انقلابی در ثبت داده‌ها: نگاهی عمیق به فناوری دفتر کل توزیع شده (DLT)

در عصر دیجیتال، اعتماد و امنیت در تبادل اطلاعات و دارایی‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است. فناوری دفتر کل توزیع شده (Distributed Ledger Technology) یا به اختصار DLT، به عنوان یک نوآوری بنیادین، در حال بازتعریف روش‌های سنتی ثبت و مدیریت داده‌ها است.

این فناوری که اغلب با نام مشهورترین فرزند خود، یعنی بلاکچین، شناخته می‌شود، در حقیقت مفهومی گسترده‌تر و پایه‌ای‌تر است که پتانسیل ایجاد تحول در صنایع گوناگون را دارد. در این مقاله از اینوکس، به بررسی جامع این سوال که دفتر کل توزیع شده چیست، می‌پردازیم، اجزای کلیدی آن را تشریح می‌کنیم، تفاوت‌های آن با بلاکچین را روشن می‌سازیم و به آینده‌ای که این فناوری برای ما رقم خواهد زد، نگاهی می‌اندازیم.

dlt چیست؟

فناوری دفتر کل توزیع شده یا DLT، در ساده‌ترین تعریف، یک پایگاه داده دیجیتال مشترک و همگام‌سازی شده است که به جای قرار گرفتن در یک مکان واحد، در چندین مکان به طور هم‌زمان نگهداری می‌شود.

تصور کنید به جای آنکه یک نفر مسئول نگهداری یک دفتر حساب باشد، نسخه‌های کاملاً یکسان از آن دفتر در اختیار تمام افراد درگیر در یک معامله قرار گیرد.

هر زمان که تراکنش جدیدی رخ می‌دهد، این تراکنش به همه شرکت‌کنندگان در شبکه اعلام می‌شود. سپس، از طریق یک فرایند توافق جمعی به نام «اجماع»، اعتبار آن سنجیده می‌شود. پس از تایید، تراکنش به طور دائم به هر نسخه از دفتر کل اضافه می‌گردد.

این ساختار توزیع شده، نیاز به یک مرجع مرکزی مانند بانک برای تایید و ثبت معاملات را از بین می‌برد و اعتماد را از طریق شفافیت و همکاری جمعی ایجاد می‌کند.

ویژگی کلیدی DLT، تغییرناپذیری آن است به این معنا که پس از ثبت یک رکورد، تغییر یا حذف آن تقریباً غیرممکن است، زیرا این کار مستلزم تغییر هم‌زمان تمام کپی‌های دفتر کل در سراسر شبکه است که امری بسیار دشوار و پرهزینه محسوب می‌شود.

این فناوری بستری امن، شفاف و مقاوم در برابر دست‌کاری فراهم می‌آورد که پایه‌ای برای نوآوری‌هایی مانند ارزهای دیجیتال و قراردادهای هوشمند است، اما کاربرد آن بسیار فراتر از این موارد بوده و شامل هر سیستمی است که به ثبت سوابق قابل اعتماد و اشتراکی نیاز دارد.

در این مورد بخوانید: لایه دو بلاکچین چیست و چطور کار می‌کند؟ راه‌حلی برای بهبود تراکنش و امنیت

از دفتر کل سنتی تا پارادایم توزیع شدگی

برای درک بهتر فناوری دفترکل توزیع شده، ابتدا باید به مفهوم «دفتر کل» نگاهی بیندازیم. از هزاران سال پیش، انسان‌ها برای ثبت معاملات و حساب و کتاب‌های خود؛ از لوح‌های گلی در بابل باستان گرفته تا دفاتر کاغذی امروزی، از دفتر کل استفاده می‌کردند.

تاریخچه و سیر تکامل دفتر کل

ویژگی مشترک تمام این روش‌ها، تمرکزگرایی بود. یعنی یک نهاد مرکزی (مانند یک بانک، دولت یا شرکت) مسئولیت نگهداری، تایید و به‌روزرسانی دفتر کل را بر عهده داشت. این ساختار متمرکز، با وجود کارایی نسبی، همواره با چالش‌هایی نظیر آسیب‌پذیری در برابر حملات، دست‌کاری، عدم وجود شفافیت و نیاز به اعتماد به یک واسطه روبرو بوده است.

ایده اصلی پشت دفتر کل یا DLT، برطرف کردن همین نقاط ضعف است.DLT  در واقع یک پایگاه داده دیجیتال است که به جای ذخیره شدن در یک سرور مرکزی، نسخه‌های یکسان آن به صورت هم‌زمان در سراسر یک شبکه از کامپیوترها توزیع و همگام‌سازی می‌شود.

این کامپیوترها که گره یا نود (Node) نامیده می‌شوند، همگی یک کپی از دفتر کل را در اختیار دارند و به طور مشترک در فرایند اعتبارسنجی و ثبت تراکنش‌های جدید مشارکت می‌کنند.

DLT چگونه کار می‌کند؟

عملکرد یک دفتر کل توزیع شده بر چند اصل کلیدی استوار است که آن را از پایگاه‌های داده سنتی متمایز می‌کند:

توزیع‌شدگی و عدم تمرکز: همان‌طور که اشاره شد، هیچ نهاد مرکزی کنترل‌کننده داده‌ها نیست. کنترل به‌صورت جمعی در اختیار تمام شرکت‌کنندگان شبکه قرار دارد. این ویژگی، سیستم را در برابر نقطه شکست واحد (Single Point of Failure) مقاوم می‌سازد.

رمزنگاری و امنیت: برای تضمین امنیت و صحت داده‌ها، DLT به‌شدت به تکنیک‌های رمزنگاری پیشرفته متکی است. هر تراکنش با یک امضای دیجیتال منحصربه‌فرد مهر و موم می‌شود که هویت فرستنده را تایید و از دستکاری محتوای تراکنش جلوگیری می‌کند.

اجماع (Consensus): برای افزودن هرگونه اطلاعات جدید به دفتر کل، اکثریت یا درصد مشخصی از گره‌های شبکه باید بر سر اعتبار آن تراکنش به توافق برسند. این فرایند که «الگوریتم اجماع» نامیده می‌شود، تضمین می‌کند که تنها تراکنش‌های معتبر به دفتر کل اضافه شوند و همه شرکت‌کنندگان نسخه‌ای یکسان و هماهنگ از تاریخچه تراکنش‌ها را در اختیار داشته باشند.

تغییرناپذیری (Immutability): پس از اینکه یک تراکنش توسط شبکه تایید و به دفتر کل اضافه شد، تغییر یا حذف آن تقریباً غیرممکن است. هر رکورد جدید به صورت رمزنگاری به رکوردهای قبلی پیوند می‌خورد و یک تاریخچه قابل حسابرسی و غیرقابل دستکاری ایجاد می‌کند. این پیوندها زنجیره‌ای از اعتماد و اعتبار را به وجود می‌آورند.

این فرایند بدین صورت عمل می‌کند که وقتی کاربری تراکنش جدیدی را آغاز می‌کند، این تراکنش در شبکه پخش می‌شود. گره‌های شبکه با استفاده از الگوریتم اجماع، اعتبار آن را بررسی می‌کنند. پس از تایید، تراکنش به همراه دیگر تراکنش‌های تایید شده در یک «بلاک» قرار گرفته و به زنجیره قبلی بلاک‌ها اضافه می‌شود. سپس این به‌روزرسانی در تمام گره‌های شبکه منعکس شده و همه نسخه‌های دفتر کل همگام می‌شوند.

در این مورد بخوانید: معرفی استیبل کوین های الگوریتمی و معروف‌ترین آن‌ها

دفتر کل توزیع شده بلاکچین: رابطه‌ای از جنس کل و جزء

بسیاری از افراد به اشتباه دو مفهوم دفتر کل توزیع شده و بلاکچین را یکسان می‌دانند. در حالی که این دو ارتباط تنگاتنگی با هم دارند، اما یکسان نیستند. حقیقت این است که بلاکچین نوعی از DLT است. به عبارت دیگر، هر بلاکچینی یک DLT است، اما هر DLT لزوماً یک بلاکچین نیست.

تفاوت اصلی این دو در ساختار داده‌ها نهفته است. دفتر کل توزیع شده بلاکچین داده‌ها را در ساختاری خطی و زنجیره‌ای از بلوک‌ها سازماندهی می‌کند. هر بلوک به بلوک قبلی خود متصل است و یک زنجیره زمانی و غیرقابل تغییر را تشکیل می‌دهد. این ساختار، شفافیت و امنیت بالایی را فراهم می‌کند و برای کاربردهایی مانند ارزهای دیجیتال ایدئال است.

اما انواع دفتر کل توزیع شده دیگری نیز وجود دارند که از ساختارهای متفاوتی استفاده می‌کنند. برای مثال، فناوری‌هایی مانند هش‌گراف (Hashgraph) یا تنگل (Tangle) که در پروژه‌هایی مثل هدرا (Hedera) و آیوتا (IOTA) به کار رفته‌اند، از ساختار گراف جهت‌دار غیرمدور (DAG) استفاده می‌کنند. این ساختارها می‌توانند در شرایط خاص، مزایایی مانند مقیاس‌پذیری بالاتر و کارمزد کمتر را ارائه دهند.

انواع دفتر کل توزیع شده

فناوری دفتر کل توزیع شده (DLT) یک مفهوم یکپارچه نیست، بلکه یک خانواده از فناوری‌هاست که هر کدام با معماری و رویکرد منحصربه‌فرد خود، برای حل چالش‌های خاصی طراحی شده‌اند. در حالی که بلاکچین به عنوان شناخته‌شده‌ترین عضو این خانواده، توجهات زیادی را به خود جلب کرده است، مدل‌های نوآورانه دیگری نیز وجود دارند که هر یک با هدف بهبود سرعت، مقیاس‌پذیری، کاهش هزینه‌ها یا تمرکز بر کاربردهای خاص توسعه یافته‌اند. در ادامه به بررسی مهم‌ترین انواع DLT می‌پردازیم.

بلاکچین (Blockchain): پیشگام شناخته‌شده

بلاکچین اولین و مشهورترین نوع DLT است که ساختار آن از یک زنجیره خطی و پیوسته از بلوک‌ها تشکیل شده است. هر بلوک حاوی مجموعه‌ای از اطلاعات، مانند تراکنش‌ها، زمان وقوع آن‌ها و یک شناسه منحصربه‌فرد به نام هش (Hash) است.

نکته کلیدی در امنیت بلاکچین این است که هر بلوک، هش بلوک قبلی را نیز در خود جای می‌دهد. این وابستگی باعث ایجاد یک زنجیره غیرقابل دستکاری می‌شود؛ چرا که هرگونه تغییر، حتی جزئی، در اطلاعات یک بلوک، هش آن را کاملاً تغییر می‌دهد و این تغییر، پیوند آن با بلوک‌های بعدی را می‌شکند و اعتبار کل زنجیره را زیر سوال می‌برد. به همین دلیل است که به آن “زنجیره بلوک‌ها” می‌گویند.

تنگل (Tangle): معماری برای اینترنت اشیا (IoT)

تنگل یک ساختار DLT است که به طور خاص برای شبکه آیوتا (IOTA) و پاسخ به نیازهای اینترنت اشیا (IoT) طراحی شده است. برخلاف بلاکچین که ساختاری خطی دارد، تنگل بر اساس یک گراف جهت‌دار غیرمدور (DAG) عمل می‌کند.

در این سیستم، برای اینکه یک تراکنش جدید تایید شود، باید دو تراکنش قبلی را تایید کند. این مکانیزم باعث می‌شود با افزایش تعداد تراکنش‌ها، شبکه نه تنها کندتر نشود، بلکه سریع‌تر و مقیاس‌پذیرتر گردد. این ویژگی، تنگل را برای مدیریت حجم عظیم تراکنش‌های کوچک (میکرو تراکنش‌ها) که در اکوسیستم اینترنت اشیا رخ می‌دهد، ایدئال می‌سازد.

هش‌گراف (Hashgraph)

هش‌گراف یک معماری دیگر بر پایه DAG است که مدعی ارائه امنیت، سرعت و انصاف بالاتری نسبت به بلاکچین‌های سنتی است. این فناوری با استفاده از پروتکلی به نام “شایعه‌پراکنی درباره شایعه” (Gossip about Gossip) و “رای‌گیری مجازی” (Virtual Voting)، به یک اجماع بسیار سریع و کارآمد دست می‌یابد.

هش‌گراف ادعا می‌کند که می‌تواند صدها هزار تراکنش را در هر ثانیه پردازش کند و با تضمین ترتیب زمانی تراکنش‌ها به صورت ریاضی، به سطح بالایی از انصاف در شبکه دست یابد.

رادیکس (Radix)

رادیکس نیز یک DLT است که با هدف ساخت یک پلتفرم بهینه برای امور مالی غیرمتمرکز (DeFi) توسعه یافته است. معماری اصلی آن که قبلاً Tempo نام داشت، برای پردازش موازی تراکنش‌ها طراحی شده است.

رادیکس بسیار سبک بوده و برخلاف بلاکچین‌های اثبات کار، برای مشارکت در شبکه نیازی به سخت‌افزارهای گران‌قیمت و پرمصرف ندارد. این ویژگی آن را به گزینه‌ای دسترس‌پذیرتر برای ساخت و اجرای برنامه‌های مالی غیرمتمرکز تبدیل می‌کند.

هولوچین (Holochain)

هولوچین یک رویکرد کاملاً متفاوت به عدم تمرکز دارد. به جای تمرکز بر یک دفتر کل واحد و جهانی که همه شرکت‌کنندگان نسخه‌ای از آن را دارند، هولوچین یک چارچوب “عامل-محور” ارائه می‌دهد. در این مدل، هر شرکت‌کننده (یا برنامه) زنجیره هش (Hash-Chain) مخصوص به خود را دارد.

این زنجیره‌های فردی به صورت محلی مدیریت می‌شوند و تنها در صورت نیاز با یکدیگر تعامل و اعتبارسنجی می‌کنند. این معماری محدودیت‌های مقیاس‌پذیری را که در سیستم‌های مبتنی بر اجماع جهانی وجود دارد، از بین می‌برد و به برنامه‌های غیرمتمرکز (dApps) اجازه می‌دهد تا با کارایی بسیار بالاتری عمل کنند.

در این مورد بخوانید: آینده ارز هولو: پیش بینی قیمت ارز هولو در سال های 2025 تا 2030

گراف جهت‌دار غیرمدور (DAG – Directed Acyclic Graph)

DAG بیش از آنکه یک محصول خاص باشد، یک ساختار داده و معماری بنیادی است که فناوری‌هایی مانند تنگل و هش‌گراف بر پایه آن ساخته شده‌اند. در یک سیستم مبتنی بر DAG، به جای بلوک‌های خطی، تراکنش‌ها به صورت مستقیم به یکدیگر پیوند می‌خورند و یک ساختار شبکه‌ای یا گرافی ایجاد می‌کنند.

همان‌طور که اشاره شد، هر تراکنش جدید باید تراکنش‌های قبلی را تایید کند. این مکانیزم، نیاز به “ماینرها” را حذف کرده و امکان پردازش موازی و نانو تراکنش‌های بدون کارمزد یا با کارمزد بسیار ناچیز را فراهم می‌کند. مقیاس‌پذیری در این ساختار با رشد شبکه بهبود می‌یابد.

مکانیزم‌های اجماع: قلب تپنده شبکه‌های توزیع شده

همان‌گونه که گفته شد، الگوریتم‌های اجماع برای هماهنگی و توافق بین گره‌های یک شبکه DLT حیاتی هستند. دو مورد از مشهورترین این الگوریتم‌ها که به ویژه با ظهور ارزهای دیجیتال شناخته شدند، عبارتند از:

الگوریتم اثبات کار (Proof of Work – PoW): این الگوریتم که برای اولین بار توسط بیت کوین به کار گرفته شد، نیازمند آن است که شرکت‌کنندگان در شبکه (که ماینر نامیده می‌شوند) برای حل مسائل پیچیده ریاضی، قدرت محاسباتی خود را صرف کنند. اولین ماینری که به جواب برسد، حق اضافه کردن بلاک جدید به زنجیره را پیدا کرده و به عنوان پاداش، مقداری ارز دیجیتال دریافت می‌کند. این فرایند بسیار امن است اما انرژی زیادی مصرف می‌کند.

الگوریتم اثبات سهام (Proof of Stake – PoS): در این الگوریتم که شبکه‌هایی مانند اتریوم به سمت آن حرکت کرده‌اند، به جای قدرت محاسباتی، میزان دارایی (یا سهام) یک کاربر در شبکه، شانس او را برای انتخاب شدن به عنوان تاییدکننده بلاک جدید تعیین می‌کند. کاربرانی که مایل به مشارکت هستند، باید مقداری از ارز دیجیتال خود را به عنوان وثیقه در شبکه قفل کنند. این روش به مراتب از نظر مصرف انرژی بهینه‌تر است.

در این مورد بخوانید: تفاوت الگوریتم اثبات کار و اثبات سهام چیست؟

مزایا و معایب فناوری DLT

فناوری DLT مزایای قابل توجهی نسبت به سیستم‌های متمرکز سنتی ارائه می‌دهد:

• شفافیت و پاسخگویی: تمام شرکت‌کنندگان مجاز می‌توانند به تاریخچه تراکنش‌ها دسترسی داشته باشند که این امر باعث افزایش شفافیت می‌شود.
• امنیت تقویت‌شده: ماهیت توزیع شده و استفاده از رمزنگاری، دستکاری یا هک کردن سیستم را بسیار دشوار می‌کند.
• حذف واسطه‌ها و کاهش هزینه‌ها: DLT نیاز به واسطه‌هایی مانند بانک‌ها یا نهادهای ثبتی را کاهش داده یا حذف می‌کند که این امر منجر به کاهش هزینه‌ها و افزایش سرعت تراکنش‌ها می‌شود.
• افزایش کارایی و سرعت: خودکارسازی فرایندها از طریق قرارداد هوشمند (Smart Contract) که در ادامه به آن می‌پردازیم، کارایی را به شدت بالا می‌برد.

با این حال، این فناوری نوپا با چالش‌هایی نیز روبرو است:

• مسائل مقیاس‌پذیری: برخی از DLTها، به ویژه بلاکچین‌های مبتنی بر اثبات کار، با افزایش تعداد تراکنش‌ها با کندی مواجه می‌شوند.
• پیچیدگی فنی: پیاده‌سازی و مدیریت این سیستم‌ها نیازمند دانش تخصصی است.
• مصرف انرژی: همانطور که ذکر شد، الگوریتم اثبات کار مصرف انرژی بالایی دارد.
• ابهامات قانونی و نظارتی: چارچوب‌های قانونی برای این فناوری هنوز در حال توسعه هستند.
• تغییرناپذیری به عنوان یک شمشیر دولبه: در حالی که تغییرناپذیری یک مزیت امنیتی است، اما اصلاح اشتباهات را نیز دشوار می‌کند. برای مثال، اگر کاربری به اشتباه ارز دیجیتال را به آدرس غلطی ارسال کند، بازگرداندن آن تراکنش عملاً غیرممکن است.

کاربردهای انقلابی: از قرارداد هوشمند تا وب 3

پتانسیل فناوری دفتر کل توزیع شده فراتر از ارزهای دیجیتال است. یکی از قدرتمندترین قابلیت‌های آن، امکان اجرای قرارداد هوشمند است. قرارداد هوشمند، یک برنامه کامپیوتری یا پروتکل تراکنش است که به طور خودکار شرایط یک قرارداد را اجرا می‌کند.

این قراردادها بر روی یک DLT ذخیره می‌شوند و زمانی که شرایط از پیش تعیین شده محقق شوند، بدون نیاز به دخالت انسان یا واسطه، به صورت خودکار اجرا می‌گردند.

برای مثال، یک قرارداد هوشمند می‌تواند به گونه‌ای تنظیم شود که پس از تحویل یک کالا، مبلغ آن را به صورت خودکار به حساب فروشنده واریز کند. این قابلیت، پتانسیل ایجاد تحول در صنایعی مانند بیمه، املاک، مدیریت زنجیره تامین و حقوق را دارد.

در این مورد بخوانید: معرفی بهترین پروژه های وب 3 برای سرمایه‌گذاری

کاربردهای DLT در صنایع مختلف بسیار گسترده است ازجمله:

• زنجیره تامین: ردیابی کالاها از مبدا تا مقصد به صورت شفاف و غیرقابل دستکاری، کاهش تقلب و افزایش کارایی.
• خدمات مالی: تسویه حساب‌های بین‌المللی سریع‌تر و ارزان‌تر، ایجاد سیستم‌های پرداخت نوین
• بهداشت و درمان: مدیریت امن و اشتراک‌گذاری سوابق پزشکی بیماران با حفظ حریم خصوصی
• رای‌گیری الکترونیکی: ایجاد سیستم‌های رای‌گیری امن، شفاف و ضدتقلب
• مدیریت هویت دیجیتال: فراهم کردن هویتی امن و قابل کنترل برای کاربران در فضای دیجیتال
• ثبت اسناد و املاک: ثبت مالکیت دارایی‌ها به شیوه‌ای امن و جلوگیری از کلاهبرداری

نگاه به آینده، ما را به مفهوم هیجان‌انگیز وب 3 (Web3) می‌رساند. وب 3 نسل بعدی اینترنت است که بر پایه عدم تمرکز، فناوری بلاکچین و اقتصاد مبتنی بر توکن بنا شده است. در این چشم‌انداز، DLT زیرساخت اصلی را برای ایجاد یک اینترنت بازتر، دموکراتیک‌تر و کاربرمحور فراهم می‌کند که در آن کاربران کنترل واقعی بر داده‌ها و هویت دیجیتال خود دارند.

خلاصه دفتر کل توزیع شده بلاک چین با اینوکس

DLT بیش از یک نوآوری در حوزه فناوری، یک تغییر پارادایم در نحوه تعامل و تبادل ارزش در دنیای دیجیتال است. این فناوری با ارائه مدلی برای ثبت داده‌ها که به طور همزمان امن، شفاف و غیرمتمرکز است، پایه‌های اعتماد را در محیط‌های بی‌اعتماد بنا می‌کند.

اگرچه DLT هنوز در مراحل اولیه توسعه خود قرار دارد و با چالش‌هایی روبروست، اما پتانسیل آن برای متحول کردن صنایع و توانمندسازی افراد غیرقابل انکار است. از تراکنش‌های ساده مالی گرفته تا ساختارهای پیچیده حاکمیتی و شکل‌دهی به نسل بعدی اینترنت، دفتر کل یا DLT در حال ساختن جهانی است که در آن شفافیت و کارایی حرف اول را می‌زند و کنترل به دست خود کاربران بازمی‌گردد. درک عمیق این فناوری، کلید ورود به آینده اقتصاد دیجیتال است.

سوالات متداول