1.1 تعريف البلوك تشين وأصلها

الهدف التعليمي: فهم التعريف الأساسي لسلسلة الكتل وجذورها التاريخية وارتباطها الوثيق بعملة البيتكوين.

التعريف:

سلسلة الكتل هي تقنية دفتر أستاذ رقمي متقدم ينظم البيانات ويخزنها في وحدات تسمى "كتل" ويربط هذه الكتل بالتتابع باستخدام مبادئ التشفير لتشكيل "سلسلة". تُنشئ هذه السلسلة قاعدة بيانات مشتركة موزعة وشفافة (في سلاسل الكتل العامة) ومقاومة للتلاعب، ويتم الاحتفاظ بها عبر عقد حاسوبية متعددة. تسجل كل كتلة مجموعة من المعاملات ضمن إطار زمني محدد وتتضمن طابعًا زمنيًا، مما يضمن الترتيب الزمني وإمكانية التتبع.

المنشأ:

يمكن إرجاع مفهوم تقنية سلسلة الكتل إلى عام 1991، عندما اقترح ستيوارت هابر و دبليو سكوت ستورنيتا نظامًا لمعالجة مشكلة الطابع الزمني للوثائق الرقمية. ومع ذلك، اكتسبت البلوك تشين اهتمامًا واسع النطاق وتطبيقًا في العالم الحقيقي في عام 2008، عندما نشر فرد أو مجموعة غامضة تحت اسم مستعار "ساتوشي ناكاموتو" الورقة البيضاء الرائدة "البيتكوين: نظام النقد الإلكتروني من نظير إلى نظير". أصبحت البيتكوين أول عملة رقمية مشفرة ناجحة في العالم وأول تطبيق ناجح لتقنية البلوك تشين، بهدف تمكين تبادل آمن وموثوق للقيمة دون الحاجة إلى مؤسسات مركزية.

1.2 كيف تعمل البلوك تشين

الهدف التعليمي: اكتساب فهم عميق لكيفية إنشاء الكتل والتحقق منها، وكيفية تشكيل السلاسل لضمان سلامة البيانات، والدور الحيوي لعمال التعدين (أو المدققين) في تحقيق إجماع الشبكة.

يمكن تلخيص عمل سلسلة الكتل على أنها عملية دورية من "تجميع المعاملات في كتل → كتل مرتبطة في سلسلة → ضمان توافق الشبكة".

سير العمل:

1. إنشاء المعاملات وبثها:
   عندما يبدأ المستخدم معاملة ما (على سبيل المثال، نقل الأصول الرقمية أو تنفيذ عقد ذكي)، يتم توقيع المعاملة وبثها إلى شبكة البلوك تشين بأكملها.
2. التحقق من المعاملات وإنشاء البلوك:
   تقوم عُقد معينة في الشبكة (تُعرف باسم "المُعدِّنين" في إثبات العمل (PoW) أو "المُدقّقين" في إثبات الحصة (PoS)) بجمع هذه المعاملات المعلقة. ويقومون بالتحقق من شرعية المعاملات (على سبيل المثال، التحقق من رصيد المرسل وصلاحية التوقيع)، ثم يقومون بتجميع مجموعة من المعاملات التي تم التحقق منها في "كتلة" جديدة. تحتوي كل كتلة جديدة على معرّف فريد (تجزئة) للكتلة السابقة، مما يؤدي إلى إنشاء سلسلة غير قابلة للكسر.
3. تكوين السلسلة والثبات:
   بمجرد تأكيد الكتلة الجديدة من خلال آلية الإجماع، تتم إضافتها إلى سلسلة الكتل الحالية. ونظرًا لأن كل كتلة تشير إلى تجزئة سابقتها، فإن أي محاولة لتعديل الكتل التاريخية ستؤدي إلى تغيير متتابع لجميع الكتل اللاحقة، مما يجعل التلاعب غير ممكن حسابيًا ويمكن اكتشافه بسهولة. يضمن هذا التصميم سلامة البيانات وثباتها.
4. آلية التوافق وحفظ السجلات والحق في حفظ السجلات:
   ولضمان موافقة جميع المشاركين في الشبكة على حالة سلسلة الكتل، يتم استخدام آلية توافق في الآراء. على سبيل المثال، في آلية إثبات الحصة (PoW) في البيتكوين، يجب على المُعدِّنين حل لغز رياضي معقد باستخدام موارد حسابية كبيرة للفوز بالحق في إنشاء كتلة جديدة ("حقوق حفظ السجلات") وكسب مكافآت الكتلة (عملات معدنية مسكوكة حديثًا ورسوم المعاملات). تعمل آليات الإجماع الأخرى، مثل إثبات الحصة (PoS) وإثبات الحصة المفوض (DPoS)، بشكل مختلف ولكنها تشترك في هدف ضمان عمليات الشبكة العادلة والآمنة والفعالة.

1.3 الخصائص الأساسية لسلسلة الكتل (Blockchain)

الهدف التعليمي: فهم الميزات الرئيسية لقواعد البيانات التسلسلية، بما في ذلك اللامركزية والشفافية والثبات والأمان وعدم قابلية التغيير والأسماء المستعارة.

الميزات الرئيسية:

1. اللامركزية:
   لا يتم تخزين البيانات على خادم مركزي واحد ولكن يتم الاحتفاظ بالبيانات وتخزينها عبر آلاف العقد في الشبكة. تعمل هذه البنية الموزعة على التخلص من نقاط الفشل الوحيدة وتقلل بشكل كبير من سيطرة الكيانات المركزية.
2. الشفافية:
   في سلاسل الكُتل العامة، تكون جميع سجلات المعاملات (عادةً ما تكون بأسماء مستعارة، وغير مرتبطة بهويات حقيقية) متاحة للجمهور. يمكن لأي شخص الاستعلام عن سجل المعاملات والتحقق منه من خلال مستكشفي سلاسل الكتل، مما يضمن الشفافية التشغيلية.
3. الثبات:
   بمجرد كتابة البيانات إلى سلسلة الكتل وتأكيدها من قِبل غالبية العقد، يصبح من المستحيل تقريبًا تغييرها أو حذفها من جانب واحد. ويتم ضمان ذلك من خلال روابط التجزئة المشفرة وآليات الإجماع، مما يوفر مستوى عالٍ من الجدارة بالثقة.
4. الأمن:
   ومن خلال الجمع بين التشفير (على سبيل المثال، التواقيع الرقمية وخوارزميات التجزئة) والبنية اللامركزية وآليات الإجماع، تقاوم سلسلة الكتل بفعالية الهجمات المختلفة (على سبيل المثال، التلاعب بالبيانات والإنفاق المزدوج)، مما يوفر أمانًا قويًا.
5. الاسم المستعار:
   يتم تمثيل المستخدمين على سلسلة الكتل بعناوين مشفرة (مشتقة من المفاتيح العامة) بدلاً من هوياتهم في العالم الحقيقي. وبينما تكون بيانات المعاملات عامة، فإن ربط عناوين سلسلة الكتل بهويات العالم الحقيقي يتطلب معلومات إضافية، مما يوفر درجة من الخصوصية.
6. مدفوعة بتوافق الآراء:
   يجب تأكيد جميع التغييرات (على سبيل المثال، إضافة كتل جديدة) على سلسلة الكتل من خلال آلية الإجماع، مما يضمن اتساق البيانات وتشغيل النظام بشكل منظم.

1.4 بنية البلوك تشين وأنواعها

الهدف التعليمي: فهم البنية المشتركة متعددة الطبقات لتقنية سلاسل الكتل والتمييز بين سلاسل الكتل العامة والخاصة والاتحادية.

البنية التقنية (النموذج العام):

1. طبقة البيانات:
   أساس سلسلة الكتل، وهي المسؤولة عن تخزين البيانات الأولية، بما في ذلك تفاصيل المعاملات وأرصدة الحسابات والتوقيعات الرقمية والطوابع الزمنية ومؤشرات التجزئة التي تربط بين الكتل.
2. طبقة الشبكة (طبقة P2P):
   يبني شبكة اتصال نظير إلى نظير. يتعامل مع نشر البيانات عبر العقد، مثل بث المعاملات ومزامنة الكتل واكتشاف العقد.
3. طبقة الإجماع:
   تحدد القواعد والخوارزميات لتحقيق اتفاق على مستوى الشبكة على حالة سلسلة الكتل (على سبيل المثال، إثبات العمل وإثبات الحصة). تضمن هذه الطبقة حفظ السجلات والتحقق من صحة المعاملات بشكل عادل وآمن.
4. طبقة الحوافز:
   تتواجد هذه الطبقة في المقام الأول في سلاسل الكتل العامة، وهي تصمم النماذج الاقتصادية (على سبيل المثال، مكافآت الكتل ورسوم المعاملات) لتحفيز المُعدِّنين/المُصدِّقين على المشاركة بأمانة في الحفاظ على الشبكة.
5. طبقة العقد:
   تسمح بنشر العقود الذكية وتنفيذها، وهي عبارة عن كود مكتوب مسبقًا يفرض شروط العقد تلقائيًا. وهذا يوسع من وظائف البلوك تشين لتتجاوز كونها مجرد دفتر حسابات.
6. طبقة التطبيقات:
   الواجهة بين تقنية البلوك تشين والمستخدمين النهائيين، والتي تشمل التطبيقات اللامركزية (DApps) والحلول مثل المحافظ والتمويل اللامركزي (DeFi) وأنظمة سلسلة التوريد.

أنواع البلوك تشين:

1. البلوك تشين العامة:
   مفتوحة بالكامل؛ يمكن لأي شخص الانضمام، وقراءة البيانات، وإرسال المعاملات، والمشاركة في الإجماع (على سبيل المثال، البيتكوين، والإيثريوم). وهي توفر أعلى درجات اللامركزية والشفافية.
2. البلوك تشين الخاصة:
   يتم تقييد الوصول والتحكم فيه من قبل منظمة واحدة. تتم إدارة مشاركة العقدة والوصول إلى البيانات وحقوق التوافق مركزياً. مناسبة لحالات الاستخدام الداخلي للمؤسسة.
3. كونسورتيوم بلوكتشين:
   مزيج بين سلاسل الكتل العامة والخاصة، تديرها مجموعة من المؤسسات المختارة مسبقًا. وهي توازن بين الكفاءة والخصوصية واللامركزية الجزئية، وهي مثالية للسيناريوهات التعاونية مثل اتحادات الصناعة.

1.5 تطور البلوك تشين: من 1.0 إلى 3.0

الهدف التعليمي: تتبع مراحل تطور تكنولوجيا البلوك تشين وفهم الإنجازات الأساسية والتطبيقات التمثيلية لكل مرحلة.

البلوك تشين 1.0: النقود القابلة للبرمجة

• العصر: العملة الرقمية.
• بقيادة البيتكوين، مع التركيز على أنظمة النقد الإلكتروني اللامركزية من نظير إلى نظير.
• حل مشكلة الإنفاق المزدوج وإنشاء نظام عملات آمن وعالمي ومقاوم للرقابة.
  

بلوك تشين 2.0: التمويل القابل للبرمجة

• العصر: العقود الذكية والابتكار المالي.
• بقيادة Ethereum، تقديم عقود ذكية لأتمتة العمليات المعقدة.
• التطبيقات اللامركزية المُمكّنة (DApps) وDFi وICOs وNFTs وDAOs.

مجتمع البلوك تشين 3.0 القابل للبرمجة

• العصر: تطبيقات واسعة النطاق خارج نطاق التمويل.
• يركز على دمج البلوك تشين في سلاسل التوريد، والرعاية الصحية، والهوية الرقمية، وإنترنت الأشياء، وأنظمة التصويت، وغيرها.
• يركز على التقارب مع الذكاء الاصطناعي والبيانات الضخمة والحوسبة السحابية لحل مشكلات الثقة المجتمعية وتمكين التعاون الفعال.

1.6 التطبيقات والاتجاهات المستقبلية

الهدف التعليمي: استكشاف حالات الاستخدام المحتملة لتقنية البلوك تشين، وتحليل مزاياها وتحدياتها، واستشراف اتجاهها المستقبلي.

التطبيقات:

1. التمويل: المدفوعات عبر الحدود، والتمويل التجاري، والتحقق من الهوية الرقمية، وإصدار الأوراق المالية، وأتمتة التأمين.
2. سلسلة التوريد: إمكانية تتبع المنتج من النهاية إلى النهاية، ومنع التزوير، وتحسين المخزون.
3. الرعاية الصحية: التخزين الآمن للسجلات الصحية الإلكترونية ومشاركتها، وتتبع الأدوية، وإدارة بيانات التجارب السريرية.
4. عقارات: تسجيل مبسط للممتلكات، وترميز الأصول، وخفض تكاليف المعاملات.
5. التصويت: أنظمة تصويت إلكترونية آمنة وشفافة وقابلة للتحقق منها.
6. حماية حقوق الطبع والنشر: سجلات ملكية غير قابلة للتغيير للمحتوى الرقمي (على سبيل المثال، عبر NFTs).
7. الطاقة: تداول الطاقة من نظير إلى نظير وتوزيع الطاقة بكفاءة.

التحديات:

• مشكلات قابلية التوسع (على سبيل المثال، انخفاض TPS على البيتكوين/الإيثريوم).
• ارتفاع استهلاك الطاقة (خاصةً في أنظمة PoW).
• عدم اليقين التنظيمي ومخاطر الامتثال.
• الافتقار إلى التوحيد القياسي وقابلية التشغيل البيني.
• تجربة المستخدم المعقدة (UX).
• مخاوف الخصوصية في الشبكات المفتوحة.

الاتجاهات:

1. حلول الطبقة 2: اللفائف والسلاسل الجانبية والقنوات لتحسين قابلية التوسع.
2. قابلية التشغيل البيني: حلول عبر السلاسل لربط سلاسل الكتل المعزولة.
3. التكامل مع الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء والبيانات الضخمة.
4. بلوكتشين المؤسسات: اعتماد حلول خاصة/اتحادية لتحقيق كفاءة الأعمال.
5. الهوية اللامركزية (DID): تمكين المستخدمين من التحكم في الهويات الرقمية.
6. الويب 3 والميتافيرس: البلوك تشين باعتبارها العمود الفقري للعوالم الافتراضية الغامرة والجيل القادم من الإنترنت.