محاسبات توزیع شده چیست؟ بررسی ستون فقرات بلاک چین

محاسبات توزیع شده یک اصول محاسباتی اساسی است که فناوری بلاک چین را پشتوانه می کند، اما دقیقاً چیست؟

درک اساسی از بلاک چین این است که شبکه ای از رایانه هاست که تراکنش ها را تأیید می کند. با این حال، برای هر کسی که علاقه مند به حفاری کمی عمیق تر، تعجب رمزگذاری کلید چگونه کار می کند، یا یافتن اطلاعات در مورد محاسبات توزیع شده می تواند به درک بهتر فناوری بلاک چین منجر شود. درک نحوه عملکرد فناوری فقط برای افراد کنجکاو علمی نیست. همچنین می‌تواند به شما کمک کند تا با تمرکز بر پروژه‌هایی که پایه‌های تکنولوژیکی محکمی دارند، تصمیمات سرمایه‌گذاری آگاهانه‌تری بگیرید.

این مقاله در دو بخش است.

اولین پوشش ها محاسبات توزیع شده چیست، چگونه از آن استفاده می شود و جوانب مثبت و منفی.

در بخش دوم، ما بیشتر به معماری های مختلف سیستم های توزیع شده نگاه می کنیم و به عمق معماری همتا به همتا بلاک چین می پردازیم.

محاسبات توزیع شده چیست؟

در ساده ترین سطح، محاسبات توزیع شده صرفاً شبکه ای از رایانه ها است که به عنوان یک سیستم با هم کار می کنند. ماشین ها را می توان در مجاورت یکدیگر قرار داد و به صورت فیزیکی به عنوان بخشی از یک شبکه محلی متصل شد. یا مانند شبکه های مبتنی بر بلاک چین مانند بیت کوین، رایانه ها می توانند از نظر جغرافیایی پراکنده شوند.

محاسبات توزیع شده برای مدت طولانی تری نسبت به خود بلاک چین وجود داشته است. با رشد استفاده از رایانه در دانشگاه ها و آزمایشگاه های تحقیقاتی در طول دهه 1960، نیاز به رایانه ها برای شروع گفتگو با یکدیگر و به اشتراک گذاری سخت افزارهایی مانند ذخیره سازی و چاپگرها ایجاد شد. در دهه 1970 اولین شبکه های محلی تأسیس شد. اولین سیستم‌های محاسباتی توزیع‌شده، شبکه‌های محلی مانند اترنت، خانواده‌ای از فناوری‌های شبکه‌ای بودند که توسط زیراکس توسعه یافتند. الان همه جا هستند. هر بار که به یک اتصال Wifi جدید می‌پیوندید، وارد یک شبکه رایانه‌ای جدید می‌شوید.

کامپیوترهای موجود در شبکه های توزیع شده نیازی به داشتن فرمت یا پیکربندی سخت افزاری خاصی ندارند. آنها می توانند لپ تاپ یا مین فریم، رایانه های شخصی یا مک باشند. در بلاک چین‌ها، آنها ممکن است رایانه‌های شخصی باشند که دارای یک CPU یا GPU هستند یا سخت‌افزار اختصاصی مانند یک ماینر ASIC.

با این حال، صرف نظر از نوع ماشین موجود در شبکه، همه آنها باید به عنوان یک کامپیوتر واحد کار کنند. کاربر نهایی باید نتواند تشخیص دهد که یک شبکه محاسباتی توزیع شده در پشت رابط وجود دارد.

چرا از محاسبات توزیع شده استفاده کنیم؟

برای نشان دادن اصول اولیه محاسبات توزیع شده، به شرکتی فکر کنید که مالک و اجرای یک برنامه وب، مثلاً یک سایت هیئت شغلی است. با افزایش کاربران بیشتر و بیشتر، چه نامزدها و چه استخدام کنندگان، شرکت به منابع محاسباتی بیشتری برای ادامه اجرای سایت نیاز دارد.

در ابتدا، این شرکت می تواند زیرساخت سرور خود را برای پذیرش کاربران جدید ارتقا دهد و حافظه و پهنای باند بیشتری را اضافه کند. ما به این نوع بسط می گوییم مقیاس بندی عمودی. با این حال، در یک سطح بحرانی، این امر هم از نظر فیزیکی و هم از نظر اقتصادی غیر عملی می شود.

در این نقطه بحرانی، محاسبات توزیع شده راه حلی را به شکل مقیاس بندی افقی. این شرکت به جای ارتقای زیرساخت رایانه‌ای موجود، رایانه‌های بیشتری را به سیستم اضافه می‌کند تا حجم کار افزایش یافته را برآورده کند.

در مثال سایت هیئت شغلی ما، شرکت می داند که بیشتر ترافیک افرادی است که در حال مرور تابلوهای شغلی هستند. بنابراین می تواند یک سرور برده اضافه کند تا وزن فعالیت مرور را تحمل کند. سرور برده اطلاعاتی را از یک سرور اصلی دریافت می کند که پایگاه داده را با سوابق نامزد و شغل جدید به روز می کند.

بلاک چین یک شبکه همتا به همتا است که نوع متفاوتی از سیستم توزیع شده با آنچه در این مثال نشان داده شده است. ما انواع مختلف سیستم های توزیع شده را بررسی خواهیم کرد بخش دوم، معماری های محاسباتی توزیع شده را پوشش می دهد.

مزایای محاسبات توزیع شده

هنگام پاسخ دادن به این سوال، "محاسبات توزیع شده چیست"، نگاهی به جوانب مثبت و منفی نیز ضروری است. وقتی به این مزایا و معایب نگاه می کنیم، در نظر بگیرید که محاسبات توزیع شده چیزی بیش از بلاک چین است. شرکتی که یک سیستم محاسباتی توزیع شده را پیاده‌سازی می‌کند، ممکن است مشکلاتی داشته باشد که روی بلاک چین‌های عمومی تأثیری نداشته باشد و بالعکس.

تحمل خطا و افزونگی

یکی از مهمترین مزایای محاسبات توزیع شده این است که مهم نیست که یک یا چند ماشین در شبکه از کار بیفتند زیرا بقیه می توانند سستی را برطرف کنند. این بدان معنی است که یک شبکه می تواند همیشه روشن باشد. این امر تجارت 24/7 در رمزارز را امکان پذیر می کند، اما در زمینه بلاک چین مزایای دیگری نیز دارد. به عنوان مثال، شرکت هایی مانند Walmart که استفاده می کنند بلاک چین در سیستم های زنجیره تامین آنها، بدون توقف تجربه کنید. این یک امتیاز بزرگ برای عملیات زنجیره تامین جهانی است.

اثربخشی هزینه و کارایی کلی

سیستم های توزیع شده در مقایسه با سیستم های متمرکز، راندمان بهتری از نظر هزینه و کارایی کلی ارائه می دهند. سیستم های متمرکز تا حدی کارآمد هستند. با این حال، مثال تابلوی شغلی ما نشان می دهد که وقتی نیازهای محاسباتی به اندازه معینی رسیدند، مقیاس افقی بیشتر از عمودی منطقی است. افزودن ماشین های بیشتر به یک شبکه هم از نظر فنی و هم از نظر اقتصادی کارآمدتر است.

مقیاس پذیری

در مورد قدرت محاسباتی خالص، محاسبات توزیع شده مقیاس پذیری آسان تری نسبت به محاسبات متمرکز ارائه می دهد. اضافه کردن ماشین‌های بیشتر برای به دست آوردن قدرت محاسباتی بیشتر و کاهش آنها در زمانی که نیاز برق کمتر است، نسبتاً آسان است.

با این حال، بلاک چین مشکلات مقیاس پذیری متفاوتی دارد. در بلاک چین، تعداد تراکنش‌های پردازش شده در یک دوره ثابت، سرعت تراکنش را محدود می‌کند. بنابراین، مسئله مقیاس پذیری یکی از سرعت تراکنش ها است. این محدودیت مقیاس پذیری به دلیل نیاز به گره های یک بلاک چین برای رسیدن به توافق در مورد تراکنش های در حال انجام است. بنابراین، در حالی که محاسبات توزیع شده خود درجه بالایی از مقیاس پذیری را ارائه می دهد، عنصر تئوری بازی بلاک چین به طور کلی چیزی است که مقیاس پذیری در سرعت تراکنش را مختل می کند.

معایب محاسبات توزیع شده

محاسبات توزیع شده مزایای بسیاری را ارائه می دهد. با این حال، با معایبی همراه است.

پیچیدگی - راه اندازی یک سیستم محاسباتی غیرمتمرکز و توزیع شده چقدر پیچیده است؟

عیب‌یابی سیستم‌های توزیع‌شده پیچیده‌تر و دشوارتر از یک سیستم متمرکز است. در زمینه بلاک چین، مدیریت جامعه توسعه دهندگان، اپراتورهای گره و سرمایه گذاران می تواند چالش برانگیز باشد، بدون اینکه هیچ نهاد متمرکزی در کنترل باشد. بنابراین، بخش بزرگی از پیچیدگی اجرای یک بلاک چین ناشی از نیاز به آن است حکمرانی غیر متمرکز در مقیاس.

محاسبات توزیع شده چقدر ایمن است؟

شرکت‌هایی که سیستم‌های توزیع‌شده را پیاده‌سازی می‌کنند باید از امنیت هر دستگاه در شبکه اطمینان حاصل کنند و همچنین از ثبات داده‌ها بین ماشین‌های مختلف اطمینان حاصل کنند.

بلاک چین با استفاده از پروتکل‌های اجماع، این موضوع را برطرف می‌کند، که تضمین می‌کند کل شبکه بر روی یک منبع حقیقت واحد توافق دارد. پروتکل اجماع همچنین به محافظت در برابر عوامل مخرب کمک می کند. تا زمانی که 51 درصد از شبکه در راستای منافع گروه عمل می کند، شبکه امن باقی می ماند. اگر استخرهای ماینینگ قدرت هش کافی را جمع آوری کنند، این یک چالش می شود برای انجام یک حمله 51 درصدی. این خطر به همین دلیل است که بسیاری از افراد جامعه بلاک چین برای تمرکززدایی کامل تلاش می‌کنند و در مقابل شرکت‌هایی مانند Bitmain که بر استخراج ارزهای رمزپایه اصلی تسلط دارند، انتقاد می‌کنند.

هزینه محاسبات توزیع شده چقدر است؟

سازمانی که یک سیستم محاسباتی توزیع شده را پیاده سازی می کند، هزینه راه اندازی اولیه بالاتری را نسبت به یک سیستم متمرکز متحمل می شود. این صرفاً به این دلیل است که سیستم های توزیع شده به سخت افزار بیشتری نیاز دارند.

In بلاک چین، هزینه ها به روشی کمی متفاوت است. در یک بلاک چین غیرمتمرکز، پروژه نیاز به ایجاد یک پایگاه اولیه از اپراتورهای گره دارد که نرم افزار بلاک چین را بر روی ماشین های خود اجرا می کنند. اگرچه یک پروژه بلاک چین آن ماشین ها را نمی خرد، آنها باید اپراتورهای گره را جذب کنند تا نرم افزار بلاک چین خود را بر روی نرم افزار پروژه های دیگر اجرا کنند. به همین دلیل، بسیاری از ICO ها بخشی از سرمایه اولیه را که برای اهداف بازاریابی و تبلیغاتی جمع آوری شده است کنار می گذارند، که بخشی از آن مربوط به ایجاد پایگاه کاربری از اپراتورهای گره برای اجرای شبکه است.

خلاصه

این مقاله تمام نکات اصلی را برای پاسخگویی به سوالات محاسبات توزیع شده پوشش داده است. ما همچنین به مزایا و معایب محاسبات توزیع شده در زمینه بلاک چین نگاه کرده ایم. این قسمت بعدی این مقاله بر روی معماری محاسباتی توزیع‌شده همتا به همتای بلاک چین و نحوه عملکرد آن در مقایسه با دیگر معماری‌های محاسباتی توزیع‌شده تمرکز دارد.