อธิบายบล็อกเชน: บล็อก โหนด และกลไกฉันทามติทำงานอย่างไร

บล็อกและสายโซ่

บล็อกเชน (blockchain) คือรายการบันทึกที่ถูกจัดกลุ่มเป็นชุด ๆ เรียกว่า บล็อก (block) แต่ละบล็อกเก็บชุดธุรกรรม เวลาที่บันทึก (timestamp) และรหัสพิเศษที่เรียกว่า แฮช (hash)

แฮชทำงานเหมือนลายนิ้วมือของข้อมูล เมื่อป้อนข้อมูลใด ๆ เข้าไปในฟังก์ชันแฮช คุณจะได้รหัสสั้น ๆ ที่มีความยาวคงที่ หากเปลี่ยนข้อมูลต้นทางแม้เพียงตัวอักษรเดียว ลายนิ้วมือก็จะเปลี่ยนไปโดยสิ้นเชิง แต่ละบล็อกจะเก็บแฮชของบล็อกก่อนหน้าไว้ และนั่นคือสิ่งที่เชื่อมบล็อกต่าง ๆ เข้าเป็นสายโซ่

การเชื่อมโยงนี้คือส่วนที่ชาญฉลาด หากมีคนแก้ไขธุรกรรมเก่า ลายนิ้วมือของบล็อกนั้นจะเปลี่ยนไป ทำให้การเชื่อมโยงกับบล็อกถัดไปขาด และบล็อกถัดไปอีก ไล่ไปจนถึงบล็อกล่าสุด การปลอมแปลงจึงถูกจับได้ทันที

โหนด: สำเนาจำนวนมากของบันทึกเดียวกัน

บล็อกเชนไม่ได้ถูกเก็บไว้ในที่เดียว แต่ถูกคัดลอกไปยังคอมพิวเตอร์จำนวนมากที่เรียกว่า โหนด (node) ซึ่งมักดำเนินการโดยบุคคลและองค์กรอิสระในหลายประเทศ แต่ละโหนดเก็บสำเนาบันทึกของตัวเอง และตรวจสอบธุรกรรมและบล็อกใหม่ตามกฎของเครือข่าย

เนื่องจากมีสำเนาจำนวนมาก จึงไม่มีเซิร์ฟเวอร์เดียวที่จะปิดหรือแอบแก้ไขได้ หากโหนดหนึ่งออฟไลน์หรือพยายามโกง โหนดอื่น ๆ ก็จะไม่สนใจมัน บนบล็อกเชนสาธารณะอย่างบิตคอยน์และอีเธอเรียม ใครก็ตามที่มีฮาร์ดแวร์เหมาะสมมักจะสามารถรันโหนดได้

ฉันทามติ: เครือข่ายตกลงกันอย่างไร

เมื่อมีคอมพิวเตอร์หลายพันเครื่องเกี่ยวข้อง เครือข่ายจึงต้องมีวิธีที่เป็นธรรมในการตัดสินว่าบล็อกใดจะมาเป็นลำดับถัดไป และบันทึกฉบับใดคือฉบับจริง กระบวนการนี้เรียกว่า ฉันทามติ (consensus) วิธีที่พบบ่อยที่สุดมีสองแบบ ได้แก่

• Proof of work นักขุดใช้พลังประมวลผลแข่งกันไขโจทย์ ผู้ชนะจะได้เพิ่มบล็อกถัดไปและได้รับรางวัล บิตคอยน์ใช้วิธีนี้ ซึ่งมีประวัติการใช้งานยาวนาน แต่ใช้ไฟฟ้าจำนวนมาก
• Proof of stake ผู้ตรวจสอบ (validator) ล็อกเหรียญของเครือข่ายส่วนหนึ่งไว้เป็นเงินประกัน โปรโตคอลจะเลือกผู้ตรวจสอบให้เสนอและยืนยันบล็อก และพฤติกรรมที่ไม่ซื่อสัตย์อาจทำให้พวกเขาเสียเงินประกันบางส่วน อีเธอเรียมใช้วิธีนี้มาตั้งแต่ปี 2022 วิธีนี้ใช้พลังงานน้อยกว่ามาก แต่ผู้วิจารณ์มองว่าอาจเอื้อประโยชน์ให้ผู้ที่ถือเหรียญจำนวนมากอยู่แล้ว

ทั้งสองวิธีมุ่งสู่ผลลัพธ์เดียวกัน คือทำให้การโกงมีต้นทุนสูง และให้รางวัลแก่ผู้ที่ปฏิบัติตามกฎ

ทำไมประวัติจึงแก้ไขได้ยาก

หากต้องการเขียนธุรกรรมในอดีตใหม่บนเชน proof of work ขนาดใหญ่ ผู้โจมตีจะต้องทำงานของบล็อกนั้นและทุกบล็อกหลังจากนั้นซ้ำใหม่ ให้เร็วกว่านักขุดที่ซื่อสัตย์ทั้งหมดรวมกัน ในทางปฏิบัติหมายถึงการควบคุมพลังประมวลผลส่วนใหญ่ของเครือข่าย ซึ่งบนเครือข่ายขนาดใหญ่จะมีต้นทุนสูงมหาศาล สถานการณ์นี้เรียกว่า การโจมตี 51% (51% attack)

บนเชน proof of stake ผู้โจมตีจะต้องควบคุมสัดส่วนขนาดใหญ่ของเหรียญที่ถูกวางเดิมพัน (stake) ทั้งหมด และกฎยังเปิดให้ริบเงินประกันบางส่วนของผู้ตรวจสอบที่ไม่ซื่อสัตย์ได้ ในทั้งสองระบบ ยิ่งธุรกรรมเก่าเท่าไร ก็ยิ่งย้อนกลับได้ยากขึ้นเท่านั้น นี่คือเหตุผลที่ผู้คนพูดถึงการรอการยืนยัน

บล็อกเชนขนาดเล็กที่มีนักขุดหรือผู้ตรวจสอบน้อยเป็นเป้าหมายที่ง่ายกว่า และหลายเชนเคยถูกโจมตีลักษณะนี้สำเร็จมาแล้ว ขนาดและระดับการกระจายศูนย์จึงมีความสำคัญ

ข้อจำกัดและข้อแลกเปลี่ยน

• ความเร็วและต้นทุน ทุกโหนดต้องตรวจสอบทุกธุรกรรม ทำให้บล็อกเชนสาธารณะช้ากว่า และมักมีต้นทุนต่อธุรกรรมสูงกว่าฐานข้อมูลการชำระเงินทั่วไป
• ปัญหาสามเส้า (trilemma) นักออกแบบมักพูดถึงการรักษาสมดุลระหว่างความปลอดภัย การกระจายศูนย์ และความสามารถในการขยายระบบ การปรับปรุงด้านหนึ่งมักหมายถึงการยอมเสียอีกด้านไปบ้าง
• ข้อมูลขยะเข้า ผลลัพธ์ขยะออก บล็อกเชนแสดงได้ว่าบันทึกไม่ถูกแก้ไข แต่พิสูจน์ไม่ได้ว่าบันทึกนั้นเป็นความจริงตั้งแต่ตอนที่ถูกป้อนเข้าไป
• ความผิดพลาดถาวร คุณสมบัติเดียวกันที่ป้องกันการปลอมแปลงก็ป้องกันการแก้ไขด้วย การชำระเงินไปผิดแอดเดรสจึงมักผิดอยู่อย่างนั้น
• ไม่ใช่ทุกอย่างที่ต้องใช้บล็อกเชน สำหรับงานธุรกิจหลายอย่าง ฐานข้อมูลธรรมดาที่ดูแลโดยบริษัทที่เชื่อถือได้นั้นง่ายและถูกกว่า

เมื่อโปรเจกต์ใดอ้างว่าจำเป็นต้องใช้บล็อกเชน คำถามที่มีประโยชน์คือ ถ้าไม่ใช้ เราต้องไว้ใจใคร และการตัดความไว้ใจนั้นออกไปคุ้มกับต้นทุนและความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นหรือไม่