التاريخ التقني للبيتكوين

لم يظهر البيتكوين من فراغ، بل بُني على أعمال الكثيرين خلال العقود السابقة. سيستكشف هذا القسم أسس الإنترنت التي اعتمد عليها البيتكوين، بالإضافة إلى الأبحاث والتطويرات التي تم الإشارة إليها في الورقة البيضاء.

في السبعينيات، نظر مجموعة من الأفراد إلى كيفية محاولة الحكومة الأمريكية بشكل خاص تقييد الوصول إلى التشفير، وبدأوا في ضمان أن تكون هذه التقنية متاحة للجميع لحماية خصوصيتهم على الإنترنت. بعض هؤلاء الرواد الأوائل ركزوا أيضًا على الفوائد المحتملة لنظام 'نقد سليم' رقمي يمكن استخدامه لتخزين وتبادل القيمة عبر الإنترنت الناشئ. فريدريش هايك - أحد أبرز المساهمين في الاقتصاد النمساوي - تخيل كيف ستبدو العملة المثالية القائمة على المنافسة الحرة في السوق قبل أيام الإنترنت، لكنه قرر أن ذلك غير ممكن تقنيًا وسياسيًا. بالإضافة إلى الخصوصية الرقمية، حاولت هذه المجموعة، التي تطورت لاحقًا لتصبح حركة السايبر بانك، تحقيق رؤية هايك للنقود الرقمية، لكن هذه المحاولات فشلت حتى نشر ساتوشي أفكاره على القائمة البريدية.

• بروتوكول TCP/IP (1976)
• بروتوكولات أنظمة التشفير بالمفتاح العام - رالف ميركل (1980)
• ديجي كاش - ديفيد تشاوم (1989)
• الطوابع الزمنية الرقمية (تسعينيات القرن الماضي)
• هاش كاش - آدم باك (1997)
• بت تورنت - برام كوهين (2001)
• إثبات العمل القابل لإعادة الاستخدام - هال فيني (2004)
• الورقة البيضاء للبيتكوين - ساتوشي ناكاموتو (2008)

كان لظهور حركة السايبر بانك في التسعينيات تأثير كبير على تطوير البيتكوين. طوروا عدة تقنيات تشفيرية من بينها التشفير بالمفتاح العام لتمكين المستخدمين من التواصل وتبادل المعلومات بشكل آمن وخاص. العديد من التطورات المذكورة هنا والأشخاص المشاركين كانوا جزءًا من هذه المجموعة.

تم التعرف أيضًا على الحاجة إلى النقد الرقمي، وجرت عدة محاولات لإنشائه، لكن كانت هناك قيود حالت دون نجاحها. عبقرية ساتوشي ناكاموتو كانت في جمع هذه القدرات معًا، ومع بعض ابتكاراته الخاصة، بنى عليها ليُنشئ بروتوكول البيتكوين المستخدم اليوم. في الأقسام التالية سنستكشف بعض هذه التطورات ونشرح كيف ساعدت في تشكيل تصميم البيتكوين. كما سنناقش ما هي القطع المفقودة من اللغز التي تمكن ساتوشي من حلها.

معظمنا على دراية ببروتوكولات TCP/IP المستخدمة اليوم كأساس للإنترنت. تعود أصولها إلى أواخر السبعينيات عندما كان العلماء يستكشفون تصاميم بديلة لشبكة Arpanet – وهي شبكة أقدم أنشأتها وزارة الدفاع الأمريكية لتمكين مشاركة الموارد بين الحواسيب البعيدة. أصبح TCP/IP هو المعيار البروتوكولي لشبكة Arpanet في عام 1983، مما أدى إلى سيطرته كنموذج الشبكات السائد بحلول نهاية التسعينيات وأصبح الأساس للإنترنت الذي يعمل عليه البيتكوين اليوم.

في نفس الوقت الذي كان يتم فيه تطوير نموذج TCP/IP، كان يتم تطوير إطار عمل مشابه ولكن أكثر شمولاً من قبل المنظمة الدولية للمعايير (ISO) وصناعة الاتصالات (CCITT). كانت عملية تطوير بروتوكولات جديدة أو اقتراح تغييرات بطيئة ومعقدة مقارنة بالنهج الأكثر لامركزية المستخدم في تطوير TCP/IP، مما أدى إلى سيطرة هذا النهج اليوم.

طلب تغيير

يمكن اقتراح أي تطويرات على البروتوكولات الحالية أو أفكار لبروتوكولات جديدة في نموذج TCP/IP من خلال طلب تغيير . تمر هذه الطلبات بعملية موافقة، تديرها فرقة عمل هندسة الإنترنت (IETF)، وتصبح مفتوحة المصدر بمجرد الموافقة عليها للسماح لأي شخص بتنفيذها واعتمادها. بعض الأمثلة الجديرة بالذكر:

• 1969 RFC 1 وثقت كيفية إرسال الحزم في شبكة Arpanet
• 1981 RFC791 عرّف بروتوكول الإنترنت الإصدار الرابع (IPv4) – ولا يزال معتمدًا على نطاق واسع حتى اليوم
• 1982 RFC 821 بروتوكول نقل البريد البسيط
• 1987 نظام أسماء النطاقات – كيفية تحويل أسماء النطاقات إلى عناوين IP
• 1999 RDC 2616 بروتوكول نقل النص الفائق – أساسي لتصفح الويب

الـ مقترح تحسين البيتكوين (BIP) يتبع نهجًا مشابهًا لـ RFC، لكنه يركز فقط على تحسينات البيتكوين نفسه بدلاً من تطوير بروتوكولات جديدة أو بديلة. كما يستعير البيتكوين من هذا النموذج الطبقي، وسترى بروتوكولات إضافية توصف بأنها الطبقة الثانية أو الثالثة.

بنفس الطريقة التي لم تتغير فيها الطبقات الأساسية لنموذج TCP/IP كثيرًا خلال العقود القليلة الماضية، مع حدوث الابتكار في الطبقات العليا، من المتوقع أن تتغير طبقة البيتكوين الأساسية ببطء شديد في هذه المرحلة، مع حلول التوسعة مثل Lightning وLiquid التي تحدث في الأعلى.

مثال جيد على كيفية صعوبة تغيير بروتوكولات الطبقة الأساسية مع مرور الوقت هو IPv6. أدى توقع نفاد مساحة العناوين في IPv4 إلى الحاجة إلى بروتوكول جديد. تم إنشاء أول مسودة معيارية في عام 1998، ولكن لم يتم اعتمادها كمعيار للإنترنت حتى عام 2017. وعلى الرغم من أنها حلت العديد من مشاكل IPv4 وتعتبر أكثر ملاءمة للمستقبل، إلا أن تبنيها لا يزال بطيئًا جدًا في الصناعة اليوم. وخلال هذه الفترة، تم تعريف العديد من البروتوكولات الجديدة في الطبقات العليا لتمكين الوسائط المتعددة والبريد الإلكتروني وغيرها.

اللبنات الأساسية التي يستخدمها البيتكوين

يتيح هذا الفصل بين مشاكل الترابط تطوير البروتوكولات بشكل مستقل عن الطبقات الأعلى أو الأدنى. بدلاً من إعادة اختراع الحلول لكل طبقة، يمكن لشبكة البيتكوين الاعتماد على القدرات الأساسية للشبكة المقدمة في طبقتي الفيزيائية ورابط البيانات.

البيتكوين هو بروتوكول محايد لنقل القيمة مثلما HTTPS هو بروتوكول لنقل المعلومات

• HTTPS: مواقع الويب الآمنة
• SMTP: إرسال رسائل البريد الإلكتروني
• بروتوكول نقل الملفات (FTP): نقل الملفات
• نظام أسماء النطاقات (DNS): إدارة أسماء النطاقات
• بيتكوين (BTC): تخزين القيمة ونقلها

تتيح البيتكوين نقل القيمة بشكل موثوق ودون الحاجة إلى طرف ثالث بين الأشخاص أو الأجهزة عبر الإنترنت. ومن المتوقع أن يؤدي ذلك إلى إطلاق قيمة هائلة.

يعتمد الإنترنت اليوم، ومعظم أنظمة الحاسوب الحديثة، على التشفير، وهي طريقة لإخفاء المعلومات بحيث لا يستطيع فك شفرتها إلا المستلم المقصود. ويمكن تتبع أُسس التشفير المستخدم لتأمين البيتكوين إلى سبعينيات القرن الماضي.

المشكلة الأولى التي يجب حلها هي: كيف يمكن إرسال سر مشترك عبر وسيط غير آمن.

تمت دراسة هذا الأمر لأول مرة من قبل ويتفيلد ديفي ومارتن هيلمان.

المشكلة: الطرفان – وغالباً ما يُشار إليهما بأليس وبوب – يريدان مشاركة معلومات سرية عبر شبكة قد يكون هناك من يتنصت عليها. لتحقيق ذلك، أنشأوا عملية تبادل المفاتيح ديفي-هيلمان.

يمكن بعد ذلك استخدام هذا السر المشترك كقيمة أولية لإنشاء العديد من المفاتيح المتماثلة لتشفير وفك تشفير الرسائل المتبادلة بين الطرفين دون مشاركة المفتاح نفسه بشكل علني.

وبما أن المفتاح الخاص لا يحتاج أبداً إلى المشاركة، وتُستخدم مفاتيح مختلفة في كل طرف للتشفير وفك التشفير، يُشار إلى هذا بأنه خوارزمية تشفير غير متماثلة.

حالات الاستخدام:

• تقوم أليس بتوقيع رسالة باستخدام المفتاح العام لبوب – وهو الشخص الوحيد القادر على فك تشفيرها باستخدام مفتاحه الخاص
• تقوم أليس بتوقيع رسالة باستخدام مفتاحها الخاص – ومن خلال فك التشفير باستخدام مفتاحها العام يمكن لأي شخص التحقق من أن الرسالة أُرسلت من قبل أليس، دون معرفة مفتاحها الخاص
• من خلال الجمع بين هذين النهجين بطبقتين من التشفير، يمكن إرسال رسالة مشفرة بحيث لا يستطيع فك تشفيرها إلا بوب، ويمكنه بعد ذلك التحقق من أن المرسل كان بالفعل أليس

على الرغم من عدم ذكر اسمه في الورقة البحثية، كان رالف ميركل ذا دور أساسي في المساعدة على حل ما كان يُعتبر حتى ذلك الحين لغزاً لا يمكن حله – وهو كيفية إنشاء أو إعادة إنشاء اتصال خاص عبر شبكة مفتوحة وقد تكون عدائية.

هذا النهج بمفرده معرض لهجوم القوة الغاشمة، حيث يمكن للمهاجم أخذ الأرقام المشتركة وإعادة إنشاء مفتاح مشترك في النهاية إذا توفر له الوقت والموارد الكافية، لذا فهو ليس الحل الكامل بمفرده.

بروتوكولات أنظمة التشفير بالمفتاح العام

بالإضافة إلى مساهمته في نظام ديفي-هيلمان للمفتاح العام المذكور أعلاه،رالف ميركل واصل المساهمة في هذا المجال لسنوات عديدة، وكان له دور أساسي في تطوير بعض المكونات الرئيسية التي يستخدمها البيتكوين.

دالة التجزئة التشفيرية هي خوارزمية رياضية تأخذ مدخلات بأي حجم وتقوم بعمليات حسابية معقدة لإرجاع قيمة تجزئة بوحدات البت، والتي غالباً ما يتم تمثيلها بمخرجات أبجدية رقمية بطول ثابت باستخدام النظام الست عشري.

• يمكن أن تكون المدخلات بأي حجم
• المخرجات دائماً بطول ثابت وحتمية (نفس المدخل يعطي نفس التجزئة في كل مرة)
• من السهل التحقق منها ولكن من الصعب للغاية عكس العملية لمعرفة المدخلات
• أي تعديل بسيط في البيانات يغير المخرجات بالكامل

التجزئة جزء أساسي من بروتوكول البيتكوين. خوارزمية SHA-256 المستخدمة في البيتكوين تم تطويرها من قبل وكالة الأمن القومي الأمريكية، وهي مثال على خوارزميات التجزئة التشفيرية.

• يتم تجزئة كل كتلة في السلسلة بحيث لا يمكن تغيير البيانات – مما يضمن سلامة دفتر الأستاذ الموزع
• يجب أن تحقق التجزئة الناتجة معايير "إثبات العمل" حتى تُعتبر الكتلة صالحة
• أشجار ميركل – من خلال استخدام التفرعات وتجزئة التجزئات، تتيح أشجار التجزئة التحقق من مجموعات بيانات ضخمة باستخدام أقل قدر من التخزين
• يمكن استخدام التواقيع والمفاتيح المعتمدة على التجزئة للمحافظ والعناوين وتفويض المعاملات

يتيح التجزئة أحادية الاتجاه التحقق الموزع من حالات البلوكشين ونماذج دفاتر الأستاذ التي لا يمكن تعديلها، حيث توفر دوال التجزئة الطريقة الموثوقة والحتمية للتحقق من الأحداث على دفاتر الأستاذ العامة مثل البيتكوين في غياب نموذج الثقة المركزي.

كان من المتوقع أن تفتح هذه القدرات الجديدة في مجال التشفير الباب أمام موجة جديدة من الابتكار في هذا المجال.

التشفير بمنحنيات بيضاوية

إحدى هذه الابتكارات اللاحقة جاءت في شكل التشفير باستخدام المنحنيات البيضاوية.

تم تقديم التشفير باستخدام المنحنيات البيضاوية في عام 1985 من قبل عالمين هما ن. كوبلتز وف. ميلر. اقترحا فكرة استخدام نقاط محددة بواسطة منحنيات بيضاوية بدلاً من الحقول الأولية المنتهية بحيث تبقى فرضية مشكلة اللوغاريتم المتقطع قائمة، كما هو مستخدم عادة في بروتوكول تبادل المفاتيح ديفي-هيلمان القياسي. تفاصيل كيفية عمل ذلك خارج نطاق هذا القسم، لكن بشكل عام، المنحنى البيضاوي هو مجموعة النقاط التي تحقق معادلة رياضية محددة.

تبدو معادلة المنحنى البيضاوي كالتالي:

لهذا بعض الخصائص المفيدة:

• تناظر أفقي. أي نقطة على المنحنى يمكن عكسها حول محور x وتبقى على نفس المنحنى.
• أي خط غير عمودي سيتقاطع مع المنحنى في ثلاث نقاط كحد أقصى.
• أحجام المفاتيح المدمجة ضرورية لتخزين ونقل المفاتيح العامة بكفاءة في البلوكشين.

يمكن استخدام هذه الخصائص لإنشاء أزواج مفاتيح بطريقة مشابهة لخوارزمية ديفي-هيلمان. يستخدم البيتكوين خوارزمية ECDSA، وهي اختصار لـ "خوارزمية التوقيع الرقمي بالمنحنيات البيضاوية". وهي عملية تستخدم منحنى بيضاوي وحقل منتهٍ لتوقيع البيانات بطريقة تتيح للأطراف الثالثة التحقق من صحة التوقيع بينما يحتفظ الموقّع بالقدرة الحصرية على إنشاء التوقيع. في البيتكوين، البيانات التي يتم توقيعها هي المعاملة التي تنقل الملكية.

الجزء "المنتهي" مشابه لطريقة "mod" في ديفي-هيلمان، حيث يتم قسمة ناتج المعادلة ويُستخدم الباقي لضمان أن يكون ضمن نطاق معين من الأرقام.

كان أحد المشاركين الأوائل في "الموجة الجديدة من الاهتمام" بعلم التشفير هو ديفيد تشوم. قضى سنواته الأولى في تعلم اختراق أنظمة الحاسوب، ونجاحه هذا جعله لا يثق بالأنظمة التي يُفترض أنها "آمنة". كما أدرك مشكلة لم يتم التفكير فيها حتى ذلك الحين: "كيف يمكنك الحفاظ على سرية معرفة من يتحدث مع من ومتى".

صمم بروتوكول بريد إلكتروني مجهول الهوية باستخدام التشفير بالمفتاح العام يقوم بـ"خلط" الرسائل للحفاظ على سرية المصدر والوجهة. أصبح هذا الأساس لشبكة TOR.

رأى تشوم المدفوعات الرقمية بنفس المنظور – حيث أدرك أن "المعاملات المالية القابلة للتتبع التي يقوم بها الفرد يمكن أن تكشف الكثير عن أماكن تواجده، وعلاقاته، وأسلوب حياته". في عام 1980 حصل على براءة اختراع لنظام نقدي رقمي مؤمّن بالتشفير، والذي أصبح أساس العملات الرقمية المشفرة. كما بدأ في استكشاف فكرة استخدام التشفير لإنشاء اقتصاد لامركزي بالكامل قائم على لامركزية الرسائل والمدفوعات.

الحكومات بارعة في قطع رؤوس الشبكات المركزية مثل نابستر، لكن الشبكات الند للند الخالصة مثل Gnutella وTOR تبدو قادرة على الصمود.ساتوشي ناكاموتو

توفر الأنظمة اللامركزية التي لا سلطة مركزية لها – الند للند – عدة مزايا:

• يمكنها أن تنمو بسرعة لأن أي شخص يمكنه توسيع النظام ببساطة عن طريق تشغيل عقدة جديدة دون الحاجة إلى تسجيل أو موافقة
• جميع العقد متساوية، لذا يمكن تجاوز الأعطال بسهولة
• لا توجد سلطة مركزية يمكن الاستيلاء عليها أو اختراقها لتعريض النظام للخطر
• يصعب السيطرة عليها أو تنظيمها أو فرض الضرائب عليها أو مراقبتها دون وجود نقاط تحكم مركزية

بعد عقد من الزمن أسس شركته ديجيكاش لإنشاء "النقد الإلكتروني"، أول نظام نقدي رقمي في العالم. انضم إلى ديجيكاش العديد من الأسماء الشهيرة لفترة من الزمن، وحققت بعض النجاح لكنها في النهاية فشلت وأعلنت إفلاسها.

تطورات أخرى في النقود الرقمية

في منشور على منتدى في يوليو 2010، قال ساتوشي ناكاموتو: "البيتكوين هو تطبيق لمقترح وي داي المسمى b-money على مجموعة Cypherpunks عام 1998 ومقترح نِك زابو المسمى Bit Gold."

على الرغم من أن أياً من هذين المقترحين لم يتجاوز مرحلة الفكرة، إلا أن بعض الأفكار الواردة فيهما أثرت بوضوح على تطوير البيتكوين:

• استخدام "إثبات العمل" لإعطاء قيمة نقدية للعمل الحسابي
• مفهوم أن تكلفة العمليات الحسابية تتغير مع مرور الوقت ويجب أخذ ذلك في الاعتبار

لكن أولاً سنلقي نظرة على Hashcash.

تم إنشاء هاشكاش بواسطة آدم باك، أحد المبتكرين الأوائل في هذا المجال. كان لدى آدم اهتمام قوي بالأسواق الحرة والخصوصية على الإنترنت، واطلع على قائمة بريدية السيفربانكس التي انضم إليها وأصبح مشاركًا نشطًا فيها.

كان مهتمًا جدًا بالنقود الرقمية، وقدم بعض الاقتراحات حول كيفية إمكانية عمل المجموعة بشكل أوثق مع تشاوم على ديجي كاش، لكن هذه الاقتراحات لم تثمر. ثم وجه انتباهه إلى مشكلة ناشئة أخرى – الرسائل المزعجة (سبام) عبر البريد الإلكتروني. كان هو وبقية السيفربانكس يرغبون في إيجاد حل لمشكلة السبام، حيث كان من السهل جدًا على مرسلي الرسائل المزعجة إنشاء وإرسال آلاف الرسائل التي تعيق عمل الشبكات. كان حله المبتكر قائمًا على الهاشينج – وهي القدرة في علم التشفير على تحويل أي جزء من البيانات إلى سلسلة فريدة وعشوائية بطول محدد، لإنشاء ما يعادل "طابعًا" رقميًا يجب إضافته إلى البريد الإلكتروني ليعتبر صالحًا ويتم نقله عبر الشبكة. تكلفة بسيطة للبريد الإلكتروني الحقيقي، لكنها باهظة بالنسبة لمرسلي الرسائل المزعجة.

الابتكار الرئيسي الذي قدمه هاشكاش هو ربط الموارد الحقيقية في العالم – القدرة الحاسوبية – بشبكة رقمية. بينما كانت الموارد الرقمية حتى هذه اللحظة قابلة للاستنساخ بلا حدود، كان عدد "الهاشكاش" التي يتم إنشاؤها محدودًا بمدى استعداد الناس لاستثمار الطاقة فيها.

على الرغم من أن الحل استوفى بعض المعايير التي كان آدم يعتقد أنها ضرورية في نظام نقدي رقمي؛ فقد كان مجهول الهوية، ومرنًا، ولا يتطلب الثقة، إلا أن كل هاشكاش لم يكن قابلًا لإعادة الاستخدام ولم يكن نادرًا حقًا. واقترح طرقًا أخرى يمكن من خلالها معالجة هذه المشكلات باستخدام أطراف ثالثة خارجية.

بيت جولد

قام نيك زابو بالبناء على مفهوم هاشكاش وإثبات العمل ليقترح حلاً بديلاً، وصفه في قائمة بريدية بعد عام من نشر هاشكاش، في عام 1998.

بينما اقترب هذا الاقتراح من الحل، إلا أنه لا يزال يواجه عدة تحديات.

• من سيدير سجل ملكية الهاش وكيف يمكن الوثوق به؟
• بشكل عام، سيصبح الهاشينج أرخص مع مرور الوقت، وهو تحدٍ أيضًا بالنسبة لهاشكاش.

نظرًا لأن الهاشات المرتبطة ستكون مختومة بالوقت، اقترح نوعًا من التتبع التاريخي لصعوبة الهاشينج في ذلك الوقت؛ حيث يتطلب الهاش الأقدم تكاليف معالجة أعلى من الهاش الأحدث مع انخفاض التكاليف. ولسوء الحظ، كان هذا يعني أن الهاشات لن تكون "قابلة للاستبدال" أي ذات قيمة متساوية، وهو ما يعتبر سمة رئيسية للنقود الرقمية. وللمساعدة في حل هذه المشكلة، اقترح نيك نوعًا من "البنوك الحرة" تعمل فوق بيت جولد يمكنها تجميع مجموعات مختلفة من الهاشات بحيث تُقيّم بنفس القيمة.

بي-ماني

بعد اقتراح بيت جولد بفترة قصيرة، اقترح وي داي حلاً مشابهًا. كان قد طور بالفعل عدة أدوات أخرى للسيفربانكس، وكانت لديه أفكاره الخاصة حول النقود الرقمية.

كان اقتراحه يشبه بيت جولد من حيث استخدام التواقيع الرقمية لنقل النقود، وتخزين سجلات المعاملات في دفتر أستاذ يحتوي على المفاتيح العامة وعدد وحدات العملة المنسوبة لكل منها. وكما في بيت جولد، اعتُبرت الأطراف الثالثة الموثوقة ثغرات أمنية، وكان الاعتقاد أن نظام النقد الإلكتروني يجب ألا يعتمد على كيان واحد لتتبع الأرصدة أو المعاملات أو لمنع الإنفاق المزدوج.

اقترح وي داي عدة حلول لهذه المشكلات، أحدها أنه بدلاً من أن تحتفظ جهة مركزية (أو جهات) بدفتر الأستاذ، فإن جميع العقد ستحتفظ بنسخة منه. إذا قام جميع المستخدمين بفحص دفتر الأستاذ الخاص بهم وصحة كل معاملة، فطالما بقيت جميع العقد محدثة، يجب أن تظل دفاتر الأستاذ متزامنة عبر الشبكة. سيكون من الصعب إفساد هذا النظام الموزع للغاية.

أدرك وي داي أن هذا لا يحل مشكلة الجنرالات البيزنطيين (1)، حيث يمكن للعقد أن تفقد التزامن بسهولة أو تكذب ببساطة. واقترح طرقًا بديلة مثل وجود مجموعة فرعية من الخوادم "الموثوقة" التي تحتفظ بدفتر الأستاذ، وخلق حوافز مالية لإبقاء هذه الخوادم أمينة.

بالنسبة للسياسة النقدية، اقترح ربط القوة الشرائية لبي-ماني بنوع من مؤشر أسعار المستهلك الخارجي. كان يريد أن تشتري نفس كمية بي-ماني حصة متساوية من المؤشر مع مرور الوقت، لتوفير بعض الاستقرار السعري. لذا، يمكن لأي شخص إنشاء وحدات عملة جديدة من خلال تقديم هاش صالح، لكن صعوبة إنشاء الهاش قد تتغير مع مرور الوقت بناءً على تكاليف وحدة المعالجة المركزية ومؤشر الأسعار، بحيث تكون كل وحدة "ثابتة".

مشروع آخر لعب دورًا مهمًا في تشكيل العملات الرقمية وصولاً إلى البيتكوين هو BitTorrent.

في عام 2001، أصدر برام كوهين تصميمًا لبروتوكول يُدعى BitTorrent، والذي تم إنشاؤه لتشغيل نظام مشاركة ملفات من نظير إلى نظير. بدأ العمل في شركة تُدعى MojoNation، والتي تم تأسيسها للسماح للأشخاص بتقسيم الملفات السرية إلى أجزاء مشفرة يتم توزيعها على أجهزة الكمبيوتر التي تعمل بالبرنامج. يتم تنزيل نسخة من الملف في نفس الوقت من عدة أجهزة كمبيوتر. وعلى الرغم من أن المشروع فشل في النهاية، إلا أنه عرّف كوهين على مجال مشاركة الملفات، حيث قرر أنه يستطيع إنشاء بروتوكول أفضل، والذي يتكون من:

• السرب: مجتمع من الأجهزة التي تقوم بتنزيل أو تحميل المحتوى
• المتعقب: أداة مخصصة تعمل بشكل مشابه لمحرك البحث، لكنها تحتفظ بسجل للملفات الموجودة داخل السرب. هذا يسمح للمستخدمين برؤية والوصول بسهولة إلى أي ملف قد يحتاجونه
• عميل BitTorrent: يتم تثبيته على جهاز الكمبيوتر للوصول إلى المتعقب. لاحظ أن السرب هو المكان الوحيد الذي تُحفظ فيه الملفات فعليًا
• نظام حوافز حيث يحصل المستخدمون المشاركون في الشبكة كمشاركي ملفات على تنزيلات أسرع

أوجه التشابه مع البيتكوين:

• كلا البروتوكولين يعملان على أساس نظير إلى نظير
• تصميم لامركزي
• يتم توزيع ملفات BitTorrent وسجل معاملات البيتكوين عبر الشبكة
• أصل مفتوح المصدر (أصبح BitTorrent في النهاية برنامجًا مغلق المصدر)

هال فيني هو عضو شهير آخر في حركة السايبر بانك، وكان مهتمًا جدًا بتطوير النقود الإلكترونية ونشطًا في القائمة البريدية.

قرر أن يحاول مرة أخرى تطوير نظام نقد إلكتروني قائم على إثبات العمل. حتى هذه اللحظة، كان ناتج الهاش فريدًا لكل معاملة، لكن فكرته كانت إنشاء 'إثباتات عمل قابلة لإعادة الاستخدام'.

العيب في هذا النهج هو الخادم المركزي، الذي يجب الوثوق به حتى لا يقوم بالإنفاق المزدوج أو يتم إيقافه. للتغلب على ذلك، اقترح هال استخدام برامج حرة ومفتوحة المصدر يمكن استضافتها على مكون عتادي آمن والتحقق منها بشكل مستقل.

لا تزال الحلول تواجه بعض نفس المشكلات التي واجهتها المقترحات الأخرى:

• مشكلة 'الدجاجة والبيضة' في تحقيق التبني، حيث لا يوجد حافز للمستخدمين لطلب الرموز، ولا يرغب البائعون في الاتصال بالنظام ما لم يرغب المستخدمون في الدفع بهذه الرموز.
• من المرجح أيضًا أن يصبح إثبات العمل أرخص مع مرور الوقت مع تحسن أداء الحوسبة، مما يشير إلى أن السوق سيغرق في النهاية بوحدات عملة RPOW.

إذا استمرت قاعدة مور في الصمود، فإن تكلفة إنشاء رمز (إثبات العمل) ستنخفض بمعدل ثابت ومتسارع. ضع في اعتبارك أن هذا ليس مالًا ولا يُقصد به أن يكون مخزنًا للقيمة، بل هو تمثيل سهل التبادل لجهد الحاسوب.
هال فيني

هذه الخصائص حدّت من جاذبية المشروع وبالتالي من تبنيه، وعلى الرغم من جهوده الكبيرة انتهى المشروع كمحاولة فاشلة أخرى لإنشاء نقود إلكترونية.

بعد سنوات عديدة ومحاولات فاشلة، بدأ معظم أعضاء حركة Cypherpunks يفقدون الاهتمام بفكرة العملة الرقمية غير المقيدة، عندما تلقى آدم باك بريداً إلكترونياً يحتوي على رابط لمسودة ورقة بيضاء بعنوان "النقد الإلكتروني بدون طرف ثالث" من شخص مجهول يُدعى ساتوشي ناكاموتو.

لتلخيص ما وصلنا إليه حتى الآن، لدينا على الأقل الأفكار التالية:

• توقيعات التشفير التي يمكن أن توفر مستوى من الخصوصية وعدم الكشف عن الهوية
• مفهوم العملة غير المدعومة (بي-ماني)
• مقترحات (لكن بدون وسيلة) للحد من إصدار العملة الجديدة
• عملات رقمية تُنسب ملكيتها إلى مفاتيح عامة (بي-ماني) ويمكن نقلها بالتوقيع وإعادة تعيينها بناءً على عنوان المستلم (RPOW وهاش كاش)
• جميع العقد تحتفظ بنسخة من دفتر أستاذ موزع بالكامل (بي-ماني) (تم رفضه في ذلك الوقت باعتباره غير عملي)
• بروتوكول ختم الوقت – باستخدام تجزئة شجرة ميركل لتوفير تسلسل زمني قابل للإثبات رياضياً يصعب تزويره إذا احتفظ جميع المستخدمين بنفس السجلات
• إثبات العمل لربط الجهد الواقعي بالنظام (ولكن باستخدام التجزئة نفسها كعملة)
• شبكات لا مركزية بالكامل حيث جميع الأقران متساوون ويمكنهم الدخول والخروج من الشبكة (BitTorrent)
• مفهوم ربط التجزئات الجديدة بالتجزئات السابقة (بيت جولد وختم الوقت)

ما كان مفقوداً في ذلك الوقت شمل:

• حل عملي لمشكلة "جنرالات بيزنطة"
• طريقة للحد من كمية المال المتداول على الرغم من التحسينات المستمرة في الأجهزة
• نظام حوافز لجعل الناس يشاركون (مشكلة الدجاجة والبيضة)

الاختلاف الرئيسي الآخر بين المحاولات الحديثة وبيتكوين هو أن ساتوشي كان يعمل على الكود لفترة من الوقت وفقاً لمبدأ "Cypherpunks يكتبون الكود" الأصلي قبل الإعلان عنه في قوائم البريد، على عكس بيت جولد وبي-ماني اللتين كانتا أكثر نظرية.

ما هي الابتكار الذي جعل بيتكوين يختلف عن المحاولات السابقة للنقد الإلكتروني؟

سيتم استخدام إثبات العمل كآلية إجماع وطريقة لتوفير الأمان وعدم القابلية للتغيير: بدلاً من استخدام التجزئة كشكل من أشكال المال، سيتم استخدامها من خلال عملية مفاهيمية جديدة تسمى التعدين، حيث تقوم العقدة بتجميع مجموعة من المعاملات، وتضيف رقماً عشوائياً ثم تطبق التجزئة على "كتلة" البيانات. ثم يتم الإعلان عن الكتلة الصالحة التي تلبي متطلبات التجزئة إلى الشبكة. سيتم ربط هذه الكتل معاً باستخدام تجزئة الكتلة السابقة في كل منها، وسيتم استخدام أطول سلسلة كتل في حالة التعادل حيث تقوم عقد مختلفة بالتحقق من صحة والإعلان عن كتل مختلفة في نفس الوقت مما يؤدي إلى انقسام السلسلة. أصبح إثبات العمل هو الفاصل الموزع لحل مشكلة جنرالات بيزنطة.

تم أيضاً منح هؤلاء المعدنين حافزاً لتوفير وحدة المعالجة المركزية المطلوبة لتنفيذ إثبات العمل من خلال تخصيص بيتكوين جديدة لكل كتلة. كما أن كمية البيتكوين التي يحصلون عليها مبرمجة لتقل تقريباً كل أربع سنوات حتى يتم إنشاء جميع البيتكوين، مما يخلق حداً أقصى لإجمالي البيتكوين الذي سيكون متداولاً على الإطلاق وهو 21 مليون.

كانت الفكرة الأكثر أصالة هي الطريقة التي حل بها مسألة كمية المال التي يتم إنشاؤها مع تحسن الأجهزة وإمكانية تطبيق المزيد من القوة على الشبكة. سيتم حساب متوسط الطوابع الزمنية لعدد معين من الكتل (2016)، وإذا كانت تُنشأ بسرعة كبيرة، سيتم جعل التجزئة المطلوبة لإنشاء كتلة جديدة أكثر صعوبة، وإذا كانت ببطء شديد سيتم جعلها أسهل. تم تضمين ذلك في البروتوكول اللامركزي الذي تعمل عليه جميع العقد، وأي معدن يتجاهله سيستهلك الطاقة لتعدين كتلة بلا فائدة حيث سيتم رفضها من قبل بقية الشبكة. يضمن هذا التعديل أن يظل إنشاء الكتل الجديدة على الجدول الزمني المخطط للإصدار، ويوفر حوافز للمعدنين "لالتزام بالقواعد".

الملخص

كان العديد من أجزاء أحجية ما يتطلبه بناء نظام نقد إلكتروني لامركزي من نظير إلى نظير قائم على مبادئ المال السليم موجودة بالفعل قبل أن يصدر ساتوشي ورقته البيضاء وبعد فترة وجيزة من الإصدار الأولي للكود.

طبيعة بيتكوين هي أنه بمجرد إصدار النسخة 0.1 تم تثبيت التصميم الأساسي لبقية عمره
ساتوشي ناكاموتو

بينما تم اقتراح واعتماد العديد من الأفكار لتحسينات (BIPs)، ظل بيتكوين يعمل في الخلفية منذ عام 2009 متبعاً البروتوكول المصمم في الإصدار الأولي وبالكاد حدثت أي اضطرابات. جميع التحسينات تمت مع الحفاظ على التوافق مع جميع الإصدارات السابقة.

ملاحظات

1. لشرح مشكلة جنرالات بيزنطة - انظر https://en.wikipedia.org/wiki/Byzantine_fault