وایت پیپر بیت کوین

ساتوشی ناکاموتو خالق بیت کوین، سه ماه قبل از عرضه رمزارز بیت کوین و معرفی بلاکچین آن، یک مقاله در سایت Metzdowd.com منتشر می‌کند. او می‌نویسد: در حال کار روی یک سیستم الکترونیکی پرداخت هستم که کاملاً همتا به همتاست و نیاز به طرف سوم معتمد ندارد. مقالۀ ناکاموتو تبدیل به یک مرجع برای متخصصان بلاکچین و نرم‌افزار برای توسعۀ بیت کوین شد. به همین دلیل از این سند به عنوان وایت‌ پیپر بیت کوین یاد می‌شود.

در این مقاله والکس با محتوای وایت پیپر بیت کوین می‌پردازیم و آن را به صورت کامل بررسی می‌کنیم.

وایت پیپر یا سفیدنامه چیست؟

وایت پیپر (White Paper) به گزارشی جامع، عمیق و معتبر گفته می‌شود که یک مسئله یا مشکل را مطرح می‌کند و برای آن راه حلی دقیق و معتبر ارائه می‌دهد. معمولاً استارت آپ‌های تکنولوژی محور، وایت پیپر را برای معرفی محصول خود و یا ارائه راهکارهای حل مشکلی خاص منتشر می‌کنند. این مقالات معمولا فنی و آکادمیک هستند و برای مخاطب متخصص نوشته می‌شوند.

وایت پیپر معمولا در قالب ای‌بوک یا پستی وبلاگی عرضه می‌شود و تیم توسعه‌دهنده محصول هفته‌ها برای نوشتن آن وقت می‌گذارند. این سند برای مخاطب عام نیست و لحنی کاملاً جدی و تخصصی دارد. یک وایت پیپر باید حداقل ۶ صفحه داشته و کاملاً ویراستاری شده باشد.

طرح مسئله در وایت پیپر بیت کوین

ساتوشی ناکاموتو در چکیدۀ وایت پیپر بیت کوین می‌نویسد:

یک نسخه همتا به همتا از ارز الکترونیکی که پرداخت‌های آنلاین ‌را بدون نیاز به طرف سوم معتمد، انجام می‌دهد. امضاهای الکترونیکی بخشی از این راه حل هستند، اما اگر برای انجام پرداخت‌ها و جلوگیری از دوباره خرج شدن ارز، نیاز به طرف سوم داشته باشیم، هدف اصلی را گم کرده‌ایم.

ناکاموتو توضیح می‌دهد که تجارت و داد و ستدهای ما در دنیای امروز به پرداخت‌های الکترونیکی وابسته است. پرداخت‌هایی که با وجود درصد موفقیت بالا یک ضعف ذاتی دارند. این ضعف ذاتی، نیاز به طرف سوم معتمد است. او می‌نویسد در چنین سیستمی، امکان انجام تراکنش‌های بدون بازگشت وجود ندارد. حل و فصل اختلافات در این سیستم به عهده یک شخص سوم، یعنی مؤسسات مالی است. این ویژگی در مؤسسات مالی از نظر ناکاموتو دونقطه ضعف بزرگ دارد.

• کارمزدهای متعدد و بالا؛ حتی برای تراکنش‌های کوچک
• نیاز به تأیید هویت و شناختن طرف معامله؛ هم از طرف بانک و هم بین دو نفر

به همین دلایل او تصمیم می‌گیرد یک سیستم الکترونیکی غیرمتمرکز و بدون واسطه طراحی کند که این نقاط ضعف را نداشته باشد. وایت پیپر بیت کوین فارسی با طرح این مسئله آغاز شده و سپس برای آن راه‌حلی ارائه می‌دهد.

محتوای وایت پیپر بیت کوین

محتوای وایت پیپر بیت کوین بیشتر از هر چیزی روی طرز کار بلاکچین بیت کوین تمرکز می‌کند. این وایت پیپر تا امروز مرجع توسعه‌دهندگان بیت کوین و نرم‌افزارهای استخراج بوده است.

مقدمه

ناکاموتو در مقدمه وایت پیپر، بعد از گفتن نقطه‌ضعف‌های سیستم فعلی، می‌نویسد:

ما به سیستم الکترونیکی پرداخت مبتنی بر رمزنگاری به جای اعتماد به واسطه معتمد، نیاز داریم. سیستمی که به هر دو طرف یک معامله اجازه بدهد که با هم بدون نیاز به واسط معتمد، مستقیم معامله کنند.

او توضیح می‌دهد که در این مقاله برای مشکل دوباره خرج کردن ارز، یک راه‌حل همتا به همتا با استفاده از برچسب‌های زمانی ارائه می‌کند. ناکاموتو می‌نویسد این سیستم تا زمانی که همۀ گره‌های شبکه صادقانه فعالیت کنند، امن است و قدرت پردازنده‌های آن‌ها از شبکه در برابر حمله‌های احتمالی مراقبت می‌کند.

تراکنش‌ها

در بخش تراکنش‌ها، ناکاموتو می‌نویسد:

ما به یک رشته امضای دیجیتالی، کوین می‌گوییم. هر دارندۀ کوین که آن را انتقال می‌دهد، باید با کمک کلید خصوصی خود، هش ایجاد شده از تراکنش قبلی را به همراه کلید عمومی نفر بعدی صاحب کوین (گیرنده) امضا کند. گیرنده تمام اطلاعات قبلی را به همراه کوین دریافت می‌کند. او می‌تواند صحت تراکنش‌ها را با بررسی امضاهای دیجیتال صاحبان قبلی کوین بررسی کند.

با این حال هنوز مشکل امکان دوبار خرج کردن پول حل نشده است. در پول‌های رایج، این مشکل را مؤسسات مالی حل می‌کنند. ما نیاز داریم که بدانیم صاحب قبلی کوین، قبل از ما آن را برای فرد دیگری ارسال نکرده باشد.

ناکاموتو توضیح می‌دهد:‌

تنها راه برای اینکه یک معامله دو بار تأیید نشود، این است که از همه معاملات قبلی آگاه باشیم. برای تحقق این امر، بدون نیاز به تأیید طرف سوم معتمد، لازم است که معاملات به‌صورت عمومی اعلام شوند. ما به یک سیستم برای همهٔ مشارکت‌کنندگان نیاز داریم تا بتوانند روی یک تاریخچۀ واحد از معاملات توافق کنند. گیرندۀ کوین به این توافق و اثبات جمعی برای تأیید هر تراکنش نیاز دارد.

سرور برچسب زمان‌دار

بخش اول راه‌حل ناکاموتو در وایت پیپر بیت کوین، برای مشکل دوباره خرج کردن کوین‌ها، استفاده از یک سرور برچسب زمان‌دار است. عملکرد این سرور این‌گونه است که زمان دقیق هش یک بلاک را مشخص کرده و آن را مانند یک روزنامه منتشر می‌کند.

بر اساس این برچسب زمان‌دار، باید داده‌ها مشخصاً در یک زمان خاص وجود داشته باشند (نمی‌توان در زمان دیگری آن‌ها را ساخت و به بلاک اضافه کرد). هر برچسب زمان‌دار، شامل هش برچسب قبلی است و یک زنجیره را تشکیل می‌دهد و با یک برچسب اضافی، برچسب‌های قبلی را هم تأیید می‌کند.

اثبات انجام کار

برای به کار بردن سرور برچسب زمان‌دار، به یک سازوکار نیاز داریم که به جای روزنامه از آن استفاده کنیم. این سیستم، گواه اثبات انجام کار است. الگوریتم اثبات کار شامل بررسی و جست‌وجو برای یک عدد است که طبق الگوریتم هش بیت کوین یعنی SHA-256 به دست می‌آید. این عدد با چند صفر شروع می‌شود و هرچه تعداد صفرهای اول عدد بیشتر باشد، رسیدن به آن توان پردازشی بیشتری لازم دارد.

متغیر عدد نانس، همان عددی است که باید در سیستم گواه اثبات کار شبکه بیت کوین پیدا شود. عدد نانس در کنار اطلاعات دیگر بلاک یعنی سوابق تراکنش‌ها و هش بلاک قبلی قرار می‌گیرد و به وسیله آنها هش جدید تولید می‌کند. عدد نانس چندین بار تکرار می‌شود تا به عدد هش مطلوب بلاکچین برسد. وقتی این عدد به‌دست آمد؛ انرژی لازم برای تغییر اطلاعات بلاک به اندازه توان پردازشی لازم برای هش بلاک خواهد بود.

اگر کسی بخواهد یک بلاک خاص را در زنجیره تغییر دهد، باید توان پردازشی‌ای معادل آن بلاک در بلاکچین و تمام بلاک‌های بعد از آن صرف کند. چرا که در تمام بلاک‌های قبلی اطلاعات آن بلاک خاص وجود دارد و همۀ آن‌ها باید تغییر کنند.

شبکه

گواه اثبات انجام کار، با طولانی شدن بلاکچین بیت کوین، امکان تقلب و هک شبکه را کاهش می‌دهد. چرا که توان پردازشی برای تغییر بلاک بسیار بالا می‌رود. علاوه‌براین، با گذشت زمان نودهای بیشتری به شبکه اضافه می‌شوند. نودها، مشارکت‌کنندگان یا استخراج‌کننده‌های حاضر در شبکه بیت کوین هستند. اضافه شدن هر نود، توان پردازشی بیشتری به شبکه ارائه می‌کند. این مسئله باعث می‌شود که سرعت هش بلاک‌ها بالاتر برود. ناکاموتو این مورد را پیش‌بینی کرده و می‌گوید:

سختی شبکه متغیری است که سرعت هش بلاک‌ها را کنترل می‌کند.

او در سفیدنامه بیت کوین توضیح می‌دهد که شبکه بیت کوین چیست و چند ویژگی دارد:

• تراکنش‌های جدید به تمام نودها اعلام خواهد شد.
• هر نود، تراکنش‌های جدید را در یک بلاک جمع‌آوری می‌کند.
• هر نود تلاش می‌کند فرایند اثبات انجام کار را زودتر از بقیه نودها انجام دهد.
• هرگاه یک نود توانست بلاکی تولید کند، آن را به سایر اعضای شبکه اعلام می‌کند.
• نودها در صورتی که اطلاعات تراکنش‌ صحیح باشد و بیت کوین دو بار خرج نشده باشد، آن را تأیید می‌کنند.
• نودها با تأیید بلاک هش شده، به سمت ایجاد بلاک جدید حرکت می‌کنند و از هش بلاک قبلی برای این کار استفاده می‌کنند.

نودها همیشه طولانی‌ترین زنجیره بلاک را در نظر می‌گیرند. برای مثال، اگر هم‌زمان یک بلاک توسط دو نود هش شود، نودهای دیگر بلاکی را می‌پذیرند که آن را زودتر دریافت کرده‌اند. اما بلاک قبلی را در حافظه نگه می‌دارند تا اگر زنجیرۀ آن بلند‌تر شد به آن بپیوندند.

انگیزه

نودها توان پردازشی زیادی در اختیار شبکه می‌گذارند و طبیعتاً برای این کار نیاز به انگیزه دارند. ناکاموتو برای تأمین این انگیزه، سیستم پاداش بلاک را معرفی می‌کند. اولین تراکنش هر بلاک منحصر‌به‌فرد است و به کسی که بلاک را هش کرده است، تعلق دارد. این تراکنش، کوین‌های جدیدی ایجاد می‌کند که به اولین کسی که بلاک را تولید کند، تعلق می‌گیرد.

پاداش بلاک چند فایده دارد. اول این که به نودها برای ماندن در شبکه و حفظ امنیت آن انگیزه می‌دهد. در درجۀ بعد، نودها را تشویق می‌کند که صادقانه در شبکه فعالیت کنند. اگر یک هکر بتواند مقدار زیادی از دارایی‌های خرج شده را دوباره خرج کند و آن‌ها را به حساب خود منتقل کند، امنیت کل شبکه را به خطر انداخته و دارایی خودش و دیگران را بی‌ارزش می‌کند. بنابراین، فعالیت صادقانه در شبکه به نفع همه خواهد بود.

بازیابی فضای ذخیره‌سازی اطلاعات

زنجیره بلاک‌های شبکه بیت کوین می‌تواند بسیار طولانی شود. این نکته اهمیت مسئله فضای ذخیره سازی اطلاعات را نشان می‌دهد؛ مسئله‌ای که شاید تبدیل به مشکل نودهای حاضر در شبکه شود. اما ناکاموتو برای این مشکل هم برنامه‌ای دارد. او یک راه‌حل به نام «درخت مرکل» را معرفی می‌کند.

درخت مرکل

در این سیستم، زمانی که آخرین تراکنش در یک بلاک انجام شد، تمام تراکنش‌های قبلی می‌توانند نادیده گرفته شوند. البته لازم نیست هش بلاک‌ها شکسته شود؛ فقط چکیده آن‌ها در قالب یک هش به نام ریشه درخت مرکل ذخیره می‌شود.

در درخت مرکل، بلاک‌های قبلی در یک بلاک جدید بدون تراکنش ذخیره شده و شاخه‌های آن‌ها از بلاکچین حذف می‌شود. با این کار شبکه بیت کوین با مشکل فضای ذخیره‌سازی مواجه نخواهد شد و می‌توان اطلاعات کامل بلاکچین را روی کامپیوترها ذخیره کرد.

تأیید اعتبار پرداخت‌ها به شکل ساده شده

راه‌اندازی یک نود کامل، که هم کار تأیید تراکنش‌ها را انجام دهد و هم بلاک جدید ایجاد کند، کاری هزینه‌بر است. ناکاموتو برای این مشکل، یک راه حل ساده ارائه داده است. او می‌نویسد:

تأیید تراکنش بدون راه‌اندازی یک نود کامل، امکان‌پذیر است. کافی است کاربر یک کپی از هدرهای بلاک‌های طولانی‌ترین زنجیره تأیید شده را داشته باشد.

با این کار همهٔ کاربران شبکه می‌توانند بدون این که وارد فرایند هزینه‌بر استخراج بیت کوین شوند، از امنیت تراکنش‌های خود مطمئن شوند.

ترکیب و تقسیم کوین‌ها

بخش نهم سفیدنامه بیت کوین به توضیحی در مورد شکل انجام تراکنش‌ها اختصاص دارد. انتقال یک بیت کوین سخت نیست، اما اگر بخواهیم کسری از یک بیت کوین را مبادله کنیم، کار کمی دردسرساز می‌شود. ما باید بتوانیم یک بیت کوین را به اجزای کوچک‌تری تقسیم کنیم یا اجزای کوچک‌تر را با هم ادغام کنیم.

برای فراهم کردن این امکان، باید هر معامله، ورودی‌ها و خروجی‌های مختلفی داشته باشد. ورودی معامله می‌تواند فقط یک مقدار بیت کوین باشد که از معاملۀ قبلی به دست آمده است، یا ممکن است با مقادیر کوچک‌تری ادغام شود. از طرفی دیگر، دو خروجی وجود خواهد داشت یکی برای پرداخت و یکی هم باقی مانده‌ی مبلغ هزینه شده که به فرستنده باز می‌گردد.

خوب است بدانید که این ترکیب تراکنش‌ها مشکلی در شبکه بیت کوین ایجاد نمی‌کند. چرا که کاربران مجبور نیستند تاریخچه کامل تراکنش‌ها را بررسی کنند.

حریم خصوصی

یکی از انگیزه‌های ناکاموتو، از ابتدای شروع پروژه بیت کوین، حفظ حریم خصوصی کاربران شبکه بود. ناکاموتو می‌خواست که همۀ افراد فارغ از جنسیت، نژاد و ملیت، بتوانند با هم معامله کنند. در سیستم‌های سنتی مالی و بانک‌ها پیش از انجام معامله، هر دو طرف را احراز هویت می‌کنند. این کار به آن‌ها اجازه می‌دهد تا محدودیت‌هایی برای گروه‌های مختلف ایجاد و تراکنش‌های خاصی را مسدود کنند. البته از طرف دیگر احراز هویت به تأمین امنیت معامله کمک می‌کند، ولی قدرت را در دست یک نهاد خاص می‌دهد که اختیار دارایی‌های کاربران را در اختیار دارد.

ناکاموتو برای این مسئله هم راه حلی ارائه داده است. در شبکه بیت کوین، به جای افراد، تراکنش‌ها قابل شناسایی هستند. یعنی فرد با هویت نامشخص، تراکنش‌هایی مشخص و قابل پیگیری انجام می‌دهد. بیت کوین به وسیله روش‌های رمزنگاری این کار را ممکن می‌سازد. هر کاربر برای حضور در شبکه دو کلید عمومی و خصوصی دارد. تراکنش‌ها با نشانۀ کلید عمومی انجام می‌شوند و کاربر با کلید خصوصی به دارایی خودش دسترسی دارد.

حتی با وجود روش‌های رمزنگاری، اگر فرد به طور مرتب از یک کلید عمومی برای ایجاد یک تراکنش استفاده کند، ممکن است هویتش فاش شود. ناکاموتو در white paper بیت کوین می‌نویسد:

بهتر است برای انجام هر تراکنش از کلیدهای جدید استفاده کنیم تا اگر هویت یک کلید آشکار شد، تراکنش‌های بعدی قابل ردیابی نباشد.

محاسبات

بخش محاسبات وایت پیپر بیت کوین، شامل محاسبات مختلف و پیچیدۀ ریاضی است. ناکاموتو در این بخش توضیح می‌دهد که چرا در شبکه بیت کوین حتی هکرها و خراب‌کارها مجبورند صادقانه فعالیت کنند تا پاداش بگیرند. ناکاموتو ثابت می‌کند تنها کاری که یک هکر می‌تواند انجام دهد، تغییر یکی از تراکنش‌های خودش برای پس گرفتن مقدار مشخصی بیت کوین است.

بخش نتیجه‌گیری در وایت پیپر بیت کوین

ناکاموتو در وایت پیپر بیت کوین، یک سیستم پرداخت مالی بدون نیاز به واسطه را تشریح و بررسی می‌کند. امضاهای دیجیتال برای تأیید تراکنش و گواه اثبات کار برای جلوگیری از خرج مجدد کوین‌ها، از جمله راه‌حل‌های خالق بیت کوین برای مشکلات احتمالی این سیستم بود.

او توضیح داد که این سیستم حتی هکرها و خرابکاران در شبکه را تشویق می‌کند که در شبکه فعالیتی صادقانه داشته باشند. همچنین در این سند، روند حفظ حریم خصوصی کاربران و نودهای حاضر در شبکه را توضیح می‌دهد. هر قانون و قابلیت جدید، می‌تواند به شبکه وارد شود؛ مشروط به اینکه توسط مکانیسم اجماع شبکه پذیرفته شود.

ترجمه وایت پیپر بیت کوین

مطالب عنوان شده در این مقاله ترجمه بخش‌های مهمی از وایت پیپر بیت کوین بوده است. در سفیدنامه بیت کوین مطالبی به صورت اختصاصی برای افرادی که به دنبال بررسی و تحلیل فاندامنتال بیت کوین هستند وجود دارد. در صورتی که نیازمند بررسی دقیق این سند هستید، می‌توانید از طریق لینک زیر وایت پیپر بیت کوین را به صورت PDF و با ترجمه فارسی دریافت کنید.

وایت پیپر بیت کوین، چراغ راه توسعه‌دهندگان

وایت پیپر بیت کوین از روز انتشار تا امروز، مقاله‌ای مرجع برای توسعه دهندگان نرم‌افزارها و دستگاه‌های استخراج بیت کوین بوده است. نکاتی که ناکاموتو در وایت پیپر گفته است، تا زمانی که بیت کوین وجود داشته باشد، سرمشق توسعه‌دهندگان این شبکه خواهد بود.

این مقاله، خلاصه‌ای ساده از وایت پیپری بود که ناکاموتو منتشر کرد. هرچند خواندن وایت پیپر برای متخصصان این حوزه بسیار ضروری است، به کاربران شبکه بیت کوین هم کمک می‌کند شناخت بهتری از این ارز دیجیتال محبوب داشته باشند.