كتلة إلى سلسلة الكتل يجب أن تحدث أربعة أشياء:

يجب أن تتم المعاملة

دعنا نواصل مثال شراء منتج من موقع أمازون، بعد النقر على أمر الشراء المتعدد، فإنك تقوم بذلك عملية الشراء.

وكما ناقشنا أعلاه، في العديد من الحالات، ستجمع الكتلة معًا آلاف المعاملات المحتملة. لذلك سيتم حزم مشترياتك من أمازون في الكتلة إلى جانب معلومات معاملات المستخدمين الآخرين أيضًا.

يجب التحقق من هذه المعاملة

بعد إجراء عملية الشراء هذه، يجب التحقق من معاملتك.

مثلا، في حالة السجلات العامة للمعلومات، مثل ويكيبيديا، أو مكتبتك المحلية، هناك شخص مسؤول عن فحص إدخالات البيانات الجديدة.

أما في حالة سلاسل الكتل، فإنه يتم ترك هذه المهمة لشبكة من أجهزة الكمبيوتر.

عندما تقوم بالشراء من موقع أمازون، تسرع شبكة أجهزة الكمبيوتر هذه للتحقق من أن معاملتك حدثت بالطريقة التي أعلنت عنها.

أي أنها تؤكد تفاصيل عملية الشراء، بما في ذلك وقت المعاملة والمبلغ بالدولار والمشاركين في المعاملة.

يجب تخزين هذه المعاملة في كتلة

بعد التحقق من دقة معاملتك، تحصل على الضوء الأخضر. يتم تخزين المبلغ بالدولار للمعاملة وتوقيعك الرقمي وتوقيع أمازون الرقمي في كتلة.

هناك، من المحتمل أن تنضم الصفقة إلى مئات أو آلاف الصفقات الأخرى الشبيهة بها.

يجب أن يتم تجزئة هذه الكتلة

بمجرد التحقق من جميع معاملات الكتلة، يجب إعطاؤها رمزًا فريدًا محددًا يسمى التجزئة.

يتم أيضًا إعطاء هذه الكتلة تجزئة أحدث كتلة تمت إضافتها إلى سلسلة الكتل.

وبمجرد إتمام عملية التجزئة، يمكن إضافة هذه الكتلة إلى سلسلة الكتل.

عندما تتم إضافة هذه الكتلة الجديدة إلى سلسلة الكتل فإنها تُصبح متاحة بشكل عام للجميع لعرضها بما فيهم أنت.

إذا ألقيت نظرة على سلسلة كتل في العملة الرقمية بيتكوين Bitcoin، فسترى أنه يمكنك الوصول إلى بيانات المعاملات، إلى جانب معلومات حول وقت (“الوقت”)، وأين (“الارتفاع”)، والشخص (“Relayed By”) الذي تمت إضافة الكتلة بواسطته إلى سلسلة الكتل.

هل سلسلة الكتل خاصة ؟

يمكن لأي شخص عرض محتويات سلسلة الكتل ولكن يمكن للمستخدمين أيضًا اختيار توصيل أجهزة الكمبيوتر الخاصة بهم بشبكة سلسلة الكتل كعُقد. عند القيام بذلك، يتلقى جهاز الكمبيوتر الخاص بهم نسخة من السلسلة يتم تحديثها تلقائيًا كلما تمت إضافة كتلة جديدة، نوعًا ما مثل موجز أخبار فيسبوك الذي يوفر تحديثًا مباشرًا كلما تم نشر حالة جديدة.

لكل كمبيوتر في شبكة السلسلة نسخته الخاصة من السلسلة. مما يعني أن هناك الآلاف، أو في حالة بيتكوين Bitcoin، ملايين النسخ من نفس السلسلة. على الرغم من أن كل نسخة من السلسلة متطابقة، فإن نشر تلك المعلومات عبر شبكة من أجهزة الكمبيوتر يجعل من الصعب معالجة المعلومات.

مع سلاسل الكتل، لا يوجد حساب واحد محدد للأحداث التي يمكن التلاعب بها.

بدلا من ذلك، سيحتاج المخترق إلى معالجة كل نسخة من السلسلة على الشبكة.

هذا هو المقصود من كون سلسلة الكتل عبارة عن دفتر أستاذ “موزع”.

بالنظر إلى سلاسل الكتل في العملة الرقمية بيتكوين مثلا، ستلاحظ أنه لا يمكنك الوصول إلى معلومات تحديد المستخدمين الذين يقومون بالمعاملات. على الرغم من أن المعاملات على سلسلة الكتل ليست مجهولة تمامًا، فإن المعلومات الشخصية حول المستخدمين تقتصر على توقيعهم الرقمي أو اسم المستخدم الخاص بهم.

يطرح هذا سؤالا مهمًا:

إذا لم تتمكن من معرفة من يضيف الكتل إلى السلسلة، فكيف يمكنك الوثوق بسلسلة الكتل هذه أو شبكة أجهزة الكمبيوتر التي تدعمها؟

هل سلسلة الكتل آمنة ؟

تمثل تقنية سلسلة الكتل قضايا الأمن والثقة بعدة طرق. أولا، يتم تخزين الكتل الجديدة دائمًا بشكل خطي وتسلسل زمني. أي أنها تًضاف دائمًا إلى “نهاية” سلسلة الكتل.

إذا ألقيت نظرة على سلسلة كتل بيتكوين، فسترى أن كل كتلة لها موضع في السلسلة، يسمى “الارتفاع” أو Hight.

اعتبارًا من يناير 2020، تجاوز ارتفاع الكتلة 615,400.

بعد إضافة كتلة إلى نهاية سلسلة كتل، من الصعب جدًا العودة وتغيير محتويات الكتلة. وذلك لأن كل كتلة تحتوي على تجزئة خاصة بها، مع تجزئة الكتلة التي قبلها.

يتم إنشاء رموز التجزئة بواسطة دالة رياضية تحوّل المعلومات الرقمية إلى سلسلة من الأرقام والحروف. إذا تم تحرير هذه المعلومات بأي شكل من الأشكال، فسيتم تغيير رمز التجزئة أيضًا. إليك سبب أهمية ذلك للأمن. لنفترض أن أحد المتسللين يحاول تعديل معاملتك في موقع أمازون، بحيث يكون عليك فعليًا الدفع مقابل الشراء مرتين.

بمجرد قيامهم بتحرير المبلغ بالدولار للمعاملة الخاصة بك، سيتم تغيير تجزئة الكتلة. وستظل الكتلة التالية في السلسلة تحتوي على التجزئة القديمة. وسيحتاج القراصنة إلى تحديث هذه الكتلة من أجل تغطية مساراتهم. ومع ذلك، سيؤدي ذلك إلى تغيير تجزئة هذه الكتلة. وما يليه، وهلم جرًا. أي أنه من أجل تغيير كتلة واحدة، سيحتاج المخترق إلى تغيير كل كتلة واحدة بعد ذلك على سلسلة الكتل.

إن إعادة حساب كل تلك التجزئة يتطلب كمية هائلة من الطاقة الحاسوبية. بعبارة أخرى، بمجرد إضافة كتلة إلى السلسلة يصبح من الصعب جدًا تعديلها ومن المستحيل حذفها.

علاج مشكلة الثقة

لمعالجة مشكلة الثقة، نفذت شبكات سلسلة الكتل اختبارات لأجهزة الكمبيوتر التي تريد الانضمام للشبكة وإضافة كتل إلى السلسلة.

تتطلب الاختبارات، المسماة “نماذج التوافق” (بالإنجليزية: Consensus Models)، من المستخدمين “إثبات” أنفسهم قبل أن يتمكنوا من المشاركة في شبكة سلسلة الكتل.

يُطلق على أحد الأمثلة الأكثر شيوعًا التي تستخدمها بيتكوين “إثبات العمل” (بالإنجليزية: Proof of Work).

في نظام إثبات العمل، يجب على أجهزة الكمبيوتر أن “تثبت” أنها قامت بـ “العمل” من خلال حل مشكلة حسابية معقدة.

إذا قام الكمبيوتر بحل إحدى هذه المشاكل، يصبح مؤهلا لإضافة كتلة إلى السلسلة.

لكن عملية إضافة كتل إلى السلسلة، والتي يُطلق عليها في عالم العملات المشفرة مصطلح “التعدين” أو “التنقيب” (بالإنجليزية: Mining)، هو ليس بعملية سهلة.

في الواقع، كانت احتمالات حل واحدة من هذه المشاكل على شبكة بيتكوين حوالي واحد من 15.5 تريليون في يناير 2020. ولحل مشاكل الرياضيات المعقدة في هذه الظروف، يجب على أجهزة الكمبيوتر تشغيل برامج تكلفها كميات كبيرة من الطاقة والقدرة.

إثبات العمل لا يجعل هجمات المتسللين مستحيلة، ولكنه يجعلها عديمة الفائدة إلى حد ما.

إذا أراد أحد المتسللين تنسيق هجوم على سلسلة كتل، فسيتعين عليه التحكم في أكثر من 50٪ من جميع قوة الحوسبة في سلسلة الكتل حتى يتمكن من إرباك جميع المشاركين الآخرين في الشبكة. نظرًا للحجم الهائل لسلسلة الكتل في بيتكوين، فإن ما يسمى بهجوم 51٪ يكاد يكون من المؤكد أنه لا يستحق الجهد وأكثر من المستحيل.

سلسلة الكتل والعملة الرقمية بيتكوين

إن الهدف من سلسلة الكتل هو السماح بتسجيل المعلومات الرقمية وتوزيعها، ولكن لا يتم تعديلها.

قد يكون من الصعب الالتفاف على هذا المفهوم دون رؤية التكنولوجيا في العمل، لذلك دعونا نلقي نظرة على كيفية العمل الفعلي للتطبيق الأقدم لهذه التكنولوجيا.

تم تحديد تقنية سلسلة الكتل لأول مرة في عام 1991 من قبل ستيوارت هابر و و. سكوت ستورنيتا، وهما باحثان يرغبان في تنفيذ نظام الطوابع الزمنية للمستندات التي لا يمكن العبث بها. ولكن لم يتم ذلك حتى ما يقرب من عقدين من الزمن، ومع إطلاق عملة بيتكوين في شهر يناير من عام 2009، كان لدى سلسلة الكتل أول تطبيق عملي في العالم الحقيقي.

تم بناء بروتوكول بيتكوين Bitcoin على سلسلة الكتل.

في ورقة بحثية مقدمة عن العملة الرقمية، أشار منشئ اسم البيتكوين المسمى ساتوشي ناكاموتو إلى أنها:

“البيتكوين هي نظام نقدي إلكتروني جديد (ند للند) تمامًا، ولا يوجد طرف ثالث موثوق به”.

ساتوشي ناكاموتو

طريقة عمل نظام بيتكوين

فيما يلي شرح طرية عمل نظام بيتكوين:

لديك كل هؤلاء الناس، في جميع أنحاء العالم، الذين لديهم بيتكوين.

من المحتمل أن يكون هناك ملايين الأشخاص حول العالم يمتلكون جزءًا على الأقل من البيتكوين.

لنفترض أن أحد هؤلاء الملايين من الناس يرغب في إنفاق بيتكوين على البقالة.

هذا هو المكان الذي تأتي فيه سلاسل الكتل.

عندما يتعلق الأمر بالنقود المطبوعة، فإن استخدام العملة المطبوعة يتم تنظيمه والتحقق منه من قبل سلطة مركزية، عادة بنك أو حكومة. ولكن لا يسيطر أحد على عملة بيتكوين. بدلا من ذلك، يتم التحقق من المعاملات التي تتم في البيتكوين عن طريق شبكة من أجهزة الكمبيوتر. هذا هو المقصود من شبكة بيتكوين وسلسلة الكتل “اللامركزية”.

عندما يدفع شخص ما ثمن بضائع أخرى باستخدام البيتكوين، تتسابق أجهزة الكمبيوتر الموجودة على شبكة بيتكوين للتحقق من المعاملة. للقيام بذلك، يقوم المستخدمون بتشغيل برنامج على أجهزة الكمبيوتر الخاصة بهم ومحاولة حل مشكلة رياضية معقدة، تسمى “التجزئة”. عندما يحل الكمبيوتر المشكلة عن طريق “تجزئة” كتلة، فإن عمله الخوارزمي سيتحقق أيضًا من معاملات الكتلة.

كما وصفنا أعلاه، يتم تسجيل المعاملة المكتملة وتخزينها بشكل عام ككتلة على سلسلة الكتل، وعندها تصبح غير قابلة للتعديل أو التغيير. في حالة بيتكوين، ومعظم سلاسل الكتل الأخرى، تتم مكافأة أجهزة الكمبيوتر التي تتحقق بنجاح من الكتل مقابل عملها باستخدام عملة مشفرة. ويُشار إلى هذه العملية عادة باسم “التعدين”.

المحفظة

على الرغم من تسجيل المعاملات علنًا على سلاسل الكتل، فإن بيانات المستخدم ليست – أو على الأقل ليست كاملة كفاية – لإجراء المعاملات على شبكة بيتكوين، يجب على المشاركين تشغيل برنامج يسمى “المحفظة”.

تتكون كل محفظة من مفتاحين تشفير فريد ومميز هما: مفتاح عام ومفتاح خاص.

المفتاح العام هو الموقع حيث يتم إيداع المعاملات وسحبها منها. هذا هو أيضًا المفتاح الذي يظهر على دفتر أستاذ سلسلة الكتل كتوقيع رقمي للمستخدم. حتى إذا تلقى المستخدم دفعة بعملة بيتكوين إلى مفتاحه العام، فلن يتمكن من سحبها مع نظيره الخاص.

المفتاح العام للمستخدم هو نسخة مختصرة من مفتاحه الخاص، تم إنشاؤها من خلال خوارزمية رياضية معقدة. ومع ذلك، نظرًا لتعقيد هذه المعادلة، يكاد يكون من المستحيل عكس العملية وإنشاء مفتاح خاص من مفتاح عام. لهذا السبب، تعتبر تقنية سلاسل الكتل سرية.

أساسيات المفاتيح العامة والخاصة

يمكنك اعتبار المفتاح العام بمثابة خزانة أو صندوق بريد المدرسة والمفتاح الخاص على أنه تركيبة أرقام قفل الصندوق الخاص بك.

يمكن للمعلمين والطلاب إدخال الرسائل والملاحظات من خلال الفتحة الموجودة في الصندوق الخاص بك. ومع ذلك، فإن الشخص الوحيد الذي يمكنه استرداد محتويات الصندوق هو الشخص الذي لديه المفتاح الفريد أو تركيبة أرقام القفل.

ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه في حين يتم الاحتفاظ بمجموعات خزانة المدرسة في مكتب المدير، لا توجد قاعدة بيانات مركزية تتتبع المفاتيح الخاصة لشبكة سلسلة الكتل. إذا وضع المستخدم مفتاحه الخاص في غير محله، فسيخسر الوصول إلى محفظة البيتكوين الخاصة به.

سلسلة عامة واحدة

في شبكة بيتكوين، لا تتم مشاركة سلاسل الكتل أو البلوك تشين والحفاظ عليها فقط من خلال شبكة عامة من المستخدمين، ولكن يتم الاتفاق عليها أيضًا. عندما ينضم المستخدمون إلى الشبكة، يتلقى الكمبيوتر المتصل الخاص بهم نسخة من سلسلة الكتل يتم تحديثها كلما تمت إضافة كتلة جديدة من المعاملات. ولكن ماذا لو تم التلاعب بنسخة مستخدم واحدة من السلسلة، من خلال الخطأ البشري أو جهود المخترق، لتكون مختلفة عن كل نسخة أخرى من السلسلة؟

لا يشجع بروتوكول سلاسل الكتل وجود سلاسل كتل متعددة من خلال عملية تسمى “الإجماع”. في وجود نسخ متعددة ومختلفة من سلاسل الكتل، سيعتمد بروتوكول الإجماع أطول سلسلة متاحة. وزيادة المستخدمين على سلسلة الكتل يعني أنه يمكن إضافة الكتل إلى نهاية السلسلة بشكل أسرع.

من خلال هذا المنطق، ستكون سلسلة السجلات دائمًا هي التي يثق بها معظم المستخدمين. بروتوكول الإجماع هو واحد من أعظم نقاط القوة في تقنية بلوك تشين ولكنه يسمح أيضًا بواحد من أعظم نقاط ضعفه.

أدلة نظرية

من الناحية النظرية، من الممكن أن يستغل القراصنة قاعدة الإجماع أو الأغلبية فيما يُشار إليه باسم هجوم 51٪. إليك كيفية حدوث ذلك.

دعنا نقول بأن هناك خمسة ملايين جهاز كمبيوتر على شبكة بيتكوين، وهو تقدير فادح بالتأكيد ولكن عددًا سهلا بما يكفي لتقسيمه. من أجل تحقيق الأغلبية على الشبكة، سيحتاج القراصنة إلى التحكم في 2.5 مليون على الأقل وواحد من تلك الحواسيب. عند القيام بذلك، يمكن للمهاجم أو مجموعة المهاجمين التدخل في عملية تسجيل المعاملات الجديدة. يمكنهم إرسال معاملة – ثم عكسها، مما يجعلها تبدو كما لو كان لا يزال لديهم العملة التي أنفقوها للتو.

الإنفاق المزدوج

هذه الثغرة، والمعروفة باسم الإنفاق المزدوج، هي المعادل الرقمي للتزييف المثالي وستمكن المستخدمين من إنفاق عملات البيتكوين الخاصة بهم مرتين. من الصعب للغاية تنفيذ مثل هذا الهجوم لسلسلة الكتل في بيتكوين، حيث يتطلب الأمر مهاجمًا للسيطرة على ملايين أجهزة الكمبيوتر.

عندما تم تأسيس بيتكوين لأول مرة في عام 2009 وعدد مستخدميها كان يُعد بالعشرات فقط، كان من السهل على المهاجم السيطرة على غالبية القوة الحسابية في الشبكة. تم تمييز هذه الخاصية المميزة لسلسلة الكتل على أنها أحد نقاط الضعف الوحيدة للعملات المشفرة الوليدة.

يمكن لخوف المستخدم من هجمات 51٪ أن يحد من احتكارات تشكيل سلسلة الكتل.

في أحد المجلات، يكتب الصحفي في نيويورك تايمز عن كيفية تجميع مجموعة من المستخدمين، تسمى “Bitfury”، الآلاف من أجهزة الكمبيوتر عالية القوة معًا للحصول على ميزة تنافسية على سلسلة الكتل. كان هدفهم هو استخراج أكبر عدد ممكن من الكتل وكسب البيتكوين، والتي تقدر في ذلك الوقت بحوالي 700 دولار. ومع ذلك، بحلول مارس 2014، تم وضع Bitfury لتتجاوز 50٪ من إجمالي القوة الحسابية لشبكة سلسلة الكتل. وبدلا من الاستمرار في زيادة سيطرتها على الشبكة، اختارت المجموعة التنظيم الذاتي وتعهدت بعدم تجاوز 40٪.

عرف Bitfury أنه إذا اختاروا الاستمرار في زيادة سيطرتهم على الشبكة، فإن قيمة البيتكوين ستنخفض حيث قام المستخدمون ببيع عملاتهم المعدنية استعدادًا لاحتمال وقوع هجوم بنسبة 51 ٪. بمعنى آخر، إذا فقد المستخدمون ثقتهم في شبكة سلسلة الكتل، فإن المعلومات الموجودة على تلك الشبكة قد تصبح عديمة القيمة تمامًا.

إذن، لا يمكن لمستخدمي سلسلة الكتل زيادة قوتهم الحسابية إلا إلى نقطة معينة قبل أن يبدأوا في خسارة المال.

تطبيقات واستخدامات سلاسل الكتل العملية

إن سلاسل الكتل هي في الواقع طريقة موثوقة جدًا لتخزين البيانات حول أنواع المعاملات الأخرى، أيضًا.

في الواقع، يمكن استخدام تقنية سلاسل الكتل لتخزين البيانات حول تبادل الممتلكات، وسلاسل التوريد، وحتى التصويت لمرشح في الانتخابات.

استطلعت شبكة الخدمات المهنية Deloitte مؤخرًا 1000 شركة في سبع دول حول دمج سلاسل الكتل في عملياتها التجارية. وجد استطلاعهم أن 34٪ لديهم بالفعل نظام سلاسل الكتل في الإنتاج اليوم، بينما 41٪ آخرين توقعوا نشر تطبيق سلاسل الكتل خلال الـ 12 شهرًا القادمة. بالإضافة إلى ذلك، أفاد ما يقرب من 40٪ من الشركات التي شملتها الدراسة أنها ستستثمر 5 ملايين دولار أو أكثر في سلاسل الكتل في العام المقبل.

فيما يلي بعض أكثر تطبيقات سلاسل الكتل التي يتم استكشافها اليوم:

استخدام سلسلة الكتل في البنوك

ربما لا تستفيد أي صناعة من دمج سلاسل الكتل في عملياتها التجارية أكثر من الخدمات المصرفية.

تعمل المؤسسات المالية فقط خلال ساعات العمل، خمسة أيام في الأسبوع. هذا يعني أنه إذا حاولت إيداع شيك يوم الجمعة الساعة 6 مساءً، فمن المحتمل أن تضطر إلى الانتظار حتى الأسبوع التالي لمعرفة أن هذه الأموال تصل إلى حسابك. حتى إذا قمت بالإيداع خلال ساعات العمل. فلا يزال من الممكن أن تستغرق المعاملة يومًا إلى ثلاثة أيام للتحقق بسبب الحجم الهائل للمعاملات التي تحتاج البنوك إلى تسويتها.

من ناحية أخرى، فإن سلاسل الكتل لا تنام أبدًا. من خلال دمج سلاسل الكتل في البنوك، يمكن للمستهلكين رؤية معاملاتهم تتم معالجتها في أقل من 10 دقائق. وهو في الأساس الوقت المستغرق لإضافة كتلة إلى سلسلة الكتل، بغض النظر عن الوقت أو اليوم من الأسبوع. مع سلسلة الكتل، لدى البنوك أيضًا فرصة لتبادل الأموال بين المؤسسات بشكل أسرع وأكثر أمانًا. في تجارة الأسهم، على سبيل المثال، يمكن أن تستغرق عملية التسوية والمقاصة ما يصل إلى ثلاثة أيام (أو أكثر، إذا كانت البنوك تتداول دوليًا)، مما يعني أن الأموال والأسهم مجمدة في ذلك الوقت.

بالنظر إلى حجم المبالغ المعنية، حتى الأيام القليلة التي تكون فيها الأموال في الترانزيت يمكن أن تحمل تكاليف ومخاطر كبيرة للبنوك. وقدر سانتاندير، وهو بنك أوروبي، المدخرات المحتملة بمبلغ 20 مليار دولار في السنة. تقدر شركة Capgemini، وهي شركة استشارية فرنسية، أنه يمكن للمستهلكين توفير ما يصل إلى 16 مليار دولار من الرسوم المصرفية والتأمينية كل عام من خلال التطبيقات القائمة على سلاسل الكتل.

استخدام سلسلة الكتل في العملات المشفرة

تشكل سلاسل الكتل الأساس الرئيسي للعملات المشفرة مثل بيتكوين Bitcoin.

كما استكشفنا سابقًا، يتم تنظيم عملات مثل الدولار الأمريكي والتحقق منها من قبل سلطة مركزية، عادةً البنك المركزي أو الحكومة.

بموجب نظام السلطة المركزية، تكون العملة من الناحية الفنية تحت سيطرة البنك أو الحكومة، وإذا كان الفرد يعيش في بلد مع حكومة غير مستقرة، فقد تكون قيمة عملته في خطر، وهذه هي المخاوف التي ولدت منها بيتكوين.

من خلال نشر عملياتها عبر شبكة من أجهزة الكمبيوتر، تسمح سلاسل الكتل لعملة بيتكوين والعملات المشفرة الأخرى بالعمل دون الحاجة إلى سلطة مركزية. هذا لا يقلل من المخاطر فحسب، بل يلغي أيضًا العديد من رسوم المعالجة والمعاملة. كما أنه يمنح أولئك في البلدان ذات العملات غير المستقرة عملة أكثر استقرارًا مع المزيد من التطبيقات وشبكة أوسع من الأفراد والمؤسسات التي يمكنهم التعامل معها محليًا ودوليًا (على الأقل، هذا هو الهدف).

استخدامات سلسلة الكتل في الرعاية الصحية

يمكن لمقدمي الرعاية الصحية الاستفادة من سلاسل الكتل لتخزين السجلات الطبية لمرضاهم بشكل آمن.

عندما يتم إنشاء سجل طبي وتوقيعه، يمكن كتابته في سلسلة الكتل، مما يوفر للمرضى الدليل والثقة بأنه لا يمكن تغيير السجل.

يمكن ترميز هذه السجلات الصحية الشخصية وتخزينها على سلسلة الكتل باستخدام مفتاح خاص، بحيث لا يمكن الوصول إليها إلا من قبل أفراد معينين، وبالتالي ضمان الخصوصية.

استخدام سلسلة الكتل في سجلات الملكية

إذا كنت قد قضيت وقتًا في مكتب السجل العقاري المحلي لديك، فستعلم أن عملية تسجيل حقوق الملكية مرهقة وغير فعالة.

اليوم، يجب تسليم السند المادي إلى موظف حكومي في مكتب التسجيل المحلي، حيث يتم إدخاله يدويًا في قاعدة البيانات المركزية والسجل العام للمحافظة.

في حالة وجود نزاع على الملكية، يجب التوفيق بين مطالبات الملكية والسجل العام. هذه العملية ليست مكلفة وتستغرق وقتًا طويلا فحسب، بل إنها مليئة بالأخطاء البشرية. حيث تجعل من تتبع ملكية الممتلكات أقل كفاءة ودقة.

يمكن لسلاسل الكتل التخلص من الحاجة إلى مسح المستندات وتعقب الملفات المادية في مكتب التسجيل المحلي. إذا تم تخزين ملكية الممتلكات والتحقق منها على سلسلة الكتل، يمكن للمالكين أن يثقوا في أن عملهم دقيق ودائم.

استخدم سلسلة الكتل في العقود الذكية

العقد الذكي هو رمز كمبيوتر يمكن تضمينه في سلسلة الكتل لتسهيل اتفاقية العقد أو التحقق منه أو التفاوض عليه.

تعمل العقود الذكية بموجب مجموعة من الشروط التي يوافق عليها المستخدمون. وعندما يتم استيفاء هذه الشروط، يتم تنفيذ شروط الاتفاقية تلقائيًا.

لنفترض، على سبيل المثال، أنا أقوم بتأجير شقتي باستخدام عقد ذكي، وأوافق على إعطائك رمز القفل لباب الشقة بمجرد أن تدفع لي مبلغ الإيجار الخاص بك. سيرسل كلانا الجزء الخاص به من الصفقة إلى العقد الذكي، والذي سيحتفظ برمز القفل لباب الشقة ويتبادله تلقائيًا مع مبلغ الإيجار الخاص بك في تاريخ الاستئجار.

إذا لم أقم بتزويد رمز القفل للباب بحلول تاريخ الإيجار، فإن العقد الذكي يعيد مبلغ الإيجار الخاص بك. هذا يلغي الرسوم التي عادة ما تصاحب استخدام كاتب العدل أو السمسار أو الوسيط من طرف ثالث.

استخدام سلسلة الكتل في سلاسل التوريد

يمكن للموردين استخدام سلسلة الكتل لتسجيل أصول المواد التي قاموا بشرائها. سيسمح ذلك للشركات بالتحقق من صحة منتجاتها، إلى جانب ملصقات الصحة والأخلاق مثل “مواد عضوية” و”محلي” و”تجارة عادلة”.

وفقًا لما أفادت به مجلة فوربس، تنتقل صناعة المواد الغذائية إلى استخدام سلاسل الكتل لتتبع مسار وسلامة الطعام بشكل متزايد طوال رحلة التوريد من المزرعة إلى المستخدم.

استخدام سلسلة الكتل في التصويت بالانتخابات

ينطوي التصويت باستخدام سلاسل الكتل على إمكانية القضاء على تزوير الانتخابات وزيادة إقبال الناخبين، كما تم اختباره في انتخابات منتصف المدة في نوفمبر 2018 في ولاية فرجينيا الغربية. سيتم تخزين كل صوت ككتلة على سلسلة الكتل، مما يجعل من المستحيل العبث به تقريبًا. سيحافظ بروتوكول سلسلة الكتل أيضًا على الشفافية في العملية الانتخابية، مما يقلل من عدد الموظفين اللازمين لإجراء الانتخابات ويوفر للمسؤولين نتائج فورية.

مزايا وعيوب سلسلة الكتل

على الرغم من تعقيدها، فإن إمكانات سلاسل الكتل كأسلوب لامركزي من أساليب حفظ السجلات يكاد يكون بلا حدود. من زيادة خصوصية المستخدم والأمان المتزايد إلى رسوم معالجة أقل وأخطاء أقل، قد ترى تطبيقات تقنية سلاسل الكتل بشكل جيد بخلاف تلك المذكورة أعلاه.

إيجابيات سلسلة الكتل

  • تحسين الدقة من خلال إزالة المشاركة البشرية في التحقق
  • تخفيضات التكاليف بإلغاء التحقق من طرف ثالث
  • اللامركزية تجعل العبث بها أكثر صعوبة
  • المعاملات آمنة وخاصة وفعالة
  • الشفافية

سلبيات سلسلة الكتل

  • تكلفة تقنية كبيرة مرتبطة بعمليات التعدين أو التنقيب
  • معاملات منخفضة في الثانية
  • إمكانية الاستخدام في الأنشطة غير المشروعة
  • قابلية الاختراق

وفيما يلي شرحًا مفصلا لكل منها:

إيجابيات سلسلة الكتل

فيما يلي شرحًا مفصلا لبعض إيجابيات سلاسل الكتل الأكثر انتشارًا في الشركات في السوق:

دقة السلسلة

تمت الموافقة على المعاملات على شبكة سلاسل الكتل من قبل شبكة من آلاف أو ملايين من أجهزة الكمبيوتر. هذا يزيل كل مشاركة الإنسان تقريبًا في عملية التحقق، مما يؤدي إلى خطأ بشري أقل وسجل أكثر دقة للمعلومات.

حتى إذا ارتكب جهاز كمبيوتر على الشبكة خطأً حسابيًا، فسيتم إجراء الخطأ فقط في نسخة واحدة من سلسلة الكتل. من أجل أن ينتشر هذا الخطأ إلى بقية سلسلة الكتل، يجب أن يتم نشر الخطأ على ما نسبته 51٪ على الأقل من أجهزة كمبيوتر الشبكة – وهو أمر شبه مستحيل.

تخفيضات التكلفة

عادة، يدفع المستهلكون رسومًا للبنك للتحقق من المعاملة، أو لكاتب العدل للتوقيع على وثيقة. تلغي سلاسل الكتل الحاجة إلى التحقق من طرف ثالث، وتلغي معها التكاليف المرتبطة بها.

يتحمل أصحاب الأعمال رسومًا صغيرة عندما يقبلون الدفع باستخدام بطاقات الائتمان، على سبيل المثال، لأنه يتعين على البنوك معالجة هذه المعاملات.

من ناحية أخرى، ليس لدى بيتكوين سلطة مركزية ولا يوجد بها رسوم معاملات.

اللامركزية

لا تقوم سلاسل الكتل بتخزين أي من معلوماتها في موقع مركزي. بدلا من ذلك، يتم نسخ سلسلة الكتل ونشرها عبر شبكة من أجهزة الكمبيوتر.

عندما تتم إضافة كتلة جديدة إلى سلسلة الكتل، يقوم كل جهاز كمبيوتر على الشبكة بتحديث السلسلة ليعكس التغيير الذي حصل بإضافة هذه الكتلة. من خلال نشر هذه المعلومات عبر الشبكة، بدلا من تخزينها في قاعدة بيانات مركزية واحدة، يصبح من الصعب التلاعب بها. إذا سقطت نسخة من سلسلة الكتل في أيدي أحد المتسللين، فإنه يتم اختراق نسخة واحدة فقط من المعلومات، بدلا من اختراق الشبكة بالكامل.

معاملات فعالة

يمكن للمعاملات الموضوعة من خلال سلطة مركزية أن تستغرق ما يصل إلى بضعة أيام لتسويتها. إذا حاولت إيداع شيك مساء الجمعة، على سبيل المثال، قد لا ترى الأموال في حسابك حتى صباح أول يوم من الأسبوع التالي.

في حين تعمل المؤسسات المالية خلال ساعات العمل، خمسة أيام في الأسبوع، فإن سلاسل الكتل تعمل 24 ساعة في اليوم، سبعة أيام في الأسبوع. يمكن إتمام المعاملات في حوالي عشر دقائق ويمكن اعتبارها آمنة بعد بضع ساعات فقط. هذا مفيد بشكل خاص للتجارة عبر الحدود، والتي عادة ما تستغرق وقتًا أطول بسبب مشاكل المنطقة الزمنية وحقيقة أنه يجب على جميع الأطراف تأكيد معالجة الدفع.

المعاملات الخاصة

تعمل العديد من شبكات سلاسل الكتل كقواعد بيانات عامة، مما يعني أن أي شخص لديه اتصال بالإنترنت يمكنه عرض قائمة بتاريخ معاملات الشبكة. وعلى الرغم من أنه يمكن للمستخدمين الوصول إلى تفاصيل حول المعاملات، إلا أنه لا يمكنهم الوصول إلى معلومات تعريفية عن المستخدمين الذين يقومون بهذه المعاملات.

هناك اعتقاد خاطئ شائع بأن شبكات سلاسل الكتل مثل عملة بيتكوين مجهولة الهوية، في حين أنها في الواقع سرية فقط.

أي عندما يقوم المستخدم بإجراء معاملات عامة، يتم تسجيل رمزه الفريد المسمى بالمفتاح العام على سلسلة الكتل، بدلا من معلوماته الشخصية. فعلى الرغم من أن هوية الشخص لا تزال مرتبطة بعنوان سلسلة الكتل، إلا أن هذا يمنع المتسللين من الحصول على المعلومات الشخصية للمستخدم، كما يمكن أن يحدث عند اختراق أحد البنوك.

المعاملات الآمنة

بمجرد تسجيل المعاملة، يجب التحقق من صحتها بواسطة شبكة سلسلة الكتل. يندفع آلاف أو حتى ملايين أجهزة الكمبيوتر على سلسلة الكتل لتأكيد صحة تفاصيل الشراء. بعد أن يقوم الكمبيوتر بالتحقق من صحة المعاملة، يتم إضافتها إلى سلسلة الكتل في شكل كتلة.

تحتوي كل كتلة في سلسلة الكتل على تجزئة فريدة خاصة بها، إلى جانب التجزئة الفريدة للكتلة التي قبلها. عندما يتم تعديل المعلومات الموجودة على كتلة معينة بأي شكل من الأشكال، يتغير رمز تجزئة هذا الكتلة. ومع ذلك، فإن رمز التجزئة على الكتلة التالية لن يتغير. يجعل هذا التناقض من الصعب للغاية تغيير أو تعديل المعلومات الموجودة على سلاسل الكتل دون إشعار.

الشفافية

على الرغم من أن المعلومات الشخصية على سلاسل الكتل يتم الاحتفاظ بها على شكل معلومات خاصة، فإن التكنولوجيا نفسها دائمًا ما تكون مفتوحة المصدر. وهذا يعني أن المستخدمين على شبكة سلسلة الكتل يمكنهم تعديل الكود كما يرونه مناسبًا، طالما أنهم يمتلكون غالبية القوة الحسابية للشبكة التي تدعمهم.

إن الاحتفاظ بالبيانات على مصدر مفتوح في سلاسل الكتل يجعل العبث بالبيانات أكثر صعوبة. ومع وجود ملايين من أجهزة الكمبيوتر على شبكة سلسلة الكتل في أي وقت، فمن غير المحتمل أن يتمكن أي شخص من إجراء تغيير دون أن يلاحظه أحد.

سلبيات سلسلة الكتل

في حين أن هناك زيادة كبيرة في استخدام سلاسل الكتل في مختلف المجالات، هناك أيضًا تحديات كبيرة لاعتمادها. إن حواجز الطرق أمام تطبيق تقنية سلاسل الكتل اليوم ليست فنية فقط. التحديات الحقيقية هي السياسية والقانونية والتنظيمية، في معظمها، هذا غير آلاف الساعات اللازمة لتصميم برامج مخصصة وبرمجة الخلفية المطلوبة لدمج سلاسل الكتل مع شبكات الأعمال الحالية.

فيما يلي بعض التحديات التي تقف في طريق اعتماد سلاسل الكتل على نطاق واسع:

تكلفة التكنولوجيا

على الرغم من أن سلاسل الكتل يمكن أن توفر المال للمستخدمين مقابل رسوم المعاملات، إلا أن التكنولوجيا بعيدة عن كونها مجانية.

نظام “إثبات العمل” الذي تستخدمه البيتكوين للتحقق من صحة المعاملات، على سبيل المثال، يستهلك كميات هائلة من القوة الحسابية. في العالم الحقيقي، إن الطاقة الكهربائية المستخدمة من قبل ملايين أجهزة الكمبيوتر على شبكة البيتكوين قريبة مما تستهلكه الدنمارك من الطاقة الكهربائية سنويًا. كل هذه الطاقة تكلف المال، ووفقًا لدراسة حديثة من شركة الأبحاث Elite Fixlets، تختلف تكلفة تعدين عملة بيتكوين الواحدة بشكل كبير حسب الموقع، من 531 دولارًا إلى 26170 دولارًا.

واستنادًا إلى متوسط ​​تكاليف المرافق في الولايات المتحدة، فإن هذا الرقم أقرب إلى 4,758 دولارًا.

على الرغم من تكاليف تعدين البيتكوين، يستمر المستخدمون في رفع فواتير الكهرباء من أجل التحقق من المعاملات على سلسلة الكتل. وذلك لأنه عندما يضيف عمال التعدين كتلة إلى سلسلة كتل بيتكوين، تتم مكافأتهم بما يكفي من عملة بيتكوين لجعل وقتهم وطاقتهم جديرة بالاهتمام. وعندما يتعلق الأمر بسلاسل الكتل التي لا تستخدم العملة المشفرة، سوف يحتاج عمال التعدين إلى مقابل مادي أو تحفيزهم بأي شكل للتحقق من صحة المعاملات.

عدم كفاءة السرعة

عملة بيتكوين هي دراسة حالة مثالية لعدم الكفاءة المحتملة لسلسلة الكتل. يستغرق نظام “إثبات العمل” من بيتكوين حوالي عشر دقائق لإضافة كتلة جديدة إلى سلسلة الكتل. وبهذا المعدل، يُقدر أن شبكة سلسلة الكتل يمكنها إدارة سبع معاملات فقط في الثانية (TPS).

وعلى الرغم من أن العملات المشفرة الأخرى مثل إيثيريوم Ethereum يمكنها إدارة 20 معاملة في الثانية. كما أن عملة بيتكوين كاش يمكنها إدارة 60 معاملة في الثانية، أي أنها تعمل بشكل أفضل من بيتكوين، إلا أنها لا تزال محدودة بواسطة سلاسل الكتل.

نشاط غير قانوني

في حين أن السرية في شبكة سلسلة الكتل تحمي المستخدمين من الاختراق وتحافظ على الخصوصية، فإنها تسمح أيضًا بالتداول والنشاط غير القانونيين على شبكة سلسلة الكتل. ربما يكون المثال الأكثر شيوعًا لاستخدام سلاسل الكتل في المعاملات غير المشروعة هو طريق الحرير (بالإنجليزية: Silk Road)، وهو سوق “الويب المظلم” (بالإنجليزية: Dark Web) عبر الإنترنت الذي عمل منذ شهر فبراير عام 2011 وحتى شهر أكتوبر عام 2013 عندما أغلقها مكتب التحقيقات الفدرالي.

سمح الموقع للمستخدمين بالتصفح دون أن يتم تعقبهم وإجراء عمليات شراء غير قانونية بالبيتكوين. تمنع اللوائح الأمريكية الحالية مستخدمي التبادل عبر الإنترنت، مثل تلك المبنية على سلاسل الكتل، من إخفاء الهوية بالكامل.

في الولايات المتحدة، يجب أن تحصل عمليات التبادل عبر الإنترنت على معلومات حول عملائها عند فتح حساب، والتحقق من هوية كل عميل، والتأكيد على عدم ظهور العملاء في أي قائمة بالمنظمات الإرهابية المعروفة أو المشتبه بها.

مخاوف البنك المركزي

بدأت العديد من البنوك المركزية، بما في ذلك الاحتياطي الفيدرالي وبنك كندا وبنك إنجلترا، تحقيقات في العملات الرقمية.

بحسب تقرير بحثي لبنك إنجلترا لعام 2015:

“ستكون هناك حاجة إلى مزيد من البحث لصياغة نظام يمكن أن يستخدم تكنولوجيا سلاسل الكتل الموزعة دون المساس بقدرة البنك المركزي على التحكم في عملته وتأمين النظام ضد الهجوم المنظم”.

تقرير بحثي لبنك إنجلترا لعام 2015

قابلية الاختراق

العملات الرقمية الحديثة وشبكات سلاسل الكتل عرضة لهجمات نسبة الـ 51٪. من الصعب للغاية تنفيذ هذه الهجمات بسبب القوة الحسابية المطلوبة للسيطرة على الأغلبية في شبكة سلسلة الكتل. لكن الباحث في علوم الكمبيوتر بجامعة نيويورك جوزيف بونو قال إن ذلك قد يتغير.

أصدر بونو تقريرًا في العام الماضي يقدر أن هجمات الـ 51% من المحتمل أن تزداد. حيث يمكن للمتسللين الآن استئجار القوة الحسابية، بدلا من شراء جميع المعدات.

آفاق سلسلة الكتل

تم اقتراح سلسلة الكتل لأول مرة كمشروع بحثي في ​​عام 1991، وهو يستقر بشكل مريح في أواخر القرن العشرين.

مثل معظم جيل الألفية، شهدت سلاسل الكتل نصيبها العادل من التدقيق العام على مدى العقدين الماضيين. مع تكهنات الشركات في جميع أنحاء العالم حول ما هي قدرة هذه التكنولوجيا وإلى أين تتجه في السنوات القادمة.

مع العديد من التطبيقات العملية للتكنولوجيا التي تم تنفيذها واستكشافها بالفعل، كونت سلاسل الكتل أخيرًا اسمًا لنفسها في السنة السابعة والعشرين، بسبب البيتكوين والعملات المشفرة في كثير من المواضع.

باعتبارها كلمة طنانة للمستثمرين، فإن سلسلة الكتل تتجه لجعل العمليات التجارية والحكومية أكثر دقة وكفاءة وأمانًا. بينما نستعد للتوجه إلى العقد الثالث من عمر سلاسل الكتل، لم تعد مسألة ما إذا كانت ستلحق الشركات القديمة بهذه التكنولوجيا، بل أصبحت المسألة هي “متى” سوف تقوم بذلك.

أسئلة واختبارات

للتدريب على الأسئلة والاختبارات المتخصصة في البرمجة والرياضيات وعلوم الكمبيوتر بشكل عام، وغيرها من التخصصات العلمية، يمكن تحميل تطبيق اختبارات متعددة التخصصات، وهو تطبيق من إصدار مركز البحوث والدراسات متعددة التخصصات. يحتوي على قاعدة بيانات ضخمة من الأسئلة والتمارين والاختبارات المتخصصة في مختلف المجالات. رابط تحميل التطبيق على موقع أو متجر جوجل بلاي: اختبارات متعددة التخصصات.

المراجع

  • كتاب أساسيات سلسلة الكتل، ترجمة وإعداد: د.م. مصطفى عبيد، مركز البحوث والدراسات متعدد التخصصات، 2020.
  • المرجع باللغة الإنجليزية من إصدار Investopedia.
سلسلة الكتل - مفهومها ومكوناتها وطريقة عملها، عملة البيتكوين، الخصوصية والأمان، مميزات وسلبيات واستخدامات سلاسل الكتل في المجالات المختلفة
سلسلة الكتل – مفهومها ومكوناتها وتطبيقاتها ومميزاتها