انواع بلاکچین
بلاکچین چیست؟
بلاکچین به عنوان یک فناوری یکپارچه نیز به نظر می‌رسد، ولی تفاوت زیادی بین نحوه عملکرد شبکه‌های مختلف بلاکچین وجود دارد. یکی از تمایزهای اساسی، نوع مکانیسم اجماعی (توافقی) استفاده شده توسط هر بلاکچین است. مکانیسم اجماع، فرآیندی است که از طریق آن، شبکه توزیع شده، درباره اطلاعات موجود در شبکه و اعتبار داده‌ها به توافق می‌رسد.
برای مثال، اعتبار تراکنش ها و ترتیب آنها بررسی می‌شود. مکانیسم اجماع همچنین نقش کلیدی در ایمن‌سازی شبکه بلاکچین در مقابل عوامل مخرب مانند هکرها ایفا می‌کند. امروزه، اکثر شبکه‌های بلاکچین عمومی از فرآیندهایی به نام اثبات کار یا اثبات سهام برای ایجاد اجماع استفاده می‌کنند. در حالی‌که بلاکچین های خصوصی یا «مجوزدار» و همچنین، فناوری‌های دفتر کل توزیع‌شده را می‌توان با اولویت قرار دادن سرعت، امنیت و مقیاس پذیری سازماندهی کرد. در ادامه، رایج‌ترین مکانیسم‌های اجماع بلاکچین بررسی شده‌اند تا درک کلی بهتری از کاربردهای این روشها حاصل شود.
با توجه به مکانیسم‌های اجماع مورد استفاده برای تایید داده‌های شبکه، سیستم‌های بلاکچین، تفاوت‌های قابل‌توجهی از نظر طراحی دارند. رایج‌ترین مکانیسم‌های اجماع عبارتند از: الگوریتم اثبات کار، اثبات سهام و روش‌هایی که توسط بلاکچین های خصوصی و کنسرسیومی استفاده می‌شود. هر طراحی پیامدهای متفاوتی برای امنیت، دسترسی و پایداری بلاکچین ایجاد می‌کند.
شاید بتوان اولین گام و مرحله ورود به دنیای ارزهای دیجیتال و سرمایه گذاری بر روی کوین ها و پلتفرم های متفاوت را آشنایی با بلاکچین دانست. به این معنا که برای آموزش ارزهای دیجیتال، لازم است در گام اول بتوانیم معنا و کاربرد بلاکچین را درک کنیم و سپس وارد شناخت عناصر دیگر این عرصه و سرمایه گذاری در بازار رمزارزها بشویم.
انواع بلاکچین ها
همه بلاکچین ها، به‌طور یکسان ایجاد نمی‌شوند. مکانیسم‌های اجماع متنوع آنها، تاثیرات منحصر به‌فردی از نظر دسترسی، امنیت و پایداری دارد.
بلاکچین ها به طور کلی تحت سه دسته مستقل از یکدیگر تقسیم بندی می‌شوند:
-
- بلاکچین های اثبات کار
- بلاکچین های اثبات سهام
- بلاکچین های خصوصی و کنسرسیومی
بلاکچین های اثبات کار
این نوع بلاکچین، یکی از پرکاربردترین روشها می‌باشد که ابتدا توسط بیتکوین رایج شد. اجزای تعیین‌کننده سیستم‌های اثبات کار، ماینرها و الکتریسیته هستند که برای تایید انجام محاسبات تراکنش‌های بیتکوین استفاده می‌شوند.
ماینرها از سخت‌افزار رایانه‌ای برای اجرای گره‌های شبکه استفاده می‌کنند که از توان محاسباتی برای حل الگوریتمی معماهای ریاضی به نام اثبات کار استفاده می‌کنند. ماینری که معما را حل می‌کند، ابتدا، آخرین بلاک تراکنشها در بلاکچین را تایید می‌کند و بلاک‌های جدید، توسط ماینرها که در سیستم اثبات کار فعالیت می‌کنند، استخراج می‌شوند.
هر بار که یک ماینر یا گروهی از ماینرها، بلاک جدیدی را پیدا می‌کنند این بلاک به بلاکچین شبکه اضافه می‌شود. اگر ماینر موفق شود محاسبات را به درستی انجام دهد، بلاک جدید استخراج شده و داده‌های قابل ثبت برای کل شبکه ایجاد می‌شود. این فرآیند تأیید، نشان‌دهنده اجماع است. فقط پس از تأیید این داده‌ها، می‌توان یک بلوک جدید به شبکه اضافه کرد. ماینرها (استخراج کننده‌ها) ارز دیجیتال تازه حک‌شده، را به عنوان پاداش بلوک دریافت می‌کنند. به دلیل اینکه اولین کسانی هستند که یک بلوک جدید از داده‌ها را تأیید و آن را به بلاکچین اثبات کار اضافه کرده‌اند.
هدف بلاکچین های اثبات کار تولید بلاک ها در فواصل زمانی ثابت است. برای مثال، بیتکوین تقریبا هر ده دقیقه یکبار بلاک تولید می‌کند. شبکه‌های اثبات کار با توجه به مصرف بالای انرژی، از نظر سرعت و مقیاس محدود هستند. علاوه بر این، با در نظر گرفتن توان محاسباتی شبکه و روش کدگذاری الگوریتم‌های اثبات کار، استفاده از آنها با دشواری‌هایی همراه است.
به عبارت دیگر، قدرت محاسباتی بیشتر منجر به افزایش پیچیدیگی‌های بلاکچین های اثبات کار می‌شود. اثبات کار، مکانیسم اجماع انتخابی برای ارزهای دیجیتال اولیه بود که به روشی امن و غیر متمرکز برای پردازش تراکنشها نیاز داشتند. اما علیرغم محدودیت‌های سرعت و مقیاس‌پذیری، بلاکچین های اثبات کار، امنیت بهتری را فراهم کرده‌اند و روشی امن و غیر متمرکز برای پردازش تراکنشها می‌باشند.
با توجه به اینکه در این سیستم‌ها اطلاعات به صورت توزیع‌شده می‌باشند عوامل مخرب، به سختی می‌توانند با کنترل توان پردازشی شبکه، بلاکچین را در اختیار بگیرند. زیرا هزینه‌های سخت‌افزاری و الکتریسیته برای غلبه بر آن بسیار زیاد است.
با این حال، همان ویژگی‌هایی که باعث افزایش امنیت بلاکچین های اثبات کار می‌شود احتمال دارد که باعث ایجاد مشکل در عملکرد نودها(گره‌ها) به عنوان تضمین‌کننده‌ی امنیت و عدم تمرکز شبکه‌های بلاکچین شوند.
بهره برداری از یک دکل ماینینگ (استخراج) و پرداخت هزینه‌های سخت افزاری و برق مرتبط برای کاربران معمولی بسیار گران است و استخراج، در بسیاری از شبکه‌های اصلی، در انحصار اپراتورهای استخراج کننده در مقیاس بزرگ است که در سازماندهی شبکه نقش مهمی دارند. یکی دیگر از اشکالات شبکه‌های اثبات کار این است که، انرژی زیادی مصرف می‌کنند که در نتیجه، باعث افزایش هزینه‌ها شده و ضمنا، برای محیط زیست نیز مضر هستند.
به عنوان مثال، شبکه بیت کوین باعث افزایش انتشار کربن می‌شود و استخراج آن در کشور نیوزلند باعث شده که مصرف سالانه برق آنها به اندازه شیلی باشد. برای حل چنین مشکلی، توسعه فناوری در صنعت بلاکچین و مطالعه در مورد سایر روشها مورد توجه قرار گرفته است.
الگوریتم اثبات سهام
اثبات سهام دومین مکانیسم رایج اجماع است و بسیاری از معایب موجود در بلاکچین های الگوریتم اثبات کار مانند سرعت کم، مقیاس‌پذیری ضعیف، مصرف انرژی بالا و سختی ورود به فرایند اعتبار سنجی را برطرف می‌کند. نمونه‌هایی از بلاکچین های اثبات سهام پیشرو عبارتند از: پولکادات، ایوس آیو، و کاردانو. اتریوم که در ابتدا به عنوان یک بلاکچین اثبات کار طراحی شده بود، در حال انتقال به یک بلاکچین اثبات سهام به نام اتریوم ۲ است.
فرایند اعتبار سنجی در بلاکچین های اثبات سهام به سادگی انجام می‌شود و لزومی به تایید تراکنشها توسط ماینرها (استخراج کننده‌ها) نیست. در این نوع بلاکچین، مانند الگوریتم اثبات کار، نودها(گره‌ها)، به عنوان تاییدکننده نهایی وضعیت شبکه عمل می‌کنند اما به قدرت محاسباتی و انرژی برق کمتری برای کسب حق اعتبارسنجی نیاز دارند.
اعتبارسنج‌ها، به جای تلاش برای حل اثبات کار، بر روی برخی از توکن‌های بومی بلاکچین سرمایه گذاری می‌کنند تا واجد شرایط انتخاب شدن به عنوان گره اعتبارسنجی باشند. این توکن های رمزنگاری شده به عنوان وثیقه به شبکه اختصاص داده می‌شود. شبکه هم نسبت به میزان دارایی و مدت زمان قفل‌ماندن دارایی‌ها، با همان ارز دیجیتال به اعتبارسنج‌ها پاداش می‌دهد.
مکانیزم اجماع اثبات سهام از یک فرآیند انتخابات شبه-تصادفی استفاده می‌کند تا هر بار یک نود (گره) را برای تایید بلاک بعدی برگزیند. هنگامی که بلوک تأیید شد، اعتبار دهنده معمولاً با هزینه تراکنش‌های شبکه پاداش می‌گیرد و فرآیند با یک بلوک جدید آغاز می‌شود. در شبکه‌های مبتنی بر اثبات سهام تنها کارمزد تراکنشها به گره‌های تایید کننده پرداخت می‌شود.
بلاکچین های اثبات سهام، با ایمن نگه داشتن شبکه و اعتبارسنجی‌ها، سبب می‌شوند که اعتبارسنج‌ها، توکن‌های خود را سهام‌گذاری (اختصاص‌دادن ارزهای دیجیتال به شبکه بلاکچین به‌منظور دریافت پاداش) کنند. و در صورتیکه، عملکرد اعتباردهنده‌ها مطلوب نباشد، سهام و دسترسی خود به شبکه را از طریق فرآیندی به نام اسلشینگ (جریمه شدن اعتبارسنج‌ها به علت عدم وفای به عهد) از دست می‌دهند.
این ساختار انگیزشی شبکه تضمین می‌کند که افرایش اعتبارسنجی‌ها، از طریق عملیات قانونی بیشتر از شکستن قوانین به دست می‌آید. ضمنا تغییرات زیادی در مورد نحوه عملکرد این فرآیند نیز وجود دارد. با توجه به اینکه، اعتباردهنده‌های بلاکچین اثبات سهام، نیازی به سرمایه گذاری روی سخت افزارهای گران قیمت و هزینه‌های بالای انرژی ندارند، فرایند اعتبار سنجی راحتر انجام می‌شود. اعتبارسنج ها، باید مقدار کافی ارز دیجیتال برای سهام‌گذاری داشته باشند که این مقدار مابین بلاکچین ها متفاوت است ولی می‌تواند به هزاران دلار توکن نیز برسد.
عملکرد بلاکچین های اثبات سهام، بر مبنای دارایی، و مطابق با میزان رمز ارزهای افراد سرمایه گذار در شبکه است. زیرا میزان نفوذ اعتبارسنجی‌کنندگان بر شبکه اغلب با اندازه سهام آنها متناسب است. به عبارت ساده تر، در این سیستم هر چقدر که فرد دارایی بیشتری داشته باشد، سود و پاداش بیشتری رو هم دریافت می‌کند؛ که این موضوع بزرگ‌ترین اشکال الگوریتم اجماع اثبات سهام می‌باشد.
از نظر پایداری، بلاکچین های اثبات سهام مسلماً نسبت به شبکه های اثبات کار، برای محیط زیست بهتر هستند زیرا به طور قابل‌توجهی، برق کمتری مصرف می‌کنند. بنابراین، طرفداران این بلاکچین، معتقد هستند که در پروژه‌های بلاکچین آینده به استفاده از مکانیسم‌های اجماع اثبات سهام باید روی آورد.
الگوریتم اجماع اثبات سهام نمایندگی شده
یک الگوریتم اجماع بهینه و نسخه دموکراتیک الگوریتم اجماع اثبات سهام است. در مدل اثبات سهام واگذار شده، نمایندگان منتخب مسئول تایید اعتبار بلاک‌ها هستند.
در این مدل، همه اعضای شبکه نمایندگانی را انتخاب کرده و سهم خود را به آن نماینده واگذار می‌کنند. به عبارتی دیگر، این نمایندگان، تهیه‌کننده بلاک نیز نامیده می‌شوند. این الگوریتم، به کاربران این امکان را می‌دهد که موجودی کوین را در استخر سهام (گروهی از دارندگان یک ارز دیجیتال با قابلیت استیکینگ است.
این افراد منابع خود را ادغام کرده تا شانس اعتبار سنجی و نتیجتاً دریافت پاداش را افزایش دهند. در واقع قدرت سهام این افراد با یکدیگر ترکیب شده و نهایتاً پاداش هر شخص متناسب با سهم در استخر تقسیم می‌شود) سرمایه گذاری کرده و از آن به عنوان رأی استفاده کنند (قدرت رأی دادن متناسب با تعداد کوین‌های نگهداری شده است). این آرا سپس برای انتخاب تعدادی از نمایندگان استفاده می‌شود. این مدل، ممکن است منجر به درجه پایین تری از تمرکززدایی شود زیرا شبکه به یک گروه کوچک و انتخاب شده از گره‌های معتبر متکی است.
بلاکچین های خصوصی و کنسرسیوم
بلاکچین هایی که از مکانیسم‌های اجماع اثبات کار و اثبات سهام استفاده می‌کنند، معمولا عمومی و غیرمتمرکز هستند. با این حال دو دسته دیگر از بلاکچین وجود دارد- بلاکچین های کنسرسیومی و بلاکچین های خصوصی. بلاکچین خصوصی، توسط یک نهاد متمرکز کنترل می‌شود که تایید کننده تراکنشها می‌باشد و همچنین، افرادی که قادر به تعامل و مشاهده اطلاعات ثبت شده در بلاکچین هستند را تعیین می‌کند.
بلاکچین کنسرسیوم یک دفتر کل توزیع شده است که توسط بیش از یک سازمان مدیریت می‌شود. در این نوع بلاکچین، روش‌های اجماع توسط نود‌های (گره‌های) از پیش تعیین‌شده کنترل می‌شوند. در بلاکچین کنسرسیوم فقط به تعدادی از کاربران مجوز تایید کردن تراکنشها داده می‌شود. با توجه به عدم تمرکززدایی در این شبکه ها، این نوع فناوری بلاکچین اغلب به عنوان فناوری دفتر کل توزیع شده(نوعی پایگاه داده است که بین سیستم‌های کامپیوتری مختلف در دنیا به اشتراک گذاشته می‌شود و یک محیط غیر متمرکز ایجاد می‌کند) نامیده می‌شود.
بلاکچین های کنسرسیوم احتمالاً مورد توجه سازمان‌هایی هستند که قصد دارند با استفاده از ساختار بلاکچین ارتباطات و تعاملات مابین خود را تسهیل کرده و اطمینان حاصل کنند که اطلاعات خاص، به دلایل قانونی یا رقابتی خصوصی باقی می‌مانند. بلاکچین های عمومی مانند بیت کوین و اتریوم، از مقاومت بالایی در برابر سانسور یا حذف شبکه به وسیله افراد یا سازمان‌ها برخوردارند و اکوسیستم های گسترده‌ای را برای توسعه اپلیکیشن‌ها و پلتفرم‌ها ارائه می‌دهند.
با این حال، بلاکچین های کنسرسیومی ممکن است زمان پردازش تراکنشها را سریع‌تر انجام می‌دهند و اصلاح آنها آسان‌تر باشد، این نوع از بلاکچین ها کاربرد محدودی دارند.
ارز دیجیتال جی پی مورگان که روی پلتفرم کورم(Quorum) توسعه داده شده است(کورم یک نسخه خصوصی و دارای مجوز از شبکه اتریوم است که برای تسهیل اشتراک گذاری اطلاعات بین بانکی طراحی شده است) یک نسخه ی خصوصی و مجاز از شبکه اتریوم است که برای تسهیل اشتراک‌گذاری اطلاعات بین بانکی طراحی شده است.
بلاکچین های کنسرسیومی در حال حاضر در صنایع مختلفی از جمله صنعت بیمه، صنعت توزیع مواد غذایی و صنعت خدمات مالی در حال توسعه هستند و حتی برای نمونه سازی اولیه ارزهای دیجیتال بانک مرکزی (CBDC) در سراسر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرند. عملکرد همه بلاکچین ها برابر نیست و مکانیسم‌های اجماع مختلف، پیامدهای متفاوتی از نظر دسترسی، امنیت و پایداری ایجاد می‌کنند.
به عبارتی دیگر، انواع مختلف بلاکچین برای هر موردی به یک اندازه مناسب نیستند. برای مثال، اگرچه بلاکچین های عمومی، ایمن و مقاوم در برابر سانسور و حذف شبکه هستند، اما به دلیل شفافیت عملکردشان، برای شرکت‌ها مناسب نیستند. در حالی که از زمان راه اندازی بیت کوین در سال 2009، بلاکچین اثبات کار، مکانیسم استاندارد اجماع بوده است. ضمنا، الگوریتم اثبات سهام، اثبات سهام نمایندگی‌شده و فناوری دفتر کل توزیع شده به سرعت در حال گسترش در دنیای بلاکچین هستند.