بلاک بیت‌کوین چیست و چه اطلاعاتی در آن ثبت می‌شود؟

بیت‌کوین برای ثبت و نگهداری سوابق تراکنش‌ها از ساختاری مبتنی بر بلاکچین استفاده می‌کند. در این ساختار، اطلاعات تراکنش‌ها در واحدهایی به نام «بلاک» قرار می‌گیرند و بلاک‌ها به‌صورت پیوسته به یکدیگر متصل می‌شوند. حاصل این فرایند، زنجیره‌ای از بلاک‌ها است که سابقه فعالیت شبکه را در خود نگهداری می‌کند.

اما بلاک بیت‌کوین دقیقاً چیست؟ چه اطلاعاتی داخل هر بلاک قرار دارد؟ هش بلاک چه کاربردی دارد؟ ارتباط بلاک‌ها با یکدیگر چگونه برقرار می‌شود و ماینرها چه نقشی در ایجاد بلاک‌های جدید دارند؟ برای پاسخ به این پرسش‌ها ابتدا باید ساختار کلی بلاکچین بیت‌کوین را بشناسیم.

هشدار: این مطلب صرفاً با هدف آموزش و آشنایی با ساختار فنی شبکه بیت‌کوین تهیه شده است و نباید به‌عنوان توصیه مالی، معاملاتی یا سرمایه‌گذاری تلقی شود. هدف این مقاله توضیح مفهوم بلاک، ساختار آن و اطلاعات ثبت‌شده در بلاک‌های بیت‌کوین است.

ساختار کلی یک بلاک بیت‌کوین

ساختار بلاک بیت‌کوین را می‌توان به‌طور ساده به دو بخش اصلی تقسیم کرد: سربرگ بلاک و بدنه بلاک.

سربرگ شامل اطلاعات فنی موردنیاز برای شناسایی و پردازش بلاک است، درحالی‌که بدنه بلاک عمدتاً تراکنش‌های قرارگرفته در آن را شامل می‌شود.

این اطلاعات در کنار یکدیگر باعث می‌شوند هر بلاک جایگاه مشخصی در زنجیره داشته باشد و نودهای شبکه بتوانند اعتبار آن را براساس قواعد پروتکل بررسی کنند.

سربرگ بلاک یا Block Header چیست؟

یکی از مهم‌ترین قسمت‌های هر بلاک بیت‌کوین، سربرگ آن است. سربرگ بلاک مجموعه‌ای از داده‌های فنی است که اطلاعات اصلی موردنیاز برای ارتباط بلاک با زنجیره و فرایند اثبات کار را در خود نگهداری می‌کند.

سربرگ بلاک بیت‌کوین دارای فیلدهایی مانند نسخه، هش بلاک قبلی، ریشه مرکل، زمان، nBits و Nonce است.

ساختار کلی آن را می‌توان به شکل زیر خلاصه کرد:

شناخت این فیلدها برای درک نحوه شکل‌گیری زنجیره بیت‌کوین اهمیت زیادی دارد.

هش بلاک قبلی چه کاربردی دارد؟

یکی از مهم‌ترین اطلاعات موجود در سربرگ هر بلاک، مقدار مرتبط با هش بلاک قبلی است. همین ویژگی نقش مهمی در ایجاد ساختار زنجیره‌ای بلاکچین دارد.

به زبان ساده، بلاک جدید به بلاک قبلی اشاره می‌کند و بلاک قبلی نیز به بلاک پیش از خود مرتبط است. این ارتباط تا بلاک‌های ابتدایی زنجیره ادامه پیدا می‌کند. به همین دلیل بلاک‌ها مجموعه‌ای کاملاً مستقل از یکدیگر نیستند؛ بلکه هر بلاک در چارچوب تاریخچه زنجیره قرار دارد. این ساختار همچنین باعث می‌شود تغییر اطلاعات یک بلاک قدیمی موضوع ساده‌ای نباشد، زیرا تغییر داده‌های آن می‌تواند هش مرتبط با آن بلاک را تغییر دهد و ارتباط رمزنگاری‌شده با بلاک‌های بعدی را تحت تأثیر قرار دهد. در شبکه‌ای مبتنی بر اثبات کار مانند بیت‌کوین، بازنویسی تاریخچه علاوه بر این ارتباط رمزنگاری‌شده، با الزامات اجماع و اثبات کار نیز مواجه است.

هش بلاک چیست؟

هش را می‌توان خروجی یک تابع رمزنگاری دانست. بیت‌کوین در بخش‌های مختلف ساختار خود از تابع هش SHA-256 استفاده می‌کند و هش سربرگ بلاک با اعمال SHA-256 دوباره بر خروجی SHA-256 محاسبه می‌شود.

حتی تغییر کوچکی در داده‌های ورودی می‌تواند خروجی هش متفاوتی ایجاد کند. این ویژگی در ساختار بیت‌کوین اهمیت زیادی دارد، زیرا داده‌های موجود در سربرگ بلاک در محاسبه هش آن نقش دارند.

در فرایند استخراج، ماینرها تلاش می‌کنند سربرگی ایجاد کنند که هش حاصل از آن از هدف تعیین‌شده توسط شبکه پایین‌تر باشد. برای رسیدن به چنین نتیجه‌ای، مقادیر قابل تغییر در فرایند ساخت بلاک بارها تغییر می‌کنند و هش‌های مختلف محاسبه می‌شوند.

چه اطلاعاتی درباره تراکنش‌ها در بلاک ثبت می‌شود؟

هر تراکنش بیت‌کوین خود دارای ساختار مشخصی است. بسته به نوع تراکنش و نسخه مورد استفاده، جزئیات ساختاری می‌توانند متفاوت باشند، اما به‌طور کلی تراکنش‌ها شامل ورودی‌ها و خروجی‌ها و اطلاعات لازم برای اعتبارسنجی انتقال هستند.

ورودی‌ها یا Inputs معمولاً به خروجی‌های خرج‌نشده تراکنش‌های قبلی ارجاع می‌دهند. خروجی‌ها یا Outputs نیز مقدار بیت‌کوین و شرایط لازم برای خرج‌کردن آن در آینده را مشخص می‌کنند.

در مدل بیت‌کوین، برخلاف سامانه‌های حساب‌محور، یک موجودی ساده برای هر آدرس در داخل بلاک ذخیره نمی‌شود. بیت‌کوین از مدل UTXO یا Unspent Transaction Output استفاده می‌کند و وضعیت قابل‌خرج شبکه از خروجی‌های خرج‌نشده تراکنش‌ها به دست می‌آید.

UTXO چیست؟

UTXO یکی از مفاهیم پایه برای درک ساختار تراکنش‌های بیت‌کوین است. هر تراکنش می‌تواند خروجی‌هایی ایجاد کند و خروجی‌هایی که هنوز در تراکنش دیگری خرج نشده‌اند، به‌عنوان UTXO شناخته می‌شوند.

هنگامی که کاربر قصد انجام تراکنش جدیدی را دارد، ورودی‌های تراکنش به UTXOهای قبلی اشاره می‌کنند. با معتبر شناخته‌شدن تراکنش، خروجی‌های مصرف‌شده دیگر قابل استفاده مجدد نیستند و خروجی‌های جدید می‌توانند به مجموعه UTXOهای شبکه اضافه شوند.

این مدل یکی از تفاوت‌های مهم بیت‌کوین با شبکه‌هایی است که از معماری حساب‌محور استفاده می‌کنند.

Timestamp یا زمان بلاک چیست؟

در سربرگ بلاک فیلدی برای زمان وجود دارد که Timestamp نامیده می‌شود. این مقدار توسط سازنده بلاک درج می‌شود و یکی از داده‌های مورد استفاده در بررسی اعتبار بلاک است. بااین‌حال، نباید Timestamp بلاک را دقیقاً معادل زمان قطعی و ثبت‌شده توسط یک ساعت مرکزی در نظر گرفت. بیت‌کوین سامانه‌ای غیرمتمرکز است و قواعد پروتکل محدودیت‌هایی برای زمان قابل‌قبول بلاک‌ها تعیین می‌کنند.

بنابراین Timestamp بیشتر بخشی از داده‌های پروتکلی بلاک است و ممکن است با زمان واقعی ایجاد یا دریافت بلاک اختلاف محدودی داشته باشد.

Nonce در بلاک بیت‌کوین چیست؟

Nonce یکی دیگر از فیلدهای سربرگ بلاک است که در فرایند اثبات کار اهمیت دارد. ماینرها هنگام تلاش برای تولید یک بلاک معتبر، مقادیر مختلفی را امتحان می‌کنند تا هش سربرگ شرایط موردنیاز شبکه را داشته باشد. تغییر Nonce باعث تغییر داده ورودی محاسبه هش و در نتیجه ایجاد خروجی جدید می‌شود. البته فضای Nonce محدود است و در عمل ماینرها فقط به تغییر همین فیلد متکی نیستند؛ آن‌ها می‌توانند بخش‌های دیگری از داده‌های بلاک کاندید را نیز تغییر دهند تا فضای بیشتری برای محاسبات هش ایجاد شود.

شماره یا ارتفاع بلاک چیست؟

برای مشخص‌کردن موقعیت یک بلاک در زنجیره معمولاً از مفهوم Block Height یا ارتفاع بلاک استفاده می‌شود. ارتفاع بلاک بیان می‌کند یک بلاک در چه موقعیتی نسبت به ابتدای زنجیره قرار گرفته است. بلاک آغازین بیت‌کوین که با عنوان Genesis Block شناخته می‌شود، ارتفاع صفر دارد و بلاک‌های بعدی به‌ترتیب در ارتفاع‌های بالاتر قرار می‌گیرند.

البته ارتفاع بلاک به‌عنوان یکی از شش فیلد سربرگ بلاک ذخیره نمی‌شود. این مقدار از جایگاه بلاک در زنجیره قابل تعیین است.

بلاک جنسیس چیست؟

اولین بلاک بلاکچین بیت‌کوین با عنوان Genesis Block یا بلاک پیدایش شناخته می‌شود. این بلاک نقطه آغاز تاریخچه زنجیره است و برخلاف بلاک‌های عادی، بلاک قبلی متعارفی برای ارجاع ندارد. تمام بلاک‌های بعدی در نهایت از طریق زنجیره ارجاعات رمزنگاری‌شده به این نقطه ابتدایی متصل می‌شوند. به همین دلیل Genesis Block جایگاه ویژه‌ای در معماری بیت‌کوین دارد.

نودها چگونه یک بلاک را بررسی می‌کنند؟

هنگامی که بلاک جدیدی در شبکه منتشر می‌شود، نودهای کامل آن را صرفاً به دلیل انتشار توسط یک ماینر معتبر تلقی نمی‌کنند. هر نود می‌تواند مجموعه‌ای از بررسی‌ها را براساس قواعد اجماع انجام دهد. این بررسی‌ها موضوعاتی مانند ساختار بلاک، اثبات کار، ارتباط با بلاک قبلی، اعتبار تراکنش‌ها، نحوه مصرف UTXOها، محدودیت‌های مربوط به اندازه یا وزن بلاک و سایر قواعد اجماع را شامل می‌شود. اگر بلاک با قواعدی که نود اجرا می‌کند سازگار نباشد، آن نود می‌تواند آن را رد کند. این موضوع یکی از ویژگی‌های مهم معماری غیرمتمرکز بیت‌کوین است؛ اعتبار بلاک به اعتماد به یک تولیدکننده مرکزی وابسته نیست.

تفاوت بلاک، تراکنش و بلاکچین چیست؟

این سه مفهوم ارتباط نزدیکی با یکدیگر دارند، اما یکسان نیستند.

بنابراین تراکنش را می‌توان یکی از اجزای محتوایی بلاک دانست و مجموعه بلاک‌های مرتبط نیز تاریخچه بلاکچین را شکل می‌دهد.

آیا اطلاعات هویتی افراد در بلاک ثبت می‌شود؟

بلاکچین بیت‌کوین به‌صورت ذاتی نام، نام خانوادگی یا اطلاعات هویتی متعارف افراد را به هر تراکنش متصل نمی‌کند. داده‌های بلاکچینی شامل اطلاعاتی مانند تراکنش‌ها، خروجی‌ها، اسکریپت‌ها و شناسه‌های مرتبط هستند. بااین‌حال، این موضوع به معنی ناشناس‌بودن مطلق بیت‌کوین نیست. بیت‌کوین معمولاً به‌عنوان شبکه‌ای مستعارمحور یا Pseudonymous توصیف می‌شود. داده‌های بلاکچین عمومی هستند و در برخی شرایط، ترکیب اطلاعات درون‌زنجیره‌ای با داده‌های خارج از بلاکچین می‌تواند امکان ایجاد ارتباط میان فعالیت‌های مختلف را فراهم کند.

بنابراین «نبود نام واقعی در بلاک» نباید با «ناشناس‌بودن کامل» اشتباه گرفته شود.

آیا اطلاعات ثبت‌شده در بلاک قابل تغییر است؟

پس از قرارگرفتن یک بلاک در تاریخچه زنجیره و ساخته‌شدن بلاک‌های بعدی روی آن، تغییر گذشته شبکه با موانع فنی و اجماعی روبه‌رو می‌شود.

تغییر محتوای یک بلاک می‌تواند ریشه مرکل و در نتیجه سربرگ و هش آن را تغییر دهد. در چنین شرایطی ارتباط آن با بلاک‌های بعدی نیز تحت تأثیر قرار می‌گیرد. برای بازنویسی چنین تاریخچه‌ای باید اثبات کار مربوطه مجدداً انجام شود و زنجیره جایگزین نیز در چارچوب قواعد اجماع بتواند بر زنجیره رقیب غلبه کند. به همین دلیل بهتر است به‌جای توصیف ساده بلاکچین به‌عنوان «کاملاً تغییرناپذیر»، از مفهوم مقاومت در برابر بازنویسی تاریخچه استفاده شود؛ زیرا میزان دشواری بازنویسی به شرایط شبکه و عمق بلاک در زنجیره نیز وابسته است.

اطلاعات بلاک‌های بیت‌کوین عمومی است و می‌توان آن را از طریق اجرای یک نود یا ابزارهایی که معمولاً Block Explorer یا مرورگر بلاک نامیده می‌شوند مشاهده کرد. در یک مرورگر بلاک معمولاً اطلاعاتی مانند ارتفاع بلاک، هش بلاک، هش بلاک قبلی، زمان، تعداد تراکنش‌ها، اندازه یا وزن بلاک و جزئیات تراکنش‌های موجود در آن قابل مشاهده است. مرورگر بلاک خود بخشی از پروتکل اجماع بیت‌کوین نیست؛ بلکه ابزاری برای خواندن و نمایش داده‌های عمومی بلاکچین محسوب می‌شود.

جمع‌بندی

بلاک یکی از اجزای اصلی معماری بیت‌کوین است. هر بلاک مجموعه‌ای از تراکنش‌ها را در کنار سربرگی شامل اطلاعات فنی مانند نسخه، هش بلاک قبلی، ریشه مرکل، Timestamp، nBits و Nonce در خود جای می‌دهد.

ارتباط رمزنگاری‌شده میان بلاک‌ها باعث شکل‌گیری زنجیره‌ای از سوابق می‌شود و سازوکار اثبات کار و قواعد اجماع نیز به نودهای شبکه اجازه می‌دهند اعتبار بلاک‌های جدید را بدون وابستگی به یک مرجع مرکزی بررسی کنند.

برای درک دقیق‌تر عملکرد بیت‌کوین، شناخت مفاهیمی مانند Block Header، هش، Merkle Root، UTXO، Nonce، تراکنش Coinbase، Block Height و تأیید تراکنش اهمیت زیادی دارد. این مفاهیم در کنار یکدیگر نشان می‌دهند که اطلاعات در شبکه بیت‌کوین چگونه سازمان‌دهی، بررسی و به تاریخچه بلاکچین اضافه می‌شوند.