شبکه های بلاکچین براساس ایده شبکه های P2P به طوری ساخته شده اند که مجموعه ای از داده فراهم می نمایند که بازیگران شبکه می توانند به آن اعتماد کنند، حتی اگر یکدیگر را نشناسند و به هم اعتماد نداشته باشند. کپی های غیرقابل تغییر آن دیتا در هر نود شبکه ذخیره و اداره می شود. انگیزه های اقتصادی به شکل توکن های بومی شبکه ارائه می گردد تا به شبکه قابلیت تحمل نقص، مقاومت به حمله، و مقاومت به تقارن بدهد.

مفهوم "زنجیره ای از بلوکها" اکتبر ۲۰۰۸ در وایت پیپر بیتکوین با هدف خلق پول P2P (نفر به نفر) بدون بانکها معرفی شد. آن مقاله تحت نام مستعار ساتوشی ناکاموتو منتشر شده و سیستمی را پیشنهاد داد که کامپیوترهای شبکه یک کپی همسان از دفترکل تراکنش ها را نگهداری می کنند که به عنوان تنها مرجع حقیقت برای همه شبکه عمل می نماید. همه نودهای شبکه به طور ۹معی این دفتر کل را بروز رسانی و اداره می کنند، که نمایش دهنده مجموعه دیتای جهانی است که همه بازیگران شبکه می توانند به آن اعتماد کنند حتی اگر یکدیگر را نشناسند و به هم اعتماد نداشته باشند. افراد و موسساتی که در همدیگر را نمی شناسند و به هم اعتماد ندارند، در کشورهای مختلف و تحت نظام قضایی متفاوت قرار دارند، و هیچ تعهد حقوقی الزام آوری به هم ندارند، اکنون می توانند بدون نیاز به شخص ثالث مثل بانک ها، پلتفرم های اینترنت یا واسطه های تسویه حساب در اینترنت با هم تعامل کنند.

مشکل خرج مجدد: این مدل جدید مدیریت دیتای توزیع شده، مشکل خرج دوباره در اینترنت را حل کرد. طوری که امروزه اینترنت طراحی شده است، هرکسی می تواند یک چیز باارزش - به عنوان یک فایل دیجیتالی صادر شده است- را بارها خرج کند، زیرا اطلاعات دیجیتالی می تواند کپی شود، و کپی یک فایل می تواتد در عین حال بارها از یک کامپیوتر به کامپیوترهای دیگر فرستاده شود. پیش از ظهور بیتکوین، ایده شبکه های P2P که با کریپتوگرافی امن شوند در سطوح تحول گرایانه مختلفی، بیشتر در مقالات تئوری از دهه ۱۹۸۰ به بعد، مورد بحث قرار گرفته بود. (مطالعه بیشتر: پیوست - منشا بیتکوین) هرچند، هرگز تا آن زمان اجرای شبکه P2P که بتواند بدون نیاز به ضمانت تبادل از طرف واسط های معتمد، از مشکل خرج مجدد جلوگیری کند عملا وجود نداشت. پروتکل بیتکوین مکانیزمی معرفی کرد که کپی کردن ارزش های دیجیتالی بسیار گران تمام شود.

زنجیره بلوک ها: در یک شبکه بلاکچین، تراکنش توکن ها در بسته هایی از دیتا به نام "بلوک" ثبت می شود که "هش" شده اند. هر بلوک شامل هش بلوک قبلی است، به این ترتیب هر بلوک در زنجیره ای از بلوک ها به بلوک دیگر وصل می شود. این فرایند، یکپارچگی سابقه تمام بلوک ها را تا بلوک اول، که به آن بلوک پیدایش می گویند، تضمین می کند. اگر داده های موجود در یک بلوک عوض شود، مقدار هش آن بلوک و تمام بلوک های پس از آن تغییر می کند، و هر یک از نودها خواهند دانست که داده ها دستکاری شده اند. به این زنجیره فزاینده بلوکها به عنوان دفتر کل اشاره می شود.

دفترکل: فایلی است که لیست فزاینده ای از سابقه تراکنش ها را نگه می دارد که در بلوک هایی به هم زنجیر شده اند که توسط کریپتوگرافی از دستکاری و بازنگری در امان می مانند. اگر اقدام به دستکاری شود، مقدار هش دفتر کل دستکاری شده با مقدار هش ثبت شده در کپی های آن دفترکل روی نودهای دیگر شبکه همخوانی ندارد. بنابراین، مقدار هش یک بلوک به عنوان محافظ در برابر تقلب عمل می کند و می تواند برای بررسی اصالت یک تراکنش روی دفترکل به کار رود. دفترکل توزیع شده: یک کپی از دفترکل روی چندین نود شبکه ای P2P که با کریپتوگرافی امن شده است ذخیره می شود. یک دفترکل توزیع شده دفترکلی عمومی، اشتراکی، و مورد اعتماد از تراکنش ها است که هرکس می تواند آن را بازرسی کند، ولی هیچ کاربری به تنهایی کنترل آن را در اختیار ندارد. هرنود مستقل، آخرین ورژن دفترکل که شامل تمام تراکنش هایی است که از ابتدا انجام شده اند را دارد و می تواند تراکنش ها را تصدیق کند. این فرایند به عنوان "توافق جمعی یا اجماع" شناخته می شود. این بخصوص در تشکیلات بین سازمان ها که هیچ موسسه ای نمی خواهد بابت مدیریت دیتای خود به موسسه دیگر اعتماد کند مفید است.

توکن ها: عبارت "توکن" یک استعاره ساده است. برعکس آنچه ممکن است از این استعاره برداشت شود، توکن به معنی یک فایل دیجیتالی که از کامپیوتری به کامپیوتر دیگر ارسال می شود نیست. در عوض، به عنوان یک قلم ورودی در دفترکلی که به یک آدرس بلاکچین تعلق دارد اظهار می شود. فقط شخصی که کلیدخصوصی این آدرس را دارد، با استفاده از یک نرم افزار وَلِت (کیف پول) که بعنوان کلاینت بلاکچین عمل می کند، می تواند به توکن مربوطه دسترسی داشته باشد. (مطالعه بیشتر: بخش۱- امنیت توکن: ولت ها و کریپتوگرافی) برخلاف دیتابیس های توزیع شده، که دیتای آنان توزیع شده است اما توسط یک هویت واحد کنترل و مدیریت می شود، شبکه های بلاکچین، کنترل توزیع شده را ممکن می کنند. افراد و موسسات مختلف که به هم اعتماد ندارند بدون نیاز به مدیریت مرکزی، اطلاعات به اشتراک می گذارند.

مثل یک اسپردشیت در فضای ابری این دفترکل همچنین می تواند مانند یک اسپردشیت (صفحه اطلاعات اکسل) در فضای ابری توصیف شود. به اپلیکیشن های ابری مثل "گوگل شیتز" فکر کنید، که هر کس می تواند به آن دسترسی داشته و همزمان فایلی را ویرایش کند. ولی، برخلاف گوگل شیتز، که فایل بطور متمرکز در سرور گوگل ذخیره شده است، دفترکل شبکه بلاکچین، سندی است که بطور متمرکز ذخیره نمی شود. درعوض، هر نود شبکه همیشه نسخه ای همسان از همان فایل را نگه می دارد. (با استثنای های موقت زمانی که یک بلوک جدید ساخته می شود.)

وضعیت جهانی: هر کامپیوتری در شبکه کپی یکسان دفترکل خودش را مدیریت می کند، که در سراسر شبکه مانند یک مجموعه دیتای جهانی عمل می نماید، و تضمین می کند که هر توکن تنها یک بار منتقل شود. بنابراین دفترکل، وضعیت جهانی شبکه را نشان می دهد، که تمام نودهای شبکه روی آن توافق دارند.

تراکنش های بیتکوین: هنگام استفاده از شبکه بیتکوین، بجای اینکه یک بانک تراکنش های مالی را تایید کند، همه کامپیوترهای شبکه نسخه دفتر کل خود را چک می کنند و همگی با مکانیزم اجماع اکثریت تراکنش ها را تایید می نمایند. هیچ کاربری مورد اعتمادتر از دیگری نیست. بجای آنکه یک شخص ثالث منفرد معتمد تراکنش ها را از راه سرورهایش تایید کند (رای تنها)، شبکه ای از کامپیوترهایی که پروتکل بلاکچین را اجرا می کنند تراکنش ها را توسط مکانیزم اجماع جمعی تایید می نمایند( رای اکثریت).

این پروتکل مجموعه ای از قوانین و فرایندها است که تعریف می کند چگونه تمام نودهای (ناشناس) شبکه می توانند روی وضعیت حقیقی شبکه به توافق برسند. این پروتکل تعریف می کند که چطور اعضا شبکه با یکدیگر تعامل کنند: (i) تحت چه شرایطی ارسال توکن از A به B معتر است. (ii) پاداش اقتصادی تایید تراکنش ها با توکن کریپتوگرافی شده را تعیین می کند. (iii) چگونه به هویت ها اشاره شود و تراکنش ها چطور امضا شود. (iv) چه کسی برای ارتقا شبکه تصمیم بگیرد.

اقتصاد کریپتو:

کریپتوگرافی شبکه را امن می کند و شفافیت کامل برای تمام اعضا فراهم می آورد، و در عین حال حریم خصوصی هر بازیگر را حفظ می نماید. همچنین اطمینان حاصل می کند که تراکنش های گذشته صحیح هستند. نظریه بازی اعمال می شود تا بوسیله مکانیزم اجماع اکثریت اعضا شبکه تضمین کند که تراکنش های آینده با صداقت انجام گیرد، با این فرض که همه بازیگران شبکه می توانند به طور بالقوه فاسد باشند. مکانیزم اجماع طراحی شده است تا دستکاری دفتر کل را مشکل سازد.

اجماع: اثبات کار ، "مکانیزم اجماع" بکار رفته در شبکه بیتکوین است که فعالیت همگانی مجموعه ای ناشناس از بازیگران شبکه را راهبری می کند. این مکانیزم بر مبنای اصول اقتصاد کریپتو بنا شده است. نظریه بازی معکوس برای پاداش دادن به بازیگران شبکه با توکن بومی شبکه استفاده می شود. در نورد شبکه بیتکوین این توکن بومی بیتکوین است. این مکانیزم پاداش، طراحی شده است تا با در نظر گرفتن سناریوهای حمله شدید و بخاطر عامل بازدارنده قدرت پردازش عظیمی که برای تقلب نیاز است، از لحاظ اقتصادی تقلب را نشدنی کند. قوانین اجماع طوری طراحی شده اند که علی رغم نبود قدرت مرکزی برای نظارت بر صحت فعالیت های شبکه، آن را در مقابل حمله مقاوم کنند.

هویت ها: یک آدرس بیتکوین، که از کلید خصوصی منشا گرفته است، نمایانگر یک هویت مستعار دارنده توکن است. توکن ها در دفتر کل به نحوی ثبت شده اند که متعلق به آدرس مشخصی باشند. فقط مالک آدرس می تواند برای ارسال توکن آن به جایی دیگر درخواست کند. برای اثبات مالکیت یک هویتی بر توکن ها به دیگر اعضا شبکه، دارنده توکن باید تراکنش را با کلید خصوصی خود امضا کند. این شکل از مدیریت هویت، به طور خالص مبتنی ّبر توابع ریاضی است که به کامپیوتر های شبکه اجازه می دهد تا درستی تراکنش را بدون نیاز به دانستن شخصیت واقعی یا کلید خصوصی، تایید نماید. (مطالعه بیشتر: بخش۱ - کریپتوگرافی و هویت های کاربر-کلاینت)

ماشین حکومت و حسابداری: شبکه بلاکچین همچنین می تواند به عنوان ماشین حسابداری توزیع شده یا ماشین حاکمیت فراملیتی توصیف کرد که شفاف و عمومی هستند. این ها یک لایه حاکمیت به اینترنت می افزایند. همه شرکت کنندگان شبکه به طور زنده و در زمان واقعی دسترسی همسانی به دیتای (تقریبا) یکسان دارند. تراکنش ها به طور دسته جمعی اداره می شوند و برای همه بازیگران شفاف هستند و می توانند تا سرآغازشان ردیابی شوند.

سازمان های خودگردان غیرمتمرکز (DAO): دفترکل، به طور جمعی توسط نودهای شبکه خودگردان مدیریت می شود که به همین سبب به عنوان شکل جدیدی از ساختار سازمانی شهرت یافته است که اغلب به آن سازمان خودگردان غیرمتمرکز می گویند. ( مطالعه بیشتر: بخش۲ - حاکمیت و اقتصاد سازمانی. بخش۴ - توکن های هدفمند.)

کاوشگر بلوک: به دلیل ذات عمومی شبکه های بلاکچین، هرکس می تواند یک پژوهش بیگ دیتا روی دفترکل انجام دهد، مانند ردیابی تمام تراکنش های توکن، هش ریت کل شبکه، رشد تراکنش ها، و غیره. هرچند، در حالی که همه داده های روی دفترکل عمومی است، افراد کمی مهارت لازم برای انجام تحلیل های پیشرفته روی داده های بلاکچین را دارند. کاوشگران بلوک، اپلیکیشن های شخص ثالث هستند که به هر کسی اجازه می دهند تا بطور عمومی تمام تراکنش های یک شبکه مشخص مثل بیتکوین و دیگر شبکه های بلاکچین عمومی را کاوش کنند. کاوشگران بلوک مانند موتورجستجوهای اختصاصی ویژه داده های مربوط به بلاکچین هستند. اگرچه، این حد از شفافیت موجب بروز مشکلاتی می شود. پروتکل های جدیدتر بلاکچین که از روش های کریپتوگرافی استفاده می کنند که حریم خصوصی را بیشتر حفظ می نمایند، به این مشکلات حریم خصوصی می پردازند.

چالش زمینه ای شبکه های P2P متشکل از مجموعه نودهای ناشناس شبکه این است که چطور با نودهای خرابکار در غیاب قدرتی مرکزی که امنیت سیستم را تامین کند روبرو شود. چگونه چنین شبکه توزیع شده ای درباره اینکه کدام دیتا صحیح و کدام غلط است، یا کدام فرایند درست یا نادرست است در چنین محیط بی اعتمادی به توافق می رسد؟ به این موضوع، 《مسئله ژنرال های بیزانتین》 می گویند. یک نود خرابکار، که نود بیزانتین نام می گیرد، می تواند عمدا" اطلاعات غلط به سایر نودهای درگیر فرایند اجماع بفرستد. خرابی بیزانتین یکی از مهمترین عیوب شبکه های توزیع شده محسوب می شود. مکانیزم های اجماع قابل اتکا، می بایست در برابر حملات DDoS (خودداری از خدمت توزیع شده) ، حملات سایبیل[^ 1]، و دیگر حملات سایبری مقاوم باشند. تا پیش از ظهور بیتکوین، باور بر این بود که دستیابی به مکانیزم اجماع مقاوم به حمله و با تحمل نواقص میان نودهای بی اعتماد شبکه P2P ممکن نیست. برای اولین بار در تاریخ محاسبات توزیع شده، پروتکل بیتکوین با معرفی 《اثبات کار》 که هزینه اقتصادی حمله به سیستم را به نسبت منافع آن غیرقابل قیاس کرد، راه حلی برای این مسئله ارائه نمود. اثبات کار جرقه پیدایش رشته علمی جدیدی را پیرامون بازی های همکاری اقتصادی زد که از ابزارهای کریپتوگرافیک استفاده می کند به 《اقتصادکریپتو》 شهرت دارد. اقتصاد کریپتو می تواند به عنوان مطالعه تعامل اقتصادی در محیط های بی اعتماد تعریف شود، که هر بازیگر ممکن است به طور بالقوه فاسد باشد. این یک دانش بین رشته ای است و نیازمند فهم عمیقی از کریپتوگرافی، اقتصاد و شبکه های P2P و شناخت هر آن چیزی است که به بازیگران شبکه انگیزه می دهد. ساختار کلید عمومی- خصوصی، کنترل دسترسی هرکس به توکن های خود را تضمین می کند به نحوی که این دسترسی در برابر حمله مقاوم باشد. توابع هش گیری به نودها امکان می دهد تا تراکنش های انجام شدهردر سراسر شبکه را تایید نمایند. همچنین توابع هش گیری و رمزنگاری کلید عمومی خصوصی، هر دو برای این 'بازی همکاری اقتصادی' که اثبات کار نام دارد مورد نیاز است تا به استخراج کنندگان بابت افزودن بلوک های تراکنش های صحیح به دفترکل پاداش داده شود. مکانیزم های کریپتوگرافی می توانند توازن امنیتی به شبکه بیافزایند تا شبکه را در برابر نواقص، حمله و تبانی مقاوم کنند. این به نودهای ناشناس امکان می دهد تا درباره وضعیت همه تعاملات شبکه به توافق برسند.

شبکه بیتکوین اولین نمونه عملی از اقتصاد کریپتو است. بیتکوین《اعتماد بر اساس ریاضیات》 را جایگزین 《اعتماد بر اساس قراردادهای قانونی》 ساخت. با این وجود، امنیت شبکه به فرضیات صورت گرفته درباره نحوه واکنش بازیگران شبکه به انگیزه های اقتصادی بستگی دارد. چگونگی واکنش مردم به انگیزش ها، برای مدتها موضوع مطالعات اقتصادی بوده است. بنابراین اقتصاد کریپتو نقاط مشترک زیادی با طراحی مکانیزم دارد که رشته از اقتصاد مرتبط با نظریه بازی است. نظریه بازی تعاملات استراتژیک را تحلیل می کند که به آنها عنوان بازی داده می شود. این رشته سعی دارد برای هر بازیگر بهترین استراتژی را کشف کند به شرطی که هر دو بازیگر بهترین نتیجه خروجی را برای خود به حداکثر برسانند. طراحی مکانیزم، ابتدا نتایج مطلوب را تعریف کرده و سپس با مهندسی معکوس سعی در ساخت بازی ای دارد که به بازیگران در جهت رسیدن به خروجی های مطلوب انگیزه بدهد. اگرچه اقتصاد کریپتو دانشی بین رشته ای است اما این شاخه غالبا در میان اجتماع دانشمندان کامپیوتر توسعه یافته است. به نظر می رسد که هنوز جا برای افزودن روش هایی از دیگر شاخه های گوناگون اقتصاد و سایر علوم وجود دارد. (مطالعه بیشتر در فصل بعد و در بخش ۴- توکن های هدفمند.)

اثبات کار مکانیزم اجماع است که در شبکه بیتکوین و شبکه های بلاکچین مشابه برای اطمینان از معتبر بودن تراکنش ارسال شده بکار رفته است. این مکانیزم با این فرض بنا شدا که همه گره های شبکه مستعد فساد هستند و اینکه کمترین وجه مشترک همه پول است. مکانیزم اثبات کار با به شیوه ای طراحی شده است که (۱) اگر پول خرج کنید و طبق قوانین بازی کنید، می توانید توکن های شبکه را بدست آورید. (۲) تقلب فایده ای ندارد زیرا استخراج به سخت افزار رایانه ای مخصوصی نیاز دارد و انرژی زیادی می طلبد.

وقتی توکن ها در شبکه ارسال می شوند، هر گره شبکه می تواند ورودی های جدیدی را برای اضافه شدن به دفتر کل پیشنهاد دهد. این نودها تراکنش ها را تایید می کنند و بر سر حل معماهای محاسباتی پیچیده با یکدیگر رقابت می نمایند. در این فرایند، آنان می بایست تمام تراکنش های اخیر شبکه را، از جمله مقداری متادیتای اضافی، جمع آوری کرده، تراکنش ها را تایید نموده، یک عدد تصادفی نامعلوم به نام (نانس) را حدس زده، و تمام این اطلاعات را از یک الگوریتم رمزنگاری ( شا-۲۵۶ SHA-256) بگذرانند تا هش بلوک جدید را پیدا کنند. این بدان معناست که آنها باید کارهای محاسباتی انجام دهند، به همین دلیل است که به این فرایند "اثبات کار" می گویند.

اگر یک نود اولین گره شبکه باشد که آن هش را پیدا می کند، می تواند آن بلوک را به دفترکل خود اضافه کند و مقدار هش و تمام اطلاعات آن بلوک را برای بقیه اعضای شبکه منتشر کند. اکنون بقیه نودها می توانند اعتبار این هش را بیازمایند. اگر آنها اعتبار این بلوک تراکنش های تازه اضافه شده را بپذیرند، این بلوک جدید را به نسخه دفترکل خود می افزایند. اثبات کار طوری طراحی شده است که پیدا کردن هش سخت است در حالی که درستی راه حل ها به راحتی تایید می شود. با شرکت در این رقابت یافتن مقدار هش، نودهای استخراج کننده بطور دسته جمعی اطمینان حاصل می کنند که تمام تراکنش های موجود در یک بلوک معتبر هستند. نود برنده "پاداش بلوک" را به شکل توکن های تازه استخراج شده شبکه (بعلاوه کارمزد احتمالی تراکنش ها) جایزه می گیرد. به همین دلیل است که به این فرایند "استخراج" می گویند. به این ترتیب هش بلوک تایید شده نمایانگر کار انجام شده توسط ماینر (استخراج کننده) است. در زمان انتشار این کتاب، پاداش ساخت موفقیت آمیز بلوک در شبکه بیتکوین ۶.۲۵ BTC به ازای هر بلوک است. پاداش بلوک در هر ۲۱۰۰۰۰ بلوک، یعنی حدودا ۴ سال یک بار ۵۰٪ کمتر می شود هاوینگ (نصف شدن) بعدی در سال ۲۰۲۴ اتفاق می افتد.

یافتن مقدار هش صحیح نیاز به انجام برخی کارها دارد که به شکل پردازش زمان رایانه است ، که به آن "تابع هزینه CPU" نیز گفته می شود. اگر یک ماینر متقلب، سریعترین رایانه ای باشد که هش را می یابد، بقیه شبکه آن بلوک تراکنش ها را نمی پذیرند. بنابراین ، ماینر متقلب جایزه بلوک را دریافت نخواهد کرد ، حتی با وجود اینکه توان و انرژی محاسباتی را صرف این کار کرده باشد. این یک اقدام اقتصادی برای جلوگیری از حملات علیه شبکه است. بنابراین یک بازیگر اقتصادی منطقی از تقلب در سیستم خودداری خواهد کرد ، زیرا این امر باعث هدر رفت هزینه های انرژی و سرمایه گذاری در زیرساخت ها می شود. حملات شبکه، از منظر هزینه های برق و زیرساخت بطور بازدارنده ای گران تمام می شود. یک حمله موفقیت آمیز نیازمند قدرت محاسباتی فراوان، و صرف انرژی و زمان زیاد است. شبکه بیت کوین به دلیل شدت محاسبات فشرده نیازمند مصرف انرژی بالایی نیز دارد.

"سختی" یافتن مقدار هش، و در نتیجه ایجاد یک بلوک، با گذشت زمان تنظیم می شود تا فاصله زمانی ۱۰ دقیقه ای بین بلوکها نسبتاً ثابت بماند[^ 2]. این تنظیم به صورت دوره ای و به عنوان تابعی از اینکه چه میزان قدرت هش توسط شبکه استخراج کنندگان اعمال شده است، انجام می گیرد. اگر بلوک ها در کمتر از ۱۰ دقیقه ایجاد شوند، سختی شبکه نیز افزایش می یابد. به همین ترتیب، اگر ایجاد بلوک ها بیش از ۱۰ دقیقه طول بکشد، سختی کاهش می یابد. همچنین دشواری با توجه به سطح رقابت افزایش می یابد - یعنی تعداد رایانه های دیگری که برای تأیید یک بلوک رقابت می کنند.

شبکه بیت کوین (1) منبع باز ، (2) عمومی و (3) بدون مجوز است. ماهیت "منبع باز" به این واقعیت اشاره دارد که هر فرد دارای مهارت کافی می تواند به صورت عمومی در تصحیح پروتکل کمک کند. علاوه بر این، هرکسی می تواند کد آن را بردارد ، آن را اصلاح کند و نسخه مورد نظر خود از یک شبکه پرداخت P2P را بسازد. خصوصیت "عمومی" به این معنا برمی گردد که هر کسی می تواند از این شبکه به عنوان سیستم پرداخت استفاده کند (کاربر)، و هر فردی می تواند پروتکل و دفتر کل را دانلود کرده و تراکنش ها را تأیید نماید(نودهای کامل). "شبکه بدون مجوز" به این واقعیت اشاره دارد که هر کسی می تواند پروتکل و دفتر کل را دریافت کند و تراکنش ها را در دفتر کل (ماینرها) بنویسد. در شبکه بیت کوین، چهار نوع گره (نود) وجود دارد: گره های کامل ، گره های استخراج کننده ، استخرهای ماینینگ و گره های سبک.

گره های کامل کل تاریخچه شبکه بیت کوین (دفترکل) را مدیریت کرده و اعتبار معاملات جدید را هنگام افزودن به دفترکل بررسی می کنند. هر کس که دارای گره کامل باشد می تواند توکن های بیت کوین را ارسال و دریافت کند و یکپارچگی تراکنش ها را بدون نیاز به شخص ثالث تأیید کند. تأیید تراکنش یک کار مکمل در استخراج بیت کوین است. با وجود اینکه استخراج بیت کوین تقریباً به طور انحصاری روی سخت افزارهای ویژه انجام می شود ، "گره کاملی" که فقط تراکنش ها را تأیید می کند می تواند در یک رایانه خانگی معمولی با سخت افزار پردازش استاندارد عمل نماید. در روزهای اولیه پیدایش شبکه بیت کوین ، همه مجبور بودند دفتر کل کامل را دانلود کنند تا بتوانند تراکنش ها را ارسال کنند. امروزه ، توسعه دهندگان نرم افزار کیف پول گزینه گره های سبک را نیز ارائه می دهند (پست بعد را ببینید).

گره های استخراج کننده(ماینرها) برای به دست آوردن امکان ایجاد بلوک های جدید و افزودن معاملات به دفترکل رقابت می کنند. آنها می توانند "استخراج انفرادی" یا "استخر استخراج" داشته باشند. اگر آنها به تنهایی استخراج می کنند ، باید کپی کامل دفترکل خود را نگه داری کنند. استخراج کنندگان برنده، بابت ایجاد بلوک جدید توکن های بیت کوین پاداش می گیرند(جایزه بلوک). مکانیزم دقیق پاداش در پروتکل مشخص شده است. علاوه بر جایزه بلوک ، استخراج کنندگان می توانند کارمزدهای معاملات را نیز بدست آورند. اگرچه ، کارمزد تراکنش ها طبق پروتکل مشخص نشده است اما توسط ماینر در بازار آزاد قابل مطالبه است. کارمزد تراکنش ها معمولاً هنگامی افزایش می یابد که ترافیک شبکه زیاد باشد و شبکه متراکم شود.

استخرهای استخراج: در طول سال ها ، ماینر ها شروع به همکاری و کارتل های نود های استخراج کننده تشکیل داده اند. در سناریوی استخر استخراج ، ماینر های انفرادی با دیگر ماینرها برای نوشتن در دفترکل و دریافت جایزه بلوک همکاری می کنند. عامل استخر ماینینگ از یک "گره کامل" نگه داری می کند و ماینرهای انفرادی، CPU خود را (همچنین به عنوان قدرت هش در نظر گرفته می شود) به آن اختصاص می دهند. با استفاده از قدرت هش جمعی تمام ماینرها ، آنها می توانند شانس خود را افزایش دهند تا سریعترین کامپیوتر برای حل مسئله و نوشتن بلوکی از تراکنش ها در دفتر کل باشند. در عین حال، وایت پیپر (مقاله بیانیه اولیه) اصلی بیت کوین این نوع همکاری بین ماینر ها را در نظر نگرفته بود. فرضیه های اقتصادی آن مقاله مبتنی بر "نظریه بازی ساده" است ، نه "نظریه بازی تیمی". در نتیجه ، شبکه بیت کوین به یک سیستم بسیار متمرکزتر از آنچه در ابتدا در نظر داشته است، تبدیل شده است. بنابراین برخی افراد بیان می کنند که واقعیت مکانیزم اجماع بیت کوین را می توان "اثبات کار واگذار شده" توصیف کرد ، و تبدیل به انحصار چندجانبه ای از تعداد انگشت شماری استخرهای ماینیگ شده است ، که ممکن است بیانگر اهداف اصلی خالق بیت کوین ،ساتوشی ناکاموتو نباشد.

گره های سبک برای تأیید ساده پرداخت (SPV ) در اپلیکیشن های کیف پول گوشی های هوشمند ایجاد شده اند. به همین دلیل از آنها به عنوان گره های SPV یا کلاینت های SPV نیز یاد می شود. بر خلاف نود های کامل ، این گره ها تمام دفترکل را نگهداری نمی کنند و فقط نسخه ای از تمام عناوین همه بلوک های تراکنش را ذخیره می کنند. از آنجاییکه که این گره ها به همه اطلاعات ذخیره شده در دفترکل دسترسی ندارند، نمی توانند تراکنش ها را به صورت خودکار تأیید کنند. گره های سبک به اطلاعات داده شده توسط سایر همتایان شبکه که به همه داده های دفترکل دسترسی دارند، وابسته هستند.

برعکس نود های استخراج، نود های کامل انگیزه اقتصادی مستقیم برای تأیید معاملات ندارند. با این حال، انگیزه های غیرمستقیم برای بکارگیری یک گره کامل به جای گره سبک وجود دارد. در صورت رخداد ارتقای پروتکل، اجرای یک گره کامل تنها راه رأی گیری در مورد نحوه ارتقای شبکه است. دلیل دیگر برای بکارگیری یک گره کامل ، وجود سطح بالاتر از حریم خصوصی است زیرا گره های کامل دفتر کل کامل و تمام داده های معاملات را بر روی دستگاه خود نگهداری می کنند. این کاملاً متفاوت از نحوه کار گره های سبک است. گره های سبک برای انتشار تراکنش ها در شبکه به سرورهای شخص ثالث متکی هستند، این بدان معناست که سرورهای این سرویس شخص ثالث از تاریخچه تراکنش آن نود سبک مطلع هستند.  

تمام ورودی های دفترکل فقط قابلیت خواندن دارند. هنگامی که یک بلوک از تراکنش ها توسط شبکه پذیرفته شد، دیگر نمی توان به راحتی آن را تغییر داد یا حذف کرد. برای ایجاد تغییر باید همه بلوک ها دوباره محاسبه شوند، و در مورد چنین تغییراتی اکثر شرکت کنندگان در شبکه بایستی با آن موافق باشند. یک مهاجم باید کار محاسباتی همه بلوک های متوالی را در اکثریت نود های شبکه انجام دهد. این امر مستلزم کنترل، یا رشوه دادن به اکثر گره های شبکه است. حتی اگر انجام این محاسبات در فاصله زمانی ایجاد بلوک امکان پذیر باشد، هزینه بسیار بالاتر از جایزه حمله به شبکه خواهد بود. با وجود اینکه دستکاری امکان پذیر است، مکانیزم شبکه طوری طراحی شده است که عملی نباشد.

این وب سایت ها اطلاعاتی دقیقی را در مورد هزینه های فعلی حمله به شبکه های مختلف بلاکچین بابت به اصطلاح "حمله 51٪" ارائه می دهند. یک شبکه اثبات کار تا زمانی که بیش از ۵۰ درصد کار توسط ماینرهای درستکار انجام شود ، ایمن است. "حمله 51٪" زمانی اتفاق می افتد که یک شخص یا موسسه قادر به کنترل بیشترین میزان نرخ هش یا قدرت محاسباتی برای دستکاری شبکه باشند. در تاریخ ده ساله بیت کوین، هیچ گونه دستکاری توسط مهاجمان خارجی موفقیت آمیز نبوده است.

• ابزار آنلاین برای بررسی هزینه حمله به شبکه بیت کوین: https://gobitcoin.io/tools/cost-51-attack/](https://gobitcoin.io/tools/cost-51-attack/

• ابزار آنلاین برای بررسی هزینه حمله به شبکه های مختلف بلاکچین: https://www.crypto51.app/](https://www.crypto51.app/

یک حمله ۵۱ درصدی موفق می تواند تأثیرات زیر را داشته باشد: به شما این امکان را می دهد که (1) بلوک ها را با افزودن یا حذف تراکنش ها تغییر دهید ، که برای این کار به PoW اضافی نیاز دارید (هرچه تراکنش قدیمی تر باشد، حمله سخت تر می شود). (2) میتوانید شرکت کنندگان را و به تبع آن تراکنش های این شرکت کنندگان را سانسور کنید. (3) می توانید تراکنش ها را ارسال و سپس آن ها را معکوس کنید؛ و (4) قوانین پروتکل را تغییر دهید.   آنچه یک حمله 51 درصدی نمی تواند انجام دهد تغییر تراکنش های موجود یا تراکنش های جعلی است ، مانند (1) تغییر مبلغ ارسالی در یک تراکنش موجود ؛ (2) تغییر گیرنده گیرنده موجود ؛ یا (3) ارسال توکن های کسی بدون تأیید وی. دلیل این امر آن است که کلیه تراکنش ها باید با کلید خصوصی مالک توکن امضا شوند، که با توافق اکثریت افراد شبکه قابل نمایش نیست. تغییر جزئیات یک تراکنش موجود، دفتر کل را "نامعتبر" می کند، زیرا که تراکنشی بدون امضای معتبر در آن وجود خواهد داشت. این نوع دستکاری ها تنها با اجبار و به زور گرفتن کلیدهای خصوصی یک بازیگر شبکه امکان پذیر است. همچنین، می توان الگوریتم رمزنگاری (SHA) را برای حمله به شبکه شکست، به همین دلیل استفاده از الگوریتم های رمزنگاری که قبلا به طور صحیح تحت تست تنش قرار گرفته اند ، ضروری است (بیشتر بخوانید: قسمت 1 - امنیت رمز: رمزنگاری).

در مهندسی نرم افزار، " فورک (شاخه) های نرم افزار" به این واقعیت اشاره دارد که هرگونه نرم افزار رایگان و منبع آزاد ممکن است بدون نیاز به مجوز از تیم توسعه دهنده اصلی و بدون نقض قانون کپی رایت ، کپی و اصلاح شود. این اصطلاح گاهی اوقات فراتر از فقط یک کد به شکاف در جامعه توسعه دهندگان یک پروژه موجود نیز اشاره دارد. ماهیت منبع باز شبکه های بلاکچین عمومی به همه این امکان را می دهد که کد را دانلود کنند، آن را اصلاح کرده و شروع به ایجاد یک شبکه جداگانه بر اساس یک نمونه کد مشخص نمایند.

به این ترتیب، یک نفر می تواند یا (1) با یک کپی ساده از کد موجود و اصلاح آن برای ساخت یک شبکه جدید؛ یک شبکه نو ایجاد کند(به عنوان مثال "Zcash" و "Litecoin" ، بر اساس کد کدBitcoin هستند ) و یا(2) به منظور بروز رسانی پروتکل، یک شبکه موجود، از جمله دفتر کل و جامعه آن را شکاف دهد و دنباله متفاوتی بسازد.

این به روزرسانی های پروتکل، بدلیل اختلافات مربوط به ارتقا پروتکل، می تواند باعث شکاف شبکه شود (مانند مورد "Bitcoin Cash" و "Ethereum Classic" ) و یا باعث جدا شدن عمدی به دلایل اقتصادی، که اغلب برای استخراج ارزش اقتصادی بالاتر از هر چیز دیگری فراتر از مباحث فلسفی مربوط به پرتکل ایجاد می شود (مانند مورد "Bitcoin Gold"،"Bitcoin Diamond" و "Bitcoin Platinum"). انواع و قوانین تقسیم بندی های نرم افزاری به پروتکل های رسمی و غیررسمی هر شبکه بستگی دارد. شبکه بیت کوین و شبکه های مشابه بین "فورک سخت " و "فورک نرم" تمایز قائل می شوند:

هارد فورک "تغییرات سخت"

نوعی تغییر پروتکل است که با گذشته شبکه سازگار نیست. نود هایی که به نسخه جدید پروتکل به روز نشوند، دیگر قادر به پردازش تراکنش ها نیستند.

تمام نود هایی که تراکنش ها را مطابق پروتکل قدیمی تأیید می کنند، بلوک های تولید شده براساس پروتکل جدید را نامعتبر تلقی می کنند. بنابراین نودهایی که می خواهند پروتکل جدید را تایید کنند، باید نرم افزار خود را ارتقا دهند.

سافت فورک "تغییرات نرم"

نوعی تغییر پروتکل است که با گذشته سازگار است. نود هایی که پروتکل را به روز نکرده اند، اگر قوانین پروتکل جدید را نقض نکنند، همچنان قادر به پردازش تراکنش ها خواهند بود. بلوک های تولید شده بوسیله ماینرهایی که پروتکل ارتقا یافته را اجرا می کنند، توسط همه نود های شبکه پذیرفته می شوند. بلوک های تولید شده توسط ماینرهایی که نسخه قدیمی را اجرا می کنند از طرف نودهایی که نسخه جدید پروتکل را اجرا می کنند رد می شوند. اگر بلوک های ماینرهای نسخه قدیمی توسط بخشی از شبکه رد شود، ممکن است آنها نیز تمایل به ارتقا پیدا کنند. در نتیجه، سافت فورکها در فرآیند رأی گیری کمی آهسته تر از هاردفورک ها هستند و چندین هفته به طول می انجامند. اگر اکثر ماینرها به پروتکل جدید ارتقا پیدا کنند، از آن به عنوان یک سافت فورک ایجاد شده توسط ماینر(MASF) یاد می شود. در صورت همکاری نودهای کامل - بدون حمایت ماینرها-، از آن به عنوان سافت فورک فعال شده توسط کاربر (UASF) یاد می شود.

وقتی برخی از نود های شبکه همچنان از پروتکل قدیمی استفاده می کنند، در حالی که بقیه از پروتکل جدید استفاده می کنند، تقسیم و انشعاب رخ می دهد. به روزرسانی های پروتکل فنی به طور مکرر اتفاق می افتد و معمولاً دردسر زیادی ایجاد نمی کند، به ویژه هنگامی که ارتقا فنی جزئی باشد. زنجیره کوتاهتر از بین میرود و توکن آن دیگر ارزش بازاری ندارد. با این وجود، تاریخچه کوتاه شبکه های بلاکچین نشان داده است که تصمیمات سیاسی تر در مورد ارتقا پروتکل می تواند منجر به شکاف در شبکه شود، جایی که زنجیره اقلیت به اندازه کافی پیرو یا دلایل سیاسی برای حفظ اقتصاد خود دارد. جنبه کلیدی این موضوع شکافی است که میان توان فکری توسعه دهندگان بوجود می آید که از یک شبکه یا شبکه دیگر پشتیبانی می کنند. زمانی که شکاف بین جامعه گروه بوجود می آید، توسعه دهندگان اغلب ناچار به موضع گیری یه نفع یک شبکه یا شبکه دیگر موضع می شوند، که می تواند منجر به فقدان توان توسعه مورد نیاز شود. ماینرها هم باید مشخص کنند که از کدام شبکه پشتیبانی می کنند (بیشتر بخوانید: قسمت 2 - اقتصاد سازمانی و حاکمیت DAO ها).

در مورد هارد فورک، هرکسی که در شبکه قدیمی توکن داشته است، می تواند معادل آن نیز در شبکه کوچک جدید توکن داشته باشد که بنابراین می تواند آن را بفروشد یا نگه دارد. با این وجود، برای این کار حداقل به یک صرافی نیاز هست که مبادلات توکن جدید شبکه کوچک را بپذیرد، در غیراینصورت، هیچ بازاری برای توکن آن شبکه وجود ندارد و در نتیجه، شبکه و توکن هایش محو می شود. یک هارد فورک سیاسی یک رویدادی غیر مترقبه است و بسته به اینکه کدام شبکه در طولانی مدت مورد توجه قرار بگیرد، می تواند بر ارزش توکن های افراد تأثیر جدی بگذارد. به عنوان نمونه هایی از هارد فورک های سیاسی که شبکه را شکافته اند میتوان به "اتریوم کلاسیک" (ETC)[^ 3] و "بیتکوین کش" (BCH)[^ 3] اشاره نمود. در نتیجه ی این تغییرات برجسته شبکه بیت کوین و شبکه اتریوم ، مسئله حاکمیت یک بحث همیشگی در جامعه آنان ایجاد کرده است و به نظر می رسد یکی از برجسته ترین سوالات تحقیقاتی برای سال های آینده باشد (بیشتر بخوانید: قسمت 2 - اقتصاد سازمانهای خودران توزیع شده و حاکمیت درون زنجیره ای در مقابل حاکمیت خارج از زنجیره).

بعلاوه، شکاف موقتی در شبکه به دلیل تأخیرهای شبکه می تواند به طور اتفاقی رخ دهد. اگر دو ماینر بطور همزمان به راه حل های مختلفی برای یک بلوک برسند که هر دو معتبر باشند، امکان شکاف و تقسیم موقت شبکه وجود دارد. زمانی که این اتفاق رخ دهد، نود های موجود در شبکه دو نسخه جایگزین دفترکل در بخشهای مختلف شبکه خواهند داشت. با این اتفاق دو شبکه بلاکچین موازی ایجاد می شود. پروتکل بیت کوین برای حل این شکاف های موقتی مقرراتی ارائه کرده است تا فقط یک شاخه از شبکه باقی بماند. در یک شبکه اثبات کار مانند بیت کوین، شبکه ای که روی هم رفته بیشترین " برایند اثبات کار" را دارد که به عنوان "قدرت هش کردن" یا "قدرت شبکه" نیز شناخته می شود، همیشه از نظر نود های یک شبکه معتبر محسوب می شود. در این فرایند، نسخه دفترکل برنده با "رأی" اکثریت شبکه تعیین می شود. نود ها با به روزرسانی پروتکل (یا عدم آن) به یک نسخه رأی می دهند. "طول بلاکچین" به شاخه ای از شبکه با بیشترین تجمع اثبات کار اشاره دارد، نه به شاخه ای با بیشترین بلوک.

فورک های مذکور نتیجه ارتقا پروتکل یک شبکه بلاکچین موجود است که همگی منجر به تقسیم نود های موجود شبکه به دو گروه شد. چنین شکافی می تواند بر قیمت بازار توکن شبکه تأثیر بگذارد، زیرا هر دو شبکه از شبکه اصلی کوچکتر هستند. شکل دیگر تغییرات می تواند یک تغییرات فورک نرم ساده باشد که در پروژه های منبع باز معمول است. از آنجایی که کد پایه بیت کوین منبع باز است، هرفردی می تواند از این کد اصلی به عنوان الگو استفاده کرده و با تطبیق برخی متغیرها، پارامترها یا توابع، شبکه بلاکچین دیگری ایجاد کند.   درطول سالها، پروتکل بیت کوین صدها بار اصلاح شده است تا نسخه های دیگری از بیت کوین ایجاد کند که سریعتر یا ناشناس تر باشند، مانند "لایت کوین" یا "زی کش". پس از مدتی، روشن شد که پروتکل بلاکچین سیستم عاملی را فراهم می کند که به گروهی از افراد که یکدیگر را نمی شناسند و یا به هم اطمینان ندارند، اجازه می دهد خود را حول اهداف مشخص و نه تنها "پول بدون بانک" سازماندهی کنند. بنابراین، بسیاری از پروژه ها سعی کردند با تغییر کد پایه بیتکوین انواع دیگر انتقالات P2P فراهم کنند، مانند ذخیره سازی غیرمتمرکز فایل بدون خدمات وب آمازون ، مانند مورد "Sia" یا شبکه های اجتماعی غیر از توییتر و فیسبوک و از این قبیل، مثل مورد "Steemit". این ایده برای آن شکل گرفت که از شبکه های تک منظوره که فقط یک قرارداد هوشمند دارند فاصله گرفته [^ 5] و در عوض پروتکلی ایجاد شود که بتوانید هر نوع تراکنش ارزش P2P را از طریق همان شبکه انجام داد. برخی از جالب ترین پروژه های اولیه "کالرکوین" و "مسترکوین" بودند. آنها از توکن بیت کوین به عنوان وسیله نقلیه برای هر نوع انتقال ارزش یا قرارداد قانونی استفاده کردند. ویتالیک بوترین، که مدت کوتاهی با آن پروژه ها سروکار داشت، متوجه شد که این اقتباس های پروتکل بیت کوین ممکن است اما به اندازه کافی کارآمد و انعطاف پذیر نیستند. متعاقبا، وی ایده جدا کردن قابلیت های قرارداد هوشمند از قابلیت های پردازش تراکنش شبکه را ارائه داد و پروژه اتریوم را آغاز کرد. این امر امکان ایجاد محیط انعطاف پذیرتر از شبکه بیت کوین و سایر شبکه های بلاکچین با هدف خاص را فراهم می کند. شبکه اتریوم برای اولین بار یک شبکه غیرمتمرکز را معرفی کرد که امکان پردازش هر نوع انتقال ارزش را با استفاده از قراردادهای هوشمند فراهم می کند. این قراردادهای هوشمند بدون نیاز به ایجاد زیرساخت های بلاکچین مخصوص خودتان، به راحتی می توانند با نوشتن چند خط کد ایجاد شده و توسط شبکه اتریوم پردازش شوند. برخلاف شبکه بیت کوین که برای یک قرارداد هوشمند تک طراحی شده است که حواله های P2P را تسویه می کند، شبکه اتریوم به عنوان یک شبکه رایانه ای غیرمتمرکز طراحی شده است که هر نوع قرارداد هوشمندی با استفاده از ماشین مجازی اتریوم (EVM) قابل پردازش است و در آن هر نوع ارزش توکن دار شده ای قابل انتقال می باشد (بیشتر بخوانید: قسمت 2 - قراردادهای هوشمند ، قسمت 3 - توکن ها).

پیدایش اتریوم بسیاری از پروژه های جدیدتر بلاکچین را تشویق کرد تا شبکه هایی مشابه قرارداد هوشمند بسازند. نمونه هایی از این پروژه ها عبارتند از: "کاردانو" ، "نئو" ، "ایاس" ، "فبریک هایپرلجر"، "اونتولوژی"، و بسیاری دیگر. عوامل گوناگونی در ارزیابی امکان سنجی این پروژه ها مرتبط خواهد بود، مانند عوامل فنی، اقتصادی و عوامل قانونی. هنوز مشخص نیست که کدام راه حل جایگزین شبکه اتریوم می توانند فراگیر شود، و آیا سناریوی "برنده همه بازار را می گیرد" اتفاق می افتد یا چندین شبکه بطور همزمان وجود خواهند داشت. در حال حاضر، به نظر می رسد که جامعه اتریوم بیشترین کشش را دارد و از مزیت اولین شروع کننده بازار وتوسعه دهندگان بسیار برخوردار است، اما این می تواند تغییر کند.

علاوه بر این، سیستم های دفترکل توزیع شده دیگری با انواع مختلفی از مکانیزم های اجماع، مانند نمودارهای حلقوی جهت دار (DAG) ظهور کرده اند که دیگر نیازی به ایجاد یک زنجیره بلوک ندارند، و در عوض از مکانیزم های اقتصاد رمزنگاری دیگری برای رسیدن به اجماع استفاده می کنند. نمونه هایی از شبکه هایی که از DAG به عنوان سازوکار اجماع استفاده می کنند "آیوتا"، " بایتبال" یا "نانو" هستند.

از طرف دیگر، موسسات خصوصی مانند بانک ها، شرکت های بیمه و بسیاری از صنایع متکی بر زنجیره تأمین دریافتند که مفهوم مدیریت داده های جمعی توسط یک سیستم دفترکل توزیع شده می تواند ابزاری مفید در صنعت باشد. بر خلاف شبکه های بلاکچین عمومی و بدون مجوز، صنایع شروع به طراحی "دفترکل های مجوز دار" کردند، که در آن تمام تایید کنندگان اعضای کنسرسیوم یک صنعت یا حداقل اشخاص حقوقی جدا، ولی از همان تشکیلات هستند. با این حال، اصطلاح "بلاکچین" در حوزه شبکه های مجوزدار و خصوصی بسیار بحث برانگیز و محل اختلاف نظر است. منتقدان این سوال را مطرح می كنند كه آیا یك دفتر مجوزدار، که در آن كه شما مراجع قدرت آن اعتماد میکنید، اصلا می تواند به عنوان یك شبکه بلاكچین تلقی گردد. طرفداران دفترکل های مجوزدار این استدلال را بیان می کنند که اصطلاح "بلاکچین" برای هر گونه ساختار داده توزیع شده ای که تراکنش ها به عنوان بلوک های زنجیر شده هش می گردند قرار، استفاده می شود و بنابراین به شبکه های مجوز داری هم که تراکنش ها را به یک زنجیره بلوک تبدیل کنند، اطلاق می گردد.

شبکه های عمومی از سازوکارهای اقتصاد کریپتو (اعتماد به ریاضی) با مکانیزم اجماعی که به رفتار فرد (تلاش برای محاسبه) برای رسیدن به یک هدف جمعی انگیزه می دهد برای حفظ امنیت شبکه استفاده می کنند. مکانیزم انگیزش به توکن شبکه گره خورده است. ضروری است که این شبکه بازیگران بی اعتماد از حملات و دستکاری در امان بماند. از سوی دیگر، شبکه های مجوز دار توسط مجموعه ای از بازیگران شبکه که یکدیگر را می شناسند و به هم اعتماد دارند بطور گروهی مدیریت می شوند و به مکانیزم های اجماع شدید محاسباتی مانند اثبات کار و توکن احتیاج ندارند. اعتماد بر سیستم قانونی و خوش نامی بازیگران شناخته شده شبکه (اعتماد با قرارداد حقوقی) متکی است. کمترین وجه مشترک این شبکه ها وجود یک دفترکل توزیع شده است. به همین دلیل است که اصطلاح "دفتر توزیع شده" به عنوان اصطلاح فراگیرتری برای توصیف فن آوری های برگرفته شده از شبکه بیت کوین پیدا شده است. ممکن است مجوزدار یا بدون مجوز باشند، تراکنش ها در زنجیره بلوک بسته بندی کنند و یا مانند مورد IOTA اصلا از زنجیره بلوک استفاده نکنند.

پروتکل های بلاکچین و دفترهای توزیع شده مشابه، بر روی اینترنت عمل می کنند و می توانند در چندین مفهوم تعریف شوند: (i) شبکه فیزیکی: توسط یک شبکه P2P از کامپیوتر نشان داده می شود که پروتکل مشابهی را اجرا می کنند. (ii): پروتکل: قوانین شبکه را تعریف کرده و آنها را با اجماع[^ 6] از همه نود های شبکه اجرا می کند. این شامل مشوق های اقتصادی مرتبط با توکن داخلی است. (iii) دفتر کل: مدیریت کلیه دارایی ها به صورت یک دفترکل مشترک و عمومی از تمام تراکنش ها از بلوک پیدایش تا به امروز. (iv) شناسایی و آدرس دهی: دارایی ها به هویت هایی تعلق دارند که باید مورد خطاب قرار گیرند تا بتوانیم مقادیر را از یکی به دیگری منتقل کنیم. این هویت ها بسته به نوع الگوریتم های کدنگاری مورد استفاده، می توانند کم و بیش ناشناس باشند. (v) در مورد شبکه های قرارداد هوشمند مانند اتریوم, قراردادهای هوشمند روابط میان بازیگران را مدیریت می کنند و منطق تجارت یا حاکمیت را نشان می دهند.

اثبات کار بیت کوین بسیار پیشگامانه است، اما هزینه آن زیاد است. گرچه امنیت را در یک شبکه بی اعتماد تضمین می کند، اما کند و انرژی بر است و به نفع کسانی است که منابع اقتصادی بیشتری برای خرج کردن دارند. به همین دلیل محققان و توسعه دهندگان بسیاری شروع به کشف سازوکارهای اجماع جایگزین کردند تا سعی کنند برخی از چالش های اصلی بیت کوین را برطرف کنند.

پرسش های تحقیقاتی که باید حل شوند عبارتند از: 

• چگونه می توانیم در مورد یک نسخه از تاریخچه که اکثریت آن را درست می پندارند به اتفاق نظر برسیم؟

• چگونه می توان منابع طبیعی کمیاب (مانند برق و CPU) را با منابع شبکه هماهنگ کرد تا از هزر نمودن سیستم توسط رفتار بو باززگران مخرب جلوگیری کند؟

• خطرات امنیتی و عاملین حمله کدامند؟

با وجود اینکه الگوریتم های مختلف اجماع در حال آزمایش هستند، فعلا اثبات کار و اثبات سهام (PoS) بیشترین میزان فراگیری را دارند. با این حال، توجه به این نکته مهم است که شبکه های بلاکچینی که از مکانیزم توافق عمومی یکسانی استفاده میکنند ممکن است مشخصات متفاوتی داشته باشند[^ 7]. شبکه های بیت کوین و اتریوم از انواع متفاوتی از اثبات کار استفاده می کنند.

همین امر در مورد "اثبات سهام" صادق است، سازوكار اجماع كه در آن فقط بازیگران شبکه كه سهام مالی در این شبکه دارند می توانند بلوك ها را به دفترکل اضافه كنند. بر خلاف اثبات کار، اعتبارسنجان برای ایجاد بلوکی از تراکنش ها با یکدیگر رقابت نمی کنند. به جای اینکه برای تأیید اعتبار یک بلوک انرژی صرف شود، کاربران باید ثابت کنند که مقدار مشخصی از توکن های شبکه را برای تولید یک بلوک در اختیار دارند. توکن های کیف پول شما بیانگر سهم شماست. انواع گوناگونی از اجرای "اثبات سهام" وجود دارد.

پیشنهادات اولیه اثبات سهام بر این فرض استوار است که کسانی که سهم بیشتری در سیستم دارند طبیعتا انگیزه بیشتری برای عملکرد درست دارند هنگام تأیید تراکنش ها و نوشتن بلوک ها دارند. فرض بر این بود که دارندگان توکن علاقه طبیعی به موفقیت طولانی مدت شبکه دارند. در غیر این صورت، اگر بخواهند به روشی نادرست کار کنند، ارزش سهم آنها در سیستم کاهش می یابد. بعلاوه فرض بر این بود که هرچه تعداد بیشتری از توکن ها در اختیار کسی باشد، در صورت حمله به شبکه، تعداد بیشتری از آنها در معرض خطر قرار می گیرند. بنابراین حق رأی متناسب با مقدار دارایی توکن های شبکه طراحی میشده است. با این حال، یک مشکل در مکانیزم اصلی اثبات سهام وجود دارد: برخلاف اثبات کار، که استخراج گران است، و به همین دلیل هوشمندانه نیست که انرژی خود را روی تغییراتی هدر دهید که برای شما هیچ پولی به ارمغان نمی آورد، اثبات سهام نیازی به کار محاسباتی فشرده برای ایجاد یک بلوک ندارد. فرض بر این است که اعتبارسنجان چیز دیگری برای از دست دادن ندارند اما و پاداش زیادی خواهند برد.

شبکه"پیرکوین" اولین پروژه ای بود که اثبات سهام را معرفی کرد. شبکه های دیگر اثبات سهام را با تغییرات خود ادامه دادند، مانند ("Tendermint" ("Cosmos" "Ouroboros" ("Cardano")، "Tezos" ، "Dfinity" ، "Nxt" ، "BlackCoin" ، "NuShares/NuBits" و " Qora" که هرکدام خصوصیات متفاوتی دارند. برخی مانند “Decred” عناصر اثبات کار و اثبات سهام را ترکیب می کنند. پروژه اتریوم در حال برنامه ریزی است تا با یک هارد فورک به نام کسپر (Casper) ، از اثبات کار به اثبات سهام انتقال یابد. توسعه دهندگان اتریوم پیشنهادهای مختلفی درباره چگونگی انجام این کار ارائه داده اند.

اثبات سهام واگذارشده (DPoS)

نوعی از اثبات سهام است که برای اولین بار توسط "BitShares" اجرا شد. این یک تغییر بنیادی تر است، نوعی دموکراسی نمایندگی که در آن صاحبان توکن می توانند رای خود را به نمایندگان منتقل کنند تا از طرف آنها اعتبار سنجی کنند. به طور کلی بین ۲۱ تا ۱۰۱ نمایندگی منتخب وجود دارد که ممکن است به طور دوره ای جابجا شوند یا به آنها دستور داده شود که بلوک های خود را تحویل دهند. این نمایندگان می توانند بلوک هایی ایجاد کنند و از ایجاد بلوک توسط اشخاص غیر معتمد جلوگیری کنند. آنها نمی توانند تراکنش ها را تغییر دهند، اما می توانند ورود تراکنش های خاصی را در لیست بعدی شبکه وِتو کنند. شبکه های مختلف انواع DPoS مخصوص خود را اعمال کرده اند که نمونه هایی از آنها "Steemit" ، "EOS" و "Lisk" به شمار می آیند. به جای رقابت در مورد اعتبارسنجی بلوک ها، هر نماینده دارای یک بازه زمانی برای انتشار بلوک خود است. اگر نمایندگان به طور مستمر بلوک های خود را از دست بدهند و یا معاملات نامعتبر منتشر کنند، دارندگان توکن می توانند رای خود را از یک نماینده پس بگیرند. این متمرکز سازی جزئی در ایجاد بلوک، در مقایسه با اکثر سازوکارهای اجماع عمومی دیگر، منجر به توان تراکنش (که به آن "مقیاس پذیری" نیز گفته می شود) بهتر می شود.

تنوع اثبات سهام حتی بیشتر از این است بیشتر آنها فقط مفهومی هستند یا فقط توسط یک شبکه پیاده سازی شده اند: "اثبات سهام استیجاری" ، "معاملات به عنوان اثبات سهام" ، "اثبات اهمیت"، " اثبات ظرفیت"، " اثبات وزن"، " اثبات اختیار" و "اثبات زمان سپری شده".

تحمل نقص بیزانتین (BFT ): گروه دیگری از مکانیزم های اجماع، انواع گوناگونی از تحمل نقص بیزانتین (BFT) هستند، مانند توافق نامه فدراسیون بیزانتین (FBA) که توسط "ریپل" و "استلار"، اجرا شده است، تحمل عملی نقص بیزانتین (pBFT) که توسط"فبریک هایپرلجر" اجرا شده است، و تحمل تفویض شده نقص بیزانتین (dBFT) همانطور که در "نئو" استفاده شده است. با این وجود، گروه دیگری از پروتکل ها از ترکیبی از مکانیزم ها استفاده می کنند، مانند "هشگراف" که تحمل ناهماهنگ نقص بیزانتین را با مکانیزم های "پروتکل شایعات" و "رای گیری مجازی" ترکیب کرده است.

گرافهای جهتدار غیرمدور: علاوه بر این، یک سری کامل از پروتکل ها وجود دارد که گرافهای جهتدار غیرمدور استفاده می کند، مانند "IoT Chain" ،"Byteball" ، "Nano" (Block Lattice)" "IOTA (Tangle)". مکانیزم اجماع DAG ها بطورکلی با بلاکچین متفاوت است. به جای اینکه داده ها را با هم در بلوک هایی قرار دهید که یکی پس از دیگری تأیید شوند، گراف های جهتدار غیرمدور به داده های تازه اضافه شده برای رجوع و اعتبارسنجی داده های گذشته نیاز دارند. معمولاً هر تراکنش جدید باید به دو تراکنش قبلی مراجعه و آنها اعتبارسنجی کند. با این کار، شبکه نمودارهای معاملات همگرا و تأیید شده را شکل می دهد. اگر نودی تراکنش قبلی را اشتباه تأیید کند، تراکنش های آن نود توسط دیگر اعضا تایید نمی شود.

توضیح مفصل هر یک از مکانیزم اجماع ذکر شده در بالا از حوصله این کتاب خارج است و نیاز به یک یا چند کتاب اختصاصی دارد. ادبیات مربوط به این پروتکل ها در حوزه دفترکل های توزیع شده هنوز کمیاب است اما در حال رشد است. با این وجود، بسیاری از این پروتکل ها، بدون اسناد و مدارک مناسب، هنوز در مرحله مفهومی هستند. در بسیاری از موارد، آنها فقط توسط یک پروژه اجرا می شوند، گاهی اوقات بدون اینکه به طور صحیح در مورد آنها تحقیق شده باشند، یا بدون انجام مراحل مرور آکادمیک که توسط همکاران صورت می گیرند.

با پیدایش فن آوری هایی که با استفاده از قوانین حاکمیت اصلاح شده از پروتکل اصلی بیتکوین مشتق شده اند، طبقه بندی سیستم های مختلف دفترکل توزیع شده ضروری به نظر می رسد. تمایز اصلی در مورد این سوال مطرح است که چه کسی اجازه دارد: (1)تراکنش ها را اعتبار سنجی کند، (2)تراکنش ها را در دفترکل بنویسد، و (3) تراکنش ها را بخواند، و (4) از شبکه استفاده کند. بسته به نوع دفترکل، پاسخ متفاوت خواهد بود. به زبان ساده، می توان گفت که در شبکه های عمومی، هرکسی می تواند تراکنش را بخواند، بنویسد، اعتبار سنجی کند و از شبکه استفاده نماید. در حالی که در شبکه های خصوصی، فقط اعضای دعوت شده می توانند تراکنش را بخوانند، بنویسند، تأیید کنند و از شبکه استفاده کنند. انواع ترکیبی نیز ممکن است. یک مثال می تواند اعتبارسنجی و نوشتن معاملات فقط با دعوت باشد، اما خواندن تراکنش های (خاصی) بصورت عمومی است. در شبکه های عمومی و بدون مجوز، همه نود های شرکت کننده در پروتکل اجماع بی اعتماد هستند، زیرا از قبل شناخته شده نیستند. بدون اجازه یک نهاد متمرکز، هر کسی می تواند پروتکل و نسخه فعلی دفترکل را دانلود کند تا:

• یک نود کامل بر روی دستگاه محلی خود اجرا کرده که تراکنش ها را در شبکه را تأیید کند.
• بلوکی از تراکنش ها را استخراج کند، داده ها را به دفتر اضافه کند، به این ترتیب در فرآیند اجماع (اثبات کار) شرکت نموده و در این فرآیند توکن های شبکه را بدست آورد.
• توکن ها را از طریق شبکه ارسال کند و انتظار این را داشته باشد که در صورت معتبر بودن تراکنش، آنها را در دفتر کل ثبت شده ببیند.
• از نرم افزار عمومی کاوشگر بلوک برای تحقق بخشیدن به تمام داده های مربوط به تراکنش در شبکه استفاده کند یا تحلیل زنجیره ای (داده های کلان) را بر روی تمام داده های مربوط به زنجیره بلوک ذخیره شده در یک نود کامل انجام دهد.

مکانیزم اجماع برای چنین تنظیماتی باید سوء نیت و خرابکاری را در نظر بگیرد. توکن یک مولفه ضروری برای مقاومت شبکه در برابر حمله بازیگران غیرقابل اعتماد است. باوجود اینکه که مشوق های توکن دار شده شبکه های بی اعتماد را ایمن می کند، اما سرعت آنها را نیز بسیار کند می سازد. شبکه های عمومی و بدون مجوز فقط می توانند در هر ثانیه تراکنش های معدودی را انجام دهند، که این امر باعث می شود آنها برای برنامه های با مقیاس بزرگتری از تراکنش ها غیرقابل اجرا باشند. در هر صورت، در حال حاضر راه حل های مختلف تکنولوژیکی برای حل اینگونه مسائل مقیاس پذیری پیشنهاد و اجرا می شود (بیشتر بخوانید: ضمیمه - راه حل های مقیاس پذیری).   از سوی دیگر، دفترکل های خصوصی و مجوزدار دارای یک قرارداد فدرال با توافق نامه های قراردادی دوجانبه هستند. این یک باشگاه فقط برای اعضای دعوت شده است. این شبکه برای شرکت کنندگان متفرقه قابل دسترسی نیست. اعضا به هم اعتماد می کنند زیرا با یکدیگر توافق نامه های قراردادی دو جانبه دارند و اگر مشکلی پیش بیاید، می دانند از چه کسی باید شکایت کنند. بنابراین دفترکل های مجوزدار برای انگیزه بخشی یک اقدام هماهنگ نیازی به توکن ندارند، در حالی که توکن جز جدا نشدنی شبکه های بدون مجوز است. این واقعیت که از قبل هویت تمام نود های شرکت کننده مشخص است، یک محافظت طبیعی در برابر "حملات سایبیل" ایجاد می کند. بنابراین دفترهای خصوصی و مجوزدار می توانند تراکنش های بیشتری را در ثانیه انجام دهند، زیرا مجبور نیستند با تعدادی نود ناشناس سر و کار داشته باشند. آنها همچنین حریم خصوصی بیشتری نسبت به پیشرفته ترین شبکه های فعلی بلاکچین فراهم می کنند، زیرا داده های دفتر برای عموم در دسترس نیست. دفاتر مجوزدار اغلب توسط کنسرسیوم های هر صنعت تهیه می شود. تأیید تراکنش ها توسط گروهی از شرکت کنندگان از پیش انتخاب شده اند انجام می شود، به عنوان مثال، شصت موسسه مالی، که هر یک از آنها یک نود را می گردانند، و برای اینکه بلوک معتبر باشد، چهل عضو باید هر بلوک را امضا کنند. بسته به صنعت و موارد استفاده، حق خواندن اطلاعات دفترکل ممکن است عمومی، تا حدی عمومی و یا صرفا برای اعضا باشد.

با وجود اینکه ادبیات بلاکچین اغلب تفاوتی صفر و یک بین دفترهای مجوزدار و بی مجوز در نظر می گیرد، من مایلم این مطلب را بیان کنم که چیزی به عنوان "100 درصد بی مجوز" وجود ندارد. هر مکانیزم اجماع نیاز به یک حداقل آستانه سرمایه گذاری دارد که شخص باید انجام دهد تا بتواند تراکنش را تأیید کند و یا بتواند در دفترکل بنویسد. با این حال، بیشتر مردم جهان توانایی اقتصادی خرید یک سخت افزار تخصصی که به اندازه کافی برای استخراج توکن های بیتکوین قدرتمند باشد را ندارند. حتی برای یک نود کامل که فقط تراکنش های یک شبکه بلاکچین را تأیید می کند و به میزان سرمایه گذاری سخت افزاری مانند نود استخراج نیاز ندارد، لازم است که فرد رایانه شخصی معمولی را تهیه کند. در زمان نگارش این کتاب، خرید یک دستگاه رایانه شخصی به منظور تایید تراکنش ها حداقل نیاز به هزینه کردن چند صد یورو دارد[^ 8]. باوجود اینکه که ۵۰۰ یورو برای یک خانوار متوسط اروپایی پول زیادی نیست، از درآمد ماهانه بخش قابل توجهی از جمعیت جهان فراتر است. بنابراین نیازی به ذکر هزینه های مورد نیاز برای یک کامپیوتر استخراج نیست.   همچنین، اگرچه مثلا یک اجماع مبتنی بر "اثبات سهام" عمومی است، اما کاملاً بدون مجوز نیست. مکانیزم اجماع شما را ملزم به داشتن حداقل یک مقداری از توکن شبکه می کند تا واجد شرایط تأیید تراکنش باشید. بنابراین "بدون مجوز" اصطلاحی نسبی است که نمی توانیم آن را به صورت باینری استفاده کنیم بلکه به شکل یک طیف، با دامنه ی "کمتر مجوزدار" تا "کاملا مجوزدار" است. در این مرحله اولیه ی از سیستم های دفترکل توزیع شده، راه حل های مجوزدار می توانند در صنایع بسیار قانونمند که می خواهند بر اساس یک دفترکل توزیع شده ایجاد شوند اما مشمول مقررات دولت هستند، مفید باشند. حامیان صنعت ادعا می کنند که راه حل های فدراسیونی می توانند سطح بالاتری از کارایی و امنیت را فراهم کنند و مشکلات کلاهبرداری موسسات مالی سنتی را کاهش دهند.

خیلی محتمل نیست که بلاکچین های خصوصی انقلابی در سیستم مالی ایجاد کنند، اما می توانند جایگزین سیستم های قدیمی شوند و صنعت را کارآمدتر کنند. به محض اینکه فناوری زیربنایی مقیاس پذیرتر و بالغ تر شود و توسط قانونگذاران بهتر درک شود، دفاتر کد مجوزدار نیز ممکن است یک گام در جهت پذیرش گسترده تر شبکه های عمومی و بدون مجوز باشد. مشخص نیست که این فناوری در میان مدت وبلند مدت چگونه پیشرفت خواهد کرد. برخی پیش بینی می کنند که دفترهای مجوزدار ممکن است به همان سرنوشت "اینترانت" را در اوایل دهه 1990 دچار شوند، زمانیکه شرکت های خصوصی شبکه های خصوصی خود را ایجاد کردند چون از اتصال به اینترنت عمومی ترس داشتند. با گذشت زمان، این ترس از بین رفت. امروزه از اینترانت در موارد بسیار محدودی که به سطح امنیت بالایی نیاز است استفاده می شود.

شبکه های بلاکچین و سیستم های دفترکل توزیع شده برگرفته از آن، زیرساختی را برای مدیریت حقوق فراهم می کنند. هر فرآیند، کار و پرداختی دارای یک رکورد و امضای دیجیتالی است که می تواند شناسایی، تأیید، ذخیره و به اشتراک گذاشته شود. بسیاری از وظایف واسطه ها مانند وکلا، دلالان، بانکداران و مدیران دولتی ممکن است با سیستم های دفترکل توزیع شده جایگزین شوند. افراد، سازمان ها، ماشین ها و الگوریتم ها اکنون می توانند با اصطکاک کم و اندکی از هزینه های تراکنش های فعلی با یکدیگر به تعامل بپردازند. این زیرساخت نو بسیاری از اپلیکیشن های جدید را ممکن می کند که مهمترین آنها عبارتند از:

شفافیت و کنترل: شبکه های بلاکچین و سایر دفترکل های توزیع شده امکان شفافیت و کنترل بیشتر در زنجیره تأمین کالا و خدمات را فراهم می کنند، از جمله خدمات مالی توکن دار شده، که بسیاری از مسائل مربوط به شفافیت زنجیره تأمین، کاهش فساد و کنترل بیشتر بر سرنوشت داده های خصوصی ما را حل می کند.

کاهش بوروکراسی: قراردادهای هوشمند و راه حل های مشابه مدیریت حقوق، توانایی کاهش بوروکراسی و هزینه های هماهنگی تراکنش های تجاری را دارند (بیشتر بخوانید: قسمت 2 - قراردادهای هوشمند).

حل معضل اصلی رئیس-مامور در سازمان ها: دفترهای توزیع شده همچنین یک ابزار هماهنگی جهانی برای انواع جدید سازمانهای غیرمتمرکز و بعضاً خودگردان نیز فراهم می کنند (بیشتر بخوانید: قسمت 2 - اقتصاد سازمانی و حاکمیت ( DAO)

توکن ها به عنوان اپلیکیشن فصل الخطاب: توکن های کدنگاری به عنوان برنامه کاربردی شبکه های بلاکچین و دفاتر کل برگرفته از آن ممکن است به اندازه ظهور WWW که امکان داد با دنبال کردن لینک ها به جای استفاده از رابط های خطی دستوری وبگردی کنیم، و فقط با چند خط کد صفحات وب جذاب بسازیم نقش اتقلابی داشته باشند. ساختن توکن با چند خط کد قرارداد هوشمند به همین سادگی آسان شده است (بیشتر بخوانید: قسمت 3 و قسمت 4).

یکی از بزرگترین موارد استفاده از دفترکل های توزیع شده، شفافیت و منشایابی در طول زنجیره تأمین کالا و خدمات است. زنجیره های تأمین نمایانگر شبکه پیچیده ای از نهادهای قانونی مستقل اما دور از لحاظ جغرافیایی هستند که کالاها، پرداخت ها و اسناد را از طریق شبکه ای پویا مبادله می کنند.

معماری آنها کاملاً شبیه شبکه های بلاکچین است، اما برخلاف شبکه های بلاکچین، تمام اسناد در سیلوهای داده مدیریت می شوند. در نتیجه، سیستمهای مدیریت اسناد در امتداد این شبکه های زنجیره تأمین اغلب ناکارآمد، دارای رابطهای کاربری پیچیده و هزینه بالایی دارند. رفتار پایدار شرکت ها و نیز افراد به سختی قابل پیگیری است و پاداش مناسب نمی گیرد. خریداران و فروشندگان اطلاعات کمی در مورد اصل و منشا محصولات خریداری شده از جمله کلاهبرداری احتمالی، آلودگی یا نقض حقوق بشر دارند.

دفترهای توزیع شده به گروهی ناسازگار از بازیگران شبکه در طول یک زنجیره تأمین امکان می دهد به طور یکپارچه به تبادل داده بپردازند. از آنجاییکه حسابرسی و اعمال مقررات می تواند به صورت خودکار انجام شود، اسناد و معاملات می توانند تقریباً در زمان واقعی پردازش شوند و چالش هایی مانند کپی چندگانه اسناد و ناسازگاری داده ها را کاهش یابد. پیگیری اصالت کالاها و خدمات در طول زنجیره تأمین های جهانی بسیار عملی تر از امروز امکان پذیر است. راه حل های مبتنی بر وب۳ می توانند (1) شفافیت بیشتر در مورد تأثیرات محیطی و(2) منشا، نوع تولید و مواد تشکیل دهنده غذایی که می خوریم و شرایط رشد گیاهان یا نحوه رفتار حیوانات را فراهم کنند. بسیاری از شرکت ها و مبتکرین صنعتی مانند Provenance""، "Ambrosus" ، "Modum" ، "OriginTrail" ، "Vechain" ، "Wabi" یا Wantonchain" " شروع به پیاده سازی زیرساخت های مبتنی بر وب۳ کرده اند تا زنجیره ارزش خود را بهینه سازند، ناکارآمدی ها را بهبود بخشند، سرمایه در گردش را آزاد کنند و کالاها و خدمات را بیشتر در دسترس قرار دهند. با این حال، چنین راه حل هایی همیشه به ترکیبی از مجموعه فن آوری ها، از جمله الگوریتم های یادگیری ماشین، اطلاعات از وب فیزیکی، و اینترنت اشیا نیاز دارند (بیشتر بخوانید: قسمت 2 – پیش بینی های قرارداد هوشمند). اپلیکیشن های دفترکل توزیع شده می توانند پاسخگویی بهتری راجع به حقوق بشر مانند شرایط عمومی کار، کودکان کار یا دستمزدهای عادلانه نیز ارائه دهند. پروژه هایی که روی چنین راه حل هایی کار می کنند: "bext360" ، "fairfood" و "Namahe" هستند. این موارد بعدا می توانند برای کنترل بیشتر بر داده های خصوصی مورد استفاده قرار گیرند (بیشتر بخوانید: قسمت 1 - هویت های کاربر محور - حفاظت از داده ها) و بازارهای داده P2P ایجاد کنند (پروتکل اقیانوس). با وجود اینکه از نظر تئوری با راه حل های فعلی این سطح از شفافیت درباره آنچه برای داده های خصوصی افراد رخ داده است قابل دستیابی است، ولی در عوض باید به یک سازمان متمرکز اعتماد کرد.

شبکه های بلاکچین زیرساخت های عمومی هستند که به طور جمعی یک دفترکل مشترک و توزیع شده را نگهداری می کنند، که در آن نسخه های غیرقابل تغییر و رمزگذاری شده اطلاعات در تمام رایانه های شبکه ذخیره می شود.

دفترکل شامل تمام تراکنش های انجام شده است. تراکنش ها به صورت ضد دستکاری ذخیره می شوند: تغییر در یک بلوک بلوک های بعدی را تغییر می دهد. دفترکل -که در تمام رایانه های شبکه ذخیره شده- تضمین می کند که هر توکن فقط یکبار انتقال می یابد. این به عنوان یک دفتر ثبت اسناد رسمی دیجیتال، و یک مهر زمان دار قابل تأیید عمومی عمل می کند.

همه شرکت کنندگان در شبکه در زمان واقعی به داده های یکسان دسترسی برابر دارند. تراکنش های پردازش شده توسط شبکه برای همه بازیگران شفاف است و می توان آنها را تا مبدأ رهگیری کرد.

برخلاف دیتابیس های توزیع شده، بلاکچین ها امکان کنترل توزیع شده را فراهم می کنند، که در آن اشخاص مختلفی که به یکدیگر اعتماد ندارند می توانند اطلاعات را بدون نیاز به مدیریت مرکزی به اشتراک بگذارند. مدیریت الگوریتمی منطق تجارت و قوانین حاکمیت، با پروتکل های اجماع و قراردادهای هوشمند، سطح بعدی اتوماسیون فعالیت های اقتصادی - اجتماعی ما را فراهم می کند.

مفهوم بلاکچین مبتنی بر ایده شبکه های P2P است و یک مجموعه داده جهانی را فراهم می کند که هر بازیگری می تواند به آن اعتماد کند، حتی اگر یکدیگر را نشناسند یا به هم اعتماد نداشته باشند. افراد و موسساتی که یکدیگر را نمی شناسند و به هم اعتماد ندارند و در کشورهای مختلف زندگی می کنند، تحت قلمرو قضایی مختلفی قرار دارند و لزوما هیچگونه توافقنامه قانونی با یکدیگر ندارند، اکنون می توانند بدون نیاز به اشخاص ثالث قابل اعتماد مانند بانک ها، پلتفرم های اینترنتی یا دیگر موسسات تسویه حساب با هم تعامل داشته باشند.

ایده های پیرامون شبکه های رمزنگاری P2P ، از دهه 1980 در محافل دانشگاهی در سطوح مختلف تکاملی آن مورد بحث و بررسی قرار گرفته اند. با این حال، قبل از ظهور بیت کوین، هرگز یک اجرای عملی شبکه P2P که بتواند بدون نیاز به واسطه های معتمد که تبادل ارزش را تضمین می کنند، از مشکل خرج مجدد جلوگیری کند، وجود نداشته است. "مشکل خرج مجدد" به این واقعیت اشاره دارد که در اینترنت فعلی، پول دیجیتال، به شکل یک فایل، قابل کپی است و نسخه هایی از همان فایل دیجیتال را می توان همزمان از یک رایانه به چند رایانه دیگر ارسال کرد.

مکانیزم های اجماع، مانند اثبات کار، امکان کنترل توزیع شده را فراهم می کنند. آنها براساس ترکیبی از انگیزه های اقتصادی و رمزنگاری ساخته شده اند. تئوری بازی کاربردی برای پاداش دادن به عوامل شبکه با توکن داخلی شبکه استفاده می شود. این مکانیزم پاداش به گونه ای طراحی شده است که تقلب در شبکه از نظر اقتصادی غیرعملی است. این موضوع جعل کردن در بلاکچین را به دلیل نیاز به داشتن قدرت محاسباتی بالا، بسیار دشوار می کند.

برخلاف شبکه های عمومی و بدون مجوز، شبکه های مجوزدار نیاز به دعوت دارند، به این معنی که همه اعتبارسنج ها اعضای یک کنسرسیوم هستند.

"دفترکل توزیع شده"، اعم از مجوزدار یا بی مجوز ، و مستقل از مکانیزم اجماع یا ساختار داده، به عنوان اصطلاحی چتری برای توصیف فناوری هایی که سوابق یا اطلاعات را بین تمام کاربران توزیع می کند پدیدار شده است.

[^ 1]: در یک شبکه ناشناس، حمله به اصطلاح sybil حمله ای است که در آن یک کاربر می تواند چندین موجودیت (تحت نام مستعار) ایجاد کند تا بر روند اجماع تأثیر بگذارد.

[^ 2]: شبکه بیتکوین، به عنوان شبکه ای رایانه ای در سراسر جهان، دارای تأخیرهای شبکه است (تأخیر در پردازش داده های شبکه). برای به حساب آوردن تأخیرها، پروتکل بیتکوین مشخص می کند که بطور متوسط ​​هر 10 دقیقه یک بلاک ایجاد شود.

[^ 3]: هارد فورک Ethereum در نتیجه حادثه "TheDAO" رخ داد، که حدود 50 میلیون دلار به دلیل آسیب پذیری کد، تخلیه شد. هارد فورک، که تراکنشی را که منجر به تخلیه شد، سانسور می کرد، بسیار سیاسی بود. مخالفان هارد فورک بر تغییر ناپذیری دفترکل اصرار داشتند. در نتیجه، توکن شبکه اقلیت در مخالفت با هارد فورک - Ethereum Classic - به عنوان اولین توکن شبکه اقلیت که در یک صرافی لیست شده، تاریخ سازی کرد.

[^ 4]: کارمزدهای فزاینده تراکنش در شبکه بیتکوین به دلیل ازدحام شبکه انگیزه پیشنهادی از سوی برخی از توسعه دهندگان در جامعه برای افزایش اندازه بلوک طی یک به روزرسانی پروتکل بود که به یک فورک سخت نیاز داشت. این پیشنهاد با مخالفت قابل توجه دیگر توسعه دهندگان شبکه روبرو شد. پس از یک بحث دو ساله، هارد فورک جنجالی در جولای 2017 انجام شد و منجر به تشکیل یک جامعه جدید با پیشنهادی متفاوت، به نام Bitcoin Cash شد. در تاریخ 1 آگوست 2017 ، بیتکوین کش با قیمت 240 دلار شروع به معامله کرد، در حالی که بیتکوین با حدود 2700 دلار معامله شد.

[^ 5]: قراردادهای هوشمند برنامه های رایانه ای هستند كه قوانین دلخواه انتقال توکن را كه در كد نوشته شده اند تنظیم، ممیزی و اجرا می كنند. این قوانین با توافق همه رایانه های موجود در شبکه، شبکه بلاکچین، خود اجرا می شوند (بیشتر بخوانید: قسمت 2 - قراردادهای هوشمند).

[^ 6]: "اجماع Consensus" اصطلاحی است که در علوم رایانه استفاده می شود و به این معنی است که چگونه یک شبکه توزیع شده از رایانه می تواند روی یک مورد خاص که طی یک فرآیند محاسبه توزیع شده مورد نیاز است توافق کنند، بدین ترتیب اکثریت مشخص گره های شبکه باید بر روی همان مقداری که حداقل توسط یک گره دیگر پیشنهاد شده است توافق کنند.

[^ 7]: اثبات کار در بیتکوین و اتریوم متفاوت است. نمونه هایی از این تفاوت ها عبارتند از: اختلاف در نوع الگوریتم های هش کردن (SHA-256 در مقابل Ethash)، اختلاف در زمان متوسط ​​هدف بلوک (10 دقیقه در مقابل تقریبا 15 ثانیه) ، و تفاوت برنامه های پرداخت (فقط تولید کننده بلوک واقعی، در مقابل در اتریوم برخی بلوک های پذیرفته نشده هم پاداش می گیرند، به عنوان مثال زنجیره عموها).

[^ 8]: امکان اجرای گره کامل روی Raspberry PI (یک مینی کامپیوتر ارزان قیمت) و کارت SD وجود دارد که کمتر از 100 یورو خواهد بود. با این حال، برای بارگیری کامل بلاکچین (حداقل در مورد بیتکوین و اتریوم) هنوز به رایانه معمولی نیاز دارید. پس از بارگیری دفتر کامل، می توان یک گره کامل را روی Raspberry PI اجرا کرد.