اجزای بلاک در بلاکچین: یک بلاک (Block) از چه و چه ساخته شده است؟

معمولاً مردم زمانی که از ارز دیجیتال سخن می‌گوید، در مورد اجزای بلاک فکر نمی‌کند. بلکه؛ تمرکز آنها تصاویر بزرگ مانند تمرکززدایی، شفافیت، و اعتماد بدون واسطه است.

معجزه واقعی در درون یک بلاک بلاکچین صورت می‌گیرد.

بلاکچین زنجیره از بلاک‌ها است که با رمزنگاری باهم وصل شده و ناشکن می‌باشد. بلاکچین را مانند یک قطار بی‌پایان در نظر بگیرید که پیوسته به آن واگن‌های جدید وصل می‌گردد. هر واگن شبیه یک بلاک است. همان‌طور که یک واگن می‌تواند انواع کالاها را در خود جای دهد، بلاک نیز می‌تواند انواع تراکنش، قرارداد هوشمند، و یا برنامه را در خود جای دهد.

در این پُست ما در مورد آنچه که در درون یک بلاک است بحث می‌کنیم. به‌طور کلی اجزای یک بلاک به دو بخش تقسیم می‌شود: هدر و بدنه

یادداشت اول: این پُست ممکن است برای بعضی‌ها پیچیده به‌نظر برسند و یا اینکه خوب نفهمند. هدف ما از این پُست آگاهی کلی است و شما باید تا آخر بخوانید تا دیدگاهی در مورد اجزای بلاک پیدا کنید.

یادداشت دوم: ما اجزای بلاک در بلاکچین (دفتر کُل) است برای شما تشریح می‌کنیم. در کاوشگران بیت‌کوین یا دیگر بلاکچین‌ها شما داده‌های بیش‌تر می‌بینید — و توسط خود کاوشگر حساب شده است و شامل بلاک واقعی نیست.

سرآیند یا هدر بلاک: کارت هویت بلاک

سرآیند یا هدر (Header) مانند فراداده متادیتا (Metadata) است که اطلاعات کمکی را ارئه می‌کند.

هدر داده‌های اصلی (تراکنش‌ها) را دارا نیست — بلکه دارای معلومات مانند زمان ساخت بلاک، نرم‌افزار به کار گرفته شده و… است. داده‌های اصلی که همان تراکنش‌ها است در بدنه بلاک جا گرفته است که در زیرعنوان بعدی بحث می‌گردد.

(متادیتا داده‌هایی گفته می‌شود که داده‌های دیگر را توصیف می‌کنند. برای نمونه؛ متا دیتا برای یک کتاب ممکن است شامل عنوان کتاب، نام نویسنده، سال انتشار، ژانرا، و خلاصه کتاب باشند)

در اکثر بلاکچین‌ها هدر شامل موارد زیر است:

1. نسخه بلاک
2. هش بلاک قبلی
3. مرکل روت
4. برچسب زمانی
5. سختی استخراج بیت‌کوین
6. نانس (نونس)

این شش عنصر با هم کار می‌کنند تا یکپارچگی، قابلیت ردیابی و امنیت بلاک را تضمین کنند. در ادامه آنها را یک به یک بررسی می‌کنیم.

و حرف مهم اینکه، مثال مای در این پُست گرفته شده از کاوشگر بلاکچین (‌Blockchain.com) بلاک 913٬600 است که در زیر می‌بینید.

نسخه بلاک

به عبارت ساده، نسخه بلاک نشان‌دهنده مجموعه‌ای از قوانین یا نسخه پروتکل است که بلاک از آن پیروی می‌کند.

کاوشگرهای بلوک بیت‌کوین، فیلد نسخه یک بلوک را در قالب خام هگزادسیمال (HEX) نمایش می‌دهند. این مقدار یک عدد ساده نیست، بلکه یک فیلد بیتی است که در آن بیت‌های مجزا، پشتیبانی از ارتقاء پروتکل خاص را نشان می‌دهند.

به عنوان مثال، نسخه بلاک شماره 913600 به صورت 0x2eea4004 نشان داده می‌شود.

رایانه‌ها این مقدار را ابتدا با تبدیل آن به دودویی یا باینری (Binary) تفسیر می‌کنند:

· الگوی سه بیت اول (001) نشان می‌دهد که بلاک از پروتکل سیگنالینگ نسخه بیت‌های BIP9 استفاده می‌کند.

مهمترین چیز این است که بیت 4 (پنجمین بیت از سمت راست) روی ۱ تنظیم شده است. این بیت خاص برای نشان دادن آمادگی برای ارتقاء Taproot (BIP 341) استفاده شده بود.

بیت‌های 1 دیگر را شما زیاد می‌بینید. این‌ها سیگنال‌های فعال نیستند؛ آنها داده‌های خاص ماینر یا “نویز” هستند که گره‌ها یا نودهای شبکه به سادگی آنها را نادیده می‌گیرند.

هش یا شناسه بلاک قبلی

به زبان ساده، هش بلاک قبلی، اثر انگشت رمزنگاری شده بلاک قبلی است.

هدف اصلی آن ایجاد یک زنجیره با پیوند دادن هر بلاک به بلاک قبلی خود است.

برای نمونه هش بلاک قبل‌تر از بلاک شماره 913600: 00000000000000000001d03d7b5a4798ecfd40bbc4b9b1da8958f86d96065fbc است.

با آنکه شما می بیند که این شناسه با ارقام و حرف‌ها ساخته شده است، اما نمی‌توانید از آن معنای خاصر مانند تراکنش های بلاک قبلی یا زمان آن استخراج کنید. تنها چیزی که می‌توانید به صورت نسبی از آن بفهمید این است که: تعداد صفرهای بیش‌تر (از سمت چپ) به معنای اثبات کار بیش‌تر است.

خُب. این هش چگونه ساخته شده است؟

در این پُست با جزئیات بیان نمی‌کنیم که شناسه چگونه ساخته می‌شود. اما به زبان ساده؛ این هش را استخراج کننده بلاک قبلی (913599) با استفاده از الگوریتم ریاضی پس از موفقیت ساخته است. همین‌گونه؛ سازنده بلاک فعلی (913600) برای بلاک بعدی هش می‌سازند. این‌گونه؛ بلاک‌ها باهم متصل و ناشکن می‌گردد.

مرکل روت

مرکل روت یک هش است. این هش خلاصه‌ای از تراکنش‌ها را در خود جای داده و از طریق تابع (فرمول ریاضی است) درخت مرکل تولید می‌شود.

هدف از مرکل روت تأیید سریع هر تراکنش‌ها بدون دانلود کل بلاک توسط اشتراک کننده‌های شبکه (استراج کنندگان) است.

برای نمونه؛ هش مرکل روت تراکنش شماره 913600: ab90facf44afa20fdbc8f645c4ec47d6c6389ab9d5e6b3dd7696f456cce4f30e است.

این هش برای کشیدن معنا از آن توسط انسان ساخته نشده است. فقط با استفاده از کمپیوتر می‌توانید درستی آن را تایید کنید.

اما چگونه هش مرکل روت ساخته می‌شود؟

مرکل روت یک تابع رمزنگاری (Cryptographic Function) است.

با استفاده از تابع هش SHA-256 هر تراکنش را حد اقل دوبار هش می‌کند تا به امنیت آن بیافزاید. با این روش که مشهور به Double-SHA256 است یک نشان انگشت ویژه برای تمام تراکنش‌ها در یک بلاک می‌سازد.

برای درک بیش‌تر به مثال زیر توجه کنید کرده و تصور کنید که در یک بلاک فقط 4 تراکنش وجود دارد. (در واقعیت هزاران تا است)

ما نام‌های آن تراکنش را: TxA, TxB, TxC, TxD گذاشتیم و مراحل آن قرار زیر است:

1. اول، تمام تراکنش‌ها را جداگانه هش می‌کند که نتیجه آن هش A، هش B، هش C، و هش D است.
2. دوم، هش‌ها را دوبه‌دو جوره‌ای هش می‌کند که نتیجه آن هش AB و هش CD می‌گردد.
3. سوم و آخرین مرحله، هش AB و هش CD باهم هش شده هش ABCD را می‌سازد.

این آخرین هش (ABCD) با دیگر اجزای بلاک (در صورت موفقیت در ایجاد بلاک) باهم هش شده و هدر هش بلاک بعدی را می‌سازد.

خلاصه مراحل ساخت هش مرکل روت را در نمودار زیر می‌بینید.

برچسب زمانی

برچسب زمانی (Timestamp) زمان دقیق ایجاد بلاک را نشان می دهد.

هدف این برچسب مرتب سازی براساس ایجاد بلاک براساس زمان بوده و اجرای قوانین مبتنی بر زمان است.

برچسب زمانی را استخراج کننده پیش‌نهاد و دیگر نودها تایید می‌کند.

برای نمونه؛ بلاک شماره 913٬600 دقیق در Sep 07, 2025, 8:08:44 PM ایجاد شده است.

این برچسب مهم اس. چرا؟ چون بلاک بعدی باید باید پس از حدود 10 دقیقه ایجاد شود. این قانون پروتکل بیتکوین بوده برای کاوشگران کمک می‌کند که تاریخچه بلاک را رسد کند.

درجه سختی استخراج

درجه سختی استخراج همان هدف سختی (Difficulty Target) است. چون در فارسی معنای درست را انتقال نمی‌دهد بهتر است که درجه سختی استخراج معنا گردد.

در بلاک شماره 913٬600 درجه سختی استخراج 136,039,872,848,261.31 است. یعنی چه؟ یعنی 136,039,872,848,261.31 برابر سخت‌تر از ساخت اولین بلاک (جنسیس بلاک) بیتکوین بوده است. شما می‌توانید تصور کنید که چه قدر استخراج بلاک نیاز به کمپیوتر قوی است.

هدف از درجه سختی استجراج ایجاد یک بلاک در 10 دقیقه است. قانون پروتکل بیتکوین همین است که پازل (معما) به‌طور متوسط در هر 10 دقیقه حل گردد.

اما در واقعیت ممکن است که متفاوت باشند. یعنی ممکن است که کم‌تر یا بیش‌تر از 10 دقیقه باشند. به‌همین خاطر پس از 2016 بلاک (حدود هر دو هفته) زمان ساخت بلاک بازبینی می‌گردد. اگر کم‌تر از 10 دقیقه بود، درجه سختی استحراج بیش‌تر و اگر بیش‌تر از 10 دقیقه درجه سختی بیش‌تر می‌گردد.

چرا 10 دقیقه؟

چون یک دوره زمانی بهینه برای بیتکوین است. این 10 دقیقه زمان کافی برای پردازش تراکنش‌ها است و در عین حال، به اندازه کافی کُند است تا همه مشترکین شبکه از آن آگاه شود.

تصور کنید که نود‌های بیش‌تری با قدرت پردازش بیش‌تر وارد شبکه شود. در این صورت، معما‌ها در 10 دقیقه نه بلکه در چند ثانیه حل خواهد گردید.

در صورت که تراکنش‌ها سریع‌تر پردازش گردد، بیت‌کوین های بیش‌تری وارد بازار شده و دیگر بیت‌کوین نادر نیست. چیزی که در دسترس همه است، ارزش آن کاهش پیدا می‌کند. اضافه از آن، مشترکین شبکه نمی توند نسخه کاپی خود را در وقت مناسب آن به‌روز کرده و مشکلات بوجود خواهد آمد.

یادداشت: درجه سختی استخراج مختص بیت‌کوین است. در حقیقت دیگر بلاکچین‌ها مانند سولانا و تون برای پردازش سریع تراکنش‌ها ساخته شده و عرضه آن طور دیگری (مانند تورم کنترل شده) مدیریت می‌کند — نه با دادن پادش به استخراج کنندگان.

نانس

نانس رقمی است که استخراج کنندگان با یافتن آن می تواند معما را حل کند — البته با رعایت درجه سختی استخراج.

نانس (Nonce) گرفته شده از Number Used Once است و استخراج کننده به‌صورت تصادفی با امتحان کردن آن معما را حل می‌کند.

پیدا کردن نانس مانند بازی حدس و گمان است که استخراج کنندگان تلاش دارند آن را با امتحان و خطا پیدا کند.

چگونه؟

پروتکل بیتکوین دارای یک قانون ساده است: استخراج کنندگان باید تلاش کند که با یکجا کردن دیگر داده‌های سرآیند (هدر) مانند نسخه، برچسب زمانی، مرکل روت و… همراه با نانس (با استفاده از تابع هش) یک هشِ بسازند که با تعداد خاص صفر شروع شوند.

هر استخراج کننده‌ای توانست یک هش را طبق شرایط مورد نیاز ساخت و به دفتر کل اضافه کرد برنده است. این استخراج کننده می‌تواند بلاک را ساخته و پس تایید توسط دیگر اشتراک کنندگان پاداش را دریافت کند.

برای نمونه؛ نانس بلاک شماره 913٬600 که توسط SBI Crypto ساخته شده است، 3,075,185,492 است. SBI Crypto موفق شده است که این شماره را پیدا کرده و همراه با دیگر داده‌های هدر (نسخه، هش بلاک قبلی، برچسب زمانی، درجه سختی استخراج و مرکل روت) این بلاک را طوری بسازند که هش آن طوری است که پروتکل بیت‌کوین تعیین کرده است. و این هش ساخته شده توسط SBI Crypto جز سرآیند هدر بلاک بعدی (913٬601) می‌گردد.

بدنه بلاک

بدنه بلاک یا Block Body داده‌های اصلی بلاک را در خود جاداده است. یعنی اطلاعات مربوط تراکنش‌ها را دارا است.

به‌طور کلی بدنه بلاک به دو قسمت تقسیم بندی می‌گردد: شمارشگر تراکنش‌ و داده‌های تراکنش

شمارشگر تراکنش

شمارشگر تراکنش (Transaction Counter) صرف می‌گوید که چه قدر تراکنش در کدام بلاک وجود دارد.

مثلا در بلاک 913٬600 ما 2,476 تراکنش را می‌بینیم.

این شمارشگر در بیت‌کوین به شکل کُد است — نه دقیق Transaction Counter

داده‌های تراکنش

این قسمت داده‌های واقعی را در خود دارد.

برای نمونه داده‌های تراکنش داده‌های هر تراکنش را دارد که:

• چه کسی فرستنده است (آدرس کیف پول گیرنده)
• کِی گیرنده است (آدرس کیف پول گیرنده)
• تعداد ورودی و خروجی
• مقدار بیت‌کوین

است.

در کاوشگران بیت‌کوین یا دیگر بلاکچین معمولا شما لیست تراکنش را پایین‌تر از هدر و دیگر داده‌های حساب شده توسط آن می‌بینید.

مثلا پنج تراکنش اول بلاک 913٬600 در تصویر زیر نشان داده شده است.

در بلاک بالا شما پنج تراکنش اول همراه با تراکنش کوین‌بیس (قبل از تراکنش اول) می‌بینید.

(تراکنش کوین‌بیس پاداش استخراج کننده و بیت‌کوینی است که بار اول در جریان افتاده است)

علاوه از آن، شما کارمزد تراکنش را نیز می‌بینید که با کاوشگر حساب شده است و در داده‌های تراکنش به‌صورت بومی در بلاکچین بیت‌کوین جا ندارد.

حرف پایانی

بلاکچین‌ها از هم فرق دارند.

ما برای شما اجزای یک بلاک را در بلاکچین بیتکوین نشان دادیم که مشهور‌ترین ارز دیجیتال دنیا است.

به‌طور کلی اجزای بلاکچین به هدر و بدنه تقسیم بندی می‌شود. اجزای هدر مربوط به معلومات عمومی و داده‌های مربوط به امنیت شبکه است. و بدنه بلاک دارای داده‌های مربوط به تراکنش‌ها است.