بررسی ساختار بلاکچین و DAG
دگ (DAG) و بلاکچین هر دو ساختارهای داده‌ای هستند که امکان ذخیره اطلاعات را در یک دفتر دیجیتل به نحو متفاوتی امکان‌پذیر می‌کنند. این عمل می‌تواند توزیع‌شده و غیرمتمرکز صورت بگیرد. از آن‌جایی که هم در دگ و هم بلاکچین امکان توسعه رمزارز وجود دارد، امکان تشویق مشارکت‌کنندگان شبکه از طریق پاداش توکنی فراهم می‌شود. احتمالا شما کمابیش با تکنولوژی بلاکچین و نحوه کارکرد آن آشنایی دارید. در غیر این صورت پیشنهاد می‌کنیم ابتدا مطلب زیر را مطالعه کنید.
برخلاف بلاکچین، DAG کمتر شناخته شده است. DAG یا گراف غیرمدور جهت‌دار (Directed Acyclic Graph) را مشابه دنباله‌ای از کره‌ها و خطوطی که آن را بهم وصل می‌کنند، تصور کنید. در این کره‌ها داده یا اطلاعات وجود دارد که به‌وسیله خطوط یکطرفه بهم مرتبط می‌شوند.
پروژه‌هایی همچون آیوتا، NANO، شبکه فانتوم و هدرا از واریانت‌های گراف غیرمدور جهت‌دار برای ذخیره داده‌های خود استفاده می‌کنند. ساختار دگ برخلاف اغلب بلاکچین‌ها خطی نیست و در عوض ساختاری شاخه‌شاخه و درخت مانند دارد. به این دلیل هم به آن جهت‌دار گفته می‌شود، چون از یک نظم توپولوژیکی پیروی می‌کند. برخلاف بلاکچین، هیچ بلاکی از معاملات در ساختار دگ تشکیل نمی‌شود. در عوض شبکه‌ای از معاملات به‌صورت مستقیم به هم مرتبط می‌شوند. خوب این یعنی چی؟
فرض کنید چهار نفر در یک اتاق هستند. نفر A می‌خواهد پیامی را به نفر D منتقل کند. در بلاکچین باید این پیام در طول یک زنجیره (A→B→C→D) انتقال یابد. در دگ این مسیر کوتاه می‌شود (A→D) و فرآیند پیام‌رسانی را برای دو شرکت‌کننده اصلی تسریع می‌کند و D در صورت لزوم B و C را باخبر می‌کند.
در ساختار DAG، همه کاربران سازنده معامله و تاییدکننده هستند. مثلا در آیوتا، برای اینکه معامله شما تایید شود، باید دو معامله قبلی را تایید کرده و مقداری از قدرت محاسباتی خود را در اختیار شبکه قرار دهید. لازم به ذکر است که کاربران شبکه نمی‌توانند تاییدکننده معاملات خود باشند. اینجاست که مفهوم غیرمدور تجلی می‌یابد. همانطور که در تصویر زیر هم مشاهده می‌کنید فلش دایره‌ای به همان گره ایجاد کننده معامله برنمی‌گردد.
اجماع در شبکه آیوتا با اتکا به الگوریتم گواه اثبات کار (PoW) است و در شبکه‌های دیگری که از گراف غیرمدور جهت‌دار بهره می‌برند، متفاوت است. مثلا فانتوم و Hedera از مکانیسم اجماع aBFT استفاده می‌کنند.
از آن‌جایی که دگ‌ها نیازی به استخراج ندارند و می‌توانند به‌صورت همزمان چندین معامله را به معاملات ماقبل ارجاع دهند، بسیار کم حجم بوده و کارمزد ناچیزی دارند. با این وجود عدم تمرکز و ایمن بودن DAG به تعداد معاملاتی که در حال حاضر انجام می‌شوند بستگی دارد. کاهش حجم معاملات دگ‌ها را در برابر حمله آسیب‌پذیر می‌کند. برای کاهش این ریسک، پروژه‌های دگ محور به سمت و سوی اتخاذ هماهنگ‌کننده مرکزی، اعتبارسنجان از پیش انتخاب شده، نودهای شاهد یا در مورد هشگراف سراغ شبکه کاملا خصوصی می‌روند که همین ممکن است به تمرکزگرایی منجر شود. بنابراین دگ‌ها هم هنوز موفق به حل سه گانه مقیاس‌پذیری نشده است.
در زمینه رمزارز، کره‌ها را می‌توان به یک معامله تشبیه کرد. این معاملات به‌جای تجمع در بلاک، از نظر ساختاری روی یکدیگر قرار می‌گیرند. در حالیکه استخراج، در برخی از شبکه های بلاکچین مورد نیاز است، در DAG غیرضروی است. با این وجود، نود برای بررسی معاملات جدید و همچنین تایید و اعتبارسنجی معاملات قدیمی مورد نیاز است. از دگ اغلب برای مشکلات مرتبط با پردازش داده، زمان‌بندی، یافتن بهترین مسیر و فشرده‌سازی داده‌ها استفاده می‌شود.
مقایسه DAG و بلاکچین
هر ورودی در بلاکچین بیت کاین یا ایتریم (یا شبکه‌های دیگری که از بلاکچین استفاده می‌کند) در امتداد ورودی قبلی که مرجع آن محسوب می‌شود، قرار می‌گیرد. بدین ترتیب، توالی خطی از رویدادهای دیجیتل به‌دست می‌آید که به آن زنجیره گفته می‌شود. به جای اضافه کردن بلاک‌ها به‌صورت متوالی به یک زنجیره، معاملات جدیدتر در DAG به قدیمی‌ترها متصل می‌شوند، بدین معنی که یک معامله، معامله بعدی را تایید می‌کند و الی آخر. بنابراین اعتبارسنجی معاملات به‌صورت موازی صورت گرفته که همین منجر به توان عملیاتی بالاتر می‌شود.
ساختار متوالی همان چیزی است که به طرز قابل توجهی مانع از توان عملیاتی بلاکچین می‌شود. ماهیت فهرست‌وار و مسطح بلاکچین‌ها بزرگترین تنگنا برای بهبود قابلیت مقیاس‌پذیری آن‌ها است. دگ‌ها به نحو متفاوتی عمل می‌کنند. این ساختار داده مشابه فلوچارت است که در آن همه نقاط به یک جهت هدایت می‌شوند. شما می‌توانید دگ را با یک ساختار دایرکتوری فایل مقایسه کنید که در آن پوشه‌ها دارای زیر پوشه‌هایی هستند که به زیر پوشه‌های دیگر و غیره مشعب می‌شوند؛ درست مانند شاخه‌های یک درخت.
هر چه بلاکچین بزرگتر می‌شود، نودها به فضای ذخیره سازی و پهنای باند بیشتری برای به‌روز نگه‌داشتن معاملات اضافه شده به لجر نیاز دارند. با توجه به اینکه سرعت اینترنت به مرور زمان افزایش می‌یابد و هزینه ذخیره‌سازی هم بیشتر می‌شود، این امکان وجود دارد که به‌کار بردن بلاکچین هزینه‌برتر شود.
در ادامه به مقایسه DAG و بلاکچین از منظر سرعت، مقیاس‌پذیری، الگوریتم اجماع، وضعیت تمرکز کاربری می‌پردازیم.
سرعت
سرعت بالای تایید معامله یکی از مزایای اصلی DAG است. در یک شبکه بلاکچینی، بین زمان ثبت معامله و تایید آن، یک بازه زمانی یا مدت زمان انتظار وجود دارد که به آن زمان بلاک یا Block Time گفته می‌شود. معضل زمان بلاک در پروتکل‌های دگ محور وجود ندارد و همین امر تاخیر یا Lantency را کاهش می‌دهد.
مقیاس‌پذیری
موضوع مقیاس‌پذیری یک چالش نگران‌کننده در اکثر شبکه‌های بلاکچین مبتنی بر گواه اثبات کار است. افزودن مداوم معاملات جدید می‌توانند اصل عدم تمرکز را که منجر به پایداری شبکه می‌شود را مختل کند. برای دستیابی به مقیاس‌پذیری در یک شبکه بلاکچین مناسب، ممکن است نیاز به افزایش تعداد نودها نیز باشد. این امکان همیشه عملی نیست و ازدحام منجر به افزایش زمان بلاک می‌شود. ظهور دگ به حل این مسئله کمک می‌کند و توان عملیاتی قابل قبولی را ارائه می‌دهد، زیرا اینجا با محدودیت زمان بلاک مواجه نیستیم. در یک جمله، دگ‌ها می‌توانند تعداد بیشتری معامله را در مقایسه با بلاکچین‌های سنتی پردازش کنند.
ماینینگ
استخراج فرآیند تایید معاملات در یک بلاکچین و تولید کاین‌های جدید است. برای این کار، ماینرها شروع به حل یک مسئله می‌کنند. ماینر موفق می‌تواند معاملات را به بلاک جدید اضافه کرده و در ازای این کار پاداش بگیرد. علاوه‌بر استخراج، شبکه‌های بلاکچینی از مدل گواه اثبات سهام (PoS) هم برای اجماع استفاده می‌کنند. در اینجا، اعتبارسنج‌ها نقش ماینرها را برعهده می‌گیرند و مشارکت در اجماع به ارزش استیکینگ آن‌ها در شبکه بستگی دارد. پروتکل‌های گراف غیرمدور جهت‌دار نیازی به استخراج ندارند. در DAG، معاملات قدیمی‌تر معاملات جدیدتر را تایید می‌کنند. بدین صورت که هر معامله جدید برای پذیرش در شبکه باید به معاملات قبلی ارجاع داده شود. وقتی این کار انجام شود، معامله تایید می‌شود.
عدم تمرکز
پروتکل‌های دگ را نمی‌توان غیرمتمرکز دانست. چرا که برای راه‌اندازی قائم به ذات و مستقل نیستند. بلکه به سیستم‌های شخص ثالث متکی‌اند. در نتیجه به تمرکز گرایش دارند و همین امنیت پروتکل را به چالش می‌کشاند.
مقایسه کاربردهای DAG و بلاکچین
| DAG | بلاکچین | کاربرد |
|---|---|---|
| دارد | ندارد | اینترنت اشیاء |
| دارد | ندارد | معاملات خرد |
| ندارد | دارد | معاملات بزرگ |
اینترنت اشیا
اینترنت اشیاء به سرعت در حال گسترش است. تصور کنید که با کمک ساعت هوشمند هزینه برنامه تناسب اندام خود را پرداخت می‌کنید. میلیون‌ها نفر در سراسر جهان چنین معاملاتی را انجام می‌دهند و این امر نیاز به یک زیرساخت پرداخت سریع و ارزان دارد. اینجا دگ نسبت به بلاکچین برتری قابل ملاحظه‌ای دارد.
میکرو معاملات
ظهور بلاکچین منجر به ایجاد گزینه‌های پرداخت مبتنی بر رمزنگاری شده است. با این حال، این رمزارزها محدودیت‌هایی دارند. بیت کاین به‌طور متوسط ۴ تا ۷ معامله را در هر ثانیه پردازش می‌کند. دیگر شبکه‌های بلاکچین، این سطح را افزایش دادند، اما هیچکدام هنوز برای معاملات خرد مناسب نیستند. ساختار داده دگ‌ها و کارمزد پایین برای انتقال معاملات خرد مناسب است.
پرداخت‌های بزرگ
معاملاتی بزرگ مانند خرید ملک را در نظر بگیرید. در این سناریو، فناوری بلاکچین ایده‌آل است. زیرا هزینه‌های ناچیز چندان نگران‌کننده نیستند. امنیت هم حرف اول را می‌زند. همانطور که اشاره کردیم دگ‌ها ماهیت نیمه‌متمرکز دارند، بنابراین ایمنی لازم را ندارند. پس بلاکچین برای معاملات بزرگ انتخاب بهتری است.
کلام آخر
همانطور که در مقایسه DAG و بلاکچین بررسی کردیم، هر کدام از این دو ساختار داده نقاط ضعف و فوت خود را دارند و تصمیم برای اینکه از کدام مدل ساختار داده استفاده شود، کاملا به نیاز و اهداف آن پلتفرم بستگی دارد. در آخر تاکید می‌کنیم که با وجود اینکه در قلمروی رمزارزها ترجیح بر عدم تمرکز است. اما غیرمتمرکزسازی آرمانی که در تئوری وعده داده می‌شود، چه در بلاکچین و چه در DAG هنوز هویدا نشده است. شما چه پروتکل‌هایی را می‌شناسید که از زیرساخت DAG استفاده می‌کنند؟
