بلاک چیست؟ آشنایی با اجزای بلاک و نقش آن در شبکه بلاکچین

در دنیای ارزهای دیجیتال و فناوری بلاکچین، واژه‌ی بلاک (Block) یکی از پایه‌ای‌ترین و درعین‌حال مهم‌ترین مفاهیم است. برای درک درست از عملکرد بلاکچین، ابتدا باید بدانیم بلاک چیست و چه نقشی در امنیت و ساختار شبکه دارد. هر بلاک در بلاکچین مانند یک صفحه از دفتر کل دیجیتال است که مجموعه‌ای از تراکنش‌ها و اطلاعات رمزنگاری‌شده را در خود نگه می‌دارد. 
این بلاک‌ها به‌صورت زنجیروار به هم متصل می‌شوند و چیزی را می‌سازند که امروز با نام بلاکچین ارز دیجیتال می‌شناسیم. در این مقاله، قدم‌به‌قدم با مفهوم بلاک، اجزای آن، نحوه‌ی ساخت و اهمیتش در شبکه‌های بلاکچینی آشنا می‌شویم تا دید عمیق‌تری نسبت به این فناوری شگفت‌انگیز پیدا کنیم.

بلاک در بلاکچین چیست؟

اگر بخواهیم ساده بگوییم، بلاک (Block) در بلاکچین، واحدی از داده است که مجموعه‌ای از تراکنش‌ها را در خود ذخیره می‌کند. هر بلاک مانند یک جعبه یا صفحه از دفتر کل دیجیتال است که اطلاعات مشخصی درون آن قرار دارد. این اطلاعات شامل جزئیات تراکنش‌های انجام‌شده، زمان ثبت، هش بلاک قبلی و کدهای رمزنگاری است. وقتی بلاک جدیدی ساخته می‌شود، به بلاک قبلی متصل شده و زنجیره‌ای از بلاک‌ها را شکل می‌دهد؛ به‌همین‌دلیل نام این فناوری را بلاک‌چین (Blockchain) گذاشته‌اند.
از دید فنی، بلاک در بلاکچین یک ساختار داده‌ای رمزنگاری‌شده است که با استفاده از توابع هش (Hash Function) و امضای دیجیتال، امنیت و یکپارچگی اطلاعات را تضمین می‌کند. هر بلاک دارای شناسه‌ی منحصربه‌فردی است که با محاسبه‌ی هش از محتوای آن تولید می‌شود. به محض اینکه کوچک‌ترین تغییری در داده‌های بلاک ایجاد شود، هش آن نیز تغییر می‌کند و در نتیجه کل زنجیره دچار اختلال می‌شود. همین ویژگی باعث می‌شود بلاکچین غیرقابل‌دستکاری و قابل‌اعتماد باشد.
در دنیای ارزهای دیجیتال، بلاک نقش کلیدی در ثبت و تأیید تراکنش‌ها دارد. برای مثال، وقتی کاربری در شبکه بیت‌کوین تراکنشی انجام می‌دهد، آن تراکنش تا زمانی که در یک بلاک ارز دیجیتال ثبت و توسط شبکه تأیید نشود، نهایی محسوب نمی‌شود. به‌عبارتی، بلاک همان جایی است که تراکنش‌ها «جاودانه» می‌شوند و در دفتر کل توزیع‌شده ثبت می‌گردند.
بنابراین، اگر بخواهیم جمع‌بندی کنیم و به سوال بلاک چیست پاسخ دهیم، باید بگوییم که بلاک واحد ذخیره‌سازی داده در شبکه بلاکچین است که شامل مجموعه‌ای از تراکنش‌ها و اطلاعات رمزنگاری‌شده بوده و با بلاک‌های قبلی و بعدی زنجیروار مرتبط است. این پیوند امن بین بلاک‌ها، همان چیزی است که به فناوری بلاکچین قدرت، شفافیت و مقاومت در برابر تغییر می‌دهد.

اجزای اصلی یک بلاک در بلاکچین

هر بلاک در بلاکچین تنها یک «جعبه داده ساده» نیست؛ بلکه ساختاری هوشمندانه و رمزنگاری‌شده است که با دقت طراحی شده تا امنیت، شفافیت و هماهنگی کل شبکه را تضمین کند. درک اجزای بلاک به ما کمک می‌کند بفهمیم چطور داده‌ها در یک بلاک ارز دیجیتال ذخیره و ایمن می‌شوند و چرا تغییر دادن حتی کوچک‌ترین بخش از آن، می‌تواند کل زنجیره را مختل کند. به طور کلی، هر بلاک در شبکه بلاکچین از دو بخش اصلی تشکیل شده است:

1. هدر بلاک (Block Header)
2.  بدنه بلاک (Block Body)

هرکدام از این بخش‌ها نقش خاصی در امنیت و عملکرد شبکه دارند. در ادامه، به تفکیک و به‌صورت کامل به بررسی آن‌ها می‌پردازیم:

هدر بلاک (Block Header)

هدر بلاک در واقع بخش مدیریتی و کلیدی هر بلاک است؛ بخشی که هویت و ارتباط بلاک را با زنجیره مشخص می‌کند. می‌توان گفت هدر بلاک، «شناسنامهٔ بلاک» است. این قسمت حاوی اطلاعات حیاتی و رمزنگاری‌شده‌ای است که برای اعتبارسنجی بلاک، ساخت هش و اتصال به بلاک قبلی مورد استفاده قرار می‌گیرد. هدر بلاک معمولاً شامل ۶ مؤلفه‌ی اصلی است:

1. نسخه (Version): نشان می‌دهد این بلاک طبق کدام نسخه از پروتکل بلاکچین ساخته شده است. تغییر نسخه‌ها معمولاً در به‌روزرسانی‌های شبکه (مثل فورک‌ها) رخ می‌دهد.
2. هش بلاک قبلی (Previous Block Hash): این بخش، هش بلاک قبلی را در خود دارد و باعث می‌شود بلاک‌ها به‌صورت زنجیروار به هم متصل شوند. همین پیوند است که ساختار «Chain» را در Blockchain می‌سازد.
3. ریشه مرکل (Merkle Root): یک هش واحد است که از تمام تراکنش‌های موجود در بلاک به‌دست می‌آید. مرکل روت به‌طور خلاصه تمام داده‌های تراکنش را به یک رشته‌ی رمزنگاری‌شده تبدیل می‌کند و امکان بررسی سریع و امن داده‌ها را فراهم می‌سازد.
4.  زمان ثبت بلاک (Timestamp): زمان دقیق ایجاد یا استخراج بلاک در شبکه را ثبت می‌کند. این مورد در نظم و ترتیب بلاک‌ها نقش حیاتی دارد.
5. هدف سختی (Difficulty Target): عددی است که تعیین می‌کند ماینر برای یافتن هش معتبر باید چه میزان محاسبه انجام دهد. هرچه سختی بالاتر باشد، یافتن هش درست دشوارتر است.
6. نانس (Nonce): یک عدد تصادفی است که ماینرها آن را تغییر می‌دهند تا در نهایت به هشی برسند که با معیار سختی شبکه مطابقت دارد. فرآیند یافتن نانس درست، همان چیزی است که در استخراج بلاک ارز دیجیتال انجام می‌شود.

در نهایت، تمام این اطلاعات در کنار هم ترکیب شده و هش بلاک فعلی را می‌سازند. این هش در بلاک بعدی استفاده می‌شود و زنجیره‌ای غیرقابل‌تغییر از بلاک‌ها را تشکیل می‌دهد.

بدنه بلاک (Block Body)

بعد از هدر، نوبت به بدنه بلاک می‌رسد؛ جایی که اطلاعات اصلی و تراکنش‌های واقعی ذخیره می‌شوند. اگر هدر بلاک را مغز بلاک بدانیم، بدنه در واقع «قلب تپنده‌ی شبکه» است.
بدنه بلاک شامل مجموعه‌ای از تراکنش‌ها است که کاربران شبکه انجام داده‌اند. این تراکنش‌ها در قالب داده‌های رمزنگاری‌شده ذخیره می‌شوند و هر تراکنش دارای شناسه، ورودی (input)، خروجی (output) و امضای دیجیتال است. مهم‌ترین اجزای بدنه بلاک عبارتند از:

1.  لیست تراکنش‌ها (Transactions List): مجموعه‌ای از تمام تراکنش‌های تأییدشده در یک بازه زمانی خاص است. این لیست می‌تواند از چند تراکنش تا هزاران تراکنش را شامل شود، بسته به اندازه بلاک و قوانین شبکه.
2.  تراکنش Coinbase: اولین تراکنش در هر بلاک است که به ماینری که بلاک را ایجاد کرده پاداش می‌دهد. این تراکنش منبع اصلی ایجاد کوین‌های جدید در شبکه‌هایی مانند بیت‌کوین است.
3.  داده‌های کمکی (Metadata): در برخی شبکه‌ها اطلاعات اضافه‌ای مانند اسکریپت‌ها، امضاهای چندگانه (Multi-Signature) یا داده‌های قرارداد هوشمند (Smart Contract Data) نیز در بدنه بلاک ذخیره می‌شود.

بدنه بلاک در واقع محل ثبت دائمی تاریخچهٔ تراکنش‌های شبکه است. وقتی یک بلاک جدید به زنجیره اضافه می‌شود، تمام تراکنش‌های درون آن «تأییدشده و غیرقابل تغییر» می‌گردند. این یعنی هیچ‌کس نمی‌تواند تراکنش‌ها را حذف، ویرایش یا جعل کند؛ ویژگی‌ای که بلاکچین را از سیستم‌های سنتی متمایز می‌سازد.

فرآیند ایجاد یک بلاک ؛ از تراکنش تا ثبت در زنجیره

فرآیند ایجاد یک بلاک در بلاکچین، ترکیبی از مراحل پیچیده و دقیق است که هدف آن تضمین صحت، امنیت و یکپارچگی اطلاعات در شبکه است. در اینجا به ترتیب هر یک از مراحل ایجاد بلاک از تراکنش تا اضافه شدن به زنجیره‌ی بلاکچین را توضیح می‌دهیم:

1. جمع‌آوری تراکنش‌ها

اولین مرحله در فرآیند ایجاد یک بلاک، جمع‌آوری تراکنش‌ها است. کاربران شبکه بلاکچین با ارسال تراکنش‌های خود به شبکه، درخواست‌هایی را برای انجام انتقال ارز یا اطلاعات ثبت می‌کنند. این تراکنش‌ها ابتدا در پول‌های تراکنش یا «Transaction Pool» ذخیره می‌شوند. پول تراکنش‌ها محلی است که تراکنش‌های تاییدنشده قرار می‌گیرند و منتظر تایید یا ثبت در بلاک بعدی هستند.
در شبکه‌های مختلف مانند بیت‌کوین یا اتریوم، ماینرها یا اعتبارسنج‌ها باید تراکنش‌های معتبر را از پول تراکنش‌ها جمع‌آوری کنند تا آن‌ها را در یک بلاک جدید بگنجانند.

2. اعتبارسنجی تراکنش‌ها

بعد از جمع‌آوری تراکنش‌ها، باید هر تراکنش به دقت اعتبارسنجی شود. این بخش برای اطمینان از اینکه تراکنش‌های اضافه‌شده به بلاک معتبر و صحیح هستند، بسیار مهم است. اعتبارسنجی تراکنش‌ها معمولاً شامل این مراحل می‌شود:

1.  بررسی امضاهای دیجیتال: بررسی اینکه آیا امضاهای دیجیتال برای هر تراکنش معتبر است یا خیر.
2.   بررسی موجودی: اطمینان از اینکه فرستنده مقدار ارز کافی برای انجام تراکنش دارد.
3.  بررسی تاریخچه تراکنش‌ها: اطمینان از اینکه هیچ تراکنشی برای ارسال دوباره (Double Spending) استفاده نشده باشد. 

زمانی که تراکنش‌ها اعتبارسنجی شدند، به مرحله بعدی منتقل می‌شوند.

3. ساخت هدر بلاک و محاسبه ریشه مرکل

یکی از مراحل کلیدی در ایجاد بلاک، ساخت هدر بلاک است. همان‌طور که پیشتر گفتیم، هدر بلاک شامل اطلاعات مهمی مثل هش بلاک قبلی، نسخه بلاک و ریشه مرکل است. در این مرحله، ریشه مرکل (Merkle Root) محاسبه می‌شود.
ریشه مرکل، یک هش است که تمام تراکنش‌های داخل بلاک را به یک عدد واحد تبدیل می‌کند. این هش به‌طور مستقیم به امنیت شبکه کمک می‌کند، زیرا با تغییر کوچک‌ترین تراکنش، ریشه مرکل تغییر خواهد کرد و بلاک قابل‌اعتماد نخواهد بود.

4. حل مسئله نانس / Proof of Work (PoW)

در شبکه‌های مبتنی بر اثبات کار (PoW) مانند بیت‌کوین، ماینرها باید مسئله نانس (Nonce) را حل کنند تا بلاک جدیدی را استخراج کنند. نانس یک عدد تصادفی است که به‌عنوان ورودی به توابع هش وارد می‌شود تا به یک هش معتبر برسند. این هش باید با معیار سختی شبکه همخوانی داشته باشد.
در واقع، این فرآیند باعث می‌شود که ماینرها برای پیدا کردن هش صحیح به‌طور مداوم تلاش کنند. این کار به‌طور معمول چندین بار تکرار می‌شود تا ماینر بتواند به هدف تعیین‌شده (یک هش با تعداد خاصی صفر در ابتدای آن) برسد.
برای درک بهتر، تصور کنید که ماینر باید یک ترکیب از داده‌ها را پیدا کند که هش حاصل از آن با قوانین سختی شبکه مطابقت داشته باشد. برای یافتن این ترکیب، آن‌ها به دنبال یک نانس خاص می‌گردند که به‌طور دقیق این هدف را برآورده کند.

5. امضا و انتشار بلاک در شبکه

زمانی که نانس پیدا شد و هش معتبر به دست آمد، بلاک به‌طور کامل ساخته می‌شود. در این مرحله، ماینر بلاک را با استفاده از کلید خصوصی خود امضا می‌کند تا تأیید کند که خودش بلاک را استخراج کرده است.
بلاک امضا شده به‌طور خودکار به شبکه ارسال می‌شود. در این مرحله، سایر نودهای شبکه (گره‌ها) باید این بلاک جدید را دریافت کنند و آن را تایید کنند. نودها این بلاک را با استفاده از هش، تراکنش‌ها، و الگوریتم‌های اجماع موجود بررسی می‌کنند.

6. تایید در شبکه و اضافه شدن به زنجیره

پس از ارسال بلاک به شبکه، سایر نودها آن را تایید می‌کنند. اگر تمامی نودها بلاک را معتبر بشناسند، بلاک جدید به زنجیره بلاکچین اضافه می‌شود و به‌عنوان یک بلاک نهایی در نظر گرفته می‌شود. این مرحله به معنای «تایید نهایی» بلاک است.
در این مرحله، بلاک به‌طور دائم در تاریخچه شبکه ذخیره می‌شود و تمام تراکنش‌های آن به‌طور رسمی ثبت شده و غیرقابل تغییر خواهند بود. به همین دلیل، بلاکچین به‌عنوان یک سیستم دفتر کل غیرقابل تغییر شناخته می‌شود.

نقش بلاک در امنیت و یکپارچگی شبکه

بلاک‌ها نه تنها واحدهای ذخیره‌سازی اطلاعات در بلاکچین هستند، بلکه به‌طور مستقیم با امنیت و یکپارچگی شبکه در ارتباط‌اند. هر بلاک به‌طور مستقل از دیگر بلاک‌ها نمی‌تواند به‌درستی عمل کند؛ بلکه تمامی بلاک‌ها به هم متصل شده و یک ساختار زنجیره‌ای ایجاد می‌کنند که تضمین‌کننده‌ی صحت داده‌ها و جلوگیری از هرگونه تغییرات غیرمجاز است. در این بخش، نحوه تأثیر بلاک‌ها بر امنیت و یکپارچگی شبکه بلاکچین را بررسی می‌کنیم:

زنجیره‌ای شدن هش‌ها: مانع از تغییر داده‌ها

اولین ویژگی امنیتی مهم بلاک‌ها، زنجیره‌ای بودن هش‌ها است. هر بلاک حاوی یک هش از بلاک قبلی است که آن را به بلاک قبلی و بعدی متصل می‌کند. این پیوند مستمر و رمزنگاری‌شده باعث می‌شود که اگر حتی کوچک‌ترین تغییری در محتوای یک بلاک ایجاد شود، هش آن بلاک تغییر خواهد کرد. با تغییر هش، بلاک قبلی و تمام بلاک‌های بعدی نیز معتبر نخواهند بود.
این ویژگی به بلاکچین غیرقابل تغییر بودن می‌دهد. به‌عبارت‌دیگر، اگر کسی بخواهد داده‌ای را در بلاک قبلی تغییر دهد، لازم است که تمام بلاک‌های بعد از آن را دوباره محاسبه و اصلاح کند که از نظر محاسباتی غیرممکن است. به‌همین‌دلیل، هرگونه تغییر در اطلاعات بلاک‌ها، فوراً شبکه را از آن مطلع کرده و مانع از بروز خطا می‌شود.

استفاده از الگوریتم‌های اجماع برای تایید بلاک‌ها

یکی از عوامل مهم در امنیت شبکه بلاکچین، الگوریتم‌های اجماع است. این الگوریتم‌ها، مانند Proof of Work (PoW) در بیت‌کوین یا Proof of Stake (PoS) در اتریوم، فرآیند تایید تراکنش‌ها و بلاک‌ها را بر عهده دارند.
در شبکه‌هایی مانند بیت‌کوین، ماینرها باید پازل‌های رمزنگاری‌شده (Proof of Work) را حل کنند تا بتوانند یک بلاک جدید را استخراج کنند. این فرآیند به‌طور طبیعی باعث می‌شود که برای تغییر اطلاعات یک بلاک، نیاز به انجام محاسبات پیچیده و هزینه‌بر باشد. ماینرهایی که بلاک‌ها را استخراج می‌کنند، برای تأیید صحت تراکنش‌ها، مجبورند منابع زیادی را صرف کنند. این کار، هرگونه حمله و تلاش برای دستکاری بلاک‌ها را با هزینه بسیار بالایی مواجه می‌کند.
در شبکه‌های Proof of Stake (PoS)، اعتبارسنج‌ها بر اساس میزان ارز دیجیتال در اختیار خود، مسئول تایید بلاک‌ها هستند. این مدل نیز به دلیل تخصیص اعتبار به افرادی که بیشترین سهام را دارند، از امنیت بالایی برخوردار است. در هر دو حالت، شبکه به‌طور مشترک و با مکانیزم‌های اجماع مشخص، بلاک‌های جدید را تایید و از هرگونه تغییر غیرمجاز جلوگیری می‌کند.

اجماع در شبکه: جلوگیری از حملات Double Spend

یکی دیگر از چالش‌های امنیتی در دنیای ارزهای دیجیتال، حمله Double Spend است که در آن یک کاربر تلاش می‌کند یک ارز دیجیتال را بیشتر از یک‌بار خرج کند. بلاک‌ها با استفاده از الگوریتم‌های اجماع از این نوع حملات جلوگیری می‌کنند.
وقتی یک بلاک جدید به بلاکچین اضافه می‌شود، تمام تراکنش‌های درون آن به‌طور رسمی تأیید می‌شوند. این تأیید نه تنها مانع از خرج شدن دوباره همان ارز می‌شود، بلکه تاریخچه تمامی تراکنش‌ها در شبکه را به‌طور شفاف و قابل‌ردیابی ثبت می‌کند. با استفاده از بلاک‌ها، هرگونه تلاش برای تکرار تراکنش‌ها یا تغییر داده‌های آن‌ها غیرممکن می‌شود.

شفافیت و صحت اطلاعات در بلاکچین

از آنجا که هر بلاک در بلاکچین حاوی تمام تراکنش‌های انجام‌شده در یک دوره زمانی خاص است، تمامی اطلاعات به‌صورت شفاف و در دسترس برای تمامی اعضای شبکه قرار دارد. این شفافیت، نه تنها باعث اعتباربخشی به داده‌ها می‌شود، بلکه به جلوگیری از فساد و تقلب کمک می‌کند. هیچ‌کسی نمی‌تواند تراکنش‌ها را تغییر دهد یا در تاریخچه تراکنش‌ها تغییری ایجاد کند، زیرا تمام داده‌ها به‌طور عمومی و برای تایید به شبکه ارسال می‌شوند.
این ویژگی برای شبکه‌های عمومی مانند بیت‌کوین، که در آن هیچ‌گونه نهاد مرکزی برای تایید تراکنش‌ها وجود ندارد، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. تمام اعضای شبکه باید به‌طور مستقل صحت تراکنش‌ها را تایید کنند و بلاک‌ها برای همه قابل‌دسترس و قابل‌ردیابی هستند.

عدم امکان تغییر اطلاعات پس از تایید بلاک

یکی از مزایای بارز بلاکچین، عدم امکان تغییر داده‌ها پس از تایید است. هر زمانی که یک بلاک به زنجیره اضافه می‌شود و تراکنش‌های آن تایید می‌شود، اطلاعات آن بلاک به‌طور دائمی در تاریخچه بلاکچین ثبت می‌شود. این ویژگی به‌ویژه در کاربردهای حساس مانند قراردادهای هوشمند و تراکنش‌های مالی بسیار مهم است، چرا که اطمینان می‌دهد هیچ‌گونه تغییر یا تقلبی پس از تایید تراکنش‌ها امکان‌پذیر نیست.
همچنین، این ویژگی باعث می‌شود که امنیت شبکه بلاکچین در برابر حملات هکری بسیار بالا باشد. حتی اگر یک مهاجم بخواهد اطلاعات یک بلاک را تغییر دهد، باید تمام بلاک‌های بعد از آن را نیز تغییر دهد و این کار برای مهاجم عملاً غیرممکن است، زیرا نیازمند کنترل بیش از ۵۰٪ از قدرت پردازشی شبکه است.

انواع بلاک‌ها در بلاکچین

در دنیای بلاکچین، بلاک‌ها به دسته‌بندی‌های مختلفی تقسیم می‌شوند که هرکدام ویژگی‌ها و نقش‌های خاص خود را در امنیت، یکپارچگی و کارایی شبکه ایفا می‌کنند. از آنجا که بلاک‌ها با یکدیگر در یک ساختار زنجیره‌ای به هم متصل هستند، نوع بلاکی که در هر مرحله ایجاد می‌شود، تأثیر مستقیمی بر عملکرد کلی شبکه خواهد گذاشت. در این بخش، انواع مختلف بلاک‌ها و ویژگی‌های آن‌ها را بررسی خواهیم کرد:

بلاک جنسیس (Genesis Block)

بلاک جنسیس اولین بلاک در هر بلاکچین است. این بلاک، نقطه آغازین برای شبکه بلاکچین محسوب می‌شود و ساختار خاصی دارد که آن را از سایر بلاک‌ها متمایز می‌کند. مهم‌ترین ویژگی بلاک جنسیس این است که برخلاف دیگر بلاک‌ها، هیچ بلاک قبلی ندارد و به همین دلیل، نمی‌تواند به یک بلاک دیگر متصل شود. این بلاک، به‌طور خودکار به شبکه متصل می‌شود و اولین رکورد از تراکنش‌ها را در خود جای می‌دهد.
در بلاکچین‌های مشهور مانند بیت‌کوین، بلاک جنسیس حاوی پیامی است که توسط خالق شبکه قرار داده شده است. به‌عنوان مثال، در بیت‌کوین، پیامی در بلاک جنسیس قرار دارد که به بحران مالی سال ۲۰۰۸ اشاره می‌کند. این پیام نه تنها بیانگر فلسفه ایجاد بلاکچین است بلکه نشان‌دهنده آغاز حرکت به‌سوی یک سیستم مالی غیرمتمرکز است. به دلیل جایگاه ویژه‌ای که بلاک جنسیس در شبکه دارد، تغییر دادن یا حذف این بلاک امکان‌پذیر نیست و هرگونه تغییر در آن، منجر به از دست رفتن کل ساختار بلاکچین خواهد شد.

بلاک یتیم (Orphan Block)

بلاک یتیم به بلاکی اطلاق می‌شود که به دلایل مختلف از زنجیره اصلی بلاکچین حذف می‌شود. در حقیقت، بلاک یتیم بلاکی است که به‌طور موقت در شبکه قرار می‌گیرد ولی پس از آن که با بلاک‌های دیگر تایید نشود یا به علت وجود اختلاف در الگوریتم اجماع، از شبکه خارج می‌شود. این بلاک‌ها معمولاً در اثر فورک‌ها یا همزمانی استخراج بلاک‌ها توسط ماینرهای مختلف به وجود می‌آیند.
در این حالت، بیشتر از یک ماینر به‌طور همزمان موفق به استخراج یک بلاک جدید می‌شوند و شبکه تصمیم می‌گیرد تنها یکی از آن‌ها را به‌عنوان بلاک معتبر انتخاب کند. بلاک‌های باقی‌مانده که اعتبار کمتری دارند به بلاک‌های یتیم تبدیل می‌شوند و از زنجیره اصلی حذف می‌گردند. نکته مهم این است که بلاک یتیم هیچ‌گونه تاثیری در امنیت یا یکپارچگی شبکه ندارد، زیرا به محض اینکه شبکه بلاک صحیح را تایید کرد، بلاک یتیم از بین می‌رود و هیچ‌گونه داده‌ای از آن در زنجیره باقی نمی‌ماند.

بلاک اصلی (Main Block)

بلاک اصلی به بلاک‌هایی گفته می‌شود که در زنجیره اصلی بلاکچین قرار دارند و به‌طور رسمی تایید و ثبت می‌شوند. این بلاک‌ها پس از تایید صحت تراکنش‌ها توسط ماینرها یا اعتبارسنج‌ها، به‌طور دائمی به زنجیره اضافه می‌شوند و تأثیر قابل‌توجهی در یکپارچگی و عملکرد شبکه دارند. بلاک اصلی همواره به بلاک قبلی خود متصل است و از طریق الگوریتم‌های اجماع موجود در شبکه، اطمینان حاصل می‌شود که تمامی داده‌های داخل بلاک‌ها معتبر و صحیح هستند.
این بلاک‌ها هسته اصلی بلاکچین را تشکیل می‌دهند و تمام تراکنش‌هایی که در شبکه به انجام می‌رسند، در نهایت در بلاک‌های اصلی ثبت می‌شوند. برای تایید هر بلاک اصلی، تمام گره‌های موجود در شبکه به بررسی داده‌ها پرداخته و مطمئن می‌شوند که بلاک جدید منطبق با قوانین اجماع شبکه است. هنگامی که بلاک به تایید نهایی می‌رسد، به‌طور رسمی در زنجیره بلاکچین ذخیره شده و تمامی اعضای شبکه از صحت آن مطلع می‌شوند.

بلاک‌های فرزند (Child Block)

بلاک‌های فرزند در حقیقت همان بلاک‌هایی هستند که از بلاک‌های قبلی یا "والد" خود به‌وجود می‌آیند. به این معنی که هر بلاک جدیدی که به زنجیره اضافه می‌شود، باید به بلاک قبلی خود مرتبط باشد تا یک توالی منطقی و پیوسته از بلاک‌ها را شکل دهد. به این ترتیب، بلاک‌های جدید به‌طور مستقیم به بلاک‌های قبلی وابسته هستند و از داده‌ها و اطلاعات آن‌ها برای تایید و ساختار بلاک جدید استفاده می‌کنند.
یکی از ویژگی‌های اصلی بلاک‌های فرزند این است که ارتباط محکم‌تری با بلاک‌های والد خود دارند. این بلاک‌ها به‌عنوان بخشی از زنجیره بلاکچین، به‌طور مداوم توسط ماینرها یا اعتبارسنج‌ها تایید و مستند می‌شوند. به‌طور معمول، این بلاک‌ها برای تکمیل یا به‌روزرسانی اطلاعات موجود در بلاک‌های قبلی به شبکه افزوده می‌شوند و برای حفظ یکپارچگی شبکه باید به‌طور صحیح و بدون هیچ‌گونه تغییر در محتوا مورد تایید قرار گیرند.

بلاک‌های انتهایی (Final Block)

بلاک‌های انتهایی، به‌عنوان بلاک‌های پایانی در یک بخش خاص از بلاکچین شناخته می‌شوند. این بلاک‌ها در واقع آخرین رکورد در یک روند یا فرآیند خاص از تراکنش‌ها هستند که به‌طور نهایی در شبکه ثبت می‌شوند. بلاک‌های انتهایی معمولاً در شبکه‌های بلاکچین خصوصی و یا در مواقعی که فرآیندهای خاصی به پایان می‌رسند، به وجود می‌آیند.
نکته مهم در بلاک‌های انتهایی این است که این بلاک‌ها اغلب به‌عنوان نقطه پایانی برای یک دوره خاص از فعالیت‌ها یا تراکنش‌ها در نظر گرفته می‌شوند. در صورتی که این بلاک‌ها به زنجیره اضافه شوند، دیگر تغییرات جدید به آن‌ها وارد نمی‌شود و اطلاعات آن‌ها به‌طور دائم در شبکه ذخیره می‌شود. این ویژگی باعث می‌شود که بلاک‌های انتهایی در ایجاد یک ساختار پایدار و غیرقابل تغییر در بلاکچین نقش مهمی ایفا کنند.

تفاوت بلاک در شبکه‌های مختلف

بلاک‌ها در بلاکچین‌های مختلف بر اساس اصول و اهداف متفاوت طراحی شده‌اند. به‌طور کلی، ساختار و ویژگی‌های بلاک‌ها در شبکه‌های مختلف می‌تواند تفاوت‌های چشمگیری داشته باشد. در اینجا قصد داریم تفاوت‌های بلاک در سه شبکه معروف بلاکچین یعنی بیت‌کوین، اتریوم و بلاکچین‌های نسل سوم مثل کاردانو و سولانا را بررسی کنیم:

بلاک در بیت‌کوین

شبکه بیت‌کوین که اولین بلاکچین ایجاد شده است، ساختار بلاک‌ها را با تمرکز بر امنیت و سادگی طراحی کرده است. در این شبکه، بلاک‌ها شامل تراکنش‌هایی هستند که به‌طور مستقیم از طریق الگوریتم اجماع Proof of Work (PoW) تایید می‌شوند. 
ماینرها با حل معادلات پیچیده ریاضی، امکان استخراج بلاک‌ها را پیدا می‌کنند. هر بلاک بیت‌کوین به‌طور معمول محدود به ۱ مگابایت است که این موضوع می‌تواند سرعت پردازش تراکنش‌ها را محدود کند. در نتیجه، بلاک‌ها در بیت‌کوین برای هر تراکنش یک فضای محدود دارند و این محدودیت می‌تواند در شرایط خاصی مشکلاتی از جمله کارمزد بالا و زمان پردازش طولانی ایجاد کند. 
همچنین، زمان میانگین استخراج هر بلاک در بیت‌کوین حدود ۱۰ دقیقه است که نسبت به شبکه‌های دیگر، این زمان بالا می‌تواند باعث کاهش سرعت پردازش تراکنش‌ها در شبکه شود. به‌طور کلی، بیت‌کوین به‌عنوان یک بلاکچین ایمن و مقاوم در برابر حملات شناخته می‌شود اما از نظر مقیاس‌پذیری و سرعت نیاز به بهبودهای بیشتری دارد.

بلاک در اتریوم

در شبکه اتریوم، برخلاف بیت‌کوین، تنها تراکنش‌های مالی ثبت نمی‌شوند بلکه بلاک‌ها می‌توانند شامل قراردادهای هوشمند نیز باشند. قراردادهای هوشمند کدهایی هستند که به‌طور خودکار و بدون نیاز به واسطه‌های شخص ثالث، دستورات خاصی را اجرا می‌کنند. این ویژگی منحصر به فرد، بلاک‌ها را در اتریوم پیچیده‌تر از بلاک‌های بیت‌کوین می‌کند. 
علاوه‌بر‌این، اتریوم ابتدا از Proof of Work (PoW) استفاده می‌کرد، اما پس از انتقال به Proof of Stake (PoS) در نسخه ۲.۰، میزان مصرف انرژی و زمان تولید بلاک‌ها به‌طور چشمگیری کاهش یافته است. زمان تولید بلاک در اتریوم معمولاً حدود ۱۲-۱۵ ثانیه است که نسبت به بیت‌کوین بسیار سریع‌تر است. این ویژگی باعث می‌شود که اتریوم توانایی پردازش تراکنش‌ها و اجرای قراردادهای هوشمند را با سرعت بیشتری نسبت به بیت‌کوین داشته باشد. 
همچنین، برخلاف بیت‌کوین که فقط برای تراکنش‌های ارز دیجیتال طراحی شده است، اتریوم به‌عنوان یک بستر برای ایجاد برنامه‌های غیرمتمرکز (DApps) و اجرای قراردادهای هوشمند شناخته می‌شود که این خود باعث می‌شود بلاک‌ها در اتریوم بسیار متنوع و پیچیده‌تر از بلاک‌های بیت‌کوین باشند.

بلاک در بلاکچین‌های نسل سوم (کاردانو و سولانا)

بلاکچین‌های نسل سوم مانند کاردانو و سولانا تلاش دارند که مشکلات مقیاس‌پذیری و سرعت پردازش تراکنش‌ها که در شبکه‌های قدیمی‌تر مانند بیت‌کوین و اتریوم مشاهده می‌شود، حل کنند. این بلاکچین‌ها از الگوریتم‌های اجماع پیشرفته‌تری استفاده می‌کنند که علاوه بر امنیت، سرعت و مقیاس‌پذیری بالاتری را فراهم می‌آورد. به‌عنوان مثال، کاردانو از الگوریتم اجماع Ouroboros PoS استفاده می‌کند که در آن بلاک‌ها از طریق انتخاب تصادفی اعتبارسنج‌ها ایجاد می‌شود. 
این امر نه تنها به سرعت تولید بلاک‌ها کمک می‌کند، بلکه مصرف انرژی را نیز کاهش می‌دهد. زمان تولید بلاک در کاردانو نسبت به بیت‌کوین و اتریوم سریع‌تر است و معمولاً در حدود ۲۰ ثانیه طول می‌کشد. همچنین، کاردانو توانایی پردازش حجم زیادی از تراکنش‌ها را بدون افت در سرعت پردازش دارد. از طرف دیگر، سولانا از الگوریتم منحصر به فرد Proof of History (PoH) بهره می‌برد که باعث می‌شود بلاک‌ها در سولانا با سرعت بسیار بالاتری ایجاد شوند.
این شبکه قادر است بیش از ۵۰ هزار تراکنش در ثانیه را پردازش کند که نشان‌دهنده مقیاس‌پذیری و سرعت بسیار بالا در مقایسه با بیت‌کوین و اتریوم است. در نهایت، بلاک‌ها در این بلاکچین‌ها به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که علاوه بر امنیت و اعتبار، توانایی پردازش تراکنش‌های بیشتری را در هر واحد زمان دارند و از این‌رو به‌عنوان گزینه‌هایی برای استفاده در مقیاس‌های بزرگ‌تر و کاربردهای گسترده‌تر مورد توجه قرار گرفته‌اند.

کاربردها و مزایای بلاک در دنیای واقعی

فناوری بلاکچین به‌دلیل امنیت، شفافیت و عدم‌تمرکز، در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. بلاک‌ها به‌عنوان واحدهای ذخیره‌سازی اطلاعات در این فناوری، نقش مهمی در ثبت قابل‌اعتماد داده‌ها و تراکنش‌ها دارند. در ادامه، مهم‌ترین کاربردها و مزایای بلاک‌ها را بررسی می‌کنیم:

•  حوزه ارز دیجیتال 

در رمزارزهایی مثل بیت‌کوین و اتریوم، بلاک‌ها برای ثبت و تأیید تراکنش‌ها به‌کار می‌روند و جلوی تقلب و دستکاری داده‌ها را می‌گیرند. شفافیت شبکه باعث می‌شود همه بتوانند تراکنش‌ها را مشاهده کنند و بدون نیاز به واسطه مالی انتقال پول انجام شود. همین امنیت و اعتمادپذیری، دلیل اصلی گسترش ارزهای دیجیتال در دنیا است.

• قراردادهای هوشمند 

قراردادهای هوشمند کدهایی هستند که روی بلاکچین اجرا می‌شوند و به‌صورت خودکار شرایط توافق را انجام می‌دهند. ذخیره اطلاعات قرارداد در بلاک‌ها باعث می‌شود هیچ‌کس نتواند مفاد آن را تغییر دهد. حذف واسطه‌ها هزینه و زمان انجام معاملات را کاهش می‌دهد و شفافیت را افزایش می‌دهد.

• زنجیره تأمین و مدیریت موجودی 

بلاکچین امکان ردیابی کالا را از مرحله تولید تا رسیدن به مشتری فراهم می‌کند. بلاک‌ها شامل اطلاعات دقیق کالا هستند که قابل تغییر نیست و هر لحظه می‌توان وضعیت را بررسی کرد. این موضوع باعث کاهش تقلب، مدیریت بهتر موجودی و افزایش اعتماد مشتریان می‌شود.

• انتخابات دیجیتال 

در سیستم رأی‌گیری مبتنی بر بلاکچین، هر رأی به‌صورت امن در بلاک ثبت می‌شود و امکان تغییر یا حذف آن وجود ندارد. شفافیت فرآیند باعث افزایش اعتماد عمومی و کاهش خطر تقلب می‌شود. همچنین شمارش آرا سریع‌تر و کم‌هزینه‌تر انجام خواهد شد.

•  خدمات بهداشت و درمان 

بلاکچین می‌تواند سوابق پزشکی را به‌صورت رمزنگاری‌شده در بلاک‌ها ذخیره کند تا فقط افراد مجاز به آن دسترسی داشته باشند. امنیت بالای این ساختار جلوی دستکاری و گم شدن اطلاعات را می‌گیرد. بیماران نیز در هر زمان و مکان می‌توانند سوابق خود را دریافت کنند.

•  حقوق مالکیت و ثبت‌نام املاک 

ثبت اسناد مالکیت بر بستر بلاکچین باعث جلوگیری از جعل و سوءاستفاده می‌شود. چون اطلاعات در بلاک‌ها تغییرناپذیر است، اعتماد در معاملات ملکی افزایش پیدا می‌کند. این فناوری روند انتقال مالکیت را سریع‌تر، دقیق‌تر و شفاف‌تر می‌سازد.

چالش‌های فناوری بلاک در بلاکچین

با وجود مزایای مهم بلاکچین مانند امنیت و شفافیت، این فناوری همچنان با موانعی روبه‌رو است که سرعت پذیرش گسترده آن را کاهش می‌دهد. بلاک‌ها در بلاکچین به دلیل ویژگی‌های ساختاری خود، چالش‌هایی مانند محدودیت‌های مقیاس‌پذیری، مصرف انرژی بالا، کندی پردازش و مشکلات امنیتی را ایجاد می‌کنند.

• مقیاس‌پذیری

بلاکچین‌های اولیه مانند بیت‌کوین و اتریوم به دلیل حجم محدود بلاک‌ها و زمان تولید آنها، توان پردازشی پایینی دارند و نمی‌توانند تعداد بالای تراکنش‌ها را مدیریت کنند. این مشکل باعث افزایش تأخیر و کارمزد می‌شود. راه‌حل‌هایی مانند SegWit، Sharding و لایه دوم (L2) برای بهبود این موضوع پیشنهاد شده‌اند.

•   مصرف انرژی بالا

در الگوریتم‌های اجماع مبتنی بر Proof of Work مانند بیت‌کوین، استخراج بلاک نیازمند توان پردازشی و انرژی بسیار زیادی است که علاوه بر هزینه بالا، نگرانی‌های محیط‌زیستی ایجاد می‌کند. مهاجرت به الگوریتم‌های کم‌مصرف‌تر مانند Proof of Stake و استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر از راهکارهای موجود است.

• زمان پردازش طولانی

به دلیل فاصله زمانی بین ایجاد بلاک‌ها و شلوغی شبکه، تراکنش‌ها دیر تأیید می‌شوند و کاربر باید مدت بیشتری منتظر بماند. این موضوع کاربرد بلاکچین را در پرداخت‌های سریع محدود می‌کند. فناوری‌هایی مثل Sharding و لایه دوم تلاش دارند این تأخیر را کاهش دهند.

• محدودیت‌های امنیتی

هرچند بلاکچین اساساً امن است، اما خطراتی مانند حمله 51 درصدی یا آسیب‌پذیری قراردادهای هوشمند وجود دارد که می‌تواند منجر به سوءاستفاده و هک شود. استفاده از الگوریتم‌های رمزنگاری قوی و بررسی‌های امنیتی، از روش‌های مقابله با این تهدیدها است.

• عدم تعامل‌پذیری

بلاکچین‌ها اغلب جدا از یکدیگر فعالیت می‌کنند و ارتباط مستقیمی ندارند که انتقال داده یا دارایی بین آن‌ها را دشوار می‌سازد. فناوری‌هایی مانند پل‌های بلاکچینی برای بهبود این تعامل در حال توسعه هستند اما نیاز به پیشرفت و استانداردسازی بیشتر دارند.

آینده بلاک‌ها در بلاکچین

آینده بلاک‌ها در بلاکچین با نوآوری‌های جدی در ساختار و کارکرد همراه خواهد بود. بلاک‌ها که امروز ستون اصلی ثبت و تأیید تراکنش‌ها هستند، در آینده برای پاسخ به نیازهای روزافزون صنایع مختلف، کارآمدتر و انعطاف‌پذیرتر خواهند شد. گسترش استفاده از بلاکچین در خدمات مالی، سلامت، رأی‌گیری و سایر حوزه‌ها باعث می‌شود بلاک‌ها نقش گسترده‌تری در زندگی روزمره پیدا کنند.
یکی از مهم‌ترین روندهای پیش‌رو، رفع محدودیت‌های مقیاس‌پذیری و افزایش سرعت پردازش تراکنش‌ها است. فناوری‌هایی مثل Sharding و راهکارهای لایه دوم کمک می‌کنند بلاک‌ها بتوانند حجم بیشتری از داده را با سرعت بالاتر ثبت و پردازش کنند و بلاکچین‌ها به سطح کارایی سیستم‌های متمرکز نزدیک شوند. از سوی دیگر، حرکت از الگوریتم‌های پرمصرف مانند Proof of Work به روش‌های بهینه‌تر مثل Proof of Stake مصرف انرژی را کاهش داده و پایداری شبکه‌ها را افزایش می‌دهد.
امنیت بلاک‌ها نیز همچنان یک محور اساسی باقی خواهد ماند. با ظهور تهدیدات آینده‌ مانند حملات مبتنی بر محاسبات کوانتومی، فناوری‌های مقاوم در برابر این تهدیدات توسعه خواهند یافت تا امنیت بلاکچین حفظ شود. با این پیشرفت‌ها، بلاک‌ها در آینده تبدیل به ساختاری هوشمندتر، سریع‌تر و کم‌هزینه‌تر می‌شوند و مسیر را برای پذیرش گسترده بلاکچین در همه صنایع هموار می‌کنند.

سخن آخر

در نهایت، بلاک‌ها به‌عنوان اجزای اساسی بلاکچین، نه‌تنها در عرصه ارزهای دیجیتال، بلکه در بسیاری از صنایع دیگر نیز نقش حیاتی ایفا خواهند کرد. از شفافیت و امنیت گرفته تا افزایش مقیاس‌پذیری و کاهش هزینه‌ها، آینده بلاک‌ها به‌طور قابل توجهی بر نحوه عملکرد شبکه‌های غیرمتمرکز و خدمات دیجیتال تأثیر خواهد گذاشت. 
به‌ویژه با پیشرفت‌هایی مانند Proof of Stake و Sharding، بلاک‌ها می‌توانند به مقیاس‌پذیری و پایداری بلاکچین‌ها کمک کنند. بلاکچین و بلاک‌ها در آینده نه‌تنها به‌عنوان یک فناوری نوین بلکه به‌عنوان راه‌حل‌های شفاف و امن برای چالش‌های دنیای دیجیتال معرفی خواهند شد.