برنامه نویسی بلاک چین چیست?

برنامه نویسی بلاک چین موارد استفاده‌ی زیادی دارد و برای مدرن‌سازی فرآیندهای کسب و کار موثر است. تکنولوژی بلاکچین یکی از کاربردی‌ترین تکنولوژی‌های امروز دنیاست که مسیر جدیدی برای حفظ امنیت اطلاعات را به روی همگان باز کرد. این فناوری در طول سال‌ها به صنایع کمک کرده تا چالش‌های سنتی خود را اصلاح کنند و پتانسیل استفاده در حوزه‌های اقتصادی، بهداشتی و درمانی، آموزش و پرورش و حتی حقوقی را دارد. از سال 2017 تا 2020 تقاضا برای بلاک چین تقریبا 2000 درصد افزایش یافته و این تکنولوژی به یکی از فناوری‌های ارزشمند در صنعت تبدیل شده است. انتظار می‌رود تا سال 2024، ارزش خالص بازار بلاک چین‌ها به حدود 20 میلیارد دلار برسد. علاقمندان ورود به دنیای بلاک چین باید با زبان‌های برنامه نویسی این حوزه آشنا باشند تا بتوانند بهترین شیوه‌ی توسعه‌ی بلاک چین را یاد بگیرند. در این مقاله قصد داریم درباره‌ی بلاک چین صحبت کنیم و بگوییم برنامه نویسی بلاک چین چیست و چطور می‌توان پا به دنیای بزرگ بلاک چین گذاشت.

آنچه در این مقاله خواهید خواند

بلاکچین چیست؟

برنامه نویسی بلاک چین

انتخاب زبان برنامه نویسی مناسب برای بلاکچین

زبان‌ های برنامه نویسی برتر در حوزه بلاکچین

بلاکچین چیست؟

بلاک چین یا زنجیره‌ی بلوک همان‌طور که از نامش پیداست به بلوک‌های داده‌ای گفته می‌شود که به صورت زنجیره‌وار به یکدیگر متصل شده‌اند و می‌توانند داده‌ها را در خود ذخیره کنند. بلوک‌های داده‌ی جدید را نیز می‌توان در ادامه‌ی بلوک‌های قبلی و به تعداد نامحدود اضافه کرد. ماهیت بلاک‌ چین غیرمتمرکز است و این بلوک‌ها را می‌توان در نودهایی در هر نقطه از جهان قرار داد. شبکه‌ی نودهای بلاک چین از نوع peer to peer است و کامپیوترها دو به دو با هم در ارتباط اند. غیرمتمرکز بودن بلاک چین یک معنای دیگر نیز دارد و آن این است که بلاک چین یک واحد کنترل مرکزی ندارد و تک تک نودها فرآیند تایید یک بلاک جدید و به‌روزرسانی اطلاعات را خودشان انجام می‌دهند. در واقع یک بلوک برای اضافه شدن به زنجیره باید توسط تمامی نودها تاییدیه بگیرد و وقتی اضافه شد، تمامی نودها اطلاعاتشان را آپدیت کرده و نود جدید را به داده‌هایشان اضافه می‌کنند. هر بلوک در بلاک چین علاوه بر داده‌های خود، زمان ایجادش را نیز ذخیره می‌کند تا مرتب‌سازی اطلاعات زنجیره به درستی انجام شود. شکل زیر شمای کلی عملکرد بلاک چین را نشان می‌دهد.

برنامه نویسی بلاک چین و تکنولوژی به کار رفته در آن کاملا امن و قوی است به همین‌ دلیل برای ذخیره و پردازش داده‌های حساس کاربرد زیادی دارد. جنبه‌ی انقلابی این تکنولوژی این است که فرآیندها را فقط یک کامپیوتر ارزیابی نمی‌کند و چندین نود باید عملیات اعتبارسنجی داده را انجام دهند که این باعث قدرتمندتر و امن‌‌تر شدن زنجیره‌ی اطلاعاتی می‌شود. از بلاک چین می‌توان برای معاملاتی که طرفین به هم اعتماد ندارند استفاده کرد؛ چون ایجاد و حذف بلاک‌ها تنها در صورتی انجام می‌شود که همه‌ی نودها روی پردازش موردنظر توافق داشته باشند و کوچکترین خطایی در آن رخ نخواهد داد. کاربرد شگفت انگیز بلاک چین با ظهور بیت کوین مشخص شد، ارزی که هیچ کدام از دولت‌ها در تولید و تغییر آن نقشی نداشتند و کاملا توسط یک جامعه‌ی مستقل کامپیوتری از سراسر دنیا اداره می‌شود.

برنامه نویسی بلاک چین

به منظور درک بهتر برنامه نویسی بلاک چین بهتر است درباره‌ی مفهوم امضای دیجیتال یا هش صحبت کنیم. امضای دیجیتال یا همان هش اساسا یک تابع است که رشته‌ای را به عنوان ورودی می‌گیرد و یک رشته‌ی ثابت عددی را برمی‌گرداند. رشته‌ی خروجی همان هش پیام ورودی است. نکته‌ی مهمی که وجود دارد این است که تابعی که برای ما هش را می‌سازد یک تابع غیرقابل برگشت است و با توجه به رشته‌ی ورودی این هش را محاسبه می‌کند. وقتی می‌گوییم غیرقابل برگشت یعنی نمی‌توانیم مقدار هش تولید شده را مجددا به رشته‌ی ورودی تبدیل کنیم. نکته مهم دیگر این است که امکان ندارد برای یک رشته‌ی ورودی بتوان دو مقدار هش محاسبه کرد یا اینکه برای دو رشته‌ی ورودی یک هش یکسان به دست آورد. برای ساخت این چنین توابعی، رمزنگاران سالیان سال تلاش و تحقیق کرده‌اند. اکثر زبان‌های برنامه نویسی بلاک چین یک کتابخانه‌ی داخلی برای محاسبه‌ی هش ورودی یک رشته‌ی خاص را دارند و می‌توان از آن‌ها برای برنامه نویسی بلاک چین استفاده کرد.

در حالت کلی در برنامه نویسی بلاک چین وظایف زیر انجام می‌شود:

1. طراحی پروتکل‌های بلاک چین
2. طراحی معماری شبکه‌ی بلاک چین با رویکرد توزیعی
3. طراحی بک اند با استفاده از پروتکل‌های بلاک چین
4. توسعه‌ی فرانت اند با توجه به نیاز کلاینت‌ها
5. توسعه و نظارت قراردادهای هوشمند بلاک چین

انتخاب زبان برنامه نویسی مناسب برای بلاکچین

زبان‌های برنامه نویسی بلاک چین مختلفی وجود دارد که یک توسعه‌دهنده می‌تواند برای کار خود انتخاب کند. امروزه برنامه نویس و توسعه‌دهنده‌ی بلاکچین یکی از پرتقاضاترین مشاغل حوزه‌ی برنامه نویسی است. دو دسته توسعه دهنده‌ی بلاک چین داریم:

1. توسعه‌دهنده‌ی هسته‌ی بلاک چین که به طراحی معماری کلی سیستم بلاک چین و امنیت آن می‌پردازد. برای بلاک چین بیت کوین این قسمت از کار توسط زبان برنامه نویسی c++ کدگذاری شده بود. برای این بخش از کدهای بلاک چین معمولا از زبان‌هایی نظیر C یا جاوا استفاده می‌شود.
2. توسعه‌دهنده‌ی نرم افزار بلاک چین که اپ‌های توزیع شده و تحت وب را تولید می‌کند. در اپ‌های توزیع شده، معمولا کدهای بک اند در یک شبکه p2p اجرا می‌شوند و با اپ‌های معمولی تفاوت دارد. با این وجود کدهای فرانت اند اپ‌های توزیع شده کاملا شبیه اپ‌های معمولی هستند و با همان زبان‌های طراحی فرانت اند می‌توان نوشت.

معیارهای انتخاب زبان برنامه نویسی برای بلاکچین

برای کسانی که می‌خواهند قدم به دنیای برنامه نویسی بلاک چین بگذارند، انتخاب یک زبان مناسب چالش بزرگی است. پیدا کردن زبانی که بتواند تمامی نیازهای شما در پیاده‌سازی یک بلاک چین را برطرف کند، کار راحتی نخواهد بود. به طور کلی زمانی که می‌خواهید یک زبان برنامه نویسی برای بلاک چین انتخاب کنید، بهتر است فاکتورهای زیر را در نظر داشته باشید:

1. امنیت: همانطور که گفته شد، امنیت در بلاک چین حرف اول را می‌زند. اگر برنامه‌ی شما نقص امنیتی یا باگ داشته باشد، عملا کاربردی نخواهد بود و خسارات زیادی به شما خواهد زد. پس بهتر است به دنبال زبان‌هایی باشید که بتوانند امنیت برنامه‌ی شما را کاملا تامین کنند.
2. کارایی: بلاک چین در صورتی قابل استفاده خواهد بود که کارایی لازم را داشته باشد و اگر نتوان عملیات مورد انتظار آن را به صورت همزمان روی نودهای شبکه پیاده‌سازی کرد، این برنامه به درد نمی‌خورد. از دیگر کارهایی که انتظار می‌رود برنامه بتواند به سرعت و دقت خوبی اجرا کند هشینگ ورودی‌ها و بررسی تاییدات است که همگی به میزان کارایی زبان انتخاب شده بستگی دارد.
3. قطعیت: یک هش در برنامه بلاک چین باید منحصر به فرد باشد و نمی‌توان دو هش یکسان به دست آورد. بنابراین زبانی برای بلاک چین کاربرد دارد که قطعیت داشته باشد و رفتاری یکسان را در تمامی مراحل از خود به نمایش بگذارد.
4. مدیریت منابع: از آنجا که برنامه نویسی بلاک چین برای شبکه‌های توزیع شده انجام می‌شود، باید سیستم‌ها یا همان نودها بتوانند پاسخگویی خوبی از خود ارائه دهند و منابع به درستی در کل شبکه توزیع شود.

زبان‌ های برنامه نویسی برتر در حوزه بلاکچین

در این بخش به معرفی زبان های برنامه نویسی برتر در حوزه بلاکچین می‌پردازیم:

Solidity

این زبان تحت تاثیر جاوا اسکریپت، PowerShell و C ++ بوده و اولین زبان برنامه نویسی بلاک چین است که باید یاد بگیرید؛ خصوصا زمانی که می‌خواهید اپ‌های توزیع شده توسعه دهید. این زبان مزایای زیادی دارد؛ از جمله:

• مورد پسند توسعه‌دهندگان است
• به زیرساخت‌های جاوااسکریپت، دیباگرها و ابزارهای دیگر دسترسی دارد.
• به صورت برنامه نویسی تایپ شده استاتیک است.
• امکان ارث‌بری در قراردادهای هوشمند را دارد.
• دقت بالایی دارد.

Java

جاوا زبان رسمی توسعه‌ی برنامه‌های اندرویدی است و یک گزینه‌ی مناسب برای توسعه‌ی برنامه‌های بک اند محسوب می‌شود. این زبان همچنین یکی از بهترین زبان‌های برنامه نویسی بلاک چین به شمار می‌رود. زبان جاوا از سینتکس C مشتق شده و به طور گسترده‌ای برای ایجاد قراردادهای هوشمند و اپ‌های توزیع شده کاربرد دارد. از ویژگی‌های این زبان برای بلاک چین می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• پشتیبانی قوی از ساختار شی‌گرایی
• سهولت پاک‌سازی حافظه
• در دسترس بودن کتابخانه‌های فراوان
• برخی از بهترین نمونه‌های بلاک چین مثل NEM، IOTA، NEO و Fabric Hyperledger به زبان جاوا نوشته شده‌اند.

Python

پایتون نه تنها در حوزه‌ی بلاک چین بلکه در حوزه‌های مهمی نظیر توسعه‌ی سرورهای شبکه و IOT نیز توانایی‌های منحصر به فردی دارد. این زبان در سال 1991 ایجاد شد و برای ایجاد برنامه‌ها و اپ‌های توزیع شده و همین‌طور قراردادهای هوشمند ویژگی‌ها و امکانات استثنایی ارائه می‌دهد. از جمله ویژگی‌های مهم پایتون می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• یادگیری آسان برنامه نویسی بلاک چین در پایتون
• دسترسی به یک معماری پویا
• ایده‌آل برای استفاده به هر دو روش پایه و اسکریپتی
• پشتیبانی از برنامه نویسی منبع باز
• کدنویسی بلاک چین در پایتون برای نمونه سازی بسیار کارآمد است.
• از محبوبترین پروژه‌های بلاک چین نوشته شده به زبان پایتون می‌توان Steem، Fabric Hyperledger و Neo را نام برد.

JavaScript

با در نظر گرفتن طیف گسترده‌ای از اپ‌ها و بازی‌هایی که توسعه‌دهندگان نیاز دارند، می‌توان گفت جاوا اسکریپت یکی از بهترین زبان‌های برنامه نویسی بلاک چین دنیاست. این زبان نیز مزایای بی‌شماری به توسعه‌دهندگان ارائه می‌دهد؛ مثلا:

• برنامه نویسی بلاکچین با این زبان امکان ورود آسان‌تر و سریع‌تر به بازار را فراهم می‌کند.
• همچنین برنامه نویسی با این زبان مقیاس پذیری را افرایش می‌دهد.
• چندین فریمورک جاوااسکریپت برای بلاک چین در دسترس است.
• ادغام منابع مربوط بدون هیچ زحمتی انجام می‌شود.

PHP

زبان PHP یکی دیگر از زبان‌های برنامه نویسی بلاک چین است که  که به شرکت‌های توسعه‌ی نرم افزارهای تلفن همراه برای ایجاد راه‌حل‌های بلاک چین توصیه می‌شود. این زبان برای ایجاد بلاک چین‌هایی با سطوح مختلف پیچیدگی کاربرد دارد؛ چون از یک جامعه‌ی بزرگ منبع باز و ویژگی‌های شی گرای متعددی بهره می‌برد.

C++

زبان C++ در سال 195 معرفی شد و در حال حاضر یکی از بهترین زبان‌های برنامه نویسی در حوزه‌ی ارزهای دیجیتال محسوب می‌شود. این زبان از متدولوژی شی گرا بهره می‌برد و برای توسعه‌ی رمزنگاری‌های Bitcoin، Litecoin، Ripple، Stellar و EOS به کار رفته است. از برجسته‌ترین ویژگی‌های  C++ می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• مدیریت کارآمد پردازنده و کنترل حافظه
• سهولت در اجرای موازی و غیرموازی رشته‌ها
• قابلیت جابجایی سمانتیک برای کپی داده‌ها
• زمان کامپایل پلی مورفیسم برای بهبود عملکرد
• جداسازی کدها برای ساختارهای داده‌ای مختلف

C#

زبان سی شارپ توسط مایکروسافت توسعه داده شده و در بحث برنامه نویسی بلاک چین، جایگزین مناسبی برای جاوا به شمار می‌رود. این زبان شی‌گرا، ویژگی‌های زیادی برای برنامه‌های شرکتی، ابری و چندپلتفرمی ارائه می‌دهد. زبان سی شارپ با ویژگی‌های زبان‌های C, SQL,  و  .NET frameworks ارائه شده و گزینه‌ی خوبی برای توسعه‌ی بلاک چین است؛ زیرا:

• منبع باز است.
• سینتکس راحتی برای فهم و یادگیری دارد.
• امکان توسعه‌ی برنامه‌های قابل حمل یا پرتابل را فراهم می‌کند.
• مقرون به صرفه است.

از زبان سی شارپ به طور ویژه‌ای برای ساخت اپ‌های توزیع شده، قراردادهای هوشمند و زیرساخت‌های یک محیط بلاک چین استفاده می‌شود.

Go

زبان گو نیز با درصد موفقیت بالایی در لیست زبان های برنامه نویسی برتر در حوزه‌ بلاکچین قرار گرفته است. این زبان چندان راحت نیست؛ ولی ویژگی‌های خوبی مشابه پایتون و جاوااسکریپت دارد که باعث انتخاب آن به عنوان یک راه‌حل مناسب برای برنامه نویسی بلاک چین شده است. ویژگی‌هایی مثل کاربرپسند بودن، مقیاس پذیری، انعطاف پذیری و سرعت. دو پیاده‌سازی موفق زبان گو برای بلاکچین، پلتفرم‌های Go-Ethereum و Fabric Hyperledger هستند.

Simplicity

این زبان نیز یکی از زبان‌ های برنامه نویسی برتر در حوزه بلاکچین است که در سال 2017 وارد بازار کدنویسی شد و جز زبان‌های سطح بالای بلاکچین به حساب می‌آید. زبان برنامه نویسی بلاک چین Simplicity بر اساس IVY بوده و با سینتکس Haskell نوشته می‌شود که یک سینتکس ساده و عملیاتی است. کدهای Simplicity ماهیتی ریاضی دارند و در عین حال قابل خواندن هستند. از این زبان برای توسعه‌ی راه‌حل‌های بلاکچین و قراردادهای هوشمند استفاده می‌شود. بیتکوین و اتریوم از این زبان استفاده می‌کنند.

Ruby

روبی را می‌توان بهترین زبان توسعه‌ی بلاکچین دانست. این زبان در اواسط 1990 ایجاد شد و یک زبان برنامه نویسی سطح بالا و همه‌منظوره است که به توسعه‌دهندگان فرصت می‌دهد تا apiها و پلاگین‌های منبع باز و کاربردی طراحی کنند. با ترکیب زبان روبی با سایر زبان‌ها می‌توان یک پلتفرم پیشرفته طراحی کرد. در آسیا این زبان برای ساخت نرم افزارها و سیستم‌عامل‌های مبتنی بر بلاکچین مورد توجه قرار گرفته است.

Rust

روست یک زبان تازه وارد در حوزه‌ی برنامه نویسی بلاک چین است؛ ولی با این حال به طور گسترده‌ای برای ساخت راه‌حل‌های نوآورانه، غیرقابل تغییر و امن بلاکچین به کار می‌رود. این زبان توسعه دهندگان منبع باز را قادر می‌سازد تا فریم‌ورک‌هایی سریع و عملیاتی برای بلاکچین بسازند. از قابلیت‌های روست می‌توان به توانمندی آن در مدیریت‌ وضعیت‌های قابل تغییر، بهینه‌سازی کدها، مدیریت حافظه و تنظیم فرآیندهای همزمان اشاره کرد.

SQL

زبان پرس و جوی ساختاریافته یا همان SQL نیز یکی از زبان های برنامه نویسی برتر در حوزه بلاکچین است. این زبان برای ایجاد ارتباطاتی کارآمد و ساده با پایگاه‌ داده‌هایی مانند MySQL، SQL Server، PostgreSQL، و اوراکل طراحی شد و می‌توان از آن برای ساخت راه‌حل‌های سازمانی امن و موثر در زمینه‌ی بلاکچین استفاده کرد.

Erlang

زبان Erlang یکی دیگر از زبان‌های برنامه نویسی بلاکچین است که شما باید برای داشتن آینده‌ای روشن در این حوزه در نظر داشته باشید. این زبان شاید به اندازه‌ی زبان‌هایی مثل جاوا یا پایتون معروف نباشد؛ ولی ویژگی‌های خوبی ارائه می‌دهد. مثلا

• امکانات بک اند غیرموازی
• مقیاس پذیری بالا
• تغییرناپذیر بودن
• تحمل خطا

گاهی مواقع این زبان بهترین انتخاب برای ساخت شبکه‌های p2p  در محیط یک بلاکچین است.

Rholang

Rholang یکی از زبان‌های جذاب در لیست زبان های برنامه نویسی برتر در حوزه بلاکچین است که برخلاف C++ و پایتون، رویکردی شی‌گرا و عملیاتی دارد. این زبان کل برنامه را به عنوان مجموعه‌ای از توابع ارزیابی می‌کند که باید به صورت متوالی حل شوند. به همین علت است که این زبان را یک زبان مناسب برای ساخت قراردادهای هوشمند و پروژه‌های سطح بالا می‌دانند.

CX

آخرین زبان در این لیست CX است که پتانسیل کاربرد به عنوان واسطه‌ی قراردادهای دیجیتالی را دارد و ویژگی‌هایی نظیر کنترل خطای ساده و استفاده از ساختارهایی مثل آرایه و اشاره‌گر را ارائه می‌کند. این زبان روی زبان Go  اسمبل می‌شود و کاربران را از نوشتن کدهای اختیاری بی‌نیاز می‌کند. زبان CX به طور موثری با OpenGL ادغام می‌شود و به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا از ظرفیت‌های GPU نیز استفاده کنند.

سخن آخر

بلاکچین یکی از داغ‌ترین بحث‌های روز دنیاست و برای ورود به آن شما باید به برنامه نویسی بلاک چین تسلط پیدا کنید تا فرصت‌های شکوفایی در این حوزه را به دست آورید. بلاکچین امروزه کاربردهای گسترده‌ای در تمامی صنایع پیدا کرده که معروف‌ترین‌شان بحث ارزهای دیجیتال است. برای تبدیل شدن به یک برنامه نویس بلاک چین شما باید قبل از هر چیز زبان‌های برنامه نویسی مناسب برای این کار را شناخته و از روش‌های مختلف مثل شرکت در دوره‌های حضوری و آنلاین، شرکت در انجمن‌های برنامه‌نویسی و مطالعه و تمرین با مفاهیم نظری و عملی این حوزه آشنا شوید. در این مقاله به بررسی برخی از بهترین زبان‌های برنامه نویسی بلاک چین پرداختیم و به شما گفتیم چه ویژگی‌هایی در این زبان‌ها باعث شده که در لیست زبان‌های برتر بلاکچین قرار گیرند.

سوالات متداول

• آیا یادگیری برنامه نویسی بلاکچین سخت است؟

برنامه نویسی بلاکچین نسبت به مقوله‌های دیگر پیچیدگی‌های بیشتری دارد و باید اطلاعات زیادی در حوزه‌ی شبکه سازی و رمزنگاری داشته باشید، با این حال در صورتی‌که با مفاهیم بلاک چین و برنامه نویسی آشنا باشید، کار سختی نخواهد بود.

• قبل از یادگیری برنامه نویسی بلاکچین، نیاز به چه آموزش‌هایی داریم؟

به طور خلاصه می‌توان گفت شما باید

1. دانش قوی از اصول توسعه‌ی بلاکچین، ویژگی‌های آن و سیستم‌عامل‌های محبوب داشته باشید.
2. نقاط شکست در سیستم کلی را بشناسید.
3. در حداقل یک یا دو مورد از زبان‌های برنامه نویسی بلاک چین مهارت پیدا کنید.
4. با مفاهیم رمزنگاری و ارزهای دیجیتال آشنا شوید.
5. اطلاعات زیادی راجع به توسعه‌ی وب، شبکه و امنیت کسب کنید.
6. کدام زبان‌های برنامه نویسی برای بیت کوین و اتریوم به کار رفته‌اند؟

بلاکچین بیت‌کوین به زبان برنامه نویسی C++ نوشته شده؛ ولی برای اتریوم علاوه بر این زبان، زبان‌های GO و RUST نیز به کار رفته‌اند.