دفتر کل توزیع شده چیست؟ — توضیح DLT به زبان ساده

ارز دیجیتال یکی از ابداعات اساسی بشر در سال‌های اخیر بوده است که توانسته است بسیاری از فعالیت‌های انسانی را تحت تاثیر خود قرار دهد. تکنولوژی بلاک چین با ارائه کاربردهای مختلف، در سطح جهانی مطرح شده است و رمزارزهای مبتنی بر این تکنولوژی روزانه توسط میلیون‌ها نفر معامله می‌شوند. در این میان، تکنولوژی دفتر کل توزیع شده به عنوان پایه و اساس شکل‌گیری ایده بیت کوین، آن‌چنان که باید معرفی نشده است. درک DLT و نحوه کار آن می‌تواند در درک بهتر دنیای غیرمتمرکز و عملکرد ابزارهای مختلف ساخته شده در این حوزه کمک کند. در این مقاله سوال دفتر کل توزیع شده DLT چیست را به شکل جامع پاسخ می‌دهیم و سعی می‌کنیم به طور خلاصه سوال انواع DLT چیست را نیز بررسی کنیم.

دفتر کل توزیع شده DLT چیست ؟

«تکنولوژی دفتر کل توزیع شده» (Distributed Ledger Technology | DLT) یک رویکرد جدید و در حال تکامل برای ثبت و به اشتراک‌گذاری اطلاعات در پایگاه‌ داده است. در این رویکرد جدید، هر یک از کاربران شبکه یک نسخه از دفتر کل را در اختیار دارند و همه دفتر کل‌ها اطلاعات یکسانی را نگهداری می‌کنند. کاربران شبکه که به آن‌ها «نود» (Node) گفته می‌شود، به صورت سرورهای کامپیوتری توزیع شده هستند و از سراسر دنیا برای فعالیت شبکه همکاری می‌کنند. بنابراین در جواب سوال DLT چیست می‌توان گفت که DLT یک پایگاه داده توزیع شده است که دارای ویژگی‌های منحصربه‌فرد است.

فیلم آموزش مقدماتی بلاک چین Blockchain، عملکرد و کاربردهای آن در فرادرس

کلیک کنید

تکنولوژی بلاک چین یکی از انواع روش‌های مطرح در تکنولوژی دفتر کل توزیع شده است که امکان ثبت و نگهداری اطلاعات را به صورت توزیع شده با سیستم منحصر‌به‌فرد خود فراهم می‌کند. درک عمیق از ساختار بلاک چین کمک می‌‌کند تا اهداف و ساختار تکنولوژی دفتر کل توزیع شده قابل درک باشد. در بلاک چین نودها که به آن‌ها «ماینر» (Miner) نیز گفته می‌شود، اطلاعات جدید را به صورت بلاک‌های شامل تراکنش‌ها به دفتر کل اضافه می‌‌کنند. پس از آن، این بلاک‌ها به صورت اطلاعات رمزنگاری شده به کل شبکه پخش می‌شود و به این ترتیب اطلاعات تراکنش‌ها از دید عموم پنهان می‌شود.

پس از ساخت بلاک توسط یک نود، سایر نودها اطلاعات آن را بررسی می‌‌کنند و با توجه به روش‌های الگوریتمی تعیین شده، تایید یا رد می‌کنند. الگوریتم از پیش تعیین شده برای ایجاد یک بلاک معتبر با نام «الگوریتم اجماع» (Consensus Algorithm) شناخته می‌شود. با تایید بلاک اطلاعات توسط بیشتر نودها، بلاک جدید توسط نودها به دفتر کل اضافه می‌شود و تمامی دفترها با اطلاعات جدید به‌روز می‌شوند. به این ترتیب با اتصال بلاک‌ها به یکدیگر، بلاک چین حاصل می‌شود که نمونه‌ای موفق برای تکنولوژی دفتر کل توزیع شده است.

کارکرد دفتر کل توزیع شده  DLT چیست ؟

دفتر کل توزیع شده به دنبال ایجاد یک سیستم غیرمتمرکز است که در آن اطلاعات در میان تمام کاربران پخش شده است و این تضمین وجود دارد که هر تغییری در شبکه، در کل شبکه منعکس شود و همه اعضا دفتر کل توزیع شده خود را به صورت یکسان به‌روزرسانی کنند و نسخه مشابهی از اطلاعات را داشته باشند. می‌توان گفت، کارکرد اصلی دفتر کل توزیع شده مربوط به دو مساله انجام فعالیت‌ها بدون نیاز به واسطه و جلوگیری از «خرج مضاعف» (Double-Spend) است.

سیستم‌ها یا زیرساخت‌های مبتنی بر DLT ذخیره‌سازی، ثبت و انتقال اطلاعات دیجیتال را بدون نیاز به یک سیستم متمرکز معتمد یا سیستم نگهدارنده سوابق اطلاعات، با استفاده از کاربران توزیع شده در سراسر دنیا عملیاتی می‌کنند. علاوه بر این، DLT امکان خرج مضاعف توکن‌های ارز دیجیتال را در سیستم به صفر می‌رساند. منظور از خرج مضاعف، ارسال یک دارایی دیجیتال یا کریپتوکارنسی به چندین نفر است. بدون وجود نهاد مرکزی، خطر خرج مضاعف بسیار زیاد است چراکه در سیستم‌های غیرمتمرکز طرف‌های تراکنش یکدیگر را نمی‌شناسند و به همین دلیل اعتماد شخصی نیز وجود ندارد. دفتر کل توزیع شده این مساله را نیز حل کرده است.

اهمیت دفتر کل توزیع شده DLT چیست ؟

نقطه عطف تکنولوژی دفتر کل توزیع شده، ارائه بیت کوین در سال 2008 بود. فناوری بلاک چین ارائه شده در بیت کوین با ویژگی‌هایی چون مقاوم در برابر دست‌کاری اطلاعات و ذخیره ایمن سوابق تراکنش‌ها، توجه عموم افراد را به خود جلب کرد. گسترش این حوزه تا به امروز به قدری سریع اتفاق افتاده است که می‌توان گفت DLT به بخش جداناپذیر از دنیای ما در این قرن تبدیل شده است. فقط در سال 2018 استارتاپ‌‌های فعال در این حوزه توانستند بیش از 4 میلیارد دلار سرمایه جمع‌آوری کنند که این نشان از کاربردی بودن این ایده دارد.

فیلم آموزش مقدماتی بلاک چین Blockchain، عملکرد و کاربردهای آن در فرادرس

کلیک کنید

برای درک بهتر تکنولوژی دفتر کل توزیع شده می‌توان آن را به عنوان یک فناوری «همتا به همتا» (Peer to Peer) در بستر اینترنت در نظر گرفت. بنابراین، DLT از این جهت مشابه با سرویس‌های ایمیل، تلفن اینترنتی یا اشتراک فایل است. با این حال، این تکنولوژی‌ها همواره از منظر انتقال مالکیت دارایی‌ها مشکل داشته‌اند و از نظر امنیتی به طور کامل تامین نشده‌اند. بیت کوین به عنوان یک سیستم پرداخت الکترونیکی همتا به همتا در سال 2008 این مشکل را حل کرد و به عنوان اولین اپلیکیشن دفتر کل توزیع شده اعلام حضور کرد.

فناوری استفاده شده در بیت کوین رویکردهای خاصی برای ذخیره‌سازی اطلاعات و تراکنش‌ها بدون نیاز به نهاد مرکزی ایجاد کرد. در طول زمان رویکردهای جدید و نوآوری‌های بی‌شماری برای استفاده در فناوری بلاک چین به وجود آمد که نتیجه آن ایجاد یک سیستم غیرمتمرکز، بدون نیاز به اعتماد و مقاوم در برابر سانسور است. اصطلاح DLT یک اصطلاح عام برای اشاره به فناوری‌های جدید ایجاد شده برای سازمان‌دهی اطلاعات و تراکنش‌ها برای انتقال دارایی‌های دیجیتال به صورت همتا به همتا است.

مزایای دفتر کل توزیع شده DLT چیست ؟

تا به اینجا فهمیدیم که دفتر کل توزیع شده چیست و چه اهمیتی دارد. دفتر کل سنتی «Ledger» برای ثبت و نگهداری داده‌های تراکنش‌ها و اطلاعات کاربران در بخش‌های مختلف استفاده می‌شود. این دفتر کل توسط سیستم‌های متمرکز ایجاد می‌شود و کلیه مراحل، ثبت، تایید، نگهداری و به‌روزرسانی اطلاعات دفتر کل توسط همین سیستم انجام می‌شود.

فیلم آموزش نقش بلاکچین در وب ۳ و فرصت‌ های شغلی آن در فرادرس

کلیک کنید

تجمیع قدرت در دست نهادهای مرکزی در کنار مزایا، معایبی هم دارد که ایده دفتر کل توزیع شده برای حل این مشکلات ارائه شده است. در ادامه به بررسی چند ویژگی متفاوت در این دو مدل می‌پردازیم که سبب ایجاد مزیت برای DLT شده است.

امنیت سیستم

مشکل امنیتی بزرگترین مشکل دفتر کل سنتی است. در این نوع از دفتر کل، ‌اطلاعات در سرورهای متمرکز نگهداری می‌شوند و این مساله امکان هک پایگاه داده و انتشار اطلاعات کاربران را افزایش می‌دهد. علاوه بر این، ممکن است سرور مورد نظر آتش بگیرد و کلیه اطلاعات از بین برود. خود سیستم متمرکز نیز این قابلیت را دارد که اطلاعات کاربران را در اختیار دیگران قرار دهد. دفتر کل توزیع شده به دلیل ماهیت توزیع شده خود، هیچ کدام از این مشکلات را ندارد و امنیت اطلاعات در آن بسیار بالا است.

هزینه

هزینه بالا، دومین مشکل دفتر کل سنتی است. در این سیستم نهاد متمرکز مثل بانک، وظیفه مدیریت اطلاعات را بر عهده دارد و برای انجام این کار هزینه دریافت می‌کند. نهادهای مختلف در سطح جهان برای این که با یکدیگر در ارتباط باشند به لایه‌‌های واسطه بیشتری نیاز دارند و همین مساله، هزینه ثبت تراکنش‌های بین‌المللی را بسیار سرسام‌آور کرده است. تکنولوژی دفتر کل توزیع شده با حذف نهاد واسطه، هزینه ثبت تراکنش و اطلاعات در سیستم را به‌شدت کاهش می‌دهد.

سرعت ثبت اطلاعات

سومین مشکل دفتر کل سنتی، سرعت پایین آن در ثبت و تایید تراکنش‌ها است. وجود نهادهای واسط، چرخه ثبت تراکنش‌ها را وارد بروکراسی اداری و دولتی می‌‌کند. این مساله برای تراکنش‌های بین‌المللی بغرنج‌تر است و به‌طورکلی با اضافه شدن لایه‌های مختلف واسطه، سرعت ثبت تراکنش‌ها نیز کاهش می‌یابد. برای دفتر کل توزیع شده میان تراکنش‌ها تفاوتی وجود ندارد و شبکه می‌تواند در سریع‌ترین زمان ممکن به ثبت همه انواع تراکنش‌ها بپردازد. این مساله، مزیت مهم و بزرگی برای تکنولوژی دفتر کل توزیع شده به شمار می‌رود.

شفافیت اطلاعات و حفظ حریم خصوصی

چهارمین مزیت دفتر کل توزیع شده نسبت به سیستم متمرکز، شفافیت اطلاعات تراکنش‌های آن نسبت به سیستم های متمرکز در کنار حفظ حریم خصوصی کاربران است. در سیستم‌های متمرکز، احراز هویت کاربران توسط نهادهای مرکزی صورت می‌گیرد و اطلاعات نیز در اختیار این نهادها است و سایر کاربران خبری از اطلاعات تراکنش‌های دیگران ندارند. همین مساله راه را برای سوءاستفاده از اطلاعات کاربران فراهم می‌‌کند.

در سیستم دفتر کل توزیع شده نیازی به احراز هویت کاربران وجود ندارد و کاربران با ایجاد یک جفت کلید عمومی و خصوصی می‌‌توانند به دفتر کل توزیع شده متصل شوند. اطلاعات تمامی تراکنش‌ها نیز در اختیار عموم کاربران است و شفافیت اطلاعات برای همه وجود دارد. در دفتر کل توزیع شده با توجه به این‌که هیچ احراز هویتی وجود ندارد، حریم خصوصی کاربران در عین شفافیت حفظ می‌شود.

سانسور کاربران

دفتر کل سنتی در اختیار نهاد متمرکز سازمانی و دولتی است. این نهاد، قدرت بلامنازع این سیستم است و تمامی فعالیت‌های کاربران توسط این نهاد تایید یا رد می‌شود. بسیاری از این نهادها اجازه استفاده از دفتر کل را به همه کاربران نمی‌‌دهند. برخی از اطلاعات نیز توسط این نهادها سانسور می‌شود. در دفتر کل توزیع شده عمومی، تمامی کاربران قادر به فعالیت در شبکه در چهارچوب پروتکل تعریف شده هستند و هیچ کس نمی‌تواند تصمیم به حضور یا عدم حضور دیگر کاربران در سیستم بگیرد.

انواع دفتر کل توزیع شده DLT چیست ؟

در بخش‌های قبلی فهمیدیم که دفتر کل توزیع شده چیست و چه کارکردی دارد. همین‌طور گفتیم که بلاک چین و DLT یکسان نیستند و بلاک چین یکی از روش‌های استفاده شده در تکنولوژی DLT است. علاوه بر بلاک چین که به شهرت جهانی رسده است، روش‌های دیگری برای ایجاد یک سیستم همتا به همتا برای انتقال اطلاعات و انجام تراکنش‌ها وجود دارد که از آن‌ها نیز می‌توان در کاربردهای گسترده تکنولوژی دفتر کل توزیع شده استفاده کرد. در ادامه این بخش، سوال انواع دفتر کل توزیع شده DLT چیست را به طور کامل و جامع پاسخ می‌دهیم.

فیلم آموزش مقدماتی بلاک چین Blockchain، عملکرد و کاربردهای آن در فرادرس

کلیک کنید

دفتر کل توزیع شده بلاک چین چیست ؟

«بلاک چین» (Blockchain) معروف‌ترین پیاده‌سازی تکنولوژی دفتر کل توزیع شده است که امروزه در بسیاری از پروژه‌های ارز دیجیتال مورد استفاده قرار می‌گیرد. بلاک چین نوعی دفتر کل توزیع شده است که در آن اطلاعات تراکنش‌ها به‌صورت زنجیره‌ای از بلاک‌ها در دفتر کل نگهداری می‌شود. می‌توان به بلاک چین به عنوان لیست طولانی از اطلاعات تراکنش‌ها نگاه کرد. بلاک‌های اطلاعاتی در بلاک چین برای نگهداری هر نوع اطلاعات دیجیتال در پایگاه داده قابل استفاده است و تنها کارکرد آن در ثبت تراکنش‌های مالی نیست.

فیلم آموزش نقش بلاکچین در وب ۳ و فرصت‌ های شغلی آن در فرادرس

کلیک کنید

برای درک بهتر بلاک چین می‌توان از یک مثال ثبت تراکنش استفاده کرد. فرض کنید شخصی به دنبال انجام یک تراکنش و ارسال بیت کوین یا آلت کوین به دوست خود است. در این حالت، تراکنشی از سمت کاربر ایجاد می‌شود که شامل زمان، تاریخ، مبلغ و آدرس گیرنده است. اطلاعات فرستنده نیز در تراکنش ثبت می‌شود. برای حفظ حریم خصوصی کاربران و عدم نیاز به احراز هویت توسط یک نهاد مرکزی به جای نام واقعی، از «امضای دیجیتال» (Digital Signature) برای تایید فرستنده استفاده می‌شود.

در این نوع دفتر کل هر بلاک حاوی یک شناسه خاص به اسم «هش» (Hash) است که برای متمایز کردن هر بلاک و همچنین هم‌گام‌سازی تراکنش‌ها استفاده می‌شود. «تابع هش» (Hash function) به شناسایی تمام بلاک‌های تراکنش در دفتر کل کمک می‌‌کند. تابع هش شامل کاراکترهای عددی و حروف الفبا است که به صورت تصادفی و منحصر‌به‌فرد از اطلاعات ورودی ایجاد می‌شود و امکان رسیدن به ورودی از خروجی وجود ندارد. در ادامه، به صورت جامع‌تر نحوه کار بلاک چین را توضیح می‌دهیم.

بلاک چین چگونه کار می‌‌کند؟

همان‌طور که در بخش دفتر کل توزیع شده چیست گفتیم بلاک چین مجموعه‌ای از بلاک‌های اطلاعاتی به هم پیوسته است که توسط یک مجموعه غیرمتمرکز و توزیع‌شده‌ای از نودها فعالیت می‌کند. انواع بلاک چین‌ به صورت خصوصی و عمومی وجود دارد که بیشتر تمرکز این مبحث بر نوع عمومی آن است که کاربردهای بلاک چین را به‌شدت گسترش داده است. به طور کلی می‌توانیم کارکرد بلاک چین را در زیر موضوعات زیر بررسی کنیم.

• نحوه دسترسی به بلاک چین
• نحوه ایجاد تراکنش و تایید آن‌ها
• نحوه رسیدن به اجماع برای ثبت اطلاعات
• دلایل فعالیت درستکارانه نودها

بسیاری از این مباحث برای سایر پیاده‌سازی‌های دفتر کل توزیع شده نیز صادق هستند و به همین دلیل این بخش با جزئیات بیشتری مورد بررسی قرار می‌گیرد.

نحوه دسترسی به بلاک چین

کاربرهای بلاک چین را می‌توان به دو دسته کلی «نودها» و «کاربرهای عادی» تقسیم‌بندی کرد. نودها وظیفه تایید تراکنش‌ها، ساخت بلاک‌ها، تایید بلاک‌ها و اضافه کردن بلاک‌ها به دفتر کل را بر عهده دارند و از طریق نرم‌افزار پروتکل شبکه و سخت‌افزارهای خود به شبکه وصل می‌شوند. کاربران عادی افرادی هستند که از بلاک چین برای انجام تراکنش استفاده می‌کنند. هر کاربر در بلاک چین با یک کلید عمومی شناخته می‌شود که دارایی‌های کاربران به آن نسبت داده شده است. کلید عمومی، کلید خصوصی متناظر خود را دارد که مشابه با رمز عبور است و تنها کاربر به آن دسترسی دارد. کلید خصوصی برای دسترسی به حساب و خرج دارایی‌ها استفاده می‌شود و نباید در اختیار دیگران قرار بگیرد.

ایجاد تراکنش در بلاک چین

کاربرهای عادی برای ثبت تراکنش از کیف پول دیجیتال استفاده می‌کنند. کیف پول دیجیتال نرم‌افزاری است که کلید عمومی و خصوصی برای کاربران ایجاد می‌کند و اتصال آن‌ها را به بلاک چین فراهم می‌کند. برای ثبت تراکنش، کاربر آدرس مخاطب و مقدار ارز مورد نظر را با کلید خصوصی خود امضا و به شبکه ارسال می‌کند.

امضای دیجیتال فرآیندی است که در طی آن اطلاعات تراکنش به همراه کلید خصوصی کاربر وارد «الگوریتم امضای دیجیتال منحنی بیضوی» (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm | ECDSA) می‌شود و یک خروجی ایجاد می‌کند. تراکنش مورد نظر در شبکه بین نودها پخش می‌شود تا همه آن‌ها صحت اطلاعات تراکنش‌‌ها را تایید کنند.

تایید صحت اطلاعات تراکنش‌ها به این منظور انجام می‌شود که نودها مطمئن شوند کاربر، مبلغ نوشته شده در تراکنش را در حساب خود دارد و شخص دیگری به جز مالک اصلی دارایی، تراکنش را به شبکه ارسال نکرده است. برای انجام این کار، عکس روند امضای دیجیتال صورت می‌گیرد. ماینرها با قراردادن امضای دیجیتال، کلید عمومی کاربر و اطلاعات تراکنش در منحنی‌های بیضوی می‌توانند تایید کنند که اطلاعات ارسال شده توسط کلید خصوصی مرتبط با کلید عمومی مورد نظر امضا شده است یا نه. تایید موجودی نیز با بررسی اطلاعات حساب کاربران در تراکنش‌های قبلی انجام می‌شود.

اجماع در بلاک چین

پس از تایید، تراکنش‌ها به «ممپول» (Mempool) یا استخر حافظه اضافه می‌شوند. ماینرها تراکنش‌های تایید شده را جمع‌آوری می‌کنند و در داخل یک بلاک قرار می‌دهند. سقف حجم هر بلاک 1 مگابایت است. حال، یکی از این بلاک‌ها باید به شبکه اضافه شود و همه کاربرها باید بر روی بلاک مورد نظر اجماع کنند و دفتر کل خود را بر مبنای آن به‌روز کنند. برای این که این اتفاق بدون هیچ مشکلی رخ بدهد، از الگوریتم اجماع استفاده می‌شود. الگوریتم اجماع روشی است که در آن کاربران با صرف هزینه صداقت خود را به شبکه نشان می‌دهند و بلاک‌های جدید را به بلاک چین اضافه می‌کنند.

در صورت عدم استفاده از الگوریتم اجماع می‌توان کاربران را به صورت رندوم برای اضافه کردن بلاک جدید به شبکه انتخاب کرد اما این روش مشکلات زیادی دارد. اگر کاربران برای اضافه کردن بلاک به دفتر کل توزیع شده نیازی به صرف انرژی و هزینه نداشته باشند، هر کاربر می‌‌تواند بیشمار شانس برای خود در ایجاد بلاک تعریف کند و و باعث اسپم شبکه و از کار افتادن آن شود. از طرفی در الگوریتم اجماع به دلیل وجود مکانیزم پاداش، بسیاری از نودها تمایل به فعالیت درستکارانه دارند که اجازه ثبت اطلاعات غلط در بلاک چین را نمی‌‌دهد.

انواع الگوریتم‌های اجماع برای بلاک چین تعریف شده است که «اثبات کار» (Proof of Work | PoW) و «اثبات سهام» (Proof of Stake | PoS) دو نمونه معروف آن است. در اثبات سهام نودها با قفل کردن توکن‌های خود در شبکه به نسبت این توکن‌ها شانس برای ایجاد بلاک پیدا می‌کنند و در صورت فعالیت خرابکارانه توکن‌های خود را از دست می‌دهند. اثبات کار که در بیت کوین استفاده می‌شود از یک رقابت محاسباتی پیشرفته برای اجماع استفاده می‌کند. روش کار بدین صورت است که نودها، داده‌های ورودی یک بلاک شامل اطلاعات تراکنش‌ها و هش بلاک قبل قبلی را به همراه یک متغیر تصادفی به نام نانس وارد یک تابع هش می‌‌کنند و خروجی آن را با هش هدف تعیین شده برای بلاک مقایسه می‌کنند.

نودها با قراردادن مقادیر مختلف نانس در این تابع، خروجی جدید را به دست می‌آورند. هر نودی که بتواند زودتر از دیگران به هش هدف مورد نظر بلاک برسد، برنده رقابت خواهد بود. نود مورد نظر اطلاعات بلاک را به شبکه می‌فرستد و کاربران می‌توانند با قراردادن اطلاعات بلاک و نانس، صحت ادعای نود برنده را تایید کنند. پس از تایید بلاک، نودها دفتر کل خود را با بلاک جدید به روز می‌‌کنند و رقابت بلاک جدید با قراردادن هش بلاک قبلی و تراکنش‌های جدید آغاز می‌شود.

چرا نودها صادقانه فعالیت می‌‌کنند ؟

بخشی از فعالیت درستکارانه نودها به خاطر این است که خود نودها نیز به عنوان کاربر عادی در این شبکه فعالیت می‌کنند و امنیت بالای شبکه، امنیت دارایی‌های آن‌ها را تامین می‌‌کند. اما دلیل اصلی فعالیت صادقانه نودها، مکانیزم پاداش و مجازات طراحی شده است. نودها در شبکه بیت کوین برای اضافه کردن بلاک به بلاک چین با یکدیگر رقابت می‌کنند و نتیجه این رقابت، برنده شدن ماینری است که هش هدف شبکه را به‌دست آورده.

هش هدف به ‌گونه‌ای طراحی می‌شود که با توجه به توان محاسباتی کل ماینرهای شبکه، استخراج بلاک به 10 دقیقه زمان نیاز داشته باشد. این متغیر با نام «سختی شبکه» (Network difficulty) یا «سختی استخراج» شناخته می‌شود. ماینر برنده هم سکه‌های جدید تولید شده و هم کارمزدهای پرداخت شده توسط کاربران را به عنوان پاداش دریافت می‌‌کنند.

هر ماینری بسته به توان محاسباتی تجهیزات خود، شانس برنده شدن در رقابت استخراج را دارد و برای این کار باید انرژی و زمان صرف کند. ماینرهایی که فعالیت صادقانه نداشته باشند، بلاک تولید شده توسط آن‌ها تایید نمی‌شود و هیچ پاداشی دریافت نمی‌‌کنند. در نتیجه هزینه صرف شده برای خرید دستکاه‌ها، هزینه برق مصرفی و زمان صرف شده برای استخراج ارزهای دیجیتال از بین می‌رود. در شبکه بیت کوین پاداش شبکه هر چهار سال یکبار نصف می‌شود و پس از پایان یافتن تولید 21 میلیون سکه شبکه، پاداش ماینرها تنها با هزینه تراکنش‌ها پرداخت خواهد شد.

دفتر کل توزیع شده هش گراف چیست ؟

دومین نوع تکنولوژی دفتر کل توزیع شده «هش گراف» (Hashgraph) است. در هش گراف می‌توان چندین تراکنش همزمان را در دفتر کل توزیع شده ثبت کرد زیرا تمامی تراکنش‌ها در ساختار موازی هم نگهداری می‌شوند. هر رکورد از تراکنش‌ها در هش گراف به عنوان یک «رویداد» (Event) شناخته می‌شود.

فیلم آموزش ارزهای دیجیتال و رمزارزها و اصول سرمایه گذاری در این بازار – مقدماتی در فرادرس

کلیک کنید

این نوع از دفتر کل توزیع شده بدون بلاک چین، کاملا منصفانه است و هیچ نودی در شبکه قادر به دستکاری اطلاعات یا تراکنش‌ها در آن نیست. این به این معنی است که در سیستم DLT هیچ کس قادر به تغییر دستورالعمل‌های در حال اجرا نیست و هیچ کاربری توانایی به تاخیر انداختن رویدادها یا تغییر روند تراکنش‌ها را ندارد.

در مقایسه با بلاک چین، این ویژگی بسیار قابل توجه است. در تکنولوژي بلاک چین ماینرها می‌توانند از میان دو تراکنش موجود در ممپول، یکی را که اتفاقا دیرتر از دیگری به شبکه اضافه شده است به بلاک جدید اضافه کنند. این سیستم به منظور به تعادل رساندن میزان تراکنش‌ها و هزینه کارمزدها انتخاب شده است. به هر حال در تکنولوژی هش گراف، نودهای تایید‌کننده  تراکنش‌ها را به طور همزمان به شبکه اضافه کنند و هیچ تراکنشی خارج از زنجیره منتظر باقی نمی‌ماند. در دفتر کل توزیع شده  هش گراف هرچه اتصال به شبکه و درخواست انجام تراکنش سریع‌تر انجام شود، تراکنش در صف اول تایید قرار می‌گیرد و به دفتر کل اضافه می‌شود.

چرا هش گراف به حافظه کمی نیاز دارد؟

در مدل پیاده‌سازی هش گراف از تکنولوژی دفتر کل توزیع شده، تمامی تراکنش‌های شبکه قابل اثبات و تایید هستند. به محض انجام تراکنش در شبکه، تمامی نودهای حاضر در شبکه تشخیص می‌دهند که تراکنش مورد نظر در چه قسمتی از دفتر کل باید ثبت شود. علاوه بر این، همه افراد در شبکه متوجه هستند که تراکنش توسط کل شبکه شناسایی شده است و به آن‌ها اجازه می‌دهد تا تغییرات لازم برای ثبت تراکنش را انجام دهند.

این مساله نشان می‌دهد که نودها، تغییرات حاصل از یک تراکنش را قبل از این که تراکنش را رد کنند به دفتر کل توزیع شده اعمال می‌کنند و نیازی به نگهداری اطلاعات به صورت نامحدود در دفتر کل وجود ندارد. به همین دلیل، پلتفرم پایگاه داده دفتر کل توزیع شده هش گراف فقط به چند گیگابایت حافظه برای برای ذخیره‌سازی تمام داده‌‌های خود نیاز دارد.

ماهیت بیزانسی شبکه هش گراف

یکی از اصلی‌ترین ویژگی‌های DLT هش گراف «بیزانسی بودن» (Byzantine) آن است. منظور از یک سیستم بیزانسی، سیستمی است که در آن هیچ گروه یا موجودیتی قادر به تغییر در ارسال اطلاعات به منظور رسیدن به اجماع نیست و پس از اجماع نیز هیچ شخصی قادر به جلوگیری از این اجماع نیست. هر عضوی از شبکه متوجه می‌شود که اجماع بر سر به‌روزرسانی شبکه صورت گرفته است و دفتر کل به همان شکل اجماع شده باقی خواهد ماند.

فیلم آموزش مقدماتی بلاک چین Blockchain، عملکرد و کاربردهای آن در فرادرس

کلیک کنید

هر نودی در شبکه چگونگی انجام تراکنش را تایید می‌کند و آن را به همان شکل در DLT بدون ساختار بلاک چین اضافه می‌کند. با این فرآیند، کل جامعه یک سیستم پایگاه داده توزیع شده یکپارچه با ویژگی‌های مشابه خواهند داشت. اگر با DLT بلاک چین مقایسه کنیم، متوجه می‌شویم که در بلاک چین نودهای شبکه هرگز به طور کامل و صددرصد از وقوع اجماع مطمئن نیستند. این همان ویژگی است که در هش گراف امکان‌پذیر می‌شود.

هش گراف چگونه کار می‌کند؟

سیستم دفتر کل توزیع شده هش گراف از پروتکل «شایعه‌پراکنی» (Gossip) برای پخش تمامی اطلاعات به خصوص تراکنش‌ها در شبکه استفاده می‌‌کند. در این روش، هر نود شبکه می‌تواند اطلاعات را در یک تراکنش جدید (به عنوان رویداد شناخته می‌شود و از قبل امضا شده است) به دیگران ارسال کند. هر نودی، نودهای در همسایگی خود را به صورت رندوم برای پخش اطلاعات استفاده می‌‌کند. نودی که اطلاعات را دریافت کرد، رویداد را با یک داده دیگر دریافتی ترکیب می‌کند و آن را به سایر نودها در همسایگی ارسال می‌کند.

بنابراین، وقتی یک تراکنش در هش گراف انجام می‌شود، نودهای در همسایگی هم اطلاعات را با یکدیگر و دیگران به اشتراک می‌‌گذارند و پس از گذشت مدت زمان کوتاهی، تمامی نودها از وقوع تراکنش آگاه می‌شوند. به دلیل این که این فرآیند به سرعت اتفاق می‌افتد، هر نودی در شبکه در عرض چند دقیقه از وقوع تراکنش آگاه می‌شود. در نهایت، هر نودی تراکنش دریافتی را تایید می‌کند و سپس آن را با استفاده از پروتکل «رای‌گیری مجازی» (Virtual Voting) به دفتر کل اضافه می‌کند. پروژه «Hedera» از جمله پروژه‌هایی است که از این نوع دفتر کل برای راه‌اندازی پروژه ارز دیجیتال خود استفاده می‌کند.

دفتر کل توزیع شده دگ چیست ؟

«گراف جهت دار غیرمدور» (Directed Acyclic Graph) که به اختصار به آن «دگ» (DAG) گفته می‌شود، سومین پیاده‌سازی برای تکنولوژی دفتر کل توزیع شده است که به طور خاص در پروژه ارز دیجیتال فانتوم مورد استفاده قرار گرفته است. دگ به عنوان یک پروپوزال برای رقابت با بلاک چین طراحی شده است و در نتیجه این رقابت توانسته است تمامی مزیت‌های بلاک چین را ارائه کند برخی از این ویژگی‌ها را بهبود ببخشد.

فیلم آموزش مقدماتی بلاک چین Blockchain، عملکرد و کاربردهای آن در فرادرس

کلیک کنید

اگرچه دگ به عنوان جایگزینی برای بلاک چین مطرح شده است اما ساختار آن کاملا با بلاک چین متفاوت است. یکی از اصلی‌ترین مزیت‌های دگ، امکان انجام تراکنش‌های خرد با هزینه نزدیک به صفر است. دلیل رسیدن به چنین مزیتی ساختار دگ است که در آن هر چه استفاده از شبکه بیشتر شود، مقیاس‌پذیری شبکه نیز افزایش می‌یابد. برای درک چگونگی انجام این کار بهتر است با فرآیند کار دگ آشنا شویم.

دگ چگونه کار می‌کند ؟

دگ برای توافق و اجماع نودها در ثبت تراکنش‌ها و اطلاعات، مسیر متفاوتی را نسبت به بلاک چین طی می‌‌کند. سیستم DLT دگ پردازش‌های مربوط به تراکنش‌ها را در نودها ذخیره می‌‌کند. همانند بلاک چین به هر عضوی در شبکه دگ نیز نود گفته می‌شود. تمام نودهای شبکه، تراکنش‌های موجود در دفتر کل توزیع شده را تایید می‌کنند و تراکنش معتبر توسط سایر تراکنش‌های تایید شده پشتیبانی می‌شود.

در ساختار دگ، هر نودی می‌تواند آغازگر یک تراکنش باشد اما برای ان که این تراکنش را تایید و به شبکه ارسال کند باید حداقل دو تراکنش از تراکنش‌های قبلی دفتر کل را تایید کند. پس از تایید دو تراکنش قبلی، تراکنش کاربر تایید خواهد شد. هر چه یک نود تعداد تراکنش‌های بیشتری را تایید کند (منظور اعتبارسنجی تراکنش و تایید آن در صورت معتبر بودن است) تراکنش‌های ارسال شده توسط کاربر به تراکنش‌های معتبرتری تبدیل می‌شوند. بنابراین، تراکنش با شاخه طولانی از تراکنش‌های معتبر قبلی، بیشترین وزن را در دفتر کل خواهد داشت.

در طرف دیگر ماجرا، یک الگوریتم توسط شبکه تعریف شده است که دو تراکنش قبلی برای تایید توسط هر کاربر را به صورت تصادفی انتخاب می‌‌کند. این روش باعث می‌شود که کاربران مجبور به صحت سنجی اطلاعات تراکنش‌های دیگران باشند و تنها به اعتبارسنجی تراکنش‌های خود اکتفا نکنند. این مساله در تامین امنیت شبکه بسیار موثر است. این روش یک روش بسیار خوب برای دستیابی به مقیاس‌پذیری بیشتر از طریق فرآیند اجماع است. شرکت‌ها و سازمان‌هایی که به حجم بیشتری تراکنش در واحد زمان نیاز دارند، می‌توانند از این پیاده‌سازی DLT برای ثبت تراکنش‌ها استفاده کنند.

دفتر کل توزیع شده هولوچین چیست ؟

«هولوچین» (Holochain) چهارمین نسخه از تکنولوژی دفتر کل توزیع شده را به کاربران فعال در حوزه رمزارها ارائه کرده است. اصلی‌ترین ویژگی و تفاوت این روش با روش‌های قبلی، تغییر رویکرد آن از «داده‌محور بودن» (Data-centric) به «عامل‌محور بودن» (Agent-centric)  است. DLT هولوچین به صورت مجازی مقیاس‌پذیری نامحدودی دارد زیرا از پروتکل اجماع جهانی استفاده نمی‌کند. جهانی نبودن پروتکل اجماع به این معنی است که نیاز نیست تمام یا اکثریت نودهای شبکه در فرآیند اجماع درگیر باشند.

فیلم آموزش مقدماتی بلاک چین Blockchain، عملکرد و کاربردهای آن در فرادرس

کلیک کنید

هدف بلاک چین غیرمتمرکز کردن تراکنش‌های شبکه است. هولوچین علاوه بر این، تعامل نودها با یکدیگر را نیز غیرمتمرکز می‌کند. هر نود در DLT هولوچین زنجیره خود را اجرا می‌کند که این موضوع به نودها اجازه فعالیت به صورت مستقل را می‌دهد. با این وجود، هر یک از این نودها بخشی از یک شبکه بزرگ‌تر هستند که شامل هزاران گره است و تراکنش‌های بین آن‌ها به صورت غیرمتمرکز تایید می‌شود.

ویژگی‌های خاص تکنولوژی دفتر کل توزیع شده هولوچین چیست ؟

در روش‌های سنتی دفتر کل توزیع شده تمامی نودهای شبکه مجبور به اجماع جهانی هستند تا از این طریق اطلاعات موجود در کل شبکه را تایید کنند. هولوچین این ماهیت را تغییر داده است. نام این پیاده‌سازی از دفتر کل توزیع شده، از فناوری پشت آن یعنی «هولوگرام» (hologram) گرفته شده است. در تکنولوژی هولوگرام برای ساخت یک الگوی سه‌بعدی به پرتوهای نور خاص نیاز است و تعامل با این پرتوها به گونه‌ای است که در نهایت تصویر مورد نظر ایجاد می‌شود. هولوچین نیز مشابه این فرآیند را دنبال می‌کند و از ماژول‌های مجزا برای ایجاد سیستم دفتر کل استفاده می‌کند.

در پروژه هولوچین هر نود، دفتر کل توزیع شده خود را نگه می‌دارد و از طریق امضای منحصربه‌فردی که دارد با این دفتر کل ارتباط برقرار می‌‌کند. اگر دفتر کل توزیع شده کل شبکه را مانند رودخانه در نظر بگیریم، هر یک از دفتر کل‌های توزیع شده موجود در نودها مثل یک جویبار هستند که به رودخانه می‌ریزند و دفتر کل نهایی را ایجاد می‌کنند. در چنین سیستمی آفلاین شدن یکی از نودها تاثیری در پایگاه داده دفتر کل نخواهد داشت و سایر نودها هم‌چنان با ارائه اطلاعات، دفتر کل اصلی را ایجاد می‌‌کنند.

هولوچین چگونه کار می‌کند؟

ایده کار هولوچین ساده است. هر نود در این ساختار دفتر کل توزیع شده خود را دارد اما تمامی دفترها حول مجموعه‌ای از ارزش‌های خاصی به نام «DNA» فعالیت می‌کنند. توسعه‌دهندگان هولوچین بر این باورند که این DNA تضمین می‌کند که هر نودی که در تلاش برای ثبت اطلاعات جدید و درست در دفتر کل عمومی است به شبکه اضافه شود. در این سیستم یک نود با ارسال اطلاعاتی به دیگر نودها، آن‌ها را اعتبارسنجی می‌‌کنند و اگر نودهای دیگر قادر به تایید اطلاعات خود با DNA باشند، می‌توانند این پیام را به دیگر نودها بازپخش کنند و آن‌ها را اعتبارسنجی کنند.

با این حال، اگر شخصی سعی کند شبکه را هک کند یا داده‌های نادرست را به شبکه اضافه کند، DNA متفاوتی خواهد داشت. بنابراین، اگر کسی بخواهد یک تراکنش را جعل کند، باعث جدا شدن خودش از شبکه خواهد شد. سایر نودهای شبکه تنها با DNA ای کاربر را می‌پذیرند که نسبت به گذشته تغییر نکرده باشد. به محض این که تفاوت‌‌هایی در DNA یک نود مشاهده شد، نودها آن را در سراسر شبکه پخش می‌‌کنند و دیگران را از وجود یک نود مخرب آگاه می‌کنند. این روش بسیار کاربردی و بی‌خطا است و به همین دلیل توانسته است طرفداران زیادی پیدا کند.

دفتر کل توزیع شده تمپو یا رادیکس چیست ؟

پنجمین روش پیاده‌سازی تکنولوژی دفتر کل توزیع شده، «تمپو» (Tempo) یا «رادیکس» (Radix) است. همانند سایر روش‌های DLT بدون بلاک چین، تمپو نیز یک نوآوری جدید در تکنولوژی دفتر کل توزیع شده است. تمپو همانند سایر تکنولوژی‌های مطرح شده، توالی اطلاعات را در دفتر کل توزیع شده حفظ می‌کند اما در کنار آن از «مهر زمانی» (Timestamping) استفاده می‌کند که ویژگی جدیدی برای تکنولوژی دفتر کل توزیع شده است. اصلی‌ترین نکته مثبت تمپو این است که می‌تواند برای هر دو نوع ماژول عمومی و خصوصی استفاده شود بدون این‌که نیازی به تغییر ساختاری در طراحی وجود داشته باشد.

فیلم آموزش مقدماتی بلاک چین Blockchain، عملکرد و کاربردهای آن در فرادرس

کلیک کنید

شرکت «Radix DLT» شرکتی است که این فناوری جدید را ارائه کرده است. این دفتر کل توزیع شده نیازی به قطعه سخت‌افزاری سنگین ندارد و می‌توان آن را بر روی دستگاه‌های تلفن همراه نیز استفاده کرد. با استفاده از تمپو می‌توان برنامه‌های غیرمتمرکز و توکن‌ها و کوین‌های ارز دیجیتال ایجاد کرد و معاملات بسیار سریع برای کاربران فراهم کرد. پایگاه داده دفتر کل توزیع شده تمپو براساس سه اصل اساسی اجرا می‌شود.

• نودها به صورت خوشه‌های شبکه‌ای وجود دارند.
• دفتر کل جهانی و توزیع شده بین خوشه‌های نودها ایجاد می‌شود.
• الگوریتم‌های ویژه‌ای برای مهر زمانی رویدادها در دفتر کل وجود دارد.

هر نمونه در پایگاه داده دفتر کل توزیع شده با عبارت «کیهان» «Universe» شناخته می‌شود و در داخل هر کیهان هر رویدادی با عبارت «اتم» (Atom) معرفی می‌شود. در ادامه نحوه کار این دفتر کل را بررسی می‌کنیم.

تمپو چگونه کار می‌کند ؟

نحوه کار دفتر کل توزیع شده تمپو با دیگر نسخه‌های این تکنولوژی کمی متفاوت است. هر نود در این سیستم می‌تواند انتخاب کند زیرمجموعه‌ای از DLT را با خود داشته باشد. زیرمجموعه دفتر کل به اصطلاح «شارد» (Shard) نامیده می‌شود و هر نودی که یک شارد را نگهداری می‌کند یک شناسه منحصربه‌فرد از دفتر کل برای زیرمجموعه دریافت می‌کند. بنابراین در این روش، نودها مجبور به نگهداری کل DLT جهانی نیستند. همین مساله تضمین می‌کند که شبکه می‌تواند مقدار بیشتری از حجم تراکنش‌ها را حمل و نگهداری کند که منجر به مقیاس‌پذیری بالای شبکه می‌شود.

زمانی که نود می‌خواهد تراکنش‌ها را تایید کند از ساعت‌های منطقی برای انجام این کار استفاده می‌کند. مهر زمان عادی برای پایگاه داده دفتر کل توزیع شده به تنهایی قادر به عملیاتی کردن اجماع کاربران نیست چرا که زمان از فردی به فردی دیگر متفاوت است. بنابراین، به جای تطبیق زمان رخ دادن یک اتفاق، آن چه که قبل از رخ دادن آن اتفاق رخ داده است مبنا قرار می‌گیرد.

به عنوان مثال، اگر تراکنش قبلی را A در نظر بگیریم و تراکنش B همین الان اتفاق افتاده باشد، نودها نگاه می‌کنند ببینند که آیا تراکنش A قبل از تراکنش B وجود داشته است یا نه. بنابراین، در تکنولوژی دفتر کل توزیع شده تمپو نودها دنباله رویدادها را به جای زمان واقعی آن رویدادها ثبت می‌کنند.

آیا بلاک چین همان دفتر کل توزیع شده است ؟

بسیاری از فعالان بازار ارز دیجیتال واژه دفتر کل توزیع شده را معادل بلاک چین در نظر می‌گیرند. بلاک چین همان DLT نیست بلکه یکی از روش‌های پیاده‌سازی این تکنولوژی است که برای اولین بار در شبکه بیت کوین مورد استفاده قرار گرفته است. بلاک چین با استفاده از تکنیک‌های رمزنگاری، الگوریتم اجماع، سیستم پاداش‌دهی و پروتکل خاص اضافه شدن بلاک‌ها، یک دفتر کل توزیع شده امن برای ثبت تراکنش‌ها و اطلاعات ایجاد می‌کند.

فیلم آموزش نقش بلاکچین در وب ۳ و فرصت‌ های شغلی آن در فرادرس

کلیک کنید

دفتر کل توزیع شده تنگل چیست ؟

«تنگل» (Tangle) تکنولوژی دفتر کل توزیع شده مورد استفاده در پروژه «آیوتا» (IOTA) است که از ساختاری مشابه با دگ استفاده می‌‌کند. در این پیاده‌سازی از DLT، ماینر وجود ندارد و اضافه کردن بلاک به شبکه توسط کاربران عادی و در ساختاری مشابه با دگ صورت می‌گیرد. تنگل و پروژه آیوتا برای ایجاد زیرساخت لازم برای اینترنت اشیا ایجاد شده‌‌اند. هر چقدر استفاده از این دفتر کل افزایش یابد، مقیاس‌پذیری شبکه نیز افزایش خواهد یافت.

 جمع‌بندی

DLT یکی از اصطلاحات پایه‌ای در دنیای ارز دیجیتال است که ایده اصلی ساخت بلاک چین است. دفتر کل توزیع شده به عنوان یک پایگاه داده توزیع شده و غیرمتمرکز است که امنیت و کارایی آن توسط تکنیک‌های رمزنگاری و الگوریتم اجماع میان فعالان شبکه تامین می‌شود. در این مقاله به سوالات متعددی پاسخ داده شد که با مطالعه آن‌ها یاد گرفتیم دفتر کل توزیع شده چیست و تکنولوژی، مزایا و انواع DLT را مرور کردیم.