سلام به همراهان یومیکس! امروز می‌خواهیم درباره یکی از اتفاقات جالب، کمی نادر، ولی بسیار مهم در دنیای بلاکچین صحبت کنیم: کلمه‌ای که شاید کمتر شنیده باشید اما نقش کلیدی در امنیت و عملکرد شبکه‌های غیرمتمرکز دارد.
بلاکچین چگونه کار می‌کند؟ یادآوری برای درک بهتر
قبل از شیرجه رفتن به بحث اصلی، بیایید یک یادآوری کوچک از مفاهیم پایه‌ای بلاکچین داشته باشیم. بلاکچین، همانطور که از اسمش پیداست، زنجیره‌ای از بلاک‌هاست. هر بلاک حاوی مجموعه‌ای از تراکنش‌هاست که تایید شده‌اند. این بلاک‌ها به ترتیب زمانی به یکدیگر اضافه می‌شوند و تاریخچه تراکنش‌ها را به شکلی غیرقابل تغییر و شفاف ثبت می‌کنند.
- بلاک‌ها: بسته‌های داده که تراکنش‌ها را در خود جای می‌دهند.
- هَش (Hash): اثر انگشت دیجیتالی هر بلاک که منحصر به فرد است.
- پیوند بلاک‌ها: هر بلاک، هَش بلاک قبلی را در خود دارد و اینگونه زنجیره ایجاد می‌شود.
- استخراج یا اعتبارسنجی: فرآیندی که طی آن بلاک‌های جدید ایجاد و به زنجیره اضافه می‌شوند (در شبکه‌های مبتنی بر اثبات کار – POW) یا تراکنش‌ها تایید می‌شوند (در شبکه‌های مبتنی بر اثبات سهام – POS).
- غیرمتمرکز بودن: بلاکچین توسط یک نهاد مرکزی مدیریت نمی‌شود، بلکه توسط شبکه‌ای از نودها (کامپیوترها) در سراسر جهان اداره می‌شود.
حال، این شبکه غیرمتمرکز چگونه کار می‌کند؟ نودها دائما در تلاشند تا بلاک‌های جدید را ایجاد و تایید کنند و آن را به زنجیره اضافه کنند. در یک دنیای ایده‌آل، همه نودها همزمان به یک نسخه واحد از بلاکچین دسترسی دارند و آن را به‌روزرسانی می‌کنند. اما در واقعیت شبکه‌های غیرمتمرکز، به‌خصوص شبکه‌های وسیع با نودهای زیاد، ممکن است با چالش‌هایی روبرو شوند.
Forking و Reorganization: دو روی یک سکه؟
برای فهم Blockchain Reorganization، ابتدا باید مفهوم “Forking” یا “انشعاب” را درک کنیم. در بلاکچین، انشعاب زمانی رخ می‌دهد که دو یا چند بلاک همزمان توسط نودهای مختلف ایجاد می‌شوند که هر یک سعی می‌کنند به یک بلاک والد مشخص بلاک جدیدی اضافه کنند. در واقع، در یک نقطه، زنجیره اصلی به دو یا چند مسیر موازی تقسیم می‌شود.
نکته: فورک‌ها می‌توانند برنامه‌ریزی شده باشند (مثل هارد فورک‌ها که قوانین شبکه را تغییر می‌دهند) یا ناخواسته و موقتی باشند که به دلیل تاخیر در انتشار بلاک‌ها در شبکه رخ می‌دهند.
فورک‌های موقتی، همان‌هایی هستند که منجر به پدیده Blockchain Reorganization می‌شوند.
زمانی که زنجیره دو شاخه می‌شود…
فرض کنید در بلاکچین بیت کوین، دو ماینر (نود) همزمان بلاک شماره 700,000 را استخراج می‌کنند. از دید نودهای مختلف در شبکه، دو نسخه از بلاکچین در حال شکل‌گیری است که در بلاک 700,000 با هم تفاوت دارند:
- مسیر A: زنجیره اصلی + بلاک 700,000 استخراج شده توسط ماینر 1
- مسیر B: زنجیره اصلی + بلاک 700,000 استخراج شده توسط ماینر 2
در این لحظه، شبکه دچار یک انشعاب کوچک موقت شده است.
Blockchain Reorganization چیست؟ رقابت برای طولانی‌ترین زنجیره
حالا وارد قلب بحث می‌شویم. Blockchain Reorganization، که اغلب به آن “reorg” گفته می‌شود، فرآیندی است که در آن شبکه بلاکچین، یکی از شاخه‌های انشعاب یافته (فورک) را رها کرده و به سمت شاخه دیگر، معمولا شاخه طولانی‌تر، حرکت می‌کند.
در شبکه‌های مبتنی بر اثبات کار (PoW) مانند بیت کوین، قانون اصلی این است که طولانی‌ترین زنجیره، معتبرترین زنجیره است. دلیلی که طولانی‌ترین زنجیره معتبرتر شناخته می‌شود، این است که برای ایجاد آن، کار محاسباتی (و در نتیجه انرژی) بیشتری صرف شده است. به عبارت دیگر، قدرت هش بیشتری در آن مسیر متمرکز شده است.
بیایید به مثال فورک در بلاک 700,000 برگردیم. حال فرض کنید:
- ماینر 3 موفق می‌شود بلاک 700,001 را بر اساس مسیر A استخراج کند.
- در همین حین، ماینر 4 هم بلاک 700,001 را بر اساس مسیر B استخراج می‌کند.
شبکه همچنان دو شاخه است. اما حالا فرض کنید:
- ماینر 5 موفق می‌شود بلاک 700,002 را بر اساس مسیر A استخراج کند.
در این لحظه، مسیر A شامل بلاک‌های 700,000، 700,001 و 700,002 است (3 بلاک جدید)، در حالی که مسیر B شامل بلاک‌های 700,000 و 700,001 است (2 بلاک جدید). مسیر A طولانی‌تر شده است.
مثال: اکثر نودها در شبکه این وضعیت را تشخیص می‌دهند. نودهایی که تا این لحظه مسیر B را دنبال می‌کردند، متوجه می‌شوند که مسیر A طولانی‌تر است. طبق قانون “طولانی‌ترین زنجیره معتبر است”، این نودها مسیر B را رها کرده و شروع به همگام‌سازی خود با بلاک‌های جدیدتر در مسیر A می‌کنند. این فرآیند رها کردن یک شاخه و پذیرش شاخه دیگر، Blockchain Reorganization است.
فرآیند Reorg چگونه اتفاق می‌افتد؟
وقتی یک نود (یا کلاینت بلاکچین) متوجه می‌شود که یک شاخه طولانی‌تر از شاخه‌ای که در حال حاضر روی آن فعالیت می‌کند وجود دارد، مراحل زیر رخ می‌دهد:
- شناسایی شاخه طولانی‌تر: نود تشخیص می‌دهد که یک زنجیره جایگزین با بلاک‌های بیشتر موجود است.
- ذخیره موقتی شاخه جدید: بلاک‌ها و تراکنش‌های موجود در شاخه جدید دانلود و بررسی می‌شوند.
- بازگشت به نقطه اشتراک: نود باید تا نقطه‌ای در گذشته که دو زنجیره با هم مشترک بودند، بازگردد.
- دریافت و پردازش تراکنش‌های شاخه جدید: کلیه تراکنش‌هایی که در بلاک‌های شاخه رها شده وجود داشتند و در شاخه جدید نیستند (و بالعکس)، مجدداً بررسی می‌شوند. نود باید اطمینان حاصل کند که تراکنش‌های شاخه جدید معتبر هستند.
- پذیرش شاخه جدید: بلاکچین نود با بلاک‌های شاخه جدید به‌روزرسانی می‌شود. بلاک‌های شاخه رها شده “یتیم” (orphaned) در نظر گرفته می‌شوند و دیگر بخشی از معتبرترین زنجیره شبکه نخواهند بود.
تصور کنید در حال ساخت یک برج با لگو هستید و ناگهان متوجه می‌شوید که یک مدل دیگر از همان برج وجود دارد که یک طبقه بیشتر دارد. شما باید قسمتی از برج خود را که متفاوت است باز کرده و قطعات آن مدل بلندتر را جایگزین کنید تا برج شما هم به همان ارتفاع برسد.
پیامدهای Blockchain Reorganization: از Double Spending تا تاخیر
Blockchain Reorganization، هرچند بخشی طبیعی از عملکرد شبکه‌های غیرمتمرکز است، می‌تواند پیامدهایی داشته باشد که هم برای کاربران و هم برای نودهای شبکه مهم هستند:
1. پتانسیل Double Spending (خرج کردن مضاعف)
این جدی‌ترین پیامد یک Reorg است. فرض کنید شما یک پرداخت دریافت کرده‌اید که در یک بلاک در شاخه R (شاخه رها شده) ثبت شده است. شما این پرداخت را “تایید شده” می‌بینید (زیرا در یک بلاک قرار گرفته) و کالا یا خدماتی را تحویل می‌دهید. اما در حین این فرآیند، یک Reorg رخ می‌دهد و شاخه L (شاخه طولانی‌تر) معتبر شناخته می‌شود.
اگر تراکنش مورد نظر شما در شاخه L وجود نداشته باشد یا (بدتر!) یک تراکنش رقیب (که همان کوین‌ها را به آدرس دیگری می‌فرستد) در شاخه L گنجانده شده باشد، تراکنش اولیه شما لغو می‌شود! در واقع شما پرداختی که دریافت کرده‌اید را از دست می‌دهید، در حالی که کالا یا خدمات را تحویل داده‌اید.
راهکار کاهش ریسک: به همین دلیل است که صرافی‌ها، کیف پول‌ها و پذیرندگان پرداخت معمولاً منتظر می‌مانند تا تراکنش‌ها تعداد مشخصی “تاییدیه” (Confirmations) دریافت کنند. هر تأییدیه به معنای این است که یک بلاک جدید پس از بلاک حاوی تراکنش شما به زنجیره اضافه شده است. با افزایش تعداد تاییدیه، احتمال اینکه بلاک حاوی تراکنش شما در یک Reorg حذف شود، به شدت کاهش می‌یابد. برای مثال، بیت کوین معمولاً 6 تأییدیه را امن تلقی می‌کند.
2. تاخیر در نهایی شدن تراکنش‌ها
زمانی که یک Reorg رخ می‌دهد، بلاک‌ها و تراکنش‌های موجود در شاخه رها شده دیگر معتبر نیستند. این یعنی تراکنش‌هایی که در آن بلاک‌ها بودند، باید دوباره وارد صف تراکنش‌های تایید نشده (mempool) شوند و منتظر بمانند تا در یک بلاک جدید در شاخه معتبر گنجانده شوند. این می‌تواند باعث تاخیر در تایید نهایی برخی تراکنش‌ها شود.
3. هدر رفتن منابع
نودهایی که روی شاخه رها شده کار می‌کردند (مثل ماینرهایی که بلاک‌ها را استخراج می‌کردند)، منابع محاسباتی، انرژی و زمان خود را برای ایجاد بلاکی صرف کرده‌اند که در نهایت معتبر شناخته نشده است. این منابع به اصطلاح هدر می‌روند.
4. پیچیدگی برای نودها و کلاینت‌ها
فرآیند Reorganization برای نرم‌افزار کلاینت بلاکچین (نودی که در حال همگام‌سازی است) پیچیده است. نود باید تاریخچه خود را بازگرداند، تراکنش‌ها را دوباره بررسی کند و شاخه جدید را جایگزین کند. این فرآیند نیازمند منطق دقیق برنامه‌نویسی و مصرف منابع سیستم است.
چه عواملی باعث Blockchain Reorganization می‌شوند؟
همانطور که اشاره شد، دلیل اصلی Reorg، فورک‌های موقتی هستند که ناشی از موارد زیر می‌باشند:
- زمان انتشار بلاک‌ها: اگر دو نود (یا گروهی از نودها) تقریباً همزمان بلاک‌های خود را منتشر کنند، ممکن است در ابتدا برخی از نودهای شبکه یکی از بلاک‌ها را دریافت کنند و برخی دیگر، بلاک دوم را. این باعث ایجاد فورک می‌شود.
- تاخیر در انتشار بلاک‌ها در شبکه: شبکه بلاکچین یک شبکه جهانی است و انتشار اطلاعات در آن زمان می‌برد. نودهایی که از نظر جغرافیایی یا شبکه ارتباطی به هم دورتر هستند، ممکن است اطلاعات بلاک‌های جدید را با تاخیر دریافت کنند. این تاخیر می‌تواند منجر به ایجاد فورک‌های موقتی شود.
- اندازه شبکه: هرچه شبکه بزرگتر باشد و نودهای بیشتری داشته باشد، احتمال اینکه بلاک‌ها از نقاط مختلف تقریباً همزمان منتشر شوند، بیشتر می‌شود.
- حملات شبکه‌ای (مانند حملات Sybil): در موارد نادر، حملات هدفمند می‌توانند برای ایجاد تاخیر یا دستکاری در انتشار بلاک‌ها صورت گیرند و شانس وقوع Reorg را افزایش دهند.
- حملات 51%: در یک سناریوی بدبینانه، اگر استخراج‌کننده یا گروهی از استخراج‌کنندگان کنترل بیش از 50 درصد قدرت هش (در PoW) یا سهام (در PoS) شبکه را در اختیار بگیرند، می‌توانند یک زنجیره خصوصی طولانی‌تر از زنجیره عمومی ایجاد کنند و سپس با انتشار ناگهانی آن، یک Reorg بزرگ و عمیق ایجاد کنند که ممکن است برای انجام حملات Double Spending به کار رود. Reorg های ناشی از حملات 51% بسیار خطرناک‌تر هستند.
Reorganization در شبکه‌های Proof of Stake (PoS)
شبکه‌های مبتنی بر اثبات سهام (PoS) نیز می‌توانند دچار Reorganization شوند، اگرچه مکانیسم و احتمالات آن کمی متفاوت است. در PoS، بلاک‌ها توسط “Validator”ها (اعتبارسنج‌ها) بر اساس میزان سهامشان در شبکه ایجاد (Minting یا Forging) و تایید می‌شوند، نه با صرف نیروی محاسباتی.
در PoS، نیز ممکن است دو Validator تقریباً همزمان بلاک‌هایی را برای یک اسلات زمانی مشابه پیشنهاد دهند یا تأیید کنند، که منجر به فورک موقتی می‌شود. پروتکل‌های PoS معمولاً از معیارهای دیگری برای حل این فورک‌ها استفاده می‌کنند، نه فقط طولانی‌ترین زنجیره. معیارها ممکن است شامل تعداد تأییدهای (Attestations) دریافتی برای هر شاخه یا دیگر مکانیزم‌های اجماع باشند. با این حال، هدف نهایی مشابه است: شبکه باید بر روی یک شاخه واحد و معتبر به توافق برسد و این فرآیند انتخاب یک شاخه و رها کردن دیگری، همان Reorganization است.
ریورگ‌ها در PoS ممکن است به اندازه PoW رایج نباشند یا به دلایل کمی متفاوت رخ دهند، اما پیامدهای مشابهی در مورد نهایی شدن تراکنش‌ها و پتانسیل حملات (اگرچه مکانیزم حمله متفاوت است) دارند.
چگونه می‌توان عمق یک Reorganization را اندازه گرفت؟
عمق یک Reorganization بر اساس تعداد بلاک‌هایی که از زنجیره اصلی حذف شده و با بلاکچین جایگزین جایگزین شده‌اند، اندازه‌گیری می‌شود. یک Reorg یک بلاکه فقط یک بلاک را تحت تاثیر قرار می‌دهد، در حالی که یک Reorg عمیق‌تر می‌تواند چندین بلاک را در بر بگیرد. Reorg های عمیق‌تر نادرتر هستند و معمولاً نشانه‌ای از مشکلات بزرگتر در شبکه (مانند مشکلات ارتباطی گسترده یا حتی تلاش برای حمله) می‌باشند.
بسیاری از کاوشگرهای بلاکچین (Blockchain Explorers) اطلاعات مربوط به Reorg ها را نمایش می‌دهند، و این یکی از معیارهایی است که توسط تیم‌های توسعه برای پایش سلامت شبکه استفاده می‌شود.
آیا Blockchain Reorganization یک مشکل امنیتی جدی است؟
خود پدیده Reorganization بخشی طبیعی از نحوه رسیدن شبکه‌های بلاکچین غیرمتمرکز به اجماع است. این مکانیسم به شبکه اجازه می‌دهد تا فورک‌های موقتی را حل کرده و به یک وضعیت واحد و مورد توافق برگردد.
خطر اصلی، سوءاستفاده از Reorganization برای انجام حملات Double Spending است. اینجاست که مفهوم “تأییدیه‌ها” اهمیت پیدا می‌کند. هرچه تعداد تأییدیه‌های یک تراکنش بیشتر باشد، احتمال اینکه بلاک حاوی آن تراکنش در یک Reorg حذف شود، به صورت تصاعدی کاهش می‌یابد. پس در حالت عادی و برای کاربران معمولی، اگر منتظر تعداد کافی تأییدیه بمانند، Reorg های کوچک و طبیعی تهدید جدی محسوب نمی‌شوند.
ریورگ‌های عمیق‌تر نادر هستند و معمولاً نشانه‌ای از مشکلات جدی‌تری در سطح شبکه هستند، از جمله احتمال حملات سایبری. پایش مداوم شبکه و اطمینان از عملکرد صحیح نودها برای تیم‌های توسعه بلاکچین حیاتی است تا Reorg های غیرعادی را به سرعت شناسایی و بررسی کنند.
نتیجه‌گیری: درک Reorg برای کاربران جدی
Blockchain Reorganization شاید برای کاربران روزمره که صرفاً رمزارز خرید و فروش می‌کنند یا تراکنش انجام می‌دهند، مفهوم ملموسی نباشد، اما درک آن برای افرادی که به طور جدی‌تر در اکوسیستم بلاکچین فعال هستند – مانند توسعه‌دهندگان، ماینرها، اعتبارسنج‌ها، و مدیران صرافی‌ها – اهمیت حیاتی دارد.
این پدیده نشان می‌دهد که حتی در دنیای به ظاهر قطعی بلاکچین، ممکن است تغییرات موقتی در تاریخچه ثبت شده رخ دهد تا شبکه در نهایت به یک اجماع قوی‌تر و پایدارتر برسد. Reorg ها یادآور طبیعت پویا و چالش‌های فنی شبکه‌های غیرمتمرکز هستند و بر اهمیت مکانیسم‌هایی مانند تأییدیه‌ها برای تضمین امنیت تراکنش‌ها تاکید می‌کنند.
امیدواریم این مقاله به شما کمک کرده باشد تا درک بهتری از Blockchain Reorganization و نقش آن در دنیای رمزارزها پیدا کنید. مثل همیشه، اگر سوالی دارید، در بخش نظرات با ما در میان بگذارید!
تا مقاله‌ای دیگر، موفق و پرسود باشید!
