فناوری بلاک چین که در سال ۲۰۰۸ و هم‌زمان با ظهور بیت کوین وارد دنیای فناوری‌های پیشرفته دیجیتال شد، به سرعت به ابزاری قابل اعتماد برای ذخیره و مدیریت داده‌ها در سطح اینترنت و ارتباطات آزاد تبدیل گردید. اما ثبت و نگهداری داده در شبکه بلاک چین چه تفاوت‌هایی با پایگاه داده‌های سنتی دارد؟ شان ری (Shaan Ray)، مشاور و کارشناس حوزه بلاک چین، در مقاله‌ای در وب‌سایت مدیوم، به‌صورت مفصل به تفاوت‌های اساسی و ساختاری میان این دو نوع پایگاه داده پرداخته و نحوه طراحی و عملکرد هر یک را مورد بررسی قرار داده است.
پایگاه داده سنتی
پایگاه‌های داده سنتی عمدتاً بر معماری مشهور کلاینت-سرور (Client-server) مبتنی هستند. در این ساختار، کاربر که به عنوان کلاینت یا مشتری شناخته می‌شود، در صورتی که مجوز دسترسی داشته باشد، قادر است داده‌هایی را که روی یک سرور متمرکز نگهداری می‌شود، تغییر یا ویرایش کند. مدیریت و کنترل کامل پایگاه داده نیز به عهده یک مرجع معین است که ضمن اعطای مجوز به کاربران، هویت آن‌ها را پیش از دسترسی به داده‌ها بررسی و تأیید می‌کند. تعیین صلاحیت کاربران و مدیریت داده‌ها کاملاً در اختیار این مرجع مرکزی است؛ به طوری که اگر امنیت این مرجع به خطر بیفتد، امکان تغییر یا حتی حذف اطلاعات ثبت‌شده وجود خواهد داشت.
برای درک بهتر این موضوع، می‌توان ویکیپدیا را مثال زد. ویکیپدیا یک دانشنامه جامع و محبوب است که هر فرد پس از ایجاد حساب کاربری می‌تواند مقالات جدیدی اضافه کند یا مطالب موجود را ویرایش و بهبود دهد. با این وجود، کنترل نهایی و مدیریت داده‌های ویکیپدیا همچنان در اختیار یک نهاد متمرکز قرار دارد. این نهاد مسئول نظارت بر صحت و اعتبار تغییرات، حفظ امنیت اطلاعات و در صورت لزوم بازگرداندن تغییرات نادرست یا حذف مطالب غیرمجاز است. بنابراین، هرچند کاربران مختلف می‌توانند داده‌ها را ویرایش کنند، اما برتری و اختیار کامل بر داده‌ها، در نهایت به دست یک مرجع مشخص و متمرکز است.
پایگاه‌های داده بلاک چینی
پایگاه‌های داده بلاک چینی ساختاری غیرمتمرکز دارند و از تعداد زیادی نود (node) یا همان کامپیوترهای متصل به شبکه تشکیل شده‌اند. هر نود در فرآیند مدیریت پایگاه داده بلاک چین مشارکت فعال دارد: تمام نودها داده‌های جدید را بررسی می‌کنند و در صورت تأیید، می‌توانند این داده‌ها را به دفتر کل بلاک چین اضافه کنند. برای ثبت هر داده جدید، لازم است که اکثریت نودهای شبکه به اجماع و توافق برسند؛ این مکانیزم اجماع، ستون اصلی امنیت بلاک چین به شمار می‌آید و دستکاری یا تغییر داده‌ها را تا حد زیادی غیرممکن می‌کند.
در شبکه بیت کوین، مکانیزم اجماع از طریق الگوریتم اثبات کار (Proof of Work) یا همان استخراج انجام می‌شود. این فرآیند شامل حل معماهای ریاضی پیچیده (hashing) است که طی آن، داده‌ها به گونه‌ای رمزنگاری و به هم متصل می‌شوند که تغییر یا حذف آن‌ها تقریباً غیرممکن خواهد بود. همچنین در برخی بلاک چین‌ها مانند اتریوم، مکانیزم اجماع از نوع اثبات سهام (Proof of Stake) است که به روشی متفاوت با امنیت و کارایی بالا فعالیت می‌کند.
یکپارچگی و شفافیت
مهم‌ترین عاملی که بلاک چین را از پایگاه داده‌های سنتی متمایز می‌کند، امکان اعتبارسنجی عمومی داده‌هاست که با ویژگی یکپارچگی و شفافیت شبکه حاصل می‌شود.
یکپارچگی در بلاک چین به این معناست که هر کاربر از صحت و تغییرنکردن داده‌ها از لحظه ثبت تا امروز اطمینان کامل دارد. داده‌ها پس از ورود به بلاک چین، غیرقابل تغییر و حذف هستند و همین موضوع باعث می‌شود که افراد به صحت سوابق اطلاعات اعتماد کنند.
شفافیت نیز یکی از اصول بنیادین بلاک چین است؛ به این ترتیب که تمام کاربران می‌توانند فرآیند اضافه شدن هر بلاک به زنجیره را مشاهده و ردگیری کنند. این نظارت جمعی به افزایش اعتماد کاربران و امنیت شبکه کمک می‌کند و جلوی دستکاری یا تغییر مخفیانه داده‌ها را می‌گیرد.
کراد (CRUD) در مقابل خواندن و نوشتن در بلاک چین
در پایگاه داده‌های سنتی، کاربران به طور معمول می‌توانند چهار عملیات اصلی را روی داده‌ها انجام دهند: ایجاد (Create)، خواندن (Read)، به‌روزرسانی (Update) و حذف (Delete)؛ این چهار عمل اساسی با نام اختصاری کراد (CRUD) شناخته می‌شوند و امکان مدیریت و کنترل کامل داده‌ها را به کلاینت (کاربر) می‌دهند.
اما در بلاک چین، ساختار داده‌ها به گونه‌ای طراحی شده که تنها قابلیت اضافه‌کردن داده‌های جدید به زنجیره بلاک‌ها را به کاربران می‌دهد. در این سیستم، داده‌های قبلی پس از ثبت غیرقابل تغییر و حذف هستند و برای همیشه در دفتر کل باقی می‌مانند. به بیان ساده، کاربران بلاک چین فقط می‌توانند داده‌های جدید را بنویسند (اضافه کنند) یا داده‌های موجود را بخوانند (مراجعه و بررسی کنند)؛ اما امکان ویرایش یا حذف اطلاعات قبلی وجود ندارد. این ویژگی باعث می‌شود بلاک چین از نظر شفافیت و یکپارچگی داده‌ها، امتیاز بزرگی نسبت به پایگاه داده‌های سنتی داشته باشد.
اعتبارسنجی و نوشتن در بلاک چین
بلاک چین انجام دو عملیات کلیدی را برای مدیریت تراکنش‌ها امکان‌پذیر می‌کند: «اعتبارسنجی» تراکنش‌ها و «نوشتن» تراکنش جدید. منظور از تراکنش، عملی است که موجب تغییر وضعیت داده‌های قبلی می‌شود اما هرگز آن‌ها را حذف یا بازنویسی نمی‌کند. به عبارت دیگر، تراکنش‌ها صرفاً حالت جدیدی را به داده‌های موجود اضافه می‌کنند و سابقه کامل تمام تغییرات برای همیشه حفظ می‌شود.
برای مثال، فرض کنید در بلاک چین ثبت شده که کیف پول بیت کوین علی دارای ۱ میلیون بیت کوین است. این مقدار به طور دائمی در دفتر کل بلاک چین باقی می‌ماند. اگر علی تصمیم به انتقال ۲۰۰,۰۰۰ بیت کوین بگیرد، یک تراکنش جدید ثبت می‌شود که وضعیت موجودی علی را به ۸۰۰,۰۰۰ بیت کوین تغییر می‌دهد. با این حال، رکورد قبلی (۱ میلیون بیت کوین) همچنان به‌صورت دائمی قابل مشاهده است و هیچ داده‌ای از بلاک چین حذف یا بازنویسی نمی‌شود.
همین خصوصیت یعنی ذخیره تغییرناپذیر و توزیع‌شده بودن سوابق، موجب می‌شود بلاک چین به یک دفتر کل شفاف، قابل ردیابی و مطمئن تبدیل شود؛ سیستمی که هر کاربر در هر زمانی می‌تواند همه تغییرات و تراکنش‌های رخ‌داده را به طور کامل مشاهده و بررسی کند.
کنترل غیرمتمرکز، مهم‌ترین تفاوت میان بلاک چین و پایگاه داده سنتی
یکی از بزرگ‌ترین نقاط ضعف پایگاه داده‌های سنتی، اتکا به کنترل متمرکز است. در چنین ساختارهایی، هر شخصی که به سطح دسترسی کافی برسد، می‌تواند داده‌ها را تغییر دهد، آن‌ها را حذف یا حتی سیستم را مختل کند. به همین دلیل، کاربران باید کاملاً به زیرساخت‌ها و سیاست‌های امنیتی و مدیریتی پایگاه داده اعتماد داشته باشند تا حمله یا سوءاستفاده‌ای رخ ندهد.
در مقابل، فناوری بلاک چین برای حل همین مشکل به وجود آمده است. با تکیه بر معماری غیرمتمرکز و توزیع داده‌ها در بین هزاران نود مستقل، بلاک چین امنیت و مقاومت در برابر دستکاری را در ذات خود جای داده است؛ به طوری که تغییر یا حذف داده‌ها به سادگی ممکن نیست و نیازی به اعتماد به یک شخص یا نهاد مرکزی وجود ندارد.
با این وجود، باید توجه داشت که بلاک چین و پایگاه داده‌های سنتی هرکدام برای کاربردهای خاص خود مناسب‌ترند. بلاک چین برای ثبت اطلاعاتی که نیازمند شفافیت، تغییرناپذیری و امنیت غیرمتمرکز هستند ایده‌آل است. در مقابل، پایگاه داده سنتی سرعت و انعطاف‌پذیری بیشتری برای ثبت و مدیریت داده‌های عمومی و گسترده دارد. بنابراین، هر سازمان باید پیش از انتخاب راهکار مناسب، نیازها و اهداف خودش را به دقت بررسی کند و بر اساس آن، ساختار مناسبی را برگزیند.
