با انواع بلاک چین (Blockchain) و کاربرد هر یک آشنا شوید

1. بلاک‌ها اطلاعاتی را درباره تراکنش مثل داده، زمان و مقدار پولی که برای خرید یک کالا مثلا از دیجی کالا انجام داده‌اید، ثبت می‌کنند. دقت کنید که مثال دیجی کالا در اینجا یک مثال فرضی برای درک بهتر است و دیجی کالا از این تکنولوژی برای ثبت اطلاعاتش استفاده نمی‌کند (البته شاید بهتر باشه بگوئیم “هنوز”).
2. بلوک‌های بلاک چین اطلاعاتی درباره شخص درگیر در تراکنش را هم ثبت می‌کنند. مثلا در خریدی که از دیجی کالا انجام داده‌اید، اطلاعات مربوط به خودتان مانند اسم و نام شرکت ثبت می‌شود. حالا به‌جای استفاده از نام واقعی، بلاکچین از یک فرایند به نام “امضای دیجیتال” برای ثبت نام شما استفاده می‌کند. چیزی شبیه به نام کاربری.
3. بلاک‌ها اطلاعاتی که باعث تمایز آن‌ها از یکدیگر می‌شود را هم ثبت می‌کنند. مثل من و شمایی که اسم متفاوتی داریم و می‌شود ما را از همدیگر تشخیص داد. هر بلوک در Blockchain، یک کد منحصربفرد به نام «هش» دارد که از طریق آن می‌توان بلاک‌ها را از یکدیگر تمییز داد. هش در واقع یک کد رمزنگاری است که توسط الگوریتم‌های خاصی ایجاد می‌شود.

نحوه عملکرد بلاک چین (Blockchain)

1. 1. یک تراکنش باید ایجاد شود. همان خرید از دیجی کالا را دوباره در نظر بگیرید. گفتیم که مثلا در بلاکچین بیت کوین، چندین تراکنش می‌تواند در هر بلوک جای بگیرد. بنابراین اطلاعات هر خریدی که شما و دیگران انجام می‌دهید، درون یک بلاک ذخیره می‌شود.

1. حالا این تراکنش باید تائید شود. در دیگر پایگاه داده‌های عمومی مانند داده‌هایی که مثلا در ویکی‌پدیا ثبت می‌شوند، یک نفر مسئول بررسی داده‌های ورودی است. اما در بلاکچین، این کار بر عهده شبکه‌ای از کامپیوترهاست. وقتی که خریدتان را از دیجی کالا انجام دادید، این شبکه از کامپیوترها با یکدیگر کار کرده تا اطلاعات تراکنش صورت گرفته را بررسی کنند. اگر اطلاعات درست باشد، این کامپیوترها جزئیات خرید شما را از جمله زمان انجام تراکنش، مقدار پولی که پرداخت کردید و غیره، در کسری از ثانیه بررسی و تائید می‌کنند.
2. حالا بعد از تائید، این تراکنش باید در بلاک ذخیره شود. وقتی که تراکنش شما تائید شود، چراغ سبز می‌گیرد و تمام اطلاعات مربوط به مقدار پول خرج شده، امضای دیجیتال شما و امضای دیجیتال دیجی کالا، همگی در یک بلاک ذخیره می‌شوند.
3. در آخر هم این بلاک باید یک هش بگیرد. بنابراین بعد از اینکه تمام تراکنش‌های داخل یک بلوک تائید شدند، این بلاک باید یک هش منحصربفرد و مشخص داشته باشد. علاوه بر این، برای اینکه زنجیره‌ای از بلاک‌ها تشکیل شود، هش بلوک قبلی هم به این بلوک جدید اضافه می‌شود. بعد از اینکار، این بلاک جدید به Blockchain اضافه خواهد شد.

در نهایت هم بعد از اینکه بلوک جدید به بلاک چین اضافه شد، همه افراد قادر به دیدن آن هستند. اگر بلاکچین بیت کوین را با استفاده از وبسایت blockchain.com نگاه کنید، داده تراکنش‌ها و اطلاعات مربوط به زمان، اندازه و شخص مرتبط با آن را می‌بینید.

دلیل نیاز به بلاک چین های مختلف

اصلی‌ترین دلیل نیاز به انواع مختلف بلاک چین ها، برای انجام تراکنش‌ها یا تبادل داده‌های مختلف درون یک شبکه امن است. اما نحوه استفاده افراد از Blockchain و فناوری شبکه یا دفتر کل توزیع شده (Distributed Ledger)، در هر حالتی متفاوت است. به‌عنوان مثال، بیت کوین را در نظر بگیرید. BTC یک شبکه و ارز دیجیتال است که درون بلاک چین و تکنولوژی دفترکل توزیع‌شده تبادل می‌شود. این نوع بلاکچین یک شبکه عمومی است، چراکه افراد از هر جای دنیا می‌توانند به یک نود (Node) یا گره تبدیل شده و دیگر نودها و معاملات بیت کوین را تائید کنند.

اما از طرف دیگر، فرض کنید یک بانک از بلاکچین خصوصی استفاده کند. این گرونه از انواع بلاک چین ها شبکه‌ای محدود داشته و تنها اعضای خاصی از بانک به اطلاعات محرمانه دسترسی خواهند داشت. بنابراین، هیچ فردی خارج از این شبکه به داده‌های بانک دسترسی ندارد. یک شبکه خصوصی، نودهای محدود و مجازی که توسط ادمین شبکه مدیریت می‌شود را داراست. اطلاعاتی هم که درون یک بلاکچین خصوصی مبادله می‌شود، درون خود شبکه باقی می‌ماند. هر نود و گره جدید هم که مایل به اضافه شدن به شبکه خصوصی است، باید اجازه ادمین شبکه را کسب کند. بانک‌ها بزرگی و مقیاس Blockchain خصوصی‌شان را بر حسب شعبات یک شهر یا کشور تعیین می‌کنند. بنابراین بسته به نیازمندی‌ها، شبکه‌های بلاکچینی مختلفی ایجاد می‌شوند.

انواع مختلف شبکه های بلاک چین

در طول چند سال گذشته، Blockchain ها بر اساس ساختار و پیکربندی خود، به صورت‌های مختلفی تکامل یافته‌اند. محتوای ذخیره شده در بلاکچین و فعالیت مشارکت کنندگان، با توجه به پیکربندی و اهداف تجاری آن، قابل کنترل است. به‌طور کلی، بلاک چین های خصوصی و عمومی، دو مورد از رایج ترین انواع Blockchainها در بین شبکه‌های مختلف ارزهای دیجیتال و شرکت‌های خصوصی هستند. دو نوع دیگر بلاکچین کنسرسیوم و هیبرید هستند که در ادامه با هر یک بیشتر آشنا خواهیم شد.

شباهت انواع بلاکچین‌ها

تمام بلاکچین ها، دارای خوشه‌ای از نودهای فعال روی یک سیستم شبکه‌ای همتابه‌همتا (P2P) هستند. هر گره‌ی شبکه یک کپی از دفتر کل توزیع شده را در اختیار دارد که به‌صورت لحظه‌ای به‌روز و آپدیت می‌شود. هر نود هم قادر به تائید تراکنش‌ها، آغاز یا دریافت تراکنش و ایجاد بلاک است. اکنون به صورت جزئی‌تر به هر کدام از انواع بلاک چین ها نگاهی می‌اندازیم.

شبکه بلاک چین عمومی (Public Blockchain)

بلاک چین عمومی، یک سیستم دفتر کل توزیع شده بدون نیاز به اجازه (Permission-Less) و بدون محدودیت است. هر کسی که به اینترنت دسترسی داشته باشد، می‌تواند برای تبدیل شدن به یک نود مجاز و مشارکت در شبکه، وارد پلتفرم یک بلاکچین شود. نود یا کاربری که بخشی از Blockchain عمومی است، مجاز به دسترسی به رکوردهای فعلی و پیشین، تائید تراکنش‌ها یا انجام اثبات کار برای بلوک‌های بعدی، و استخراج و ماینینگ خواهد بود.

ابتدایی‌ترین کاربرد بلاکچین‌های Public، برای استخراج بیت کوین و تبادل سایر ارزهای دیجیتال است. از رایج‌ترین انواع بلاکچین های عمومی می‌توان شبکه بیت کوین و لایت کوین را نام برد. در صورتی که کاربران به‌طور جدی قوانین و روش‌های امنیتی شبکه را دنبال کنند، پابلیک بلاک چین‌ها بیشترین امنیت را خواهند داشت. با این وجود، زمانی که مشارکت‌کنندگان در شبکه پروتکل‌های امنیتی را رعایت نکنند، ریسک و خطر افزایش خواهد یافت. از جمله انواع بلاک چین عمومی بیت کوین، اتریوم و لایت کوین است.

بنابراین بلاک چین‌های عمومی نودهای فراوانی از سراسر دنیا دارند و داده‌های روی شبکه به راحتی در اختیار همه افراد قرار دارد. اما Blockchainهای پابلیک مزایا و معیابی هم دارند که در ادامه آن‌ها را بررسی می‌کنیم.

مزایای بلاک چین عمومی

• قابل اعتماد: در نوع عمومی Blockchainها، گره‌ها یا مشترکین شبکه، نگران اعتبار دیگر نودها نیستند. به عبارت دیگر، نیاز نیست افراد شخصا دیگر نودها را شناخته یا به آن‌ها اعتماد داشته باشند. دلیل این است که فرایند اثبات کار (Proof of Work) از عدم وجود کلاهبرداری در تراکنش‌ها اطمینان حاصل می‌کند. بنابراین، می‌توان بدون احساس نیاز به اعتماد به دیگر گره‌ها، چشم بسته به بلاک چین اطمینان داشت.
• امنیت: به خاطر حضور تعداد زیادی از نودها در شبکه، بلاک چین پابلیک امنیت بالایی دارد. هرچه شبکه بزرگتر باشد، توزیع سابقه بیشتر است و هک کردن کل شبکه برای هکر دشوارتر خواهد بود. علاوه بر این، تمامی گره‌ها عملیات تائید تراکنش‌ها و اثبات کار را انجام می‌دهد، که در نتیجه مشروعیت تمامی بلوک‌ها و تراکنش‌ها را به دنبال دارد. به خاطر وجود روش‌های رمزگذاری فکر شده و چنین فعالیت‌هایی، بلاکچین عمومی امنیت بالاتری نسبت به نوع خصوصی دارد.
• باز و شفاف: بلاک چین عمومی باز بوده و داده‌های آن برای تمامی نودهای مشارکت‌کننده شفاف است. یک کپی از سابقه Blockchain یا دفتر کل دیجیتال در اختیار هر گره مجاز شبکه قرار دارد. این امر باعث می‌شود تا کل سیستم باز و شفاف باشد. هیچ کسی هم یک تراکنش جعلی را انجام نداده و یا تراکنشی را مخفی نمی‌کند. دلیل این است که تمامی نودها دارای آخرین کپی دیتابیس هستند.

معایب بلاک چین عمومی

• TPS پایین: نرخ تراکنش در ثانیه در بلاکچین‌های پابلیک بسیار پایین است. دلیل این است که بزرگی شبکه و تعداد زیاد نودها، تائید تراکنش‌ها و رسیدن به اجماع از طریق الگوی اثبات کار را زمان‌بر می‌کند. به همین خاطر است که Blockchain عمومی مانند بیت کوین تنها قادر به انجام 7 تراکنش در ثانیه است. اما در  طرف مقابل، یک شبکه خصوصی نظیر ویزا می‌تواند 24،000 تراکنش در ثانیه را انجام دهد که سرعت به مراتب بالاتری دارد.
• مشکلات مقیاس پذیری: همانطور که در بالا گفتیم، از آنجایی که نرخ انجام تراکنش‌ها در بلاک چین پابلیک پایین است، منجر به مشکلات مقیاس پذیری در اینگونه شبکه‌ها می‌شود. بنابراین هرچه برای بزرگتر شدن اندازه شبکه تلاش کنیم، از سرعت آن کاسته می‌شود. با این وجود، راه‌حل شبکه لایتنینگ بیت کوین به رفع این مشکل کمک کرده است. با افزایش اندازه شبکه، این Lightning Network نرخ تراکنش‌ها را ثابت نگه می‌دارد.
• مصرف بالای انرژی: از آنجایی که فرایند Proof of Work به یک سیستم تخصصی و سخت‌افزاهای حرفه‌ای برای اجرای یک الگوریتم خاص نیاز دارد، میزان مصرف برق ماینر بیت کوین آن بالاست. این مسئله از هر دو نظر محیط زیست و اقتصاد مشکل‌ساز است. تجهیزات مورد نیاز برای انجام اثبات کار هزینه‌بر بوده و انرژی زیادی را مصرف می‌کنند. این فناوری باید مکانسیم‌های اجماع مقرون به صرفه‌تری را ارائه کند.

شبکه بلاک چین خصوصی (Private Blockchain)

بلاک چین خصوصی یکی دیگر از انواع Blockchain هاست که تنها در یک شبکه بسته کار می‌کند. نوع پرایوت این شبکه‌ها عموما در سازمان‌ها یا شرکت‌هایی که فقط تعداد محدودی از اعضا اجازه دسترسی به آن را دارند مورد استفاده قرار می‌گیرد. میزان امنیت، اختیارات، مجوزها و دسترسی، در دست سازمان کنترل کننده آن است. بنابراین، بلاکچین‌های خصوصی از نظر کاربرد مشابه نوع عمومی هستند، اما کوچکتر بوده و شبکه محدودی دارند. از شبکه‌های Private blockchain، برای رای‌گیری، مدیریت زنجیره تامین، هویت دیجیتال، مالکیت دارایی و غیر استفاده می‌شود.

از جمله انواع بلاکچین های خصوصی می‌تواند Multichain، شبکه Corda و پروژه‌های Hyperledger نظیر Fabric و Sawtooth را نام برد. بنابراین بلاک چین پرایوت یک شبکه محدود از نودهای مجاز است. هیچ کسی خارج از این شبکه خصوصی قادر به دسترسی به اطلاعات تبادل شده میان دو گره نیست. حال با وجود همه این ویژگی‌ها، بلاکچین‌های خصوصی مزایا و معایب خاص خود را دارند.

مزایای بلاک چین خصوصی

• سرعت: تراکنش‌های بلاکچین‌های خصوصی با سرعت بالاتری نسبت به نوع عمومی انجام می‌پذیرند. بنابراین نرخ تراکنش‌ها بر ثانیه (Transactions Per Secons) یا به طور خلاصه TPS، در نوع پرایوت این شبکه‌ها بیشتر است. دلیل این است که در مقایسه با نوع Public بلاک چین‌ها، تعداد محدودی از نودها در شبکه‌های Private وجود دارد. این امر فرایند اجماع یا تائید تراکنش توسط تمامی گره‌ها در شبکه را تسریع می‌‎بخشد. همچنین، نرخ اضافه شدن تراکنش‌ها در بلاک‌ها نیز بالاتر است. بلاکچین‌های خصوصی قادر به تسهیل تراکنش‌ها با نرخ بالاتر تا هزاران یا صدها هزار TPS در لحظه هستند.
• مقیاس پذیری: نوع خصوصی Blockchainها بسیار مقیاس‌پذیر هستند، یعنی می‌توانید بسته به نیاز خود، اندازه شبکه Private را انتخاب کنید. به‌عنوان مثال، اگر سازمانی نیازمند یک بلاک چین با 20 نود باشد، پیاده‌سازی آن کار راحتی است. حال پس از اجرا، اگر به گره‌های بیشتری نیاز باشد، باز هم اضافه کردن نودهای جدید امری ساده است. از آنجایی که این ویژگی انعطاف‌پذیری لازم برای افزایش یا کاهش اندازه شبکه بدون کار زیاد را فراهم می‌کند، بنابراین باعث افزایش مقیاس‌پذیری بلاکچین‌های خصوصی می‌شود.

معایب بلاک چین خصوصی

• نیاز به ساخت اعتماد: همانطور که گفتیم، بلاک چین عمومی مانند یک کتاب یا اصطلاحا یک دفتر کل باز است. این ویژگی امنیت و مشروعیت تمامی کاربران را به ارمغان می‌آورد. اما در یک شبکه خصوصی، مشترکین محدودی در یک شبکه محدود وجود دارد. خصوصا در یک سازمان که کارمندان یکدیگر را می‌شناسند، این امر بیشتر خودش را نشان می‌دهد. این افراد باید با ایجاد اعتماد قادر به انتقال اطلاعات محرمانه درون شبکه باشند.
• امنیت پایین‌تر: از آنجایی که بلاک چین‌های خصوصی تعداد نودهای کمتری دارند، احتمال رخنه امنیتی به آن‌ها بالاتر است. در صورتی که گره‌ها به سیستم مدیریت مرکزی دسترسی پیدا کنند، توانایی دسترسی به کل نودها در شبکه را خواهند داشت. این امر هک کردن کل Blockchain خصوصی و سوءاستفاده از اطلاعات را امکان‌پذیر می‌کند.
• تمرکز: به دلیل محدود بودن نوع پرایوت بلاکچین‌ها، به یک سیستم مدیریت دسترسی و هویت (IAM) نیاز است. این سیستم تمامی حقوق اداری و مدیریتی را دارست و اجازه اضافه کردن نود جدید به شبکه یا تصمیم‌گیری در خصوص میزان و سطح دسترسی افراد به اطلاعات ذخیره شده در بلاک چین را می‌دهد. کل این سیستم با ایده عدم متمرکز که یکی از بنیان‌های فناوری Blockchain بوده در تضاد است.

شبکه بلاک چین کنسرسیوم (Consortium Blockchain)

بلاک چین کنسریوم یکی از انواع نیمه غیر متمرکز است که بیش از یک سازمان شبکه آن را مدیریت می‌کنند. این نوع Blockchain متضاد چیزی است که در بلاکچین خصوصی و مدیریت شبکه توسط تنها یک شرکت واحد، به آن پرداختیم. در بلاکچین کنسرسیوم بیش از یک سازمان به عنوان نود عمل کرده و تبادل اطلاعات یا استخراج را انجام می‌دهند. بلاک چین‌های کنسرسیوم عموما توسط بانک‌ها، سازمانی‌های دولتی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند. از انواع بلاک چین های کنسرسیوم می‌توان Energy Web Foundation و R3 را نام برد.

شبکه بلاک چین هیبرید (Hybrid Blockchain)

بلاک چین هیبرید یا دوگانه یا به معنای تحت‌الفظی دورگه، ترکیبی از انواع بلاکچین‌های عمومی و خصوصی است. این نوع، از ویژگی هر دوی Blockchainها استفاده می‌کند. یعنی هم ویژگی یک سیستم خصوصی مبتنی بر اجازه را به همراه دارد، و هم یک سیستم عمومی بدون نیاز به اجازه را. در چنین شبکه دوگانه‌ای، کاربران قادر به کنترل دسترسی افراد به داده‌های ذخیره شده در بلاکچین هستند. بنابراین تنها بخشی از داده یا سابقه انتخاب شده در شبکه قابلیت عمومی شدن را دارند و بقیه آن‌ها در یک شبکه خصوصی به صورت محرمانه نگهداری می‌شوند.

یک سیستم هیبرید Blockchain به قدری انعطاف‌پذیر است که کاربران می‌توانند به‌راحتی به یک بلاک چین خصوصی دارای چندین بلاک چین عمومی بپیوندند. عموما تراکنش در شبکه خصوصی بلاکچین هیبرید، درون خود همین شبکه تائید می‌شود. اما کاربران همچنین قادر به ارسال و پخش آن در بلاک چین عمومی برای تائید هستند. انواع بلاک چین های عمومی عملیات هشینگ را افزایش داده و نودهای بیشتری را برای تائید تراکنش‌ها درگیر می‌کنند. این اتفاق امنیت و شفافیت شبکه Blockchain را افزایش می‌دهد از انواع بلاکچین هیبرید می‌توان Dragonchain را نام برد.

مقایسه بلاکچین عمومی و خصوصی

پیش از نتیجه‌گیری، 4 نوع بلاک چین و به طور جزئی‌تر 2 نوع عمومی و خصوصی را بررسی کردیم. هر دوی این شبکه‌ها خصوصیات متفاوتی با یکدیگر دارند. اما تفاوت اصلی در 3 ویژگی امنیت، مقیاس‌پذیری و شفافیت نهفته است. از یک طرف، در جایی که بلاکچین Private ممکن است خیلی قابل اعتماد به نظر نرسد، می‌توان از یک شبکه Public برای رسیدن به اجماع استفاده کرد.