فهرست مطالب
دفتر کل(Ledger )
دفتر کل محلی برای ذخیره و نگهداری داده ها است ، اما ظهور آن همزمان با پیدایش پول بود. در زمان های قدیم اطلاعات مربوط به حساب ها در ابتدا بر روی لوح های گلی و چوب نوشته می‌شد و با گذر زمان و پیشرفت تکنولوژی این اطلاعات بر روی کاغذ و بعد از پیدایش کامپیوترها به صورت دیجیتالی بر روی کامپیوترها ذخیره می‌شد. دفتر کل به دو نوع سنتی و توزیع شده تقسیم می شوند. که در زیر به شرح آنها می پردازیم .
دفتر کل سنتی
دفتر کل تنها به تراکنش ها و مسائل مالی محدود نمی‌شود. برای درک بهتر آن ابتدا از دیدگاه مالی به آن نگاه می‌کنیم؛ بسیاری از شرکت ها و یا حتی افراد برای حساب و کتاب های خود و نگهداری این داده‌ها از دفتر کل استفاده میکنند. بعد از رواج استفاده از دفتر کل، نرم افزارهایی بوجود آمدند که فرآیند نگهداری و ذخیره داده ها را سازماندهی می‌کردند. به این مثال توجه کنید:
فرض کنید شما در بانکی حساب باز کرده‌اید و صد هزار تومان در آن بانک پول دارید. اگر بخواهید هزار تومان را به فرد دیگری انتقال دهید، بانک ابتدا موجودی حساب شما را بررسی میکند، هزار تومان از حساب شما کسر میکند و آن را به حساب مقصد منتقل میکند و دفتر کل خود را (آن جایی که این حساب و کتاب ها را نگهداری میکند ) به روز رسانی میکند و اطلاعات جدید را وارد آن می کند.
ایرادهای دفتر کل سنتی
دفتر کل سنتی یا متمرکز معایبی داشته و دارد که برای حل آن تکنولوژی دفتر کل توزیع شده پا به عرصه گذاشت. طبق مثالی که در بالا ذکر شد، اطلاعات شما توسط یک نهاد یا یک مرکزیت نگهداری میشود. مثلا در بانک اطلاعات شما داخل سرورهای آن بانک ذخیره و نگهداری و به روز رسانی میشود، خب اشکال کجاست؟ در ادامه به بررسی این مشکلات می‌پردازیم:
1-امنیت
اطلاعات شما در یک سرور متمرکز است، به همین علت امکان حمله به آن سرور و سرقت اطلاعات شما وجود دارد و یا اصلا ممکن است آن سرور دچار نقص فنی یا مثلا آتش سوزی شود و اطلاعات شما نابود شود. حتی ممکن است آن مرکزیتی که اطلاعات شما را ذخیره و نگهداری میکند، اطلاعات را بدون اجازه شما به سایرین بفروشد یا در اختیار نهاد یا ارگان دیگری قرار دهد. همانند فیسبوک که اطلاعات کاربران خود را به شرکت های تبلیغاتی دیگر میفروخت.
2-هزینه
شما برای اینکه کارهای بانکی‌تان و یا نقل و انتقال های مالیتان را انجام دهید، این کار را باید توسط شخص واسط که در مثال ذکر شده بانک می باشد انجام دهید. مشخص است که بانک برای انجام این کار از شما هزینه ای را تحت عنوان کارمزد دریافت میکند.
3-سرعت
وقتی پای شخص سومی وسط بیاید طبیعتا سرعت انجام آن عملیات کاهش می یابد. همان مثال انتقال پول از حسابتان به شخص دیگر را در نظر بگیرید.
برای انجام این تراکنش بانک باید فرآیندهایی شامل چک کردن حساب، استعلام، انتقال وجه و… را انجام دهد که انجام این موارد نیازمند صرف زمان است. در واقع زمان زیادی صرف تایید هویت و کارهای اداری مربوط به آن میشود.
4-عدم شفافیت
اگر بانک ها و یا هر نهاد متمرکزی بخواهند کلاهبرداری کنند و یا تراکنش های غیرقانونی انجام دهند می‌توانند این کار را بدون اینکه شما بفهمید انجام دهند. حتی به راحتی می توانند حساب شما را خالی کنند و شما حتی متوجه این جریان نشوید پس شما در دفتر کل متمرکز نمی‌توانید بفهمید که دقیقا چه اتفاقی می‌افتد.
دفتر کل توزیع شده
فناوری دفتر کل توزیع شده(Distributed Ledger Technology) مفهوم جدیدی است که با حضور بیت کوین و فناوری بلاکچین مطرح شده است. هر تکنولوژی برای کمک به زندگی بهتر و راحتی بشر ساخته میشود. تکنولوژی دفتر کل توزیع شده نیز به همین هدف پا در عرصه علم و فناوری گذاشته است. این تکنولوژی علاوه بر حل مشکلات نامبرده شده در مورد دفتر کل سنتی، مزایا و کاربرد های دیگری را نیز با خود به همراه دارد که میتوان به استفاده هر چه بیشتر از آن در زندگی روزمره جوامع بشری، خوش بین بود.
دفتر کل توزیع شده همانطور که از نامش مشخص است حوزه مرکزی خاصی ندارد و توسط نهاد یا سازمانی مدیریت و کنترل نمی‌شود. تمامی اطلاعات موجود اعم از داده های مالی، غیر مالی و سایر داده ها، دیگر داخل یک سرور نگهداری نمی‌شود، بلکه بین بی شمار سیستم توزیع میشود. افراد در این تکنولوژی یک شبکه را تشکیل می‌دهند و اگر قرار باشد تراکنش یا اطلاعاتی ثبت شود، این اطلاعات داخل سیستم تمامی اعضا شبکه ثبت میشود. اصطلاحا به این خدمت رسان های شبکه نود (Node) می‌گویند. تمامی اعضای شبکه یک نسخه از دفتر کل را در سیستم های خود دارند. اگر تراکنش یا اطلاعاتی بخواهد ثبت شود می‌بایست با توافق تمامی اعضای شبکه این اتفاق بیفتد و پس از تایید بیش از نیمی از اعضای شبکه، آن تراکنش یا اطلاعات ثبت میشود و دفتر کل تمامی اعضای شبکه به روز رسانی میشود. بنابراین هر تغییری در شبکه از چشم اعضای آن دور نخواهد ماند و می‌بایست آن تغییر با موافقت و تایید تمامی اعضا شبکه صورت گیرد.
انواع دفتر کل توزیع شده (DLT)
بلاکچین تنها یک نوعی از دفتر کل توزیع شده است که دارای سازوکار مختص به خود است. دفتر کل های متعددی مانند هش گراف ( Graph Hash) ، تنگل (Tangle) و … نیز وجود دارند. در این دفتر کل، اطلاعات و داده ها رمزنگاری و در بلوک های بهم پیوسته قرار داده می‌شوند.
بلاک چین نیز خودش انواع مختلفی دارد که بر اساس چارچوب های مختلفی کار میکند. همانطور که ملاحظه کردید دامنه‌ی این علم بسیار گسترده است و این یکی از دلایلی است که می‌گویند بلاک چین و دفتر کل توزیع شده بزرگترین اختراع بشر بعد از اینترنت است.
در ادامه به توضیح مختصری از انواع دفتر کل توزیع پرداختیم.
1-بلاکچین (blockchain)
بلاکچین شناخته ترین دفتر کل توزیع شده است. بلاکچین شبکه ای از مجموعه بلاک هاست. اطلاعات در دفتر کل بلاکچین به صورت زنجیره ای از بلاک ها ذخیره میشود. هر بلاک شامل زمان، تاریخ و اطلاعاتی در مورد ارسال کننده تراکنش است. هر بلاک علاوه بر اطلاعاتی که درون آن ذخیره می شود دارای شماره شناسایی ای یا همان (ID) به نام هش است. هش، مجموعه ای از کاراکتر ها است که برای ساخت آن از الگوریتم های خاصی استفاده میشود. هر بلاکی با توجه به اطلاعاتی که درون آن قرار دارد، هش مربوط به خودش را دارد و این هش به نحوی نشان دهنده اطلاعات درون آن بلاک می باشد. نکته ی قابل توجه اینجاست که اگر حتی بخش بسیار کوچکی از اطلاعات تغییر کند یا حذف شود، هش به طور کلی عوض می شود. حتی هش بلاک های دیگر هم عوض می شود. چون هر بلاکی علاوه بر هش خودش، هش بلاک قبلی را درون بلاک خود دارد. به آن زنجیره بلاک ها یا بلاکچین می گویند.
2-هش گراف (hash graph)
هش گراف یکی از انواع مختلف دفترکل توزیع شده است که ادعا میکند می‌تواند از فناوری بلاک چین پیشی بگیرد. هرچند این ادعا بی اساس هم نیست، زیرا هش گراف از چندین ویژگی برتر نسبت به بلاک چین برخوردار است. این ویژگی ها را میتوان به سه بخش زیر دسته بندی کرد:
- مقیاس پذیری بیشتر که می‌تواند تا ۲۵۰,۰۰۰ تراکنش در ثانیه انجام دهد.
- از معادلات ریاضی معقول تری برخوردار است.
- امنیت بهتری دارد.
هم چنین گفتنی است که هش گراف از پروتکل گاسیپ (gossip ) استفاده میکند. هر نود می‌تواند اطلاعات امضا شده مربوط به تراکنش جدید و تراکنش‌های دیگری که از بقیه گرفته را انتشار بدهدکه به آن رویداد(event) می‌گویند. همسایه‌ها رویدادهای گرفته شده را با اطلاعاتی که از بقیه نودها گرفتند جمع اوری میکنند و آنها را به صورت یک رویداد جدید ایجاد میکنند و بعد آن را به یک همسایه دیگر که ان هم به صورت اتفاقی انتخاب شده، می‌فرستند. این روند به همین صورت ادامه پیدا میکند تا اینکه همه نودها از اطلاعاتی که در اول ساخته شده یا فرستاده شده آگاهی پیدا کنند.
3-گراف جهت دار غیرمدور (DAG)
یکی دیگر از انواع مختلف دفترکل توزیع شده ،گراف جهت دار غیرمدور یاDAG (Directed Acyclic Graph) می‌باشد که به جای استخراج، از تأیید تراکنش‌های دیگر برای ثبت تراکنش استفاده میکند. یکی از مزایای بسیار مهم DAG، قابلیت ارائه نانو تراکنش های بدون کارمزد است. . این فناوری با توجه به بازار رقابتی دفتر کل توزیع شده و پتانسیل بالایی که دارد می‌تواند آینده دنیای رمز ارزها را رقم بزند فناوری گراف جهت‌دار غیرمدور با توجه به استفاده از ساختار داده گرافی می‌تواند مقیاس‌پذیری و سرعت انجام تراکنش‌ها را به طرز چشم‌گیری افزایش دهد.این موضوع به دلیل آن است که مقیاس پذیری با رشد شبکه بهبود می‌یابد. به عبارت دیگر هرچه تراکنش ها بیشتر باشد، مقیاس پذیری بهبود می‌یابد. DAG مکانیزم اجماع متفاوتی دارد و پردازش تراکنش ها را در نودها ذخیره میکند. تمام نودها در شبکه، تراکنش ها را تایید میکنند. هر نود می‌تواند تراکنش را شروع کند اما برای تایید، باید حداقل دو تراکنش قبلی را تایید کنند.
DAG گرافی است که هیچ دوری در آن وجود ندارد و تمامی یال‌های آن یک طرفه هستند. در این نوع گراف، با شروع پیمایش از گره امکان بازگشت به آن وجود ندارد. این فناوری جایگزین با ارزشی برای رویکرد سنتی دفتر کل توزیع شده ارائه می‌دهد که با کاهش هزینه تراکنش، بهبود شفافیت و افزایش کارایی همراه است.
به تصویر زیر توجه کنید:
بلاکچین بر اساس ساختار داده‌ای لیست پیوندی پایه‌ریزی شده است. هر ورودی جدید در شبکه بلاکچین پس از آخرین بلوک قرار می‌گیرد و دارای یک ارجاع به بلوک قبلی خود است. بدین ترتیب یک دنباله خطی از رویدادهای دیجیتال ایجاد میشود که زنجیره نام دارد. بلاکچین امکان رهگیری تمامی رکوردهای ذخیره شده را فراهم می‌نماید ولی ساختار ترتیبی، توان عملیاتی شبکه را به شدت کاهش می‌دهد. تأخیر بالا و مقیاس‌پذیری کم از دیگر چالش‌های عمده پیش روی بلاکچین به شمار می‌روند.
گراف‌های غیرمدور، گراف‌های هستند که هیچ دوری در آنها وجود نداشته باشد. در شکل زیر نمونه‌ای از گراف‌های غیرمدور آورده شده است. اطلاعات در این گراف‌ها هیچ راهی برای بازگشت به گره مبدأ ندارند مگر اینکه از یک مسیر یا یک گره دوبار عبور کنند.
مزایای فناوری گراف جهت‌دار غیرمدور
از مهمترین مزایای گراف جهت‌دار غیرمدور میتوان به موارد زیر اشاره کرد :
- گراف جهت‌دار غیرمدور مقیاس‌پذیری خوبی دارد که به معنای سرعت بالای تراکنش‌های آن می‌باشد. گره‌ها تنها اعتبارسنج‌ها و تأییدکننده‌های تراکنش‌ها هستند و برای تأیید تراکنش نیازی به ایجاد بلوک نیست. اطلاعات در داخل تراکنش‌ها قرار می‌گیرند که به سرعت بسیار بالای آن منجر میشود. از نظر تئوری، امکان انجام میلیون‌ها تراکنش در این روش وجود دارد .
- تمامی تراکنش‌های DAG توسط گره‌ها تأیید می‌شوند که این امر به معنای قابلیت اطمینان بالای این ساختار است.
- مصرف انرژی این روش نسبت به دیگر مکانیسم‌های اجماع مانند گواه اثبات کار (POW) کمتر است که به معنای غیرمتمرکزسازی بیشتر است.
- الگوریتم DAG به دلیل کمیسیون نزدیک به صفر آن برای سیستم‌های پرداخت خرد ایده‌آل است.
معایب فناوری گراف جهت‌دار غیرمدور
گراف جهت‌دار غیرمدور درکنار مزایای آن ، محدودیت‌های مخصوص به خود را دارد .
- این روش با وجود مقیاس‌پذیری بسیار بالا نسبت به سیستم‌های کنونی نمی‌تواند انتظارت سیستم‌های آینده را برآورده نماید.
- هیچ اطلاعاتی در مورد محافظت از الگوریتم و ساختار گراف جهت‌دار غیرمدور در برابر مشکلات سیستمی ارائه نشده است.
تعریف گراف جهت‌دار مدور(CG)
گراف مدور یا CG (Cyclic Graph) نوعی از گراف است که اطلاعات می‌توانند در مسیرهای مختلف موجود از یک گره به گره دیگر منتقل شوند و با گذر از گره‌های میانی دوباره به گره اصلی بازگردند. اطلاعات باید تنها یک بار از گره‌های میانی موجود در مسیر عبور کنند تا یک گراف مدور تشکیل شود. در شکل زیر، گراف اصلی و بخش‌های مشتق شده از آن که با رنگ آبی و قرمز نشان داده شده‌اند نمونه‌ای از گراف‌های مدور می‌باشند .
4-هولوچین (Holochain)
هولوچین نوع جدیدی از دفتر کل توزیع شده است که برای ساخت برنامه های غیرمتمرکز ارائه شده است. در سیستم نوظهور هولوچین، اجماع جهانی صورت نمی‌گیرد. درعوض هر نماینده در بلاک چین عمومی، یک فورک شخصی حفظ میکند که به طور محدود بر بستر بلاک چین عمومی با جدول هش توزیع شده، مدیریت و ذخیره میشود. این موضوع باعث می شود هیچ محدودیت مقیاس پذیری وجود نداشته باشد و برنامه های غیرمتمرکز بر بستر هولوچین نسبت به بلاک چین های سنتی با انجام کار کمتر بازده بیشتری داشته باشند.
5-تنگل (Tangle)
تنگل یک نوع دفتر کل توزیع شده است که جهت ذخیره سازی و پردازش تراکنش های مخصوص شبکه آیوتا(IOTA ) استفاده میشود. تنگل برای گسترش اینترنت اشیا توسعه داده شده است و اساسا رشته ای از تراکنش ها است که توسط نودها ذخیره شده اند. در تنگل برخلاف بلاک چین، ماینرها وجود ندارند و تراکنش ها به جای ماینرها توسط کاربران به شبکه اضافه می‌شوند. تنگل به جای آنکه بلاک چینی برای ذخیره دفتر کل باشد، حاوی DAG است. تنگل برای ایجاد چارچوبی برای تراکنش های اینترنت اشیا است و هرچه تراکنش های بیشتری رخ دهد، تنگل مقیاس پذیرتر میشود.
6-رادیکس (TEMPO)
یکی دیگر از تازه واردان عرصه دفترکل توزیع شده، رادیکس (Radix ) است. این پروژه به شما امکان می‌دهد تا بدون نیاز به بلاک چین برای شبکه های عمومی یا خصوصی به ایجاد دفترکل توزیع شده Tempo بپردازید. رادیکس بسیار سبک است طوری که نیازی به سخت افزار خاصی ندارید. دفترکل توزیع شده رادیکس هم چنین برچسب های زمانی فارغ از سایر عملکردهای زیر ارائه می‌دهد.
- هر مورد در این دفترکل به اسم یونیورس (Universe ) و هر رویداد به اسم اتم (Atom ) است.
- این دفترکل جهانی در بین خوشه ای از نودها توزیع شده است، هر نود می‌تواند انتخاب کند که زیرمجموعه ای از دفترکل به اسم شارد ها را به همراه داشته باشد. این توزیع مجدد، مقیاس پذیری را چندین برابر افزایش می‌دهد.
- تمام شاردها، نودهایی را با ID منحصربه‌فرد به همراه دارند. الگوریتم های مخصوص برای رویدادهای برچسب زمانی در دفترکل مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- نودها از پروتکل گاسیپ برای انتشار و همگام سازی شاردها استفاده میکنند.
- نودها از کلاک های منطقی برای تایید تراکنش ها استفاده میکنند که همراه با یادآوری توالی تراکنش ها برای دستیابی به اجماع است.
مزایای دفترکل توزیع شده (DLT)
یه طور کلی میتوان گفت دفتر کل توزیع شده علاوه بر مزایای بی شماری که دارد، تمامی نواقص دفتر کل متمرکز را بر طرف میکند.
1-امنیت
از آنجا که سرور مرکزی وجود ندارد و تمامی اطلاعات در سیستم های اعضا توزیع شده است، بنابراین امکان هک و یا حمله به آن تقریبا غیرممکن است. زیرا اگر فردی بخواهد اطلاعاتی را تغییر دهد یا هک کند می‌بایست این کار را در سیستم تمامی اعضای شبکه انجام دهد که واضح است تقریبا نشدنی است.
2-صرفه جویی در هزینه
از آنجا که شخص واسط حذف میشود، دیگر نیازی نیست برای انجام تراکنش ها و یا سایر فعالیت های خود به شخص واسط هزینه ای را بپردازید. همان بانک را در نظر بگیرید. برای انجام تراکنش های شما و انتقال پولتان کارمزد دریافت میکند که این واسطه در تکنولوژی دفتر کل توزیع شده از میان رفته است.
3-سرعت
در این تکنولوژی افراد به صورت همتا به همتا (peer to peer ) به یکدیگر متصل اند و برای انجام تراکنش ها و یا فعالیت های دیگر نیاز به شخص واسط نیست و تمامی فعالیت ها توسط اعضای شبکه صورت می‌گیرد که این امر باعث افزایش سرعت تا حد قابل قبولی میشود.
4-شفافیت
از آنجا که هیچ تمرکزی از طرف هیچ نهادی روی آن نیست بنابراین همه چیز شفاف اتفاق می افتد و هر اتفاق و تغییری توسط اعضای شبکه مورد بررسی قرار می‌گیرد. بنابراین کسی نمی‌تواند اطلاعات را به دلخواه خودش تغییر دهد و یا اطلاعات اشتباه وارد کند. مزایای دفتر کل توزیع شده در این مقاله خلاصه نمی‌شود اما سعی شده مهمترین آنها ذکر شود. این نکته قابل توجه است که در هر زمینه ای و حتی در هر صنعتی استفاده از دفتر کل توزیع شده مزایای مختص به خود را دارد.
کاربردهای دفتر کل توزیع شده
از دفتر کل توزیع شده میتوان در تمامی زمینه ها و صنایعی که با داده و استفاده از آنها سروکار دارند، استفاده کرد. به عنوان مثال در زمینه‌ی بهداشت میتوان از طریق دفتر کل توزیع شده، سوابق بیماران و اطلاعات پزشکی مربوط به آنها را ثبت کرد. همچنین در اسناد و املاک میتوان اطلاعات مربوط به خرید و فروش ها را ثبت کرد و یا اینکه ثبت احوال می‌تواند برای ثبت اسامی و شماره ملی ها از این تکنولوژی بهره ببرد. بانک ها، اداره پست، اداره برق و حمل و نقل و خیلی از صنایع و شرکت های دیگر نیز می‌توانند از دفتر کل توزیع شده برای ثبت وذخیره اطلاعات و انجام تراکنش های خود استفاده کنند.
