بلاک چین (Blockchain) که یک فناوری‌های جدید در زمینه توزیع و ثبت داده به صورت غیر متمرکز است به تازگی مورد توجه زیادی قرار گرفته است. این سیستم جدید به نوعی رقیب پایگاه های ثبت داده سنتی یا همان دیتابیس‌ها (Database)است. این روزها بحث ارزهای دیجیتالی و رمزارزهایی مثل بیت کوین و به موازات آن شبکه بلاک چین بسیار داغ است. اگر فردی با پایگاه های داده سنتی آشنا باشد، قطعا این سوال برایش پیش می آید که چه تفاوتی بین روش نگه داری اطلاعات در بلاک چین و یک دیتابیس وجود دارد. این سوالی بجا و درست است زیرا در ظاهر، شباهت های این دو سیستم بسیار بیشتر از تفاوت های آن است. برای یک فرد بی‌اطلاع هر دوی این سیستم ها شبیه به هم هستند و شاید با خود بگوید که بلاک چین هم یک بانک اطلاعاتی دیگر مثل بقیه آنها است. اما تفاوت بلاک چین و پایگاه داده چیست؟ چه چیزی باعث ارجحیت بلاک چین نسبت به پایگاه داده سنتی میشود؟  آیا چیزی به نام پایگاه داده توزیع شده (Distributed Database) وجود دارد؟ آیا بلاک چین یک پایگاه داده توزیع شده است؟ در این مقاله قصد داریم به طور کامل تفاوت های این دو سیستم را بررسی کنیم و به تمامی این سوالات پاسخ روشنی بدهیم. برای اینکار ابتدا به صورت جداگانه ویژگی های دیتابیس ها و بلاکچین را بررسی می کنیم و سپس تفاوت های اساسی بلاکچین و دیتابیس ها را از نظر ماهیت و عملکرد با یکدیگر مقایسه خواهیم کرد. توجه کنید که در این مقاله دیتابیس، پایگاه داده و بانک اطلاعاتی هر سه به یک مفهوم اشاره دارند. همراه ما باشید.

بلاک چین چیست؟

در یک تعریف ساده، بلاک چین (Blockchain) یک دفتر کل توزیع شده (Distributed Ledger) است که اطلاعات را ثبت و میان اعضای شبکه به اشتراک می گذارد. بلاکچین از دو کلمه Block (بلوک) و Chain (زنجیره) تشکلی شده است. علت این نام گذاری آن است که این فناوری در حقیقت زنجیره‌ای از بلوک‌های اطلاعاتی است که به هم وابسته هستند. این سیستم همچنین نیازی به یک مدیریت مرکزی برای ایمن سازی شبکه ندارد. بلاک چین کاربردهای زیادی دارد. در سال 2009 بیت کوین به عنوان اولین کاربرد بلاک چین معرفی شد. در بلاک چین بیت کوین، “اطلاعات تراکنش ها” است که در بلاک چین ذخیره میشود و بین اعضا توزیع می گردد. هنگامی که یکی از اعضای شبکه، اطلاعات یک تراکنش بیت کوینی را ارسال می‌کند تراکنش با استفاده از یک الگوریتم اجماع اعتبار سنجی و تایید می‌شود. این تایید شدن تراکنش توسط خود شبکه (به صورت خود گردان و غیر متمرکز) است که این اطمینان را می دهد که هیچ تراکنش نامعتبری به داخل زنجیره بلاک ها منتقل نمی شود. در صورت تایید تراکنش و انجام معامله، اطلاعات آن در قالب یک بلوک جدید، به بلاک چین اضافه و در آن ثبت میشود. این اطلاعات برای همه اعضا قابل رویت است.

برای اینکه به درک تفاوت بین بلاک چین و پایگاه داده برسیم ابتدا باید این دو مفهوم را به طور کامل متوجه بشویم. بنابراین اگر با بلاک چین آشنایی ندارید قبل از مطالعه ادامه مطلب پیشنهاد میکنم مقاله بلاک چین چیست را مطالعه کنید.

بانک اطلاعات یا همان دیتابیس (Database) چیست؟

اما دیتابیس یا بانک اطلاعاتی چیست؟ اکنون زمان آن رسیده است که مفهوم بانک اطلاعاتی را درک کنیم. این پایگاه داده برخلاف بلاک چین ها ، یک دفتر ثبت متمرکز هستند که توسط یک مدیر مرکزی اداره می شوند. پایگاه داده همچنین از ویژگی های منحصر به فرد از جمله امکان خواندن و نوشتن برخوردار است. در اینجا، فقط طرفهای دارای دسترسی مناسب می توانند اقدامات نوشتاری و خواندن را انجام دهند. پایگاه داده همچنین توانایی ذخیره چندین نسخه از همان داده ها و تاریخچه آنها را دارد. این کار با کمک یک مرجع متمرکز قابل اعتماد که سرور اصلی را مدیریت می کند انجام می شود.

فرض کنید شما قصد دارید در یک شبکه اجتماعی (مثل اینستاگرام) عضو شوید. برای ثبت نام شما باید اطلاعات خود را از قبیل رمز عبور و نام کاربری را وارد کنید. همچنین می‌توانید اطلاعات مربوط به پروفایل خود را ثبت و ویرایش کنید. با انجام این فرایندها نام کاربری، رمز عبور و اطلاعات پروفایل شما در پایگاه داده یا دیتابیس آن شبکه ذخیره می شود. محل ذخیره سازی اطلاعات در جایی به اسم سرور انجام میشود. هر زمان که قصد ورود به اکانت خود را دارید این اطلاعات در پایگاه های داده بررسی می شوند و اگر صحیح باشند شما اجازه ورود به اکانت خود را پیدا خواهید کرد. شما میتوانید هر زمان که بخواهید رمز عبور یا اطلاعات پروفایل خود را تغییر دهید و این تغییرات در پایگاه داده هم اتفاق می‌افتد. اما کنترل سرور پایگاه های داده سنتی توسط مدیران آن شبکه انجام میشود و هر گاه که آنها بخواهند می توانند تمام اطلاعات شما را حذف کنند و یا آن را تغییر دهند. حتی میتوانند حساب کاربری شما را برای همیشه پاک کنند.

شاید شما با دانستن این وضعیت کمی نگران شده‌اید اما مدیریت مرکزی برای کنترل داده‌ها در بعضی از مسائل مانند جلوگیری ازکلاه‌ برداری امری ضروری است. متمرکز شدن مزایای بسیاری را برای پایگاه داده به ارمغان می آورد. به عنوان مثال، به دلیل متمرکز کردن داده ها، مدیریت پایگاه داده آسان است و دسترسی و ذخیره داده ها سریع انجام میشود. اما به شرطی که خود آن مدیریت برای این کار مناسب و قابل اعتماد باشد و حریم خصوصی افراد را نقض نکند. اما به هر حال کنترل داشتن یک شخص ثالث و مدیریت مرکزی، ممکن است زیاد جالب نباشد. فرض کنید که مدیر شبکه تصمیم بگیرد که به کلی کار شبکه را تعطیل کند. در آن صورت هزینه و زمانی که شما برای ایجاد یک کسب و کار در بستر آن شبکه صرف کرده اید از بین خواهد رفت. از طرفی کنترل انسانی میتواند باعث ایجاد مشکلاتی به صورت ناخواسته شود. از این رو بلاک چین مورد توجه قرار گرفته است زیرا هیچ مدیریت مرکزی آن را کنترل نمیکند.  این وظیفه را شبکه‌ای از میلیون‌ها کامپیوتر عضو آن انجام می‌دهند. در این صورت هم حریم خصوصی افراد به بهترین شکل حفظ می‌شود و هم دیگر نگرانی از بابت کنترل یک شخص ثالث بر حساب کاربری شما وجود نخواهد داشت.

ویژگی‌های فنی بانک اطلاعاتی سنتی

یک بانک اطلاعاتی از ساختار داده برای ذخیره اطلاعات استفاده می کند. کلیه داده هایی که در یک بانک اطلاعاتی ذخیره می شوند می توانند با استفاده از یک زبان برنامه نویسی ویژه ای که به عنوان Structured Query Language (SQL) شناخته می شود، بررسی شوند. SQL یکی از محبوبترین زبان ها برای برنامه نویسی تحت وب است که در طراحی سایت استفاده میشود. از SQL برای افزایش، کاهش و یا تغییر داده ها استفاده می گردد. یک بانک اطلاعاتی می تواند تقریباً با هر نوع داده‌ای کار کند. ویژگی بارز پایگاه های داده سنتی این است که بر پایه آرایش شبکه کلاینت-سرور (Client-Server Network) کار میکنند. به زبان ساده عبارت کلایت-سرور به مفهوم جداسازی یک کامپیوتر سرویس گیرنده و سرویس دهنده از یکدیگر است. در چنین وضعیتی سرویس ارائه دهنده خدمات را Server و سرویس استفاده کننده از آن خدمات را Client می نامند. بنابراین کلاینت ها تقاضایی را برای یک سرور ارسال می‌کنند. یک سرور میتواند همزمان از چندین کلاینت پشتیبانی کنید. به عنوان یک مثال مفهومی، هر بازدید کننده یک وبسایت، کلاینت است و خود وب سایت یک سرور است. پایگاه های داده سنتی از آرایش کلاینت-سرور استفاده میکنند که نتیجه آن یک مدریت مرکزی اطلاعات است. چیزی که تفاوت عمده ای با سیستم بلاک چین دارد.

بلاک چین در مقابل بانک اطلاعات ( دیتابیس )

با روشن شدن هر یک از اصطلاحات، اکنون زمان آن رسیده است که مقایسه واقعی را انجام دهیم. ما هر دو فناوری را با استفاده از ویژگی های مهم مقایسه خواهیم کرد و در مورد نحوه مقایسه آنها بحث خواهیم کرد و مثال هایی را ذکر می‌کنیم. بدون هیچ گونه جزئیاتی، شروع کنیم.

اختیار و کنترل

اگر ما بلاک چین و پایگاه داده را با هم مقایسه کنیم، اولین چیزی که به آن اشاره خواهیم کرد نحوه کارکرد آن است. بلاک چین به گونه ای طراحی شده است که به صورت غیر متمرکز کار کند در حالی که پایگاه های داده همیشه متمرکز هستند. این ویژگی منحصر به فرد بلاک چین کمک می کند تا به نسل بعدی فناوری ثبت داده تبدیل شود. ویژگی عدم تمرکز، تغییرات زیادی را در سیستم ها و فرآیندهای فعلی مورد استفاده صنایع مختلف ایجاد می کند. این ویژگی شبکه ها را قادر می سازد تا به طور مستقل کار کنند و هرگونه نیاز به کنترل متمرکز را برطرف می کند. از طرف دیگر پایگاه داده ها کاملاً براساس سیستم مدیریت متمرکز کار می کنند. هیچ بانک اطلاعاتی سنتی از عدم تمرکز برخوردار نیست. اگر به طور خاص به دنبال یک بانک اطلاعاتی غیر متمرکز هستید، تنها گزینه بلاک چین است.

ساختار

از نظر ساختاری، بلاک چین و بانک اطلاعاتی سنتی یا همان دیتابیس ها باهم متفاوت هستند. اما این تفاوت در چیست؟

همان طور که گفتیم، یک پایگاه داده مبتنی بر ساختار کلاینت / سرور است. کلاینت Client در لغت به معنی مشتری است. این یک ساختار موفق بوده است که می تواند در مقیاس کوچک و در مقیاس بزرگ کار کند. در اینجا مشتری گیرنده خدمات است در حالی که سرورها به عنوان یک واحد پردازش متمرکز به عنوان دهنده خدمات عمل می کنند. ارتباط بین سرویس گیرنده و سرورها از طریق اتصال امن حفظ می شود. اما در مقابل، بلاک چین از یک ساختار شبکه توزیع شده استفاده می کند. این یک شبکه فعال همتا به همتا است (Peer to Peer) که در آن هر یک از اعضای شبکه می توانند با استفاده از پروتکل های رمزنگاری ایمن با دیگری ارتباط برقرار کنند. از آنجا که هیچ واحد متمرکزی وجود ندارد، نودها (Nodes) یا همان اعضا می توانند در الگوریتم اجماع شرکت کنند. یکی از محبوب ترین الگوریتم های اجماع، چیزی به اسم اثبات کار (یا همان تایید کردن تراکنش ها) است که توسط استخراج کنندگان انجام میشود. برای اطلاعات بیشتر در این زمینه مقاله استخراج بیت کوین را مطالعه کنید.  شبکه از اعضا می‌خواهد که معادلات پیچیده ریاضی را برای اعتبارسنجی معاملات از طریق شبکه حل کنند.

دیتابیس ها نیازی به الگوریتم اجماع ندارد و کاملاً وابسته به رویکردی متمرکز هستند. مدیریت مرکزی تمام جنبه های پایگاه داده را کنترل می کند.

انعطاف پذیری و دستیابی به داده ها

وقتی صحبت از ذخیره سازی و دستیابی به داده ها می شود، بلاکچین و دیتابیس ها به طور متفاوتی کار می کنند. در یک پایگاه داده سنتی، داده ها با سهولت قابل ذخیره و بازیابی هستند. برای اطمینان از عملکرد صحیح برنامه، از CRUD در سطح اولیه استفاده میشود. CRUD مخفف ایجاد Create، خواندن Reading، بروزرسانی Update و حذف Delite است. این همچنین بدان معنی است که در صورت نیاز می توان داده ها را پاک کرد و با مقادیر جدید جایگزین نمود.

در مقابل، بلاک چین هنگام ذخیره داده ها متفاوت عمل می کند. Blockchain از تغییرپذیری کامل پشتیبانی نمی کند، به این معنی که داده ها نمی توانند پاک شوند یا جایگزین شوند. تغییر ناپذیری بدان معنی است که هیچگونه دستکاری داده در شبکه امکان پذیر نیست. بانکهای اطلاعاتی سنتی تغییر پذیر هستند و از این رو مستعد دستکاری توسط یک مدیر یا یک هکر هستند. بلاک چین فقط از دو عمل خواندن و نوشتن پشتیبانی می کند.

• عملیات خواندن: برای خواندن یا بازیابی اطلاعات از شبکه بلاک چین استفاده می شود
• عملیات نوشتن: برای افزودن اطلاعات و داده ها به شبکه بلاک چین استفاده می شود

شفافیت

یکی دیگر از ویژگی های کلیدی که بلاک چین ارائه می دهد این است که هر کس می تواند داده های یک تراکنش را در بلاک چین عمومی ببیند و تأیید کند. شفافیت تضمین می کند که مردم می توانند به شبکه اعتماد کنند. برای مثال شبکه بلاک چین را به مانند یک اتاق شیشه در نظر بگیرید که پر از گاو صندوق‌های شیشه ای است. شما می‌توانید تمامی پول داخل آنها را ببینید و انجام هر معامله‌ای را رصد کنید. هر گاوصندوق دارای شکافی است که میتوان به داخل آن پول ریخت اما کلید هر گاو صندوق دست صاحب آن است. از طرف دیگر پایگاه داده ها با متمرکز بودن، هیچ گونه شفافیتی ندارند. در صورت تمایل، کاربران نمی توانند اطلاعات را تأیید کنند. اگرچه یک مدیر می‌تواند مجموعه ای از داده ها را عمومی کند، اما هنوز هم، تأیید داده ها توسط یک فرد امکان پذیر نیست.

هزینه

وقتی صحبت از هزینه اجرا میشود، یک بانک اطلاعاتی سنتی در مقایسه با بلاک چین کم هزینه تر است. بلاک چین یک فناوری نسبتاً جدید است و از این رو هنوز در حال تحول است. این بدان معنی است که یک کسب و کار برای ادغام با بلاک چین در فرایند خود باید برنامه ریزی صحیحی انجام دهد. برای استفاده از بلاک چین باید زیر ساخت های مورد نیاز برای یک شرکت تامین شود، در واقع بلاک چین مثل یک افزونه نیست که به سیستم پایگاه داده اضافه شود. بانک اطلاعاتی سنتی به راحتی تنظیم و اجرا می شود. این مسئله باعث می شود که دیتابیس یک انتخاب عالی برای مشاغلی که می خواهند به سرعت و به صرفه سیستم های پایگاه داده خود را راه اندازی کنند، باشد.

اما اگر بلند مدت تر نگاه کنیم، بلاک چین ممکن است راه حل مقرون به صرفه تری ارائه دهد زیرا اعضای شبکه آن را اداره می‌کنند. یعنی سازمان ها مجبور نیستند هزینه‌های اضافی مربوط به اداره شبکه را بپردازند، این می تواند هزینه های زیادی را در بلند مدت به دوش شرکت‌ها و سازمان‌ها  بگذارد.

سرعت و عملکرد

سرعت اجرا نیز یکی از نکات مهمی است که ما می‌خواهیم آن را در بلاک چین و  پایگاه داده با هم مقایسه کنیم. پایگاه های داده زمان اجرای سریعتری دارند و همچنین می توانند میلیون‌ها داده را هم زمان مدیریت کنند.

بلاک چین در مقایسه با بانکهای اطلاعاتی بطور قابل توجهی کندتر است. با این حال، این می‌تواند به این دلیل باشد که بلاک چین یک فناوری نسبتاً جدید است و هنوز هم نیاز به زمان زیادی برای تکامل و مطابقت با استانداردهای فن آوری های خوب و قدیمی مانند پایگاه داده ها دارد. علت این کند بودن تراکنش ها در بلاک چین، شامل موارد زیر است:

• تأیید امضا: معامله در بلاک چین به صورت رمزنگاری و با استفاده از الگوریتم های رمزنگاری امضا می شود. این مرحله برای این است که اطمینان حاصل شود که معامله معتبر است و از یک منبع معتبر سرچشمه گرفته است. از آنجا که این یک فرایند پیچیده است، انجام این روند زمان می برد. در مقایسه، یک پایگاه داده متمرکز مجبور نیست فرآیند تأیید امضا را طی کند و این باعث می شود آنها نسبتاً سریع تر شوند.
• مکانیسم های اجماع: از آنجا که بلاک چین غیر متمرکز است، برای تأیید اعتبار معاملات، به مکانیزم اجماع متکی است. برخی از روشهای اجماع سریعتر از سایرین است. بانکهای اطلاعاتی متمرکز به دلیل تمرکز در مدیریت، از این نوع مسائل رنج نمی برند. هر تراکنش به طور خودکار توسط بانک اطلاعاتی تأیید می شود و می تواند سریعتر انجام شود.
• شرکت پذیری اعضا: بلاک چین یک شبکه کامل توزیع است که در آن هر عضو نقش اساسی دارد. برای اطمینان از اینکه هر عضو شبکه می تواند در آن مشارکت داشته باشد، هر اطلاعات معامله میتواند توسط همه اعضا ذخیره و تأیید شود.

این سه مسئله بلاک چین را کند می کند.

بهترین موارد استفاده از بلاک چین و دیتابیس

اکنون که تفاوتهای اساسی بین بلاک چین و پایگاه داده ها را درک کرده ایم، اکنون زمان آن رسیده است که بهترین موارد استفاده را برای هر دو مورد را بیان کنیم.

پایگاه داده

پایگاه های داده بدون شک کاربر پسند هستند و در حال حاضر در بین بسیاری از سیستم های مدیریتی محبوب است. حتی وب سایت های دارای میلیون ها بازدید کننده برای ارائه مطالب به پایگاه های داده تکیه می کنند. به عنوان مثال Forbes از بانک اطلاعاتی در رابطه با سیستم های سطح بالا استفاده می کند. مقیاس پذیری چیزی است که باعث می شود دیتابیس انتخاب خوبی برای شرکتها باشد. همچنین سیستم هایی مانند بورس اوراق بهادار که به عملیات سریع متکی هستند باید برای دستیابی به اطلاعات بهتر از پایگاه داده استفاده کنند. بلاک چین برای ذخیره مقدار عظیمی از داده های عددی که نیاز به استفاده منظم دارند ایده آل نیست. مزیت دیگر نحوه ذخیره داده ها در یک پایگاه داده است. آنها لازم نیست در طی نوشتن یا خواندن داده، روند تأیید را انجام دهند. آنچه بانک اطلاعات را به یک انتخاب عالی تبدیل می کند این است که چقدر می‌خواهید هزینه کنید.

به طور خلاصه بهترین موارد استفاده برای پایگاه داده شامل موارد زیر است.

برنامه ها یا سیستم هایی که از جریان مداوم داده ها استفاده می کنند.

• ذخیره اطلاعات محرمانه
• پردازش معاملات آنلاین که باید سریع انجام شود
• برنامه ها یا سیستمهایی که تأیید داده لازم نیست.
• داده های ارتباطی
• برنامه های مستقل

بلاکچین

هدف شبکه بلاک چین کاملاً متفاوت است. این یک شبکه همتا به همتا است که دو مورد مهم را برای کاربران خود ایجاد می کند، اول شفافیت و دوم اعتماد. دفترچه توزیع شده چیزی است که آن را منحصر به فرد می کند. این می تواند نحوه عملکرد یک صنعت را تغییر داده و هر جنبه ای از آن را ارتقا بخشد. اما بهترین موارد استفاده از بلاک چین چیست؟

هر سیستمی که نیاز به تأیید تعاملات (اثبات کار) داشته باشد می تواند از بلاک چین استفاده کند. همانطور که قبلاً گفتیم، بیت کوین از بلاک چین استفاده می کند. این امکان را برای هرکسی فراهم می آورد که بدون آشکار ساختن هویتش، دارایی را از جایی به جای دیگر بفرستد. واسطه ای در کار نیست و شما کارمزدی بابت این اتقال پول نمی‌دهید. مورد دیگر استفاده مناسب از بلاک چین،  شبکه های مجاز است. شبکه های مجازی برای اموری مثل رأی دادن، نه تنها می توانند از یک رویکرد غیرمتمرکز بهره مند شوند بلکه باعث اعتماد و شفافیت کل سیستم رأی دهی می شوند. در آن صورت دیگر امکان تقلب در انتخابات وجود نخواهد داشت. بلاک چین همچنین برای خودکارسازی کارهای درون یک سیستم عامل ایده آل است. قراردادهای هوشمند که در بلاک چین اتریوم معرفی شده اند یکی از کارکردهای فوق العاده بلاک چین است.

به طور خلاصه، بهترین موارد استفاده برای بلاک چین شامل موارد زیر است:

• معاملات پولی و ارزی و ذخیره سازی آن
• سیستم هایی که نیاز به تأیید صحت داده دارند
• سیستم های رای گیری
• برنامه های غیر متمرکز مثل قراردادهای هوشمند

خلاصه و جمع بندی

در این مقاله به بررسی تفاوت های بلاک چین و دیتابیس یا همان پیگاه داده سنتی پرداختیم. قبل از آن به معرفی ویژگی های هر کدام پرداختیم و سپس در مقام مقایسه، بهترین موارد استفاده از هر کدام را بیان کردیم. دیدیم که این دو سیستم تفاوت های زیادی باهم دارند و باتوجه به بعضی از مزیت های دیتابیس ها، هنوز شرایط برای جایگزین شدن کامل فناوری بلاک چین با دیتابیس وجود ندارد. هر کدام از آنها با توجه به محسناتی که دارند برای امور مختلفی مناسب هستند. بلاک چین با رویکردی غیر متمرکز دریچه جدیدی در ثبت اطلاعات باز کرده که این امر توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. به طور خلاصه میتوان گفت تفاوت بلاک چین و دیتابیس شامل موارد زیر میشود:

• از نظر ماهیت: بانکهای اطلاعاتی توسط مدیر مرکزی کنترل می شوند و از لحاظ ماهیت متمرکز هستند. بلاک چین غیر متمرکز است و هیچ رویکرد متمرکزی ندارد.
• از نظر ساختار: دیتابیس از ساختار مشتری-سرور استفاده می کند. بلاک چین از یک ساختار شبکه توزیع شده استفاده می کند.
• مدیریت داده ها: بانک اطلاعاتی از CRUD (ایجاد ، خواندن ، به روزرسانی و حذف) پشتیبانی می کند و بلاک چین فقط از عملیات خواندن و نوشتن استفاده می کند.
• شفافیت: بلاک چین عمومی شفافیت را ارائه می دهد اما پایگاه داده شفاف نیست. فقط سرپرست تصمیم می گیرد که مردم می‌توانند به داده ها دسترسی پیدا کنند یا خیر.
• هزینه: اجرای بلاکچین نسبتاً سخت تر است و هزینه بیشتری دارد. بانک اطلاعاتی که یک فناوری قدیمی است، به راحتی قابل اجرا و نگهداری است.
• عملکرد: بانکهای اطلاعاتی بسیار سریع هستند و مقیاس پذیری بالایی را ارائه می دهند اما بلاک چین با روش های تأیید و اجماع کار می‌کنند.