شبکه غیر متمرکز یا Decentralized Network چیست و چه کاربردی دارد؟

شبکه غیر متمرکز چیست و چگونه کار می‌کند؟ ساختار شبکه غیرمتمرکز (Decentralized Network) به چه صورت است و در کدام بخش‌های فناوری می‌توان از آن استفاده کرد؟

تکنولوژی بلاک چین همواره تلاش می‌کند تا با ارائه فناوری‌های جدید، مسیر ساخت دنیایی غیر متمرکز را هموار کند. یکی از مهم‌ترین فناوری‌های اصلی در بلاکچین، شبکه غیرمتمرکز یا همتا به همتا است. این نوع شبکه‌ها یک مدل ارتباطی غیر متمرکز بین گره‌ها یا نودها برقرار می‌کنند که در آن کاربران می‌توانند بدون دخالت سرور مرکزی، اطلاعات خود را بین سایر کاربران جابجا نمایند. ساختار و الگوهای شبکه همتا به همتا در اکثر بلاکچین‌ها اجرا می‌شود. در این مقاله قصد داریم این نوع شبکه را به صورت کامل بررسی کنیم.

شبکه متمرکز چیست؟

قبل از ورود به بحث شبکه غیر متمرکز، بهتر است ابتدا با شبکه متمرکز (centralized network) آشنا شویم. یک شبکه متمرکز شبکه‌ایست که یک بخش مرکزی، عملکرد شبکه را به دست دارد و کنترل می‌کند. بخش مرکزی ممکن است شامل یک نفر، گروه یا یک شرکت باشد که معمولا وظیفه نگهداری شبکه، کنترل و مدیریت کاربران و اجرای قوانین و چارچوب لازم در شبکه را اجرا می‌کند.

ساختار کلی شبکه متمرکز بدین صورت است که تمامی فرآیندهای مهم توسط یک سرور واحد اجرا می‌شود. این سرور وظیفه ذخیره تمامی اطلاعات و اجرای تمامی فرآیندهای شبکه را بر عهده دارد. سیستم فیزیکی یک سرور مرکزی ممکن است در یک مکان یا در چند مکان قرار بگیرد. سرورهای مرکزی معمولا قدرت پردازشی قوی و میزان ظرفیت ذخیره سازی بالایی دارند و می‌توانند با سرعت بسیار بالایی به شبکه وصل شوند. اگر سرور واحد در شبکه متمرکز از کار بیفتد، شبکه نمی‌تواند به کار خود ادامه دهد و قطع می‌شود. پلتفرم‌های دیجیتالی زیادی همچون فیسبوک، واتس آپ و غیره دارای شبکه متمرکز هستند.

شبکه غیر متمرکز چیست؟

به صورت خلاصه، شبکه غیر متمرکز (Decentralized Network) یا همتا به همتا از چندین دستگاه (سرور) تشکیل شده که این دستگاه‌ها به وسیله اتصالات همتا به همتا، داده‌ها و اطلاعات مختلف را با هم به اشتراک می‌گذارند. در واقع شبکه غیرمتمرکز بستری است که در آن سایر کاربران بدون دخالت سرور مرکزی، می‌توانند با سایر دستگاه‌ها ارتباط داشته باشند؛ بنابراین شبکه همتا به همتا یک زیر ساخت مناسب برای اتصال چندین دستگاه در بستر محیطی آفلاین است.

شبکه‌های غیر متمرکز از مدل همتا به همتا یا peer to peer استفاده می‌کنند. این مدل ارتباطی بدین صورت است که کابران می‌توانند اطلاعات و داده‌های خود را به صورت غیر متمرکز به دیگران منتقل کنند و برخلاف مدل متمرکز، که کاربر تنها تقاضای یک دستور را صادر می‌کرد و سرور آن را اجرا می‌نمود، در این مدل کاربر می‌تواند علاوه بر ارسال دستور در شبکه، خود نیز به عنوان یک سرور در شبکه عمل کند. در این حالت کاربر هم می‌تواند از شبکه استفاده کرده و اطلاعات خود را رد و بدل کند و هم از طریق نقش سرور، در شبکه کسب درآمد نماید.

تفاوت های مهم شبکه غیرمتمرکز و متمرکز

همانطور که اشاره شد یک شبکه متمرکز بیشتر برای ایجاد ثبات و کنترل ایجاد می‌شود اما یک شبکه غیرمتمرکز برای ایجاد آزادی و همکاری بین کاربران طراحی می‌شود. به غیر از اهداف و ماهیت این دو شبکه، مهم‌ترین تفاوت بین شبکه‌های متمرکز و غیر متمرکز شامل موارد زیر هستند:

1. نهاد یا شخص ثالث
   در شبکه‌های متمرکز، یک نهاد، گروه یا شرکت ثالث برای ایجاد تسهیل در ارتباط بین کاربران و دریافت داده‌ها و اطلاعات آن‌ها وجود دارد. این موضوع در شبکه‌های غیر متمرکز کاملا متفاوت است. در مدل غیرمتمرکز دیگر نهاد ثالث حذف می‌شود و هر کدام از کاربران می‌توانند به صورت مستقیم در نقش سرور شبکه ظاهر شده و به توسعه آن کمک کنند.
2. شفافیت
   یکی از مهم‌ترین تفاوت‌های شبکه متمرکز و غیر متمرکز، بحث شفافیت است. در یک شبکه متمرکز، به دلیل آن‌که تمامی اطلاعات تحت نظارت یک نهاد ثالث بوده و همگی در یک سرور مرکزی ذخیره می‌شوند؛ میزان شفافیت بسیار پایین است. اما در شبکه های غیر متمرکز، به دلیل تمرکززدایی و استفاده از فناوری‌هایی همچون دفتر کل توزیع شده (DLT) میزان شفافیت اطلاعات و داده‌های شبکه برای کاربران افزایش پیدا می‌کند.
3. مقیاس پذیری
   در بحث مقیاس پذیری، شبکه‌های متمرکز به دلیل داشتن چندین سرور متمرکز و قدرتمند، مقیاس پذیری بالاتری نسبت به شبکه‌های غیر متمرکز دارند. در واقع در Decentralized Network، به دلیل نبود سرورهای مرکزی قدرتمند، توانایی مدیریت داده‌ها و اطلاعات دشوار است.
4. امنیت
   در شبکه‌های متمرکز، هکرها و اسپم‌ها تنها باید به یک یا چند نقطه محدود از سرور مرکزی حمله کنند تا بتوانند به کل شبکه دسترسی داشته باشند. اما در شبکه‌های غیر متمرکز، به دلیل پراکندگی بیشتر سرورها و وابسته نبودن نودها به یکدیگر، هکرها نمی‌توانند امنیت این شبکه را به خطر بیندازند. همچنین به دلیل وجود فناوری‌هایی نظیر قرارداد هوشمند (smart contract) و حذف خطاهای انسانی در مدل غیر متمرکز، میزان امنیت بیشتر می‌شود. لذا امنیت شبکه غیر متمرکز بسیار بالاتر از یک شبکه متمرکز است.
5. هزینه کارمزد تراکنش‌ها
   در شبکه‌های متمرکز، به دلیل آن‌که تعداد واسطه‌های زیادی درگیر فرآیند تراکنش هستند، میزان کارمزدهای معاملاتی بالاتر است. اما در شبکه‌های غیرمتمرکز تمامی این واسطه‌ها حذف می‌شوند و میزان کارمزد شبکه‌ها کاهش پیدا می‌کند.

انواع شبکه های غیر متمرکز (Decentralized Network)

شبکه‌های p2p یا غیرمتمرکز بسته به قابلیت‌ها و اهداف خود، دارای معماری‌های مختلفی هستند. در واقع این نوع شبکه برحسب شیوه ارتباط گیری با کاربران، به 3 دسته زیر تقسیم می‌شود:

• شبکه های ساختار بندی نشده (unstructured networks)

شبکه‌های غیرمتمرکز ساختار بندی نشده یا بدون ساختار، شبکه‌هایی هستند که در آن نودها یا کاربران می‌توانند به صورت تصادفی یا رندوم با سایر نودها در ارتباط باشند و اطلاعات خود را رد و بدل کنند. شبکه‌های ساختار بندی نشده برای انجام فعالیت‌هایی که به سرعت بالا نیاز دارند، بسیار مناسب هستند. در واقع چون نودها می‌توانند به راحتی به شبکه وصل شده و از آن خارج شوند، سرعت تبادلات اطلاعات بالا است.

از طرفی ایجاد unstructured Network بسیار آسان است؛ زیرا هر کدام از کاربران یا نودها که قصد فعالیت به صورت سرور را در شبکه دارند، می‌توانند با کپی کردن لینک‌های موجود در آن و قرار دادن آن‌ها در سرور خود، کار شبکه را ساده‌تر کنند. البته علاوه بر مزایای گفته شده، این نوع شبکه‌ها مشکلاتی نیز دارند. کاربران برای فعالیت در این نوع شبکه‌ها باید سیستم‌های قدرتمندی داشته باشند. در این سیستم‌ها جستجوی کاربران یا نودها به کل شبکه ارسال می‌شود و درخواست باید در تمامی سیستم‌های نودها جستجو شود.

بنابراین کاربران باید سیستم‌های مناسبی داشته باشند تا بتوانند جستجوی سایر کاربران را در سیستم خود پردازش کنند. علاوه بر این، این احتمال بسیار قوی وجود دارد که اطلاعات مورد نیاز یک کاربر در سیستم سایر کاربران وجود نداشته باشد. در واقع موفقیت اینگونه شبکه‌ها منوط به افزایش تعداد نودها یا کاربران است و با تعداد محدودی از کاربران، شبکه نمی‌تواند به خوبی پیشرفت کند. napster، gnutalla از جمله شبکه‌های غیر متمرکز ساختار بندی نشده هستند.

• شبکه های ساختار بندی شده (structured networks)

شبکه‌های ساختار بندی شده دارای سیستم منظم‌ و ساختار یافته‌ای هستند. در این شبکه‌ها هر کدام از نودهای شبکه اجازه دارد تا بخش مشخصی از محتوای موجود در آن را جستجو کند. در واقع در این نوع شبکه، هرکدام از نودها وظایف مشخصی دارند که وظایف بین نودها توسط یک پروتکل غیر متمرکز در شبکه تقسیم می‌شود.

بنابراین زمانی که یک کاربری در شبکه محتوای خاصی را جستجو می‌کند، شبکه به وسیله پروتکل مشترک، که وظیفه انتقال داده‌ها را بر عهده دارد، درخواست کاربر را به نود مسئول آن بخش از محتوا ارسال می‌کند. هزینه راه اندازی این شبکه‌ها نسبت به شبکه‌های ساختار بندی نشده بیشتر است. همچنین این شبکه متمرکزتر از شبکه‌های بدون ساختار است که می‌توان این مورد را عیب اصلی این شبکه‌ها دانست.

• شبکه های ترکیبی

در شبکه‌های ترکیبی، هر دو روش سرور/کلاینت و شبکه همتا به همتا اجرا می‌شود. در واقع در شبکه‌های ترکیبی، اطلاعات مربوط به شبکه در یک سرور ذخیره می‌شود و کاربران برای جستجوی فایل خود، می‌توانند از آن سرور استفاده کنند. در مقابل کاربران می‌توانند نقش سرور را نیز در شبکه ایفا کنند و با بارگزاری فایل‌ها و محتواهای مختلف، به توسعه شبکه کمک کنند. شبکه‌های ترکیبی عملکرد بهتری نسبت به سایر شبکه‌های p2p دارند؛ زیرا در این نوع شبکه‌ها جستجو توسط سرور مرکزی کنترل می‌شود و سرعت پردازش افزایش پیدا می‌کند.

نحوه عملکرد شبکه غیر متمرکز (Decentralized Network)

همانطور که گفته شد، شبکه همتا به همتا یا p2p مدلی از شبکه‌های ارتباطی غیرمتمرکز هستند که به جای یک سرور مرکزی، از چندین دستگاه یا نودها تشکیل می‌شود. در این شبکه نودها می‌توانند بدون دخالت نهاد واسطه، داده‌ها و اطلاعات خود را جابجا کنند. همچنین در آن‌ها ارتباط بین نودها بدون نیاز به هیچ‌گونه واسطه‌ای انجام می‌شود و تمامی نودها در شبکه قدرت برابری نسبت به یکدیگر دارند. حتی وظایف هر نود نیز به صورت یکسان است و هر کاربر می‌تواند درصورت تمایل وظایف مربوط به سرور را در شبکه انجام دهد.

به عبارتی دیگر، در یک شبکه غیر متمرکز، هر کدام از اعضای شبکه دارای وظایف و اقدامات یکسان هستند و برخلاف شبکه متمرکز، که وظایف را بین چند سرور محدود تقسیم می‌کرد، در شبکه‌های غیرمتمرکز هر کدام از نودها در صورت تمایل می‌توانند یک سری وظایف یکسان را اجرا کنند. در شبکه متمرکز، کاربر تنها می‌توانست به صورت کلاینت در شبکه قرار گیرد اما کاربران یا نودها در شبکه‌های همتا به همتا می‌توانند هم به صورت کلاینت و هم به صورت سرور در شبکه حضور داشته باشند.

برای درک بهتر عملکرد شبکه غیرمتمرکز به این مثال توجه کنید: فرض کنید قصد دارید یک فایل موسیقی را از اینترنت دانلود کنید. برای انجام این کار به سراغ یک مرورگر رفته و وبسایت مورد نظر خود را برای دانلود فایل موسیقی انتخاب می‌کنید. هنگامی که وارد سایت شوید، خود وبسایت نقش سرور و سیستم شما نقش کلاینت را ایفا می‌کند.

در واقع در شبکه‌های متمرکز، همانند این سایت، انتقال اطلاعات به صورت یک طرفه انجام می‌شود و کاربران تنها با نقش کلاینت می‌توانند از سرورهای وب موسیقی مورد نظر خود را دانلود کنند اما در شبکه‌های غیر متمرکز شرایط فرق می‌کند. در این حالت زمانی که شما در اینترنت به دنبال فایل موسیقی خود هستید، فرآیند دانلود متفاوت می‌شود.

اگر بخواهید موسیقی مورد نظر خود را از یک شبکه همتا به همتا دریافت کنید، ابتدا باید نرم افزار مربوط به آن شبکه را برای اتصال به بقیه نودها یا دستگاه‌های فعال در شبکه، نصب کنید. بعد از فعالسازی نرم افزار، باید محتوای مورد نظر خود را در قالب نرم افزار، در شبکه غیر متمرکز (Decentralized Network) جستجو کنید.

پس از پیدا کردن موسیقی، دانلود از نودهایی که موسیقی مورد نظر شما را دارند، آغاز می‌شود. در واقع شما جستجو می‌کنید کدام کاربران یا نودها موسیقی شما را در دستگاه خود دارند و بعد از پیدا کردن، موسیقی را از سرور دستگاه آن‌ها دانلود می‌‎کنید. پس از اتمام دانلود، شما می‌توانید فایل موسیقی را در سیستم خود ذخیره نگه دارید تا سایر کاربران در هنگام جستجوی این آهنگ، بتوانند آن را از سرور دستگاه شما دانلود کنند. بدین ترتیب شما هم در نقش کلاینت و هم در نقش سرور در شبکه فعالیت می‌کنید.

شبکه غیرمتمرکز چه کاربردهایی دارد؟

این شبکه‌ها به دلیل ماهیت منحصر به فرد خود، در تمامی پروژه‌هایی که قصد حذف واسطه‌ها را داشته باشند، کاربرد دارند. در حال حاضر با سرعت زیادی در حال توسعه و رشد هستند. برخی از کاربردهای مهم شبکه‌های p2p موارد زیر هستند:

1. اشتراک گذاری محتوا
   یکی از کاربردهای اصلی شبکه‌های غیرمتمرکز، اشتراک گذاری بدون محدودیت محتوا است. این شبکه‌ها به کاربران اجازه می‌دهند تا انواع فایل‌ها را بدون محدودیت در اختیار شبکه و سایر کاربران قرار دهند. برخی از پلتفرم‌هایی نظیر UTorrent و BitComet جزو پلتفرم‌هایی هستند که با استفاده از تکنولوژی شبکه‌های p2p، امکان اشتراک فایل‌هایی نظیر عکس، ویدیو، موزیک و غیره را بدون محدودیت برای کاربران فراهم کرده اند.
2. بلاک چین
   در معماری شبکه‌های بلاک چین از مدل شبکه‌های p2p برای انتقال توکن‌ها در سراسر جهان بدون نیاز به واسطه‌ای استفاده شده است. در واقع تکنولوژی بلاک چین با استفاده از معماری p2p برای ایجاد دفتر کل توزیع شده، تمامی تراکنش‌های خود را به صورت غیر متمرکز انجام می‌دهد. بنابراین شبکه‌های مبتنی بر بلاک چین مانند بیت کوین، اتریوم و غیره که از دفتر کل توزیع شده استفاده می‌کنند؛ نوعی شبکه همتا به همتا محسوب می‌شوند.
3. صرافی های غیر متمرکز
   معماری شبکه‌های همتا به همتا به صرافی‌های ارز دیجیتال نیز ورود پیدا کرده است. صرافی های غیر متمرکز یا Decentralized exchange با استفاده از معماری شبکه‌های همتا به همتا، این امکان را برای خود فراهم می‌کند که بدون حضور نهاد یا شخص ثالث، بتوانند دارایی‌های خود را با کاربران دیگر معامله کنند. صرافی‌هایی مانند صرافی یونی سواپ (uniswap) و سوشی سواپ (sushiswap) از شبکه‌های همتا به همتا استفاده می‌کنند.

مزایای شبکه غیر متمرکز (Decentralized Network)

• افزایش امنیت: یکی از برجسته‌ترین ویژگی‌های شبکه‌های غیرمتمرکز این است که اطلاعات بر روی چندین نود یا گره پخش می‌شوند. در نتیجه، اگر حتی یک یا چند نود مورد حمله یا خرابکاری قرار گیرند، کل شبکه از بین نخواهد رفت و این توزیع داده‌ها به حفظ امنیت و دسترسی مداوم به اطلاعات کمک می‌کند.
• مقاومت در برابر سانسور: به دلیل نداشتن نقطه متمرکزی برای کنترل اطلاعات، شبکه‌های غیرمتمرکز قادر هستند مقاومت بیشتری در برابر تلاش‌های دولت‌ها یا سایر نهادها برای سانسور یا محدود کردن دسترسی به اطلاعات ایجاد کنند.
• توزیع قدرت و کنترل: این شبکه‌ها با پخش کردن قدرت و کنترل در میان یک شبکه وسیع از کاربران، از تمرکز بیش از حد قدرت در دست یک نهاد یا گروه خاص جلوگیری می‌کنند، که این امر می‌تواند به ترویج دموکراسی و عدالت در دسترسی به اطلاعات و منابع کمک کند.
• شفافیت بیشتر: به دلیل ثبت خودکار تراکنش‌ها و فعالیت‌ها در برخی شبکه‌های غیرمتمرکز مانند بلاکچین‌ها، شفافیت بیشتری در مورد تراکنش‌ها و تبادلات اطلاعات وجود دارد، که این امر می‌تواند به کاهش فساد و تقلب کمک کند.
• کاهش وابستگی به سرویس‌های متمرکز: با استفاده از شبکه‌های غیرمتمرکز، کاربران کمتر به سرویس‌دهنده‌های مرکزی وابسته هستند که این امر می‌تواند منجر به کاهش هزینه‌ها، افزایش حریم خصوصی و کاهش اعتماد به نهادهای متمرکز شود.

معایب شبکه غیر متمرکز

• پیچیدگی فنی: راه اندازی و نگهداری یک شبکه غیرمتمرکز می‌تواند بسیار پیچیده‌تر از سیستم‌های متمرکز باشد، زیرا نیازمند دانش فنی گسترده‌ای است و اغلب نیاز به توسعه و نگهداری پیچیده‌تری دارد.
• سرعت کمتر: در مقایسه با سیستم‌های متمرکز که می‌توانند به سرعت داده‌ها را پردازش نمایند، شبکه غیر متمرکز ممکن است به دلیل توزیع داده‌ها و نیاز به هماهنگی بین چندین نود، در پردازش داده‌ها کندتر عمل کنند.
• مشکلات مدیریتی: تصمیم‌گیری و اجرای تغییرات در یک شبکه غیر متمرکز می‌تواند به دلیل نیاز به توافق گسترده بین شرکت کنندگان چالش برانگیز باشد، زیرا هر تغییری نیاز به تأیید و همکاری بسیاری از افراد یا گروه‌ها دارد.
• نگرانی‌های قانونی: به دلیل نبود یک نهاد متمرکز که مسئولیت را بر عهده بگیرد، شبکه‌های غیرمتمرکز ممکن است در تعارض با قوانین و مقررات موجود قرار گیرند و این امر می‌تواند مسائل حقوقی و قانونی ایجاد کند.
• تعمیم پذیری: برخی شبکه‌های غیرمتمرکز ممکن است در مقیاس بزرگ با مشکلاتی مواجه شوند، زیرا با افزایش تعداد کاربران و حجم داده‌ها، شبکه ممکن است کارایی خود را از دست بدهد و به چالش‌های جدیدی برخورد کند.