نقش بلاک‌چین در توسعه زیرساخت‌های شبکه

این مطلب یکی از مقالات پرونده ویژه«بلاک‌چین، کی، کِی، کجا، چگونه، چرا» شماره 213 ماهنامه شبکه است. علاقه‌مندان می‌توانند کل این پرونده ویژه را از روی سایت شبکه دانلود کنند.

چرا مش اهمیت دارد؟

امروزه، تعداد کاربران گوشی همراه بیش از شمار افرادی است که به اینترنت دسترسی دارند. بر اساس پیش‌بینی سیسکو تا سال ۲۰۲۰ شمار کاربران گوشی همراه به پنج و نیم میلیارد نفر خواهد رسید. بااین‌حال، طبق برآورد مجمع جهانی اقتصاد (WEF) در سال ۲۰۱۶، بیش از چهار میلیارد نفر در دنیا امکان دسترسی به اینترنت را نداشته‌اند. برپایی زیرساخت‌های لازم برای برقراری اتصال اینترنتی مطمئن در کشورهای کمتر توسعه‌یافته، هزینه زیادی را به اپراتورها تحمیل می‌کند و به‌ناچار، این هزینه‌ها به مشتریان منتقل می‌شوند. بنا بر تحلیل ارائه شده از سوی فیس‌بوک، کاربرانی که از طریق زیرساخت‌های تازه برپاشده به شبکه همراه متصل می‌شوند، مجبورند سه برابر بیش از کاربران فعلی برای استفاده از خدمات، هزینه کنند. به این ترتیب محدودیت‌ مالی مانع مهمی در مسیر اتصال مناطق محروم و کمتر توسعه‌یافته به شبکه اینترنت به‌شمار می‌آید. برخی از محققان معتقدند، به‌منظور ایجاد دسترسی همگانی به اینترنت، باید بهای جهانی استفاده از دیتا را به‌طور متوسط به میزان 90درصد کاهش دهیم تا این دسترسی همگانی مقرون‌به‌صرفه باشد. یکی از راهکارها برای رفع این چالش، استفاده از شبکه‌های مش است که به کمک آن‌ها و با صرف هزینه‌ای معقول می‌توان زیرساخت‌های اینترنتی موجود را به مناطق بی‌بهره از اینترنت متصل کرد. با این‌که سابقه شبکه‌های مش به دهه ۸۰ میلادی بازمی‌گردد، اما استفاده از شبکه‌های مش تجاری سابقه زیادی ندارد و این امکان وجود دارد که با استفاده از فناوری مش، بخش وسیعی را زیر پوشش شبکه قرار دهیم. در چنین شبکه‌ای بدون نیاز به برج‌های مخابراتی یا ارتباطات ماهواره‌ای، می‌توان از دستگاه‌های گوشی همراه یا اینترنت اشیا به‌عنوان گره‌های یک شبکه استفاده کرد. 

مطلب پیشنهادی

انقلاب بعدی صنعت شبکه و ارتباطات در راه است

شبکه نوظهور مش نحوه ارتباطات دنیا را دگرگون می‌کند

ترکیب مش و بلاک‌چین

بلاک‌چین و شبکه‌های مش به دو موضوع جذاب در صنعت مخابرات تبدیل شده‌اند. چندین گروه تحقیقاتی روی ایده ترکیب این دو و دستیابی به راهکاری جدید برای دسترسی به اینترنت کار می‌کنند. شبکه‌های مش امکان دسترسی به شبکه جهانی اینترنت را به‌ویژه در مناطق محروم فراهم می‌کنند. استفاده از بلاک‌چین در چنین شبکه‌هایی افراد را ترغیب می‌کند تا با به اشتراک گذاشتن پهنای باند و توان سخت‌افزاری مازاد خود، توکن پاداش بگیرند و این راهکار در عمل، شریک شدن در برپایی یک شبکه مش را برای همه به امری سودآور تبدیل می‌کند. ایده‌ای که می‌توان از آن با عنوان کلی «جمع‌سپاری تأمین زیرساخت اتصال‌ به شبکه» یاد کرد. CMN‌ (سرنام Community Mesh Network) از جمله چنین ایده‌هایی است. CMN نوع خاصی از شبکه‌های مش بی‌سیم است که معمولا به‌عنوان یک Community Network برپا می‌شود۱. 
از ویژگی‌های مهم چنین شبکه‌ای، امکان استفاده آزادانه، رایگان و بدون محدودیت‌های رسمی از شبکه است. به‌عنوان مثالی از شبکه‌های CMN می‌‌توان به Guifi.net اشاره کرد. این شبکه زیرنظر بنیاد Guifi.net اداره می‌شود و با در اختیار داشتن بیش از ۳۴هزار روتر یکی از بزرگ‌ترین سی‌اِن‌های جهان به‌شمار می‌آید (شکل 1).

شکل۱. شبکه Guifi.net با در اختیار داشتن بیش از ۳۴ هزار روتر و ترکیبی از اتصالات بی‌سیم و فیبرنوری، یکی از بزرگ‌ترین CMNها به‌شمار می‌آید.

در این سامانه سعی شده با سازوکاری موسوم به «سامانه غرامت» (Compensation System)، توازنی بین میزان به اشتراک گذاشتن منابع و مصرف منابع برقرار شود. به‌طوری‌که میزان ارزش عرضه و مصرف منابع شبکه‌ای برای هر کاربر در یک منطقه خاص ثبت می‌شود. هر چه فرد منابع بیشتری را مصرف کرده باشد باید با به اشتراک گذاشتن منابع آن را جبران کند و به‌نوعی غرامت آن را بپردازد تا توازن برقرار شود. در حال حاضر، این سیستم اقتصادی به‌طور سنتی اداره می‌شود. یک شرکت‌کننده میزان مصرف خود را اظهار کرده و بنیاد Guifi.net این ادعا را بررسی می‌کند؛ اما در این روش امکان بروز خطا و حتی اقدامات فریبکارانه وجود دارد. به همین دلیل، باید راهکاری ارائه شود که شرکت‌کنندگان مطمئن شوند میزان مصرف منابع به‌طور منصفانه‌ای سنجیده می‌شود. بلاک‌چین، یکی از راهکارهایی است که می‌توان از آن برای رفع این چالش در شبکه‌های P2P بهره برد و آن را از نظر اقتصادی برای مشارکت‌کننده‌ها جذاب کرد. بلاک‌چین یک ذخیره‌ساز داده توزیع‌شده و غیرقابل تغییر است. سازوکار بیشتر شبکه‌های بلاک‌چین به‌گونه‌ای است که کاربران می‌توانند بدون این‌که شناخته شوند، بخشی از شبکه باشند و با دیگر اعضای شبکه دادوستد کنند؛ اما در شبکه‌های CMN نظیر Guifi.net هر یک از شرکت‌کننده‌ها برای پیوستن به شبکه و اشتراک گذاری منابع، باید در ابتدا هویت خود و منابعی را که قرار است در اختیار شبکه قرار دهند، ثبت کنند.

راهکار رایت‌مش

رایت‌مش (RightMesh) به‌منظور برپایی شبکه‌ مشِ موبایل مبتنی بر نرم‌افزار، پلتفرم و پروتکلی معرفی کرده که از فناوری بلاک‌چین و توکن اختصاصی‌اش موسوم به Rmesh استفاده می‌کند. در این شبکه توزیع‌شده، هر تلفن همراه هوشمند اندرویدی یا دستگاه مبتنی بر اینترنت اشیاء، نقش یک گره را بازی می‌کند و تبادل داده بدون نیاز به اینترنت و با استفاده از وای‌فای، بلوتوث و وای‌فای‌دایرکت که از امکانات معمول تلفن‌های امروزی هستند، انجام می‌شود (شکل ۲).

شکل2. گره‌های مجاور، یکدیگر را یافته و به هم متصل می‌شوند و این فرآیند تکرار می‌شود و داده‌ها از طریق بلوتوث، وای‌فای یا وای‌فای‌دایرکت در شبکه جابه‌جا می‌شوند. اگر گره‌ای به اینترنت دسترسی داشته باشد، سایر گره‌های متصل به آن هم قادر خواهند بود به اینترنت یا شبکه‌های مش دیگر متصل شوند.

رایت‌مش، غیرمتمرکز (Decentralized) و P2P است و در نتیجه تبادلات در چنین شبکه‌ای، به یک واسط مرکزی مثل بانک یا شرکت‌های اینترنتی وابسته نیستند. رایت‌مش کاربران را تشویق می‌کند که در ازای دریافت توکن، ظرفیت اضافی اینترنت و منابع سخت‌افزاری خود نظیر توان پردازشی، ذخیره‌سازی یا حتی داده‌های جمع‌آوری‌شده از حسگرها را با دیگر اعضای شبکه به اشتراک گذارند. کاربران و دستگاه‌های متصل به شبکه رایت‌مش با یک حساب اتریوم (Ethereum) به‌طور منحصربه‌فرد شناسایی‌شده و امکان تبادل توکن‌ فراهم می‌شود. هر دستگاه روی شبکه رایت‌مش می‌تواند به دادوستد پهنای باند با دیگر کاربران بپردازد. کاربرانی که قصد فروش منابع را دارند، قیمت‌گذاری می‌کنند و در نهایت نظیر هر بازار دیگری، این عرضه و تقاضاست که قیمت نهایی را تعیین می‌کند. John Lyotier بنیانگذار و مدیر ارشد اجرایی شرکت رایت‌مش می‌گوید: «سازمان ملل دسترسی به اینترنت را جزئی از حقوق بشر می‌داند و هدف ما این است کاربران را تشویق کنیم تا دسترسی اینترنتی خود را با دیگرانی که از این دسترسی محروم هستند، به اشتراک گذارند.» 
عرضه خدمات نرم‌افزاری غیرمتمرکز و غیررسمی بر بستر اینترنت تازگی ندارد، اما این خدمات نظیر اتریوم، IPFS و حتی بیت‌تورنت از نظر زیرساخت‌های فیزیکی شبکه، به ارائه‌دهندگان خدمات اینترنتی (ISP) وابسته هستند. با کمک راهکارهایی نظیر رایت‌مش، خدمات اینترنتی از نظر فیزیکی هم مستقل از زیرساخت‌های رسمی شده و غیرمتمرکز می‌شود. Chris Jensen بنیانگذار و مدیر ارشد عملیاتی رایت‌مش می‌گوید: «در مواردی نظیر وقوع بلاهای طبیعی که دسترسی مردم به اینترنت قطع می‌شود، شبکه توزیع‌شده رایت‌مش اتصال را حفظ می‌کند. بسیار حیاتی است که راهکارهای کارآمد و مؤثری ارائه شود تا در چنین موقعیت‌هایی که اتصال سامانه‌‌های رسمی از دست می‌روند، افراد همچنان بتوانند ارتباط خود را با آشنایان حفظ کرده و قادر به درخواست کمک باشند.»

چالش

 دستیابی به یک شبکه مش پایدار مبتنی بر تلفن‌های همراه کار چندان ساده‌ای نیست. ازآنجا‌که کاربران تلفن همراه و درنتیجه این گره‌ها به‌طور پیوسته جابه‌جا می‌شوند، اتصالات ایجاد ‌شده هم پایدار نبوده و به برد وای‌فای و بلوتوث دستگاه‌های شرکت‌کننده در شبکه محدود هستند. به همین دلیل چنین گره‌هایی، ارتباط را به‌طور موقتی حفظ می‌کنند. به‌منظور افزایش پایداری چنین شبکه‌ای که گره‌های متحرک دارد، از گره‌های اصلی شبکه موسوم به Superpeer استفاده می‌شود. این گره‌ها که به اینترنت متصل هستند، هم در ایجاد شبکه شرکت دارند و هم از طریق اتریوم، توکن به شبکه تزریق می‌کنند. اما استفاده از این گره‌‌ها، با روش غیرمتمرکزی که در بلاک‌چین دنبال می‌شود، در تضاد است. اگر این‌ گره‌های خاص به اینترنت یا سایر ابرگره‌ها متصل نباشند، گره‌های دیگر‌ نمی‌توانند به‌طور مستقیم به آن‌ها متصل شوند. به‌طور کلی می‌توان گفت فریم‌ورک رایت‌مش وابستگی زیادی به اینترنت داشته و از سویی، در مورد امنیت دادوستدها هم شبهه‌هایی وجود دارد. برای ‌مثال، اگر گره «الف» بخواهد از طریق یک اَبَرگره (Superpeer) واسطه، پرداختی به گره «ب» داشته باشد این امکان وجود دارد که ابرگره بعد از دریافت این پرداخت از گره «الف»، کانال ارتباطی را ببندد. به‌بیان‌دیگر، امکان دارد که ابرگره، توکن‌هایی را که گره «الف» برای گره «ب» فرستاده است، به سرقت ببرد. در چنین سامانه‌ای نمی‌توان به اَبَرگره‌های متمرکز اعتماد کرد و امنیت تبادل توکن‌ها باید با راهکارهایی نظیر زمان انقضا (Expiration Time) یا هش‌لاک (Hashlock) تضمین شود.

راهکاری برای چالش گره‌های متحرک

گروه اسمارت‌مش (SmartMesh) نخستین گروهی است که یک شبکه مش مبتنی بر بلاک‌چین توسعه داده و توکن اسمارت‌مش یا به اختصار SMT، تنها پروژه مشی است که در فهرست صرافی‌های مهم ارز دیجیتال پذیرفته شده است. پروتکل اسمارت‌مش یک پروتکل شبکه P2P است و
 این امکان را فراهم می‌کند که ابزارهای هوشمند بدون نیاز به اینترنت به هم متصل شده و داده‌ها و ارزش مجازی (Value) در چنین شبکه مشی بین دستگاه‌ها دادوستد شود. برای افزایش گستره تحت پوشش این شبکه، به شمار زیادی از گره‌ها نیاز است. اسمارت‌مش در ازای تأمین زیرساخت از سوی کاربران، به آن‌ها توکن پاداش می‌دهد. اسمارت‌مش با توسعه و بهینه‌سازی شبکه رایدن مخصوص موبایل (Mobile Raiden Network) امکان دسترسی به شبکه رایدن را برای دستگاه‌های همراه هوشمند فراهم می‌کند. همان‌طور که گفته شد، برپایی شبکه‌های مش پایدار مبتنی بر تلفن‌های همراه کار ساده‌ای نیست، به دلیل این‌که کاربران این ابزارها متحرک هستند و مکان ثابتی ندارند. برای غلبه بر این مشکل، پروژه مش‌باکس (MeshBox) راه‌اندازی شد. مش‌باکس یک جعبه سخت‌افزاری است که عملکرد روتر خانگی، ذخیره‌سازی، پخش محتوا و چند عملکرد دیگر را ترکیب کرده و بر اساس پروتکل اسمارت‌مش کار می‌کند (شکل ۳‌).

شکل۳. مالکان مش‌باکس می‌توانند با به اشتراک گذاشتن سخت‌افزار خود در شبکه مش محلی، توکن پاداش بگیرند.

مالکان مش‌باکس می‌توانند با به اشتراک گذاشتن سخت‌افزار خود در شبکه مش محلی، توکن پاداش بگیرند. به این ترتیب افراد تشویق می‌شوند با به اشتراک گذاشتن مش‌باکس خود در شبکه، توکن بیشتری جمع‌آوری کنند و در بهبود برد و پایداری بیشتر شبکه نقشی داشته باشند. قابلیت ذخیره‌سازی توزیع‌شده و مکانیزم IPFS مش‌باکس سبب بهبود شبکه می‌شود و آن را کارآمدتر و مفیدتر می‌کند. با ذخیره‌سازی محلی و ایمن فایل‌های توزیع‌شده، صاحب مش‌باکس توکن‌های MESH پاداش می‌گیرد. وقتی سایر کاربران بخواهند از این فایل‌ها استفاده کنند، صاحب مش‌باکس باز هم توکن پاداش می‌گیرد. به این ترتیب، صاحب مش‌باکس برای این‌که توکن بیشتری به دست آورد، تشویق می‌شود که سخت‌افزار خود را به‌عنوان یک گره برای مدت بیشتری در اختیار شبکه قرار دهد و سعی می‌کند که گره‌اش پایدار و قابل‌اعتماد باشد. مش‌باکس می‌تواند به‌عنوان دروازه‌ای به‌سوی شبکه بزرگ‌تر اینترنت عمل کند. به کمک این قابلیت تا زمانی‌که مش‌باکس‌ها به اینترنت متصل باشند، دستگاه‌های روی شبکه مش به اینترنت دسترسی خواهند داشت. این ویژگی به‌خصوص در نواحی که دسترسی محدود یا عدم دسترسی به اینترنت وجود دارد، بسیار حیاتی است. البته در این بین می‌توان به راهکار بلاک‌مش (BlockMesh) هم اشاره کرد. بنا بر ادعای وب‌سایت بلاک‌مش داده‌های ارسال شده از طریق این شبکه رایگان خواهد بود. کاربران در ازای پشتیبانی از شبکه، توکن پاداش می‌گیرند و می‌توانند از این توکن‌ها در دادوستدهای P2P درون شبکه‌ای استفاده کنند. با این حال، بلاک‌مش استراتژی تشویقی، کیف‌پول و پرداخت‌های آفلاین را به‌خوبی توضیح نداده است. در وب‌سایت بلاک‌مش قید شده، کاربران می‌توانند با کمک شبکه رایدن به‌طور آفلاین دادوستد کنند، ولی از چگونگی پیاده‌سازی این راهکار جزییاتی ارائه نشده است. بلاک‌مش ایده یک روتر وای‌فای اختصاصی (به‌نام MeshEX یا MESH Extender) را مطرح کرده است که تا حدودی مشابه مش‌باکس است (شکل ۴).

شکل۴. کاربران در ازای به اشتراک گذاشتن دستگاه MeshEX در شبکه مش، توکن‌های BMH پاداش می‌گیرند.

کاربران می‌توانند از این روتر در خانه یا محل کار استفاده کنند و در قبال به اشتراک گذاشتن این روترها در شبکه مش متشکل از تلفن‌های همراه و تجهیزات اینترنت اشیا، توکن‌های BMH پاداش بگیرند. راهکارهای بلاک‌مش هنوز در حد تئوری هستند و به‌طور عملی ارائه نشده‌اند. بلاک‌مش در شرایط آزمایشگاهی، برد معمول بین دو دستگاه MeshEx را ۱۵ کیلومتر برآورد کرده و درصورتی‌که دو دستگاه در دید هم باشند فاصله ارتباطی به ۱۰۰ کیلومتر هم می‌رسد. موانعی نظیر ساختمان‌ها روی این برد تأثیر می‌گذارد و با اتصال آنتن به این دستگاه، برد نقطه‌به‌نقطه آن قابل افزایش است.  

مطلب پیشنهادی

رایگان دانلود کنید: کتاب الکترونیکی همه‌چیز درباره بیت‌کوین

جمع‌سپاری ایجاد شبکه

نکته مهم و قابل تامل دنیای امروز ما این است که هنوز چند میلیارد نفر انسان در دنیا وجود دارند که به اینترنت دسترسی ندارند و آن‌ها هم که دسترسی دارند به دلایل مختلف، از این امکان محروم می‌شوند. دیگر دسترسی به اینترنت امری تجملاتی یا در اولویت‌های پایین نیست. دسترسی به اینترنت آنقدر اهمیت دارد که حتی جزئی از حقوق بشر شناخته می‌شود. اما متصل کردن این چند میلیارد نفر به شبکه اینترنت کار ساده‌ای نیست. بلاک‌چین امکانی است که شاید در ابتدا ظهورش خیلی جدی گرفته نمی‌شد، اما اکنون علاوه بر کاربردهای معمول، به‌عنوان یکی از راهکارهای مهم برای تشویق مردم عادی و سازمان‌ها برای مشارکت در تأمین زیرساخت‌های لازم و برپایی یک شبکه ارتباطی وسیع، مطمئن، ارزان و با دسترسی آزاد مطرح‌شده است. اگر چه تلاش‌ها هنوز به آن انسجام کافی نرسیده‌اند، اما می‌توان انتظار داشت که در آینده، فصل جدیدی در شبکه‌سازی آغاز شود. شبکه‌های خودگردانی که توسط مردم برپا شده، اداره و مدیریت می‌شوند

پی‌نوشت:
1. Community Network شبکه‌ای است که زیرساختش با مشارکت مردم و سازمان‌ها و از طریق به اشتراک گذاشتن منابع‌شان برپا می‌شود.