وایت پیپر بیت کوین به زبان ساده؛ مبانی بیت کوین که ساتوشی ناکاماتو مطرح کرد

وایت پیپر بیت کوین به زبان ساده؛ مبانی بیت کوین که ساتوشی ناکاماتو مطرح کرد

1398/09/18
| 53

وایت پیپر بیت کوین هدف و فناوری ارز دیجیتال را برای استفاده از بیت کوین، توضیح می دهد. یک سند سفید توسط بنیانگذاران و توسعه دهندگان آن ارز دیجیتال ایجاد می شود تا به فروش رمزپایه کمک کند. آنها به جای تبلیغ اضافی و تاکید صرف بر مزایا، حقایق، نمودارها، آمار را ارائه می دهند. در ادامه با هم مروری بر وایت پیپر بیت کوین خواهیم داشت.

 

معاملات مالی در اینترنت منحصراً از طریق خدمات شخص ثالث، عمدتاً ویزا، مسترکارت، پی پال و سایر موسسات بانکی انجام می شود.  اساس اصلی چنین نظامی بر پایه اعتماد است. ما برای ذخیره، تایید و پردازش پرداخت های الکترونیکی خود به مؤسسات اعتماد می کنیم. این مؤسسات اقدامات متفاوتی را به کمک واسطه ها در حفظ و نگهداری سیستم مبتنی بر اعتماد انجام می دهند و این به نوبه خود باعث افزایش هزینه معاملات در شبکه مالی می شود. این اقدامات مانع مشارکت منصفانه افراد و مشاغل در فعالیت های اقتصادی یا موجب امتناع از مشارکت به دلایل نیاز به شناسایی به هویت و سایر اقدامات ناعادلانه می شوند.

سیستم پولی جدید با آنچه که قرن ها موجود است و فعالیت اقتصادی از طریق پول و سکه متفاوت است. اما امروزه روش جدید معاملات جایگزین اعتماد به شخص ثالث شده است.

_ معاملات می توانند به صورت معکوس ( برگشت پذیر) نیز صورت گیرند.

_ مداخله بانک ها (یعنی میانجی گری) هزینه های معاملات را افزایش می دهد و همچنین حداقل اندازه معاملات عملی را محدود می کند. برگشت پذیری معاملات وقتی یک ارائه دهنده خدمات غیر قابل برگشت ارائه می دهد به مشکل تبدیل می شود.

_ احتمال برگشت خوردن معامله امری محتمل است. این امر نیاز دارد که مردم برای حل و فصل اختلافات پرداخت به شخص ثالثی مانند بانک ها اعتماد کنند.

_ سیستم با درصد مشخصی از خطر کلاهبرداری که غیر قابل اجتناب است روبرو است. بیت کوین یک سیستم پرداخت الکترونیکی را پیشنهاد می کند که به جای اعتماد بر شخص ثالث بر اساس اثبات رمزنگاری است. چنین سیستمی به دو طرف اجازه می دهد تا مستقیماً با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

روش جدید پرداخت یعنی بیت کوین شامل موارد زیر است:

_ پرداخت های همتا به همتا از طریق یک شبکه آنلاین

_ حذف اشخاص ثالث و جایگزین کردن اعتماد با تایید صحت

_ معاملات غیرقابل برگشت خواهد بود و ناکاموتو معتقد است که برگشت ناپذیری فروشندگان را در برابر کلاهبرداری محافظت می کند. مکانیسم Escrow می تواند برای محافظت از خریداران پیاده سازی شود.

_ سرور Timestamp توزیع شده توسط شبکه همتا به همتا، به اثبات ریاضی معاملات می پردازد. این سیستم تا زمانی امن است که شرکت کنندگان صادقانه به طور جمعی قدرت محاسبات بیشتری را صرف کنند.
ناکاموتو در وایت پیپر بیت کوین اعلام کرده است

معاملات

در این بخش از وایت پیپر بیت کوین، توضیحات ناکاموتو در مورد روند معاملات الکترونیکی، یعنی بلاکچین، فنی می شود. به زبان ساده، او سکه الکترونیکی را به عنوان زنجیره ای از امضاهای دیجیتال تعریف می کند. مالکان به صورت دیجیتالی هش معامله قبلی را امضا می کنند و یک کلید عمومی مالک بعدی را به انتهای سکه اضافه می کنند. گیرنده سکه، می تواند امضاها را به منظور تایید زنجیره مالکیت تایید کند. با این حال، ناکاموتو یک مشکل بالقوه در این پرداخت ها ذکر می کند. گیرنده نمی تواند تایید کند که صاحب یک سکه همان سکه را به سایر گیرندگان ارسال نکرده است، که از آن به عنوان مشکل هزینه مضاعف نام می برند.

 

سرور Timestamp طبق وایت پیپر  بیت کوین چیست؟

ناکاموتو در وایت پیپر بیت کوین اعلام کرده است، timestamp یک سروری است که هش معاملات را در اختیار می گیرد و هش را به صورت عمومی اعلام می کند. Timestamp وجود داده را در آن زمان اثبات می کند. هر timestamp شامل timestamp قبلی در همان هش می باشد. هر کدام موارد قبلی را تقویت می کند. این دنباله یک زنجیره را تشکیل می دهد.

 

اثبات کار

ناکاموتو در وایت پیپر بیت کوین می گوید که اثبات کار برای اجرای یک شبکه توزیع شده همتا به همتا استفاده می شود. این فرایند دارایی را اسکن می کند که هنگام هش، منجر به بیان عددی مشخص می شود. شبکه Timestamp باید این مقدار را با هش یک بلوک اتصال دهد. برای برآورده کردن اثبات کار، به قدرت پردازنده نیاز است و در این صورت اطلاعات بلوک قابل تغییر نیست. بلوک های بعدی پس از آن زنجیر می شوند و برای تغییر یک بلوک مجدداً باید هش همه بلوک ها تغییر کنند. اثبات کار یک رای را برای هر پردازنده و نه هر IP فراهم می کند. در غیر این صورت یک هکر ممکن است چندین IP را در تلاش برای هک کردن شبکه اختصاص دهد. ثانیاً، طولانی ترین زنجیره بلوک به عنوان اثبات این است که CPU ها مقدار بیشتری در آن زنجیره طولانی تر سرمایه گذاری کرده اند.

این فرآیند، بلاکچین را ایمن می کند چرا که یک هکر باید هش تمام بلوک‌ های زنجیره را تغییر دهد تا موفق به هک سیستم و یک حساب شود. ناکاموتو در وایت پیپر بیت کوین می گوید که این کار برای هکر ها فوق العاده دشوار خواهد بود و اینکه با افزایش تعداد بلوک های بیشتر به یک زنجیره احتمال موفقیت به صورت نمایی کاهش می یابد.
ناکاموتو در وایت پیپر بیت کوین می گوید

شبکه

ناکاموتو مراحل اجرای شبکه همتا به همتا را در وایت پیپر بیت کوین تشریح می کند:

۱. معاملات جدید به تمام گره ها / رایانه های موجود در شبکه توزیع می شود.

۲. هر گره معاملات جدید را به صورت بلوک جمع می کند.

۳. هر گره برای یافتن اثبات کار دشوار برای بلوک خود کار می کند.

 ۴. هنگامی که یک گره اثبات کار را می یابد، این بلوک آن را در شبکه توزیع می کند.

۵. گره ها بلوک را فقط در صورتی قبول می کنند که کلیه معاملات موجود در آن معتبر بوده و قبلاً آن دارایی هزینه نشده باشد.

۶. گره ها با تلاش برای ایجاد بلوک بعدی در زنجیره، با استفاده از هش بلوک پذیرفته شده به عنوان هش قبلی، پذیرش بلوک را امکان پذیر می کنند. همانطور که در بخش های قبلی گفته شد، گره ها همیشه طولانی ترین زنجیره را صحیح می دانند و برای گسترش آن کار می کنند.

 

پاداش در وایت پیپر بیت کوین

اولین معامله در یک بلوک یک معامله ویژه است که یک سکه جدید را که متعلق به خالق بلوک است، آغاز می کند. این شامل دو چیز است. اول، با ایجاد یک سکه جدید، گره ها / رایانه ها برای پشتیبانی از شبکه پاداش دریافت می کنند. دوم، این راهی برای توزیع اولیه سکه های جدید در گردش است، زیرا هیچ مرجع مرکزی برای صدور آنها وجود ندارد. ناکاموتو تعداد محدودی از سکه ها را برای ورود به گردش پیش بینی می کند که در آن مقطع کارگران معدن فقط با پرداخت هزینه معاملاتی که عاری از تورم هستند، می توانند پاداش دریافت کنند. سکه های جدید همچنین گره ها را برای بازی با قوانین تحریک می کنند اما یک هکر برای تهدید سیستم باید یک تن از منابع را خرج کند و طبیعتا هزینه آن از پاداش سکه بالاتر می رود که بازدارنده ای برای چنین کلاهبرداری است.
 

بازپس گیری فضای دیسک

برای صرفه جویی در فضای دیسک، ناکاموتو در وایت پیپر بیت کوین ذکر کرده است که گره ها می توانند داده های معاملات قدیمی را حذف کنند، و تنها پایه معامله نگه داشته می شود. او مختصراً فرایندی را برای جمع و جور کردن داده ها شرح می دهد. اما با توجه به قانون مور، ناکاموتو می گوید ظرفیت آینده سخت افزار رایانه باید برای بهره برداری از شبکه کافی باشد بدون آنکه ماینر ها نگران فضای ذخیره سازی باشند.
 

تایید پرداخت

ناکاموتو توضیحی فنی در مورد چگونگی تایید پرداخت ها بدون اجرای یک گره کامل شبکه را در وایت پیپر بیت کوین ارائه می دهد. این امر مستلزم داشتن طولانی ترین زنجیره اثبات کار و بررسی اینکه شبکه آن را پذیرفته است یا خیر است.
 

ترکیب و تقسیم ارزش در وایت پیپر بیت کوین

ترکیب مبلغ تراکنش منجر به انتقال کارآمدتری در مقایسه با ایجاد یک تراکنش جداگانه برای هر درصد درگیر خواهد شد. برای این که مقادیر معاملات (مبلغ) تقسیم یا ترکیب شوند، معاملات می توانند شامل چندین ورودی و خروجی باشند. ورودی های تنها یا ترکیبی وجود دارد، اما حداکثر دو خروجی وجود دارد: یکی برای پرداخت و دیگری در صورت وجود تغییر به فرستنده باز می گرداند.

حریم خصوصی منطبق با وایت پیپر بیت کوین

با پرداخت های سنتی، هنگامی که بانک ها اطلاعات در دسترس طرف های درگیر و همچنین شخص ثالث را محدود می کنند، به حریم شخصی فرد دست پیدا می کنند. با استفاده از شبکه همتا به همتا، حتی اگر اطلاعات معامله اعلام شود، می توان حریم شخصی را به دست آورد. این کار با ناشناس نگه داشتن کلیدهای عمومی انجام می شود. ممکن است شبکه بتواند مبالغ پرداختی را ارسال و دریافت کند، اما معاملات با هویت فرد پیوند ندارند. علاوه بر این، ناکاموتو در وایت پیپر بیت کوین پیشنهاد می کند که از کلید خصوصی جدید برای هر معامله استفاده شود تا از متصل شدن معاملات به یک مالک مشترک جلوگیری شود.
 

پرداخت الکترونیکی بر اساس ریاضیات: 

پیشنهاد ساتوشی ناکاموتو (بیت کوین) در سال 2009 در وایت پیپر بیت کوین به عنوان نخستین ارز دیجیتال و غیر متمرکز بر پایه ریاضیات شناخته می شود. بیت کوین یک شبکه همتا به همتا است، به این معنی که معاملات بطور مستقیم بین کاربران و بدون شخص ثالث قابل اعتماد انجام می شود. این ماهیت غیر متمرکز است، به این معنی که هیچ فردی کنترلی بر سیستم ندارد و همه می توانند در آن شرکت کنند و تمام فعالیت ها در آن مشخص است. از نظر دیجیتالی کمیاب است، به این معنی که هیچ کس نمی تواند یک سکه را دو بار کپی و خرج کند. این فناوری ها در زمان گذشته در زمینه علوم رایانه بی سابقه بودند و ترکیبی از اختراعات انقلابی امکان ایجاد ارز غیر متمرکز دیجیتال همتا به همتای بیت کوین را فراهم کرد.
 

یک معامله در سیستم بانکی (شبکه متمرکز) چگونه است؟ 

یک معامله درخواستی برای انتقال X $ از A به B است. این سیستم با کاهش تراز A توسط X $ و افزایش مانده تراز B توسط X $ روند پرداخت را کامل می کند. در یک سیستم بانکی، اجرای و حفظ آن به راحتی انجام می شود. هر بار که کاربر سعی می کند پول خود را خرج کند، شبکه وجود موجودی لازم در حساب کاربر را بررسی می کند، و در صورت داشتن موجودی کافی معامله صورت می گیرد. در این صورت این مبلغ از حساب آنها کسر می شود. اگر موجودی حساب کاربر کافی نباشد، شبکه به دلیل عدم موجودی، معامله را تایید نمی کند و معامله ای صورت نمی گیرد.
 

معامله در شبکه بیت کوین (شبکه غیر متمرکز) چگونه است؟ 

به دلیل ماهیت شبکه، و با توجه به وایت پیپر بیت کوین، معامله در یک شبکه غیر متمرکز ساده نیست. در یک شبکه غیر متمرکز، هیچ مرجع و مقام مرکزی کنترل سیستم را در اختیار ندارد.

هر دستگاهی یک نسخه از شبکه را روی سیستم خود بارگیری می کند و همه آنها درمورد یک معامله در شبکه به اجماع می رسند. شبکه بیت کوین از شبکه توزیع شده گره ها استفاده می کند که معاملات را با استفاده از رمزنگاری و دفترچه توزیع شده عمومی به نام بلاک چین تایید می کند. بلاکچین یک ترازنامه عمومی است که کلیه معاملات بیت کوین را که تاکنون اتفاق افتاده است، ثبت می کند. این بدان معنی است که تمام گره های شرکت کننده در شبکه، یک نسخه کپی از blockchain را حفظ کرده و در مورد مجموعه ای از به روزرسانی های بلاکچین توافق دارند.

بلوک ها توسط همه گره های شبکه تکرار می شوند. از نظر فنی، معاملات بین آدرس های بیت کوین اتفاق می افتد، نه کاربران. آدرس بیت کوین مجموعه ای طولانی از حروف الفبا با یک جفت کلید عمومی / خصوصی است. یک کلید خصوصی را به عنوان رمز عبور واقعی که فقط شما آن را می دانید تصور کنید. امضای دیجیتالی فقط با استفاده از این کلید قابل تولید است و برای اثبات مالکیت یک معامله استفاده می شود.
 

چگونه به روزرسانی ها در blockchain اتفاق می افتد؟ 

وقتی یک تراکنش بین کاربران رخ می دهد، در کل شبکه منتشر می شود. گره ها معامله را تایید کرده و آنها را به نسخه بلاک چین خود اضافه می کنند و سپس مجدداً به سایر گره ها در شبکه توزیع تا در مورد بروزرسانی به آنها اطلاع دهند. برای حفظ سلامت در این شبکه، هر ده دقیقه، مجموعه ای از معاملات (موسوم به بلوک پذیرفته یا تایید شده) به blockchain اضافه می شوند. گره ها بلوک پذیرفته شده را در شبکه منتشر می کنند و چرخه ادامه می یابد.
 

هزینه مضاعف طبق وایت پیپر بیت کوین چیست؟ 

در یک بررسی فیزیکی، یک امضا، مالکیت و اعتبار معامله را تایید می کند. این اثبات می کند که مالک معامله را شروع کرده و مایل است از حساب خود وجهی را به حساب گیرنده واریز کند. اما در شبکه بیت کوین، یک مالک با امضای دیجیتالی و اتصال آن به معامله، سکه را منتقل می کند. امضای دیجیتالی گیرنده می تواند با استفاده از جادوی رمزنگاری، امضا را تایید کند تا معامله را تایید کند. اما مشکل در شرایطی است که فرد گیرنده می خواهد تایید کند که آیا پرداخت کننده قبلاً سکه ای را که به او قول داده شده است، خرج کرده است و در نتیجه هزینه مضاعف رخ ندهد. گیرنده نیاز به اثبات این دارد که در زمان انجام معامله، معامله وی اولین است و سایر معاملات باید به ترتیب صحیح پردازش شوند. اگر پرداخت کننده سعی کند بیش از یک بار سکه های یکسان را خرج کند، سیستم معامله را تایید نمی کند.
 

چگونه شبکه بیت کوین مانع از هزینه های مضاعف می شود؟ 

شبکه بیت کوین با استفاده از blockchain و یک فرآیند اجماع به نام اثبات کار این مشکل را حل می کند. می دانیم که گره های موجود در شبکه از همه معاملات آگاه هستند و همه آنها یک تاریخ واحد دارند. مکانیسم اثبات کار انتظار دارد که گره ها برای به روزرسانی blockchain انرژی مصرف کنند. استفاده از انرژی الکتریکی راهی است برای اثبات این که آنها کار را برای به دست آوردن نتیجه انجام داده اند. آنها یک معمای محاسباتی سخت (اما عملی) را حل می کنند که زمان بر است. این بدان معنی است که اگر یک گره بخواهد یک بروزرسانی را در بلاک چین ایجاد کند، باید انرژی زیادی مصرف کند. قدرت منابع محاسباتی آنها باید بالاتر از همه گره های شبکه باشد. که از نظر ریاضی تقریباً غیرممکن است.
ناکاموتو مراحل اجرای شبکه همتا به همتا را در وایت پیپر بیت کوین تشریح می کند

محاسبات در وایت پیپر بیت کوین:

برای یک مهاجم بسیار بعید است که یک زنجیره متناوب را سریعتر از یک زنجیره اصلی ایجاد کند. گره ها یک معامله نامعتبر یا بلوک های حاوی آنها را نمی پذیرند. علاوه بر این، یک مهاجم در کاری که می تواند انجام دهد محدود است: او فقط می تواند برای بازیابی سکه هایی که اخیراً خرج کرده، سعی کند یکی از معاملات خود را تغییر دهد. احتمال اینکه یک مهاجم موفق شود به صورت نمایی افت می کند و در عین حال بلوک های معتبر بیشتری به زنجیره اضافه می شوند. ناكاموتو می گوید كه با توجه به مفاهیمی که در وایت پیپر بیت کوین مطرح شد، شانس یک هکر برای حمله به شبکه بسیار پایین است. اثبات کار بیانگر این است که طولانی ترین زنجیره بیشترین کار را در مورد انرژی CPU انجام داده است. از این رو، به محض دریافت یک گره بلوک با طولانی ترین شاخه، همه شاخه های کوتاه تر را نادیده می گیرد و کار روی بلوک جدید را آغاز می کند.
 

توجه: یک گره همیشه اولین بلوکی را که از گره های دیگر دریافت می کندT انتخاب کرده و سایر بلوک ها را در حافظه نهان خود نگه می دارد.

استخراج مطابق با وایت پیپر بیت کوین:

استخراج معادن فرآیند جمع آوری، اعتبارسنجی و به روز رسانی معاملات پخش شده در بلاکچین رو به رشد است تا اطمینان حاصل شود که همه موافق معاملات هستند. ماینرها که گره های شبکه هستند، آنهایی هستند که blockchain را ثابت و ایمن نگه می دارند. از آنجا که هیچ مرکزی برای صدور سکه وجود ندارد، این سیستم هر بار که موفق به استخراج یک بلوک جدید شود، یعنی معمای محاسباتی سخت را حل کرده و یک بلوک به blockchain اضافه کند، ماینرها را با استفاده از بیت کوین های جدید پاداش می دهد. این تنها راهی است که بیت کوین های جدید در شبکه ایجاد می شوند. توجه داشته باشید که کارگران معدنکار با کاربران (مثل من و شما) که فقط از شبکه بیت کوین برای انتقال بیت کوین استفاده می کنند متفاوت اند.
مفاهیم مهم در وایت پیپر بیت کوین

مفاهیم مهم در وایت پیپر بیت کوین:

درخت مرکل: 

درخت مرکل موضوع دیگری است که در وایت پیپر بیت کوین مطرح شده است. نوعی درخت مضاعف است که داده ها در گره ها( برگ ها)  وجود دارد و برای ذخیره سازی داده به صورتی آسان استفاده می شود. گره های واسطه از هش این دو تشکیل شده است. هش به بالای درخت تکثیر می یابد که به تایید معاملات جعلی کمک می کند، زیرا یک تغییر کوچک در داده ها باعث تغییر در همه گره های بالا می شود. درخت مرکل روشی بسیار کارآمد برای شناسایی تفاوت یک بلوک با سایر بلوک های موجود در زنجیره ارائه می دهد. پروتکل دیگری با عنوان شبکه پرداخت ساده (SPV) در وایت پیور بیت کوین مطرح شده است که فقط سربرگ های بلوک و شاخه های معاملات مرتبط با آن را بارگیری می کند. این کمک می کند تا با دانلود بخش کوچکی از بلاکچین، آن را حفظ کند و تعادل را به شما بازگرداند.

کلام پایانی در مورد وایت پیپر بیت کوین

وایت پیپر بیت کوین یک سیستم منحصر به فرد و انقلابی را برای انتقال پرداخت های الکترونیکی بدون شخص ثالث قابل اعتماد پیشنهاد می کند. شبکه ای از گره ها با کپی خود از تاریخ معامله در بلاک چین، قوام را در سیستم حفظ می کنند. امضاهای دیجیتال مجاز به معامله و مالکیت هستند. اثبات کار امنیت سیستم را تضمین می کند و تغییر اطلاعات معامله را از نظر محاسباتی غیرممکن می کند.