فهرست مطالب
- دگ چیست ؟
- دگ چگونه کار می کند؟
- دلیل استفاده از دگ چیست ؟
- تفاوت بلاک چین و دگ چیست ؟
- کدام پروژه‌های ارز دیجیتال از دگ استفاده می‌کنند؟
- جمع‌بندی
پیدایش بیت کوین انقلابی در تکنولوژی ثبت اطلاعات بود. بیت کوین با استفاده از «تکنولوژی دفتر کل توزیع شده» (Distributed Ledger Technology | DLT) و الگوریتم اجماع اثبات کار خود توانست سیستم پرداخت همتا به همتا غیرمتمرکز را ایجاد کند. بلاک چین یکی از پیاده‌سازی‌های DLT است که برای اولین بار در بیت کوین برای ثبت اطلاعات استفاده شد. در بلاک چین، اطلاعات تراکنش‌ها در ساختار بلاک جمع‌آوری می‌شوند و پس از تایید توسط ماینرهای شبکه به بلاک‌های قبلی خود اضافه می‌شوند. اتصال بلاک‌ها به یکدیگر با هشینگ اطلاعات بلاک قبلی صورت می‌گیرد و بدین ترتیب امکان دستکاری اطلاعات از بین می‌رود.
بلاک چین اگرچه ایده بسیار قدرتمندی برای ثبت اطلاعات است اما سرعت ثبت تراکنش‌ها در آن پایین است. برای غلبه بر این مشکل انواع دیگری از پیاده‌سازی‌ها برای DLT مطرح شده است که «گراف چهت‌دار غیرمدور» (Directed Acyclic Graph | DAG) یکی از معروف‌ترین آن‌ها است. در این مقاله سوال دگ چیست و چه تفاوتی با بلاک چین دارد را بررسی می‌کنیم و در کنار آن به سوالاتی چون مزایا و معایب دگ چیست می‌پردازیم.
دگ چیست ؟
گراف جهت دار غیرمدور یا به شکل خلاصه دگ، یکی از پیاده‌سازی‌های طراحی شده برای تکنولوژی دفتر کل توزیع شده است. به همین دلیل برای پاسخ به سوال دگ چیست نیاز است که ابتدا سوال DLT چیست را پاسخ دهیم. دفتر کل به دفتری گفته میشود که اطلاعات حساب و تراکنش‌های کاربران در آن ثبت و نگهداری میشود. توزیع شده بودن دفتر کل به این معنی است که تمامی کاربران سیستم به اطلاعات دفتر کل دسترسی دارند و به‌روزرسانی اطلاعات در آن توسط همه اعضا انجام میشود.
از آن‌جایی که DLT عمومی برای استفاده همه کاربران از سایر دنیا طراحی میشود، بنابراین نیاز است که سیستمی طراحی شود تا کاربران بتوانند بدون شناخت و اعتماد به یکدیگر دفتر کل توزیع شده را با اطلاعات درست به‌روزرسانی کنند که این کار توسط الگوریتم اجماع انجام میشود. روند کار در بلاک چین بدین صورت است که تراکنش‌ها به شبکه ارسال می‌شوند و اعضا با داشتن اطلاعات کل تراکنش‌ها صحت آن‌ها را بررسی می‌کند و سپس با اعمال الگوریتم اجماع مجموعه‌ای از تراکنش‌های صحیح را به صورت بلاک به بلاک چین اضافه می‌کنند.
بلاک‌ها در بلاک چین به صورت یک زنجیره توسط هش اطلاعات به هم متصل هستند. برای اضافه کردن تراکنش جدید به شبکه نیاز است که اکثریت کاربران شبکه آن را تایید و سپس با اعمال الگوریتم اجماع به دفتر کل اضافه کنند. این روش اگرچه از نظر امنیتی بسیار قدرتمند است و کاملا به صورت غیرمتمرکز عمل می‌کند اما سرعت آن در ثبت اطلاعات بسیار پایین است و به همین دلیل برای تراکنش‌های خرد قابل استفاده نیست.
یکی از راه‌حل‌هایی که برای حل مشکل مقیاس‌پذیری ارائه شده است، استفاده از پیاده‌سازی‌های جدید برای DLT است. دگ یکی از پیاده‌سازی‌های اصلی برای دفتر کل توزیع شده است که در آن تراکنش‌ها به طور مستقیم به بلاک چین اضافه می‌شوند و در آن مفهومی به نام بلاک وجود ندارد. گراف جهت دار غیر مدور از سه جزء تشکیل شده است که ساختار کلی دفتر کل مبتنی بر دگ را توضیح می‌دهد.
- گراف: گراف در ریاضی به مجموعه‌ای از گره‌ها و یال‌ها گفته میشود که به یکدیگر متصل هستند. نودها در این نظریه می‌توانند به عنوان منابع داده و یال‌ها راه‌های انتقال داده بین منابع تلقی شوند.
- جهت دار: به گرافی جهت دار گفته میشود که انتقال داده از یک نود به نود دیگر تنها از طریق جهت تعریف شده امکان‌پذیر باشد.
- غیرمدور: یک گراف در صورتی غیرمدور است که امکان برگشت اطلاعات ارسال شده از یک نود به خود نود وجود نداشته باشد. غیرمدور بودن گراف باعث میشود امکان برگشت اطلاعات به مبدا وجود نداشته باشد. این ویژگی به دگ کمک می‌کند تا همانند بلاک چین ویژگی عدم دستکاری اطلاعات را داشته باشد.
به علت اضافه شدن مستقیم تراکنش‌ها به دگ، مقیاس‌پذیری آن در مقایسه با بلاک چین به شدت بالاتر است. در ادامه مقاله دگ چیست به بررسی نحوه اضافه شدن و تایید تراکنش‌ها در این تکنولوژی می‌پردازیم.
دگ چگونه کار می کند؟
در بخش قبل فهمیدیم که دگ چیست و مولفه‌های اصلی آن به چه شکل است. در ابن بخش به دنبال بررسی نحوه کار دگ هستیم. در تکنولوژی دگ هر نود نمایش دهنده یک تراکنش است که برای اضافه شدن به دفتر کل باید به تراکنش‌های قبلی تایید شده متصل شوند. روش کار بدین صورت است که کاربر تراکنش خود را به شبکه ارسال می‌کند.
برای این که تراکنش کاربر مورد تایید واقع شود نیاز است که کاربر حداقل دو تراکنش از مجموعه تراکنش‌های موجود در شبکه را تایید کند. تراکنش‌های ارسال شده برای هر کاربر به صورت رندوم انتخاب می‌شوند و کاربران با استفاده از الگوریتم‌های تعریف شده آن‌ها را تایید می‌کنند. پس از تایید دو تراکنش، تراکنش خود کاربر نیز به عنوان تراکنش به شبکه ارسال میشود و کاربران دیگر آن را تایید و به شبکه اضافه می‌کنند. بدین ترتیب تراکنش کاربر نهایی میشود.
ساختار دگ به صورت درختی است و نودها می‌توانند با اتصال به یکدیگر، شاخه‌های این درخت را ایجاد کنند. از آن‌جایی که هر نود در این ساختار یک تراکنش است و می‌تواند به چندین تراکنش ریشه متصل باشد، مقیاس‌پذیری این روش بسیار بالا است. تایید هر تراکنش در این ساختار زمانی انجام میشود که به تراکنش‌های قبلی متصل شود. در ساختار دگ همانند بلاک چین تنها یک شاخه برای تایید تراکنش‌ها وجود ندارد و چندین شاخه یه صورت مجزا کار تایید تراکنش‌ها را پیش می‌برند.
از آن‌جایی که ممکن است زنجیره‌هایی با تعداد بسیار کم تراکنش نیز در این ساختار شکل بگیرد، الگوریتم‌های طراحی شده به گونه‌ای است که کاربران را به فعالیت در زنجیره‌های طولانی تشویق می‌کند. هر چه یک تراکنش در زنجیره طولانی‌تری قرار بگیرد اعتبار آن بیشتر میشود و تراکنش‌های بیشتری در ادامه آن تراکنش ساخته میشود.
برای جلوگیری از دابل اسپندینگ و خرج مضاعف سکه‌ها در دگ، نودها به ارزیابی مسیر یک تراکنش تا رسیدن به تراکنش اول دگ را بررسی می‌کند. این مساله باعث میشود که صحت اطلاعات ارائه شده در تراکنش بررسی شود و امکان دابل اسپنیدنگ وجود نداشته باشد. بنابراین، اگر تراکنشی در یک مسیر نامعتبر ساخته شده باشد، آن تراکنش نامعتبر شناخته خواهد شد. در بخش بعدی به بررسی سوال تفاوت بلاک چین و دگ چیست می‌پردازیم.
دلیل استفاده از دگ چیست ؟
ساختار داده دگ به دنبال حل مشکلات اساسی تکنولوژی بلاک چین یعنی مقیاس‌پذیری و غیر متمرکز بودن شبکه است. این تکنولوژی به دنبال حل مسائل امنیتی موجود در شبکه نیز می‌باشد. در بلاک چین بیت کوین و پلتفرم اتریوم ماینرها در یک زمان می‌توانند تنها یک بلاک را به بلاک چین اضافه کنند. بنابراین، برای اینکه تراکنش‌های جدید به بلاک چین اضافه شوند باید بلاک قبلی تایید شود. مدل دگ ساختار بلاکی را حذف می‌کند و تراکنش‌ها را به صورت مستقیم به بلاک چین اضافه می‌کند.
با حذف بلاک‌ها نیازی به ماینینگ در مدل دگ نیست. این به این معنی است که به انرژی کمتری در شبکه نیاز است. دگ‌ها به دلیل ساختار خاص خود که در بخش دگ چیست گفته شد، مزایای زیادی برای کاربردهای خاص دارد. مهم‌ترین این کاربردها مربوط به اپلیکیشن‌های با تعداد تراکنش بالا است.
هزینه ثبت تراکنش در این ساختار بسیار پایین است و امکان اضافه شدن تراکنش‌ها به صورت موازی هم وجود دارد. ساختار دگ به صورتی است که اضافه شدن تراکنش‌های جدید به شبکه باعث افزایش مقیاس‌پذیری میشود. بنابراین در کاربردهایی مثل سیستم‌های پرداخت خرد و بازی‌های بلاک چینی این ساختار بسیار مناسب است.
در حال حاضر استفاده از دگ در کریپتوکارنسی در مراحل اولیه خود است. برخلاف بلاک چین‌ها، دگ‌ها هنوز غیرمتمرکز نیستند و مشکلات امنیتی زیادی دارند. البته تعداد زیادی از پروژه‌های ارز دیجیتال هستند که از دگ برای ثبت تراکنش‌ها استفاده می‌کنند که در بخش‌های بعدی به معرفی آن‌ها خواهیم پرداخت.
تفاوت بلاک چین و دگ چیست ؟
بلاک چین و دگ دو پیاده‌سازی اصلی برای تکنولوژی دفتر کل توزیع شده هستند. هر کدام از این روش‌ها ویژگی‌های مخصوص خود را دارند که باعث استفاده از آن‌ها برای کاربردهای مختلف میشود. بلاک چین و دگ هر دو به عنوان دفتر کل توزیع شده استفاده می‌شوند و امکان ایجاد ارز دیجیتال در هر دو آن‌ها وجود دارد. تفاوت بلاک چین و دگ را می‌توان از دو جنبه ساختار و اجماع مورد بررسی قرار داد.
بلاک چین یک دفتر کل توزیع شده است که در آن کاربران از سراسر دنیا می‌توانند تراکنش‌ها را به صورت بلاک جمع‌آوری کرده و پس از تایید به بلاک‌های قبلی تایید شده متصل می‌کنند. در دگ از ساختار بلاک برای ثبت تراکنش‌ها استفاده نمی‌شود و هر بلاک به صورت مجزا به عنوان نود به ساختار تراکنش‌ها اضافه میشود. هر تراکنش برای اینکه تایید شود باید حداقل به دو تراکنش از تراکنش‌های قبلی تایید شده متصل شود. هر دو این ساختارها به گونه‌ای هستند که امکان تغییر تراکنش‌های ثبت شده در شبکه وجود ندارد و کاربران نمی‌توانند توکن‌های ارز دیجیتال خود را چندبار خرج کنند.
در بلاک چین، تراکنش‌ها بلاک به بلاک تایید شده و به بلاک‌های قبلی اضافه می‌شوند. برای تایید تراکنش‌ها از الگوریتم‌های اجماع استفاده میشود که «اثبات کار» (PoW) و «اثبات سهام» (PoS) دو روش اصلی تعریف شده برای انجام این کار است. در اثبات کار ماینرها با استفاده از دستگاه محاسباتی خود جواب معادله هر بلاک را به دست می‌آورند و کاربری که زودتر این جواب را به دست آورد برنده رقابت بوده و پاداش دریافت می‌کند. به این فرآیند در اثبات کار استخراج ارز دیجیتال گفته میشود.
اجماع در دگ با بلاک چین متفاوت است و هر تراکنش ایجاد شده در شبکه با تایید دیگر تراکنش‌های ارسال شده به شبکه همراه است. بنابراین کاربران در دگ در کنار استفاده از شبکه نقش ماینر ایا اعتبارسنج را نیز در شبکه بر عهده دارند. این ساختار نشان می‌دهد که در بسیاری از پروژه‌های مبتنی بر دگ الزامی برای وچود ماینرها نیست و کاربران شبکه به طور مستقیم تراکنش‌های دیگران را تایید می‌کنند. این مساله علاوه بر افزایش سرعت منجر به کاهش چشمگیر هزینه کارمزد تراکنش‌ها میشود.
مزایای بلاک چین و دگ چیست ؟
یکی از روش‌های مناسب برای بررسی سوال تفاوت بلاک چین و دگ چیست توجه به مزایا و معایب آن‌ها است. بلاک چین اولین دفتر کل توزیع شده مورد استفاده در فضای کریپتوکارنسی است و بسیاری از ارزهای دیجیتال از این ساختار برای توسعه خود استفاده می‌کنند. مزایای بلاک چین را می‌توان به صورت کلی در موراد زیر خلاصه کرد.
- بلاک چین یک ساختار تثبیت شده است که پیشرفت‌های گسترده‌ای در آن شکل گرفته است و رمز ارزهای اصلی بازار مثل بیت کوین و اتریوم از این ساختار استفاده می‌کنند.
- شفافیت اطلاعات تراکنش‌ها، غیرقابل تغییر بودن اطلاعات ثبت شده و امنیت بالای سیستم بلاک چین در طی زمان به اثبات رسیده است.
- برای تراکنش‌های با ارزش بالا کارمزد ثبت تراکنش بسیار پایین است.
دگ ایده جدیدتری به نسبت بلاک چین است و از آن در چند نمونه از انواع ارز دیجیتال استفاده شده است. اگرچه بسیاری از ویژگی‌های موجود در بلاک چین در دگ نیز موجود است اما در دگ امکان دسترسی به مزایای بیشتری نیز فراهم است. اصلی‌ترین مزیت‌های دگ به صورت زیر است.
- دگ به دلیل مقیاس‌پذیری بالا و هزینه تراکنش بسیار پایین برای تراکنش‌های کوچک و با تعداد بالا بسیار مناسب است.
- ارزهای دیجیتال میتنی بر دگ نیاز به فرآیند استخراج ارز دیجیتال و استفاده از منابع محاسباتی قوی ندارند.
- هزینه ثبت تراکنش‌ها در دگ بسیار پایین است.
- مصرف انرژی سیستم در این حالت بسیار پایین است.
در کنار مزایایی که برای هر دو روش ثبت اطلاعات ذکر شد، بلاک چین و دگ معایبی نیز دارند که همین مشکلات سبب استفاده از هر کدام برای موارد خاص شده است. در ادامه خواهیم فهمید معایب بلاک چین و دگ چیست و هر یک از آن‌ها برای چه کاربردهایی مناسب هستند.
معایب بلاک چین و دگ چیست ؟
اگرچه برخی از فعالان بازار ارزهای دیجیتال دگ را به عنوان نسخه تکامل یافته بلاک چین معرفی می‌کنند، اما واقعیت نشان‌دهنده چیز دیگری است. دگ اگرچه توانسته است مشکل مقیاس‌پذیری موجود در بلاک چین را حل کند اما افزایش مقیاس‌پذیری با افزایش احتمال حمله‌های امنیتی همراه بوده است. چیزی که در راه حل های لایه دوم اتریوم برای مقیاس‌پذیری کمتر دیده میشود. بنابراین، می‌توان گفت بلاک چین و دگ هر کدام معایبی دارند که باعث میشود استفاده از آن‌ها در برخی از کاربردها مناسب و در برخی دیگر نامناسب باشد. معایب اصلی بلاک چین به صورت زیر است.
- با افزایش حجم تراکنش‌ها در بلاک چین حجم داده‌ها برای نگهداری بیشتر میشود و این مساله باعث افزایش پهنای باند شبکه و فضای ذخیره‌سازی میشود.
- در بلاک چین‌های مبتنی بر الگوریتم اثبات کار، مصرف انرژی و توان محاسباتی بسیار بالا است و افزایش توان محاسباتی کاربران می‌تواند منجر به غیرمتمرکز شدن شبکه شود.
- هزینه تراکنش‌ها در بلاک چین‌ها بالا است و برای ثبت تراکنش‌های با ارزش پایین مناسب نیست.
دگ علی‌رغم این که بسیاری از معایب بلاک چین را ندارد اما عاری از مشکل نیست. از جمله اصلی‌ترین مشکلات دگ می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
- نسخه‌های موجود از تکنولوژی دگ هنوز نتوانسته‌اند غیرمتمرکز باشند و تا حدود زیادی تیم اصلی پروژه فعالیت‌های مربوط به ثبت اطلاعات تراکنش‌ها را برعهده دارد.
- در صورت پایین بودن تراکنش‌ها دگ در معرض حملات مختلف قرار می‌گیرد.
کدام پروژه‌های ارز دیجیتال از دگ استفاده می‌کنند؟
تصور رمز ارزها بدون بلاک چین برای بسیاری از کاربران تازه وارد این بازار سخت است اما امروزه پروژه‌های ارز دیجیتالی هستند که از سایر پیاده‌سازی‌های تکنولوژی دفتر کل توزیع شده مثل دگ، هولوچین و هش گراف استفاده می‌کنند. اگرچه این ایده‌ها هنوز توسعه زیادی پیدا نکرده‌اند ولی برخی از پروژه‌ها با تکیه بر ویژگی‌های مثبت خود توانسته‌اند کاربران زیادی را درگیر خود کنند. در ادامه این مقاله به بررسی چند ارز دیجیتال معروف که از دگ استفاده می‌کنند می‌پردازیم.
آیوتا IOTA
پروژه ارز دیجیتال آیوتا یکی از اولین پروژه‌های کریپتوکارنسی است که از دگ به جای بلاک چین استفاده کرده است تا با حذف فرآیند ایجاد بلاک به صورت ترتیبی، سرعت ثبت تراکنش‌ها را در شبکه خود افزایش دهد. آیوتا در سال 2016 راه‌اندازی شد و با استفاده از شبکه‌ای از نودها یا مجموعه آن‌ها که با عنوان «تنگل» (Tangle) شناخته می‌شوند، توانست سرعت ثبت تراکنش‌ها را بالا برده و یک سیستم مناسب برای کاربردهای اینترنت اشیا ایجاد کند.
در آیوتا تمامی کاربران شبکه به طور همزمان نود نیز هستند زیرا برای ثبت یک تراکنش در دفتر کل توزیع شده آیوتا، کاربر ارسال کننده تراکنش باید دو تراکنش دیگر را در شبکه تایید کند. این روش به همه کاربران امکان مشارکت در اجماع شبکه را با قدرت محدود فراهم می‌کند و بدین ترتیب مساله مقیاس‌پذیری بدون متمرکز کردن سیستم حل میشود. هدف آیوتا رائه تراکنش‌های آنی با هزینه کارمزد نزدیک به صفر است که می‌تواند یک راه‌حل مناسب برای پرداخت در سیستم‌های خرد باشد.
نانو Nano
نانو یکی دیگر از پروژه‌های ارز دیجیتال میتنی بر دگ است. نانو شبکه‌ای از بلاک چین‌های مستقل است که از طریق نودها به هم وصل هستند. این روش که با نام «شبکه بلاک» (block-lattice) شناخته میشود یک روش میانه است که از ساختار بلاک چین و دگ به صورت همزمان استفاده می‌کند.
در ساختار نانو هر کاربر با ایجاد کیف پول ارز دیجیتال یک بلاک چین برای خود ایجاد می‌کند که اعمال تغییرات بر روی آن تنها توسط خود کاربر امکان‌پذیر است. در چنین شرایطی برای این که یک تراکنش نهایی شود باید فرستنده و ارسال کننده تراکنش باید فعالیت‌هایی بر روی کیف پول خود انجام دهند.
فانتوم Fantom
ارز دیجیتال فامنتوم یکی از معروف‌ترین ارزهای دیجیتال میتنی بر دگ است که در سال‌های گذشته توانسته است محبوبیت و رشد بی‌نظیری در میان کاربران به دست آورد. فانتوم از سه لایه ساخته شده است که لایه اول آن به نام «لایه مرکزی اپرا» (Opera Core Layer) محل اجماع کاربران است. اچماع در این پروتکل با استفاده از پروتکل «Lachesis» صورت می‌گیرد. این پروتکل از الگوریتم مبتنی بر دگ استفاده می‌کند تا بتواند اجماع به صورت غیرهمزمان و بدون رهبر را در کمترین زمان ممکن کند.
هر نود در شکه فانتوم دارای یک دگ محلی است که بخشی از تراکنش‌های شبکه را در خود ذخیره می‌کند. تراکنش‌های شبکه صورت بلاک‌های رویداد ایجاد می‌شوند و با ایجاد بلاک‌های رویداد جدید بلاک‌های قبلی تایید می‌شوند. در نهایت مجموعه‌ای از بلاک‌های رویدادها نیز در شبکه توزیع و دگ نهایی را تشکیل می‌دهند. فانتوم از ایجاد برنامه‌های غیرمتمرکز پشتیبانی می‌کند و از آن‌جایی که با ماشین مجازی اتریوم سازگار است امکان ارائه برنامه‌های غیرمتمرکز شبکه اتریوم نیز در این شبکه وجود دارد.
جمع‌بندی
دگ یکی از ساختارهای ایجاد دفتر کل توزیع شده به صورت غیرمتمرکز است که مقیاس‌پذیری بالاتری به نسبت بلاک چین دارد. در این مقاله به طور کامل به سوال دگ چیست پرداخته شد و سوالاتی چون تفاوت بلاک چین و دگ چیست و مزایا و معایب دگ چیست نیز مورد بررسی قرار گرفت.
نظر خود را با ما به اشتراک بگذارید