ساتوشی ناکاموتو Satoshi Nakamoto، خالق بیتکوین، در سال ۲۰۰۸ مقاله‌ای را در فروم‌های حوزه رمزنگاری منتشر کرد که با نام وایت پیپر بیت کوین شناخته شد. او در این وایت پیپر ضمن معرفی بیت کوین و شبکه بلاکچین، نحوه تولید کوین‌های جدید و نقش ماینرها در حفظ امنیت شبکه بلاکچین بیتکوین را نیز توضیح داده است.
وایت پیپر بیت کوین
یک نسخه کاملا همتا به همتا از پول نقد دیجیتال، به پرداخت‌های الکترونیکی و آنلاین امکان میدهد تا بدون آن‌که از سازمان‌های مالی عبور کنند، تراکنش‌ها را مستقیما بین طرفین ارسال کنند. امضاهای دیجیتالی بخشی از این راهکار را فراهم می‌سازند؛ اما اگر هم‌چنان به شخص ثالث مورد اعتماد نیاز باشد تا از حمله دوبار خرج کردن (Double Spending) جلوگیری شود، مزایای اصلی این راهکار نیز از بین می‌رود.
ما راهکاری برای مشکل دوبار خرج کردن ارائه می‌دهیم که از یک شبکه همتا به همتا استفاده میکند. این شبکه، بر روی تراکنش‌ها برچسب زمانی (TimeStamp) می‌گذارد؛ این امر با هشینگ تراکنش‌ها در زنجیره فعال گواه اثبات کار و مبتنی بر هش صورت می‌پذیرد و سابقه‌ای ایجاد میکند که بدون انجام مجدد گواه اثبات کار، غیرقابل تغییر است. طولانی‌ترین زنجیره نه تنها به عنوان گواه توالی رویدادها عمل میکند، بلکه گواه و اثباتی از جانب بزرگ‌ترین مخزن CPU (بزرگ‌ترین قدرت محاسباتی) است.
تا زمانی که بخش عمده‌ای از توان CPU تحت کنترل نودهایی (به کامپیوترهایی که به شبکه بلاکچینی متصل هستند نود گفته میشود) باشد که در حمله به شبکه مشارکت نمی‌کنند، این نودها میتوانند طولانی‌ترین زنجیره را ایجاد کنند و از مهاجمان پیشی بگیرند. خودِ شبکه همتا به همتا به ساختار یکنواخت نیاز دارد. پیام‌ها بر اساس بیشترین تلاش منتشر می‌شوند و نودها میتوانند به صلاحدید خود از شبکه خارج یا به آن ملحق شوند و طولانی‌ترین زنجیره گواه اثبات کار را به عنوان گواه و اثبات اتفاقاتی که در غیاب آنها رخ داده، بپذیرند.
مقدمه
امروزه تجارت اینترنتی برای پردازش پرداخت‌های الکترونیک تا حد زیادی به موسسات مالی به عنوان شخص ثالث قابل اعتماد، وابسته است. با اینکه این سیستم تا حد زیادی برای بیشتر تراکنش‌ها کارامد است، اما ضعف‌های اساسی مدل مبتنی بر اعتماد در اینجا هم خود را نشان میدهد.
از آنجا که موسسات مالی باید در زمان وجود اختلاف بین طرفین میانجی‌گری کنند، عملا امکانی برای تراکنش‌های کاملا غیرقابل‌بازگشت نخواهد بود. این میانجی‌گری طبیعتا باعث میشود که هزینه تراکنش‌ها افزایش پیدا کند، تراکنش‌ها با اندازه‌های کوچک‌تر محدود شوند و عملا امکانی برای تراکنش‌های با مبالغ کم وجود نخواهد داشت. از طرف دیگر ناممکن بودن پرداخت‌های غیر قابل بازگشت، هزینه بسیاری بیشتری برای سرویس‌های برگشت‌ناپذیر ایجاد می‌کنند؛ چراکه طرفین نیاز بیشتری به اعتماد به یکدیگر خواهند داشت.
فروشندگان باید نسبت به مشتریان خود محتاط باشند و اطلاعات بیشتری در مورد آنها به دست بیاورند تا در صورت نیاز از آن اطلاعات استفاده کنند. این مورد را هم باید در نظر گرفت که درصد خاصی از کلاهبرداری ها اجتناب‌ناپذیر هستند. با استفاده از پول نقد فیزیکی، می‌توان از این هزینه‌ها و شرایط نامطمئن پرداخت‌ها اجتناب کرد؛ اما سازوکاری برای انجام پرداخت‌های بدون واسطه در کانال‌های ارتباطی، وجود ندارد.
چیزی که در اینجا نیاز است، یک سیستم پرداخت الکترونیک مبتنی بر گواه رمزنگاری به جای اعتماد است. این سیستم به هر کدام از طرفین این امکان را میدهد تا تراکنش را مستقیماً و بدون نیاز به شخص ثالث مورد اعتماد، انجام دهند. تراکنش‌هایی که از لحاظ پردازشی عملا غیرقابل بازگشت باشند، از فروشندگان در برابر کلاهبرداری و جعل محافظت می‌کنند و مکانیسم‌های رایج ضمانت‌نامه‌ای هم که به راحتی قابل اجرا هستند خریداران را مصون خواهد کرد.
ما در این مقاله (وایت پیپر بیت کوین) راه‌حلی را برای مشکل تراکنش تکراری (دوبار خرج کردن) یا Double-spending پیشنهاد می‌دهیم که با استفاده از یک سرور با برچسب زمانی تقسیم شده و همتا به همتا، گواه محاسباتی (پردازشی) از ترتیب زمان قرارگیری تراکنش‌ها را ایجاد کنیم. این سیستم تا زمانی ایمن است که نودهای قابل اطمینان به طور کلی اکثر قدرت سی پی یو را در اختیار داشته باشند و این قدرت در اختیار گروه نودهای خرابکار نباشد.
تراکنش‌ها
سرور با برچسب زمانی
گواه اثبات کار
شبکه
پاداش و مشوق
اختصاص فضای ذخیره‌سازی
تاییدیه ساده‌سازی شده تراکنش‌ها
ترکیب و جداسازی مقادیر
حریم خصوصی
محاسبات
نتیجه‌گیری
ما یک سیستم جدید برای تراکنش‌های الکترونیکی معرفی کردیم که به اعتماد متکی نیست. در ابتدا، چارچوب معمول برای ایجاد کوین از امضاهای دیجیتالی را بیان کردیم که کنترل مالکیت بسیار خوبی را فراهم می‌آورد؛ اما بدون داشتن روشی برای جلوگیری از دوبار خرج کردن، ناقص به نظر می‌رسد. به منظور برطرف کردن این موضوع، شبکه‌ای همتابه‌همتا را معرفی کردیم که از گواه اثبات کار برای ثبت سابقه عمومی تراکنش‌ها استفاده میکند. شبکه‌ای که اگر نودهای درستکار بخش عمده‌ای از توان پردازشی را در اختیار داشته باشند، تغییر سوابق تراکنش‌ها برای حمله‌کننده غیرممکن خواهد بود.
این شبکه با وجود سادگی بدون ساختار خود، قدرتمند و پایدار است. نودها همگی به صورت همزمان و با هماهنگی بسیار کم کار می‌کنند. از آنجایی که پیام‌ها به مکان مشخصی هدایت نمی‌شوند و فقط بر اساس «انجام بیشترین تلاش» کار می‌کنند، نیازی به شناسایی شدن نودها وجود ندارد. نودها میتوانند با خواست خود از شبکه خارج شده و دوباره به آن ملحق شوند و زنجیره اثبات انجام کار را به عنوان اثباتی از اتفاقاتی که در غیاب آنها رخ داده است، قبول کنند.
نودها با توان پردازشی خود رای می‌دهند و با تلاش برای گسترش بلاک‌ها، پذیرش بلاک‌های معتبر را اعلام می‌کنند و با عدم کار روی بلاک‌های نامعتبر، این نوع بلاک‌ها را رد می‌کنند؛ با این مکانیزم اجماع، می‌توان هرگونه مشوق یا قانون ضروری را اعمال کرد.
