تفاوت‌‌های بلاک چین و پایگاه داده که باید بدانید

آیا شما هم از طرفداران فناوری بلاک چین هستید و یا مدتی است در این زمینه فعالیت می‌کنید ولی با تفاوت‌های بلاک چین و پایگاه داده به‌درستی آشنا نیستید؟ این دو مفهوم شباهت زیادی به هم دارند و ممکن است برای یک تازه‌وارد کاملا یکسان به نظر برسند، اما لازم است بدانیم که در چند مورد بسیار مهم، تفاوت‌های قابل‌توجهی بین بلاک چین و پایگاه داده وجود دارد.

درست است که بلاک چین یک نوع پایگاه داده به حساب می‌آید، اما باید توجه داشته باشیم که ویژگی‌های بسیار شگفت‌انگیزی در ساختار و عملکرد بلاک چین وجود دارد. این ویژگی‌ها شامل موضوعاتی مثل کنترل شبکه، ساختار، امنیت اطلاعات، شفافیت و غیره می‌شود که در ادامه به‌طور مفصل درباره‌ آن‌ها صحبت خواهیم کرد.

برای جامع‌تر شدن مطلب و درک بهتر موضوع، ابتدا هر کدام از فناوری‌های بلاک چین و پایگاه داده را تعریف کرده و مورد بررسی قرار می‌دهیم و در نهایت تفاوت‌های بلاک چین و پایگاه داده را به‌طور کامل توضیح می‌دهیم.

آشنایی با بلاک چین

فناوری بلاک چین یک «دفتر کل توزیع» (Distributed Ledger) شده است و در شبکه‌ آن، اعضا می‌توانند به‌صورت «همتا به همتا» (peer to peer) با هم در ارتباط باشند و یک شبکه‌ واحد را تشکیل دهند. ارتباط اعضای شبکه و تبادل اطلاعات از طریق فرایندی به نام «الگوریم اجماع» (Consensus Algorithms) انجام می‌گیرد. چنین شبکه‌ای برای فعالیتش نیازی به واحد کنترل مرکزی یا متمرکز ندارد و این ویژگی باعث می‌شود، بلاک چین در مقایسه با دیگر شبکه‌ها قابل اعتمادتر باشد.

روند کار در بلاک چین به این صورت است که وقتی یکی از «نود»های (Node) شبکه اطلاعاتی را برای نود دیگری ارسال می‌کند،‌ یک تراکنش ایجاد می‌شود. هر تراکنش باید توسط الگوریتم اجماع مخصوصی تایید شود. الگوریتم اجماع صحت تراکنش را بررسی می‌کند و اجازه‌ ثبت اطلاعات نامعتبر را روی بلاک چین نمی‌دهد. تمام چیزی که در بلاک چین ثبت می‌شود،‌ بلاک‌ها هستند. در حقیقت اطلاعات تراکنش‌ها و سایر موارد مهم در بلاک‌ها قرار گرفته و در صورت تایید همه، به بلاک چین اضافه می‌شوند و برای همیشه روی آن باقی می‌مانند.

شبکه‌ بلاک چین پردازش تراکنش‌ها را با توجه به «پیوستگی زمانی» (Timestamp) آن‌ها انجام می‌دهد که باعث می‌شود همه بتوانند تراکنش‌ها را بررسی، ردیابی و تایید کنند. این شبکه با چنین عملکردی باعث می‌شود همه‌ کارها به‌صورت شفاف، امن و تغییرناپذیر انجام شوند.

 

پایگاه داده

حالا که با مفهوم بلاک چین آشنا شدیم، باید ببینیم پایگاه داده دقیقا چه تعریفی دارد. پایگاه داده برخلاف بلاک چین یک دفتر کل متمرکز است و توسط یک سازمان مرکزی، مدیریت و اداره می‌شود. پایگاه داده قابلیت نوشتن و خواندن اطلاعات از دفترکل را ارائه می‌دهد؛ اما نکته اینجاست که فقط افراد خاصی با سطح دسترسی مشخص قادرند عملیات خواندن و نوشتن را انجام دهند. از هر اطلاعاتی می‌توان چندین کپی روی پایگاه داده ذخیره کرد و این قابلیت‌ها نیازمند اعتماد به یک سیستم متمرکز است تا این کارها را روی سرورهای مشخصی برای ما انجام دهد.

عملکرد متمرکز باعث می‌شود یک پایگاه داده کارایی و قابلیت‌های مهمی داشته باشد. مثلا مدیریت متمرکز اطلاعات در پایگاه داده بسیار ساده‌تر است و همچنین دسترسی به اطلاعات خیلی سریع انجام می‌شود. یعنی علاوه بر اینکه فرایند ذخیره و بازیابی اطلاعات ساده‌تر است،‌ این کار با سرعت بالا انجام می‌شود.

یکی از مهم‌ترین مسائل در پایگاه داده این است که اگر زمانی به محل ذخیره‌سازی اطلاعات آسیبی وارد شود،‌ احتمال نابودی اطلاعات خیلی بالا خواهد بود. برای حل این مسأله از پایگاه داده چند نسخه‌ «پشتیبان» (backup) تهیه می‌کنند. نکته‌ دیگر امکان دستکاری در اطلاعات است. هر کسی که بتواند به سیستم مدیریت پایگاه داده دسترسی پیدا کند،‌ می‌تواند اطلاعات را تغییر دهد و این بزرگ‌ترین ضعف سیستم‌های متمرکز است.

 

تفاوت‌های بلاک چین و پایگاه داده

اگر بخواهیم نگاه دقیق‌تری به ساختار پایگاه داده بیندازیم باید گفت که تمام اطلاعات در پایگاه داده قابل جست‌وجو و بازخوانی هستند. این کار توسط یک زبان جستجوی ساختاریافته به نام SQL انجام می‌شود. تقریبا هر نوع اطلاعاتی را می‌توان روی پایگاه داده ذخیره کرد و قابلیت نوشتن میلیون‌ها رکورد روی پایگاه داده وجود دارد.

پایگاه‌های داده در ابتدا به‌صورت «سیستم‌های سلسله‌مراتبی مدیریت فایل» به وجود آمدند و محدودیت‌های زیادی داشتند. در ادامه مدل‌های رابطه‌ای ساخته ‌شدند و امکان کار کردن با چندین پایگاه داده به‌صورت همزمان فراهم شد و در نهایت سیستم‌های مدیریت پایگاه داده برای بالابردن کارایی ایجاد شدند.

اتفاقی که در مرکز یک پایگاه داده می‌افتد این است که هر عنصر از داده‌ها در جدول‌هایی نوشته و ذخیره می‌شود. هر جدول چندین ستون یا فضای مشخص برای ذخیره‌سازی انواع مختلف داده‌ها را دارد.

این‌ها مواردی بود که باید در مورد پایگاه داده بدانیم تا درک ادامه‌ی مطالب برای‌مان راحت‌تر شود. لازم به ذکر است نوع خاصی از بلاک چین‌ها وجود دارند که به آن‌ها «بلاک چین خصوصی» (private block chain) گفته می‌شود که در یک محیط کاملا خصوصی و کنترل‌شده کار می‌کنند. این بلاک چین‌ها ممکن است بیشتر به یک پایگاه داده شبیه باشند، ولی تفاوت‌هایی اساسی با هم دارند.

یک بلاک چین خصوصی تمام ویژگی‌های کلی بلاک چین‌ها را به ارث برده است و فقط در یک محیط بسته محدود می‌شود. تنها افرادی که توسط مدیر سیستم مشخص شده باشند، می‌توانند در عملیات‌ها دخالت کنند. در نتیجه تنها شباهتی که بلاک چین خصوصی با پایگاه داده دارد، متمرکز بودن آن است.

همان‌طور که قبلا هم اشاره شد، بحث تفاوت‌های اساسی بلاک چین و پایگاه داده بسیار گسترده است. در اینجا می‌خواهیم ۶ مورد از مهم‌ترین تفاوت‌ها را مورد بررسی قرار دهیم.

 

اختیار و کنترل امور

نحوه‌ اختیار و کنترل امور شبکه، اولین موردی است که در مقایسه‌ بلاک چین و پایگاه داده مطرح می‌شود. بلاک چین با این هدف ساخته شده است که کارها به‌صورت غیرمتمرکز انجام شوند، در صورتی‌که پایگاه‌های داده همواره متمرکز هستند. این ویژگی بلاک چین به تنهایی باعث شد این فناوری به نسل جدید تکنولوژی ذخیره‌سازی اطلاعات تبدیل شود.

مفهوم غیرمتمرکزسازی باعث شد تغییرات گسترده‌ای در سیستم‌ها و فرایندهای صنعتی اتفاق بیفتد. این ویژگی سیستم‌ها را قادر ساخت که به طور مستقل و بدون نیاز به سازمان مدیریت مرکزی فعالیت کنند.

در طرف مقابل، پایگاه‌های داده عملکردی کاملا متمرکز دارند و بر این اساس ساخته می‌شوند. هیچ پایگاه داده سنتی را نمی‌توان یافت که متمرکز نباشد. اگر به دنبال یک پایگاه داده‌ غیرمتمرکز بروید، بدون شک به بلاک چین‌ها خواهید رسید.

 

ساختار (معماری)

معماری یک شبکه‌ بلاک چین و پایگاه داده با هم متفاوت است. معماری پایگاه داده بر اساس مدل کلاینت سرور طراحی شده ‌است. این یک مدل معماری معروف و کارآمد است و برای تمام شبکه‌ها، چه در مقیاس کوچک و چه بزرگ کاربرد دارد. در این ساختار، کاربر یا کلاینت در نقش دریافت‌کننده‌ سرویس است و سرور (یا سرورها) در نقش یک سرویس‌دهنده‌ متمرکز عمل می‌کنند. ارتباط بین کلاینت و سرور از طریق یک کانکشن امن امکان‌پذیر می‌شود.

در بلاک چین معماری کاملا متفاوتی را شاهد هستیم. بلاک چین از یک دفترکل توزیع‌شده استفاده می‌کند و این قابلیت را به اعضای شبکه می‌دهد که به‌صورت همتا به همتا و با استفاده از پروتکل‌های رمزنگاری با هم به‌صورت مستقیم ارتباط برقرار کنند. از آنجایی که سازمانی برای مدیریت مرکزی وجود ندارد، اعضا خودشان در انجام الگوریتم اجماع مشارکت می‌کنند.

یکی از معروف‌ترین الگوریتم‌های اجماع POW یا همان الگوریتم اثبات کار است که در آن ماینرها با حل معادلات پیچیده‌ ریاضی در فرایند تأیید تراکنش‌ها در کل شبکه مشارکت می‌کنند.

یک پایگاه داده نیازی به الگوریتم اجماع ندارد و با توجه به ساختار متمرکزی که دارد، کنترل تمام داده‌ها و فعالیت‌های خواندن و نوشتن به‌صورت انحصاری در دست مدیر شبکه است.

 

تغییرناپذیری و مدیریت داده‌‌ها

وقتی که پای تغییر دادن اطلاعات در میان باشد، بلاک چین و پایگاه داده عملکرد بسیار متفاوتی از خود نشان می‌دهد. در یک پایگاه داده‌ سنتی، داده‌ها به‌راحتی نوشته و خوانده می‌شوند و تمام فعالیت‌ها بر اساس فرایندی به نام CRUD اتفاق می‌افتد. CRUD مخفف ۴ کلمه‌ ساخت (Create)، خواندن (Read)، نوشتن (Write) و پاک کردن (Delete) است. تمام داده‌ها را در پایگاه داده می‌توان در مواقع لازم پاک کرد و از نو نوشت.

مراحل ذخیره‌ اطلاعات در بلاک چین سازوکار دیگری دارد. اطلاعاتی که روی بلاک چین نوشته می‌شوند را هرگز نمی‌توان دستکاری کرد و به این خاطر بلاک چین قابلیت تغییرناپذیری اطلاعات (Immutability) را دارد. وقتی پردازش یک بلاک به اتمام می‌رسد و به زنجیره‌ اصلی اضافه می‌شود،‌ دیگر نمی‌توان تغییری در محتویات بلاک اعمال کرد و این فرایند کاملا یک طرفه است.

پایگاه داده‌ سنتی فاقد این ویژگی است و این امکان وجود دارد که اطلاعات ذخیره‌شده توسط مدیر یا یک هکر دستکاری و بازنویسی شود.

 

شفافیت

یکی از ویژگی‌های منحصربه‌فرد بلاک چین، شفافیت است. به این معنی که هر کسی می‌تواند با استفاده از نرم‌افزار مشخص، اطلاعات نوشته‌شده در بلاک چین را ببیند و بررسی کند. چنین شفافیتی اعتماد به شبکه را افزایش می‌دهد.

پایگاه داده با فعالیت متمرکزی که دارد، نمی‌تواند هیچ‌گونه شفافیتی به کاربران ارائه کند. کاربران حتی اگر بخواهند هم نمی‌توانند تراکنشی را در پایگاه داده تأیید کنند. البته مدیر می‌تواند اطلاعات خاصی را در دسترس همه قرار دهد، اما فرایند تأیید نمی‌تواند توسط کاربران معمولی صورت بگیرد.

بلاک چین ویژگی ‌شفافیت خود را مدیون قابلیت تغییرناپذیری اطلاعات در بلاک‌هاست. اطلاعات نوشته‌شده در بلاک به‌هیچ‌وجه قابل تغییر نیستند و این باعث می‌شود یکپارچگی شبکه تحت هیچ شرایطی از بین نرود.

 

هزینه

در مورد هزینه‌ پیاده‌سازی شبکه باید گفت که به طور کلی پایگاه داده خرج کمتری نبست به بلاک چین دارد. بلاک چین یک فناوری نوظهور و همچنان در حال توسعه است. کسب و کارها قبل از اینکه سمت بلاک چین بروند، باید برنامه‌ریزی و پیش‌بینی دقیقی از شرایط و نیازهای خود داشته باشند.

شرکت‌هایی که هم‌اکنون از فناوری بلاک چین استفاده می‌کنند باید همواره سیستم‌های خود را به‌روز نگه ‌دارند و ارتقای این شبکه‌ها نیازمند تغییرات زیرساختی خاصی است.

تنظیمات و تغییرات در یک پایگاه داده‌ سنتی به‌راحتی قابل انجام است. پایگاه‌های داده بر اساس فرایندهای شناخته‌شده‌ای کار می‌کنند و با بیشتر سیستم‌ها سازگاری دارند. به همین خاطر کسب و کارها از پایگاه داده به عنوان راه‌حلی مقرون به‌صرفه و پیاده‌سازی سریع استفاده می‌کنند. البته اگر از دید بلندمدت به بحث هزینه‌ها نگاه کنیم، بلاک چین راه‌حل معقول‌تری ارائه می‌کند و می‌تواند در دراز مدت از اتلاف هزینه‌ها جلوگیری کند. در حقیقت بلاک چین هزینه‌های مراقبت و استهلاک شبکه را به‌شدت پایین می‌آورد.

 

سرعت و کارایی

آخرین مورد از تفاوت‌های بلاک چین و پایگاه داده مربوط به‌سرعت انجام کارها در شبکه است. پایگاه داده به‌خاطر سرعت بالا در اجرای درخواست‌ها معروف است و می‌تواند میلیون‌ها درخواست و داده را در لحظه پردازش کند.

بلاک چین از لحاظ سرعت تفاوت قابل توجهی با پایگاه داده دارد. این به‌خاطر فرایندهای خاصی است که در بلاک چین، روی داده‌ها صورت می‌گیرد و همچنین به‌خاطر نوظهور بودن این فناوری است. هنوز سال‌ها زمان نیاز است تا بلاک چین به حدی توسعه یابد که بتواند مثل پایگاه داده‌های سنتی، پردازش‌ها را با استاندارهای سرعت موجود در پایگاه‌های داده‌ امروزی انجام دهد.

زمانی که یک تراکنش برای بلاک چین ارسال می‌شود،‌ تمام کارهایی که در پایگاه داده انجام می‌شود، به همراه چند مرحله‌ اضافی روی تراکنش‌ها پیاده‌سازی خواهد شد. این مراحل شامل تأیید امضای تراکنش، مکانیزم اجماع و ثبت در تمام دفاتر کل هستند و در تمام آن‌ها رمزنگاری صورت می‌گیرد و باعث پیچیدگی و زمان‌بر شدن فرایند پردازش اطلاعات می‌شود.

 

سخن پایانی

پایگاه داده و بلاک چین دو فناوری برای ذخیره‌سازی اطلاعات هستند و شباهت‌ها و تفاوت‌های زیادی با هم دارند. عمر پایگاه داده بسیار بیشتر از بلاک چین است؛ اما بلاک چین قابلیت‌های جدیدی را ارائه می‌کند که تا قبل از این توسط پایگاه داده امکان‌پذیر نبود.

یک پایگاه داده سیستم کاملا متمرکزی است که توسط مدیر آن اداره می‌شود. مدیر توان اعمال هر نوع تغییری در پایگاه داده را دارد و یک پایگاه داده عملا نمی‌تواند بدون مدیر فعالیت کند. پایگاه داده به نسبت، طراحی و پیاده‌سازی ساده‌تر و سرعت عملیاتی بیشتری نسبت به بلاک چین دارد.

بلاک چین نسل جدید سیستم ذخیره‌ اطلاعات به‌صورت غیرمتمرکز است و بر اساس فناوری دفتر کل توزیع‌شده طراحی شده است. این فناوری در موارد مهمی مثل اختیار و کنترل امور، ساختار، تغییرناپذیری و شفافیت نسبت به پایگاه داده پیشرفته‌تر است.