برنامه نویسی بلاکچین چیست؟ معرفی زبان‌های محبوب برنامه نویسی بلاک چین

مثل برنامه‌های دیگر، بلاکچین و سیستم‌های غیرمتمرکز نیز با زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف نوشته و طراحی می‌شوند. برنامه نویسی بلاکچین فرایندی است که در طی آن ابتدا هسته و بستر اصلی بلاکچین طراحی می‌شود و سپس برنامه‌ها و قابلیت‌های کاربردی برای بلاکچین نوشته می‌شود. برنامه نویسی بلاکچین به مهارت‌های خاصی نیاز دارد و برای توسعه بلاکچین‌ها، اغلب از زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا مثل سالیدیتی استفاده می‌شود. در این مقاله از میهن بلاکچین توضیح می‌دهیم که برنامه نویسی بلاکچین چیست و از کدام زبان‌های برنامه‌نویسی برای توسعه بلاکچین استفاده می‌شود.

خلاصه مطلب: 🔸 برنامه نویسی بلاکچین به معنای شکل‌دهی ساختار بخش‌های مختلفی از یک بلاکچین است. 🔸 زبان‌های کدنویسی سطح بالا ابزار مناسبی برای ساخت برنامه‌های غیرمتمرکز و قرارداد‌های هوشمند در این عرصه هستند. 🔸 اهدافی مثل تغییرناپذیر ساختن یک بلاکچین‌، خودکار‌سازی توافق‌نامه بین طرفین در قرارداد‌ها و غیره موجب شده‌اند تا به برنامه نویسی بلاکچین نیاز داشته باشیم. 🔸 از جمله زبان‌های قدرتمند مورد استفاده در این حیطه می‌توان به سالیدیتی‌، جاوا‌، SQL‌، جاوا اسکریپت‌، PHP‌، روبی‌، #C و غیره اشاره کرد.

برنامه نویسی بلاکچین چیست؟

به زبان ساده‌، برنامه نویسی بلاک‌چین به معنای شکل دادن به ساختار کلی بخش‌های مختلف در یک بلاکچین است. با استفاده از برنامه نویسی بلاکچین می‌توانیم بخشی از مفاهیم پرکاربرد دنیای واقعی را وارد عرصه بلاکچین کنیم. فرایند توسعه و برنامه‌نویسی یک بلاکچین شامل طراحی، ساخت و نگهداری برنامه‌ها و سیستم‌های آن است. در واقع، هدف این است که از قابلیت‌های منحصربه‌فرد تکنولوژی بلاکچین برای حل مشکلات و خلق فرصت‌ها استفاده شود.

قرارداد هوشمند یک مثال خوب و نوآورانه از بازسازی نیازمندی‌های دنیای واقعی به کمک برنامه نویسی بلاکچین است. مثل قرارداد عادی، قرارداد هوشمند نیز نوعی توافق رسمی بین دو طرف است. ولی برخلاف قرارداد عادی، قرارداد هوشمند برنامه‌ای است که در بلاکچین ذخیره می‌شود. قرارداد‌های هوشمند تنها زمانی فعال می‌شوند که طرفین توافق‌نامه به شرایط تعیین‌شده عمل کنند. این تطابق خودکار میان طرفین، اجرای صحیح قرارداد هوشمند را تضمین می‌کند.

برای درک بهتر کاربرد قرارداد هوشمند، بیایید فرایند لندینگ یا وام گرفتن را بررسی کنیم. برای وام گرفتن در دنیای واقعی، باید به بانک مراجعه کنیم و پس از پر کردن فرم‌های مربوطه و بردن ضامن، زمان زیادی را برای تایید مقامات بالاتر منتظر بمانیم. این در حالیست که برای دریافت وام از پلتفرم‌های لندینگ بلاکچینی، تنها کافیست شرایط دریافت وام که در قرارداد هوشمند نیز ذکر شده‌اند (مثل حد مشخصی از سپرده‌گذاری در آن پلتفرم) فراهم باشد. در این حالت تنها کافیست قرارداد هوشمند را امضا کنیم و نیازی به کاغذبازی و انتظار در صف‌های طولانی نیست.

کاربردهای برنامه نویسی بلاکچین

ما به برنامه نویسی بلاکچین نیاز داریم تا بتوانیم پتانسیل حقیقی بلاکچین را کشف کرده و از آن استفاده کنیم. از جمله دلایل ضروری بودن برنامه‌نویسی در تکنولوژی بلاکچین به عناوین زیر می‌توان اشاره کرد:

• توسعه‌دهنده یا برنامه‌نویس می‌تواند پارامترهای قرارداد هوشمند در یک بلاکچین را در قالب یک زبان برنامه‌نویسی سطح بالا بیان کند.
• یکی از اهداف استخدام ریاضی‌دان‌ها در حوزه بلاکچین، تغییرناپذیر کردن بلاکچین‌ها است؛ یعنی وقتی یک تراکنش تایید می‌شود، دیگر قابل حذف نیست. در نتیجه، بلاکچین برای تراکنش‌های مالی بسیار مناسب است.
• شبکه‌های بلاکچینی نیز نوعی قرارداد خوداجرا هستند که در آن‌ها شرایط توافق دو طرف با صراحت و به‌صورت خط‌هایی از کد نوشته شده است.
• چیزی که بلاکچین را به یک فناوری انقلابی تبدیل کرده است، قابل برنامه‌نویسی بودن آن است. کار برنامه‌های بلاکچینی صرفا ثبت داده‌ها نیست؛ این برنامه‌ها بر اساس شرایط توافق‌نامه مدیریت می‌شوند و می‌توانند عملیات تجاری را به‌صورت آنی انجام دهند.

نحوه عملکرد توسعه‌دهندگان بلاکچین

توسعه‌دهنده بلاکچین بر اساس درکی که از ساختار و پروتکل‌های فناوری بلاکچین دارد، برنامه‌های غیرمتمرکز (dApps) را می‌سازد. توسعه‌دهندگان بلاکچین مسئولیت توسعه مدل‌ها، طرح‌ها و محتوای سه‌بعدی را بر عهده دارند.

به‌طور کلی، توسعه‌دهندگان دو دسته هستند: توسعه‌دهنده هسته یا زیرساخت بلاکچین (Core Blockchain Developer) و توسعه‌دهنده نرم‌افزار بلاکچین (Blockchain Software Developer).

کار توسعه‌دهنده هسته، طراحی ساختار و امنیت سیستم بلاکچینی است. در واقع توسعه‌دهنده هسته اساس و بستری را می‌سازد که توسعه‌دهندگان دیگر قرار است بر روی آن کار کنند.

توسعه‌دهندگان نرم‌افزار از ساختار طراحی‌شده توسط توسعه‌دهندگان هسته استفاده می‌کنند تا برنامه‌های غیرمتمرکز و وبسایت‌ها را بسازند. گاهی اوقات (مثلا وقتی که شرکت کوچک است) پیش می‌آید که یک نفر وظیفه هر دو توسعه‌دهنده را انجام دهد.

وظایف و مسئولیت‌های توسعه‌دهنده بلاکچین:

• طراحی پروتکل‌های بلاکچینی
• طراحی ساختار شبکه که برای متمرکز کردن یا تمرکززدایی داده‌ها استفاده خواهد شد.
• توسعه بک‌اند (Back-End) بر اساس پروتکل‌های بلاکچینی
• توسعه طرح‌های فرانت‌اند (Front-End) بر اساس نیاز مشتری

کار توسعه‌دهنده بلاکچین این است که برای فرماندهی، کنترل، حفظ یکپارچگی و حل مشکلات بلاکچین راهکارهای خلاقانه طراحی کند. تجزیه‌و‌تحلیل پیچیده، طراحی، توسعه، آزمایش و رفع اشکالات نرم‌افزار (به‌خصوص برای سخت‌افزارهای خاص یا سرویس‌های تجاری) از جمله کارهای دیگری است که یک توسعه‌دهنده بلاکچین انجام می‌دهد. توسعه‌دهندگان با استفاده از زبان‌های برنامه‌نویسی و دانشی که از پلتفرم‌های دیگر به‌دست آورده‌اند، چندین سیستم مختلف را با هم مدیریت می‌کنند.

 مثل همه شغل‌های دیگر، توسعه‌دهندگان بلاکچین نیز با مشکلات و موانعی روبه‌رو هستند. برای مثال، توسعه‌دهنده مجبور است با زیرساخت‌های قدیمی و محدودی که در اختیار دارد انتظارات پروژه‌های بلاکچینی را برآورده کند. ضمنا، درک و پیاده‌سازی سیستم‌های رمزنگاری غیرمتمرکز، فراتر از دانش IT سنتی است و به مهارت‌های خاص نیاز دارد.

بهترین و معروف‌ترین زبان‌های برنامه نویسی بلاکچین

توسعه‌دهندگان از زبان‌های برنامه‌نویسی معروف و سطح بالا برای توسعه بلاکچین و برنامه‌های غیرمتمرکز بر بستر آن استفاده می‌کنند. در اینجا به بهترین و معروف‌ترین زبان‌های برنامه نویسی بلاکچین اشاره می‌کنیم.

۱. سالیدیتی (Solidity)

سالیدیتی یکی از بهترین زبان‌های برنامه نویسی بلاکچین است. این زبان در سال ۲۰۱۴ توسط گوین وود (Gavin Wood) معرفی شد. سالیدیتی بهترین زبان برنامه‌نویسی برای قراردادهای هوشمند است و در آن از زبان‌های جاوا، ++C و پایتون استفاده شده است.

ویژگی‌های مثبت:

• یادگیری آسان
• پایداری و انعطاف‌پذیری
• کاربرپسند
• قابل‌اعتماد، امن و مناسب برای ایجاد قراردادهای هوشمند
• ارائه قابلیت ایمنی نوع چندگانه (Multiple Type-Safe) در رابط باینری برنامه

معایب و نکات منفی:

• تفسیر منطق (Reason) آن آسان نیست.
• نمی‌توان قابلیت‌های زیادی به قرارداد اضافه کرد.
• مستندسازی کافی از آسیب‌پذیری‌های آن وجود ندارد.

کاربردها:

• قراردادهای هوشمند اتریوم با زبان سالیدیتی نوشته می‌شوند.
• یکی از محبوب‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی برای توسعه قراردادهای هوشمند است.

۲. جاوا (Java)

از لحاظ محبوبیت و کاربرد، جاوا کاربردی‌ترین زبان برای بلاکچین و یکی از رقیب‌های قوی زبان C است. زبان جاوا دارای مجموعه‌ای از رابط‌های کاربردی برنامه‌نویسی است که اجزای نرم‌افزاری، باندل‌ها و غیره را شامل می‌شود.

ویژگی‌های مثبت:

• قابل استفاده در پلتفرم‌های مختلف
• بر بستر ماشین جهانی جاوا اجرا می‌شود و کاربرپسند است.
• قدرتمند
• حافظه به آسانی پاک می‌شود.

معایب و نکات منفی:

• داینامیک (پویا) بودن
• شفافیت بالا

کاربردها:

• قابلیت احتمال زبان جاوا کاربرد‌های مفیدی در بلاک‌چین دارد.
• در Hyperledger Fabric، پروتکل IOTA، شبکه NEM و NEO از جاوا استفاده شده است.

۳. پایتون

پایتون یک زبان برنامه‌نویسی نسبتا جدید در بلاکچین است و به‌دلیل قواعد نوشتاری یا سینتکس ساده‌ای که دارد (شبیه به قواعد زبان انگلیسی)، اغلب توسط کدنویسان مبتدی استفاده می‌شود.

ویژگی‌های مثبت:

• قابلیت پردازش داده‌های بزرگ و اجرای معادلات ریاضی پیچیده
• قابل‌ اجرا در پلتفرم‌های مختلف (ویندوز، مک، لینوکس و غیره)
• راحت‌ترین زبان برای یادگیری برنامه نویسی بلاکچین که در مقایسه با زبان‌های دیگر، نوشتن برنامه با آن آسان‌تر است.
• نمونه‌سازی سریع

معایب و نکات منفی:

• اغلب به‌عنوان زبان سرور استفاده می‌شود.
• چندان هوشمند نیست.
• تحت کتابخانه‌های مستندسازی‌شده کار می‌کند.

کاربردها:

• نوشتن محتوای هوشمند برای هایپرلجر
• نوشتن قرارداد برای نئو

۴. جاوا اسکریپت (JavaScript)

توسعه دنیای وب مدرن توسط موتور جاوا اسکریپت انجام می‌شود. اگر جاوا اسکریپت با HTML و CSS ترکیب شود، قابلیت‌های آن بهبود می‌یابد. جاوا اسکریپت یکی از محبوب‌ترین زبان‌های کدنویسی برای بلاکچین است و معمولا برای ساخت صفحه‌های وب استفاده می‌شود.

ویژگی‌های مثبت:

• شیءگرا
• مبتنی بر نمونه اولیه (Prototype‌)
• پشتیبانی از برنامه‌نویسی فانکشن‌محور یا همان تابع‌محور (در نتیجه پراستفاده‌ترین زبان برنامه‌نویسی در بلاکچین است)
• عملیات غیرهمزمان (Asynchronous) را به‌خوبی مدیریت کرده و ارتباط بین نودها را به‌راحتی برقرار می‌کند.

معایب و نکات منفی:

• پویا بودن
• تفسیر آن به نوع مرورگر بستگی دارد
• هرکسی می‌تواند کد را ببیند

کاربردها:

• فرانت‌اند برنامه را به شبکه اتریوم و قراردادهای هوشمند متصل می‌کند.
• کیت نرم‌افزار هایپرلجر فابریک که برای Node.js منتشر شده است، یک چهارچوب قدرتمند است که در صنعت IT زیاد از آن استفاده می‌شود.

۵. پی‌اچ‌پی (PHP)

پی‌اچ‌پی یک زبان برنامه‌نویسی متن‌باز و مستقل از پلتفرم است که توسط Zend Engine ساخته شده است. زبان PHP بر روی انواع سیستم‌های عامل اجرا می‌شود و یک کتابخانه قابل تنظیم دارد که کار توسعه‌دهندگان بلاکچین را آسان‌تر می‌کند.

ویژگی‌های مثبت:

• به راحتی نصب و راه‌اندازی می‌شود (یکی از مناسب‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی برای قراردادهای هوشمند است).
• با هر سیستم عاملی قابل اجرا است.
• ساده و به‌راحتی قابل یادگیری است.

معایب و نکات منفی:

• در دیتابیس‌های بزرگ دچار مشکل می‌شود.
• امکان اصلاح وجود ندارد.
• به‌طور مکرر دچار ارور Runtime می‌شود.

کاربردها:

• استفاده برای توسعه نرم‌افزارهای موبایل و ارائه راهکار برای مسائل پیچیده

۶. ++C

زبان برنامه‌نویسی ++C از لحاظ مورفولوژی (ساختارشناسی) ران‌تایم، بسط و گسترش توابع و چندریسمانی (Multithreading) بسیار قدرتمند است. این زبان یکی از شناخته‌شده‌ترین زبان‌های توسعه بلاکچین است و به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد که داده‌ها را بر اساس مشخصات خاص شکل دهند.

ویژگی‌های مثبت:

• شیءگرا و ساده
• امن و کاربرپسند
• پرسرعت و قدرتمند

معایب و نکات منفی:

• قادر به تخصیص حافظه پویا نیست.
• هنگام نوشتن برنامه‌های طولانی دچار مشکل می‌شود.
• وابسته به پلتفرم

کاربردها:

• در توسعه بلاکچین‌های مختلف مثل استلار، ریپل و بیت کوین به کار رفته است.

۷. #C

یکی از محبوب‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی متن‌باز مایکروسافت است که با نام «سی‌شارپ» (C Sharp) شناخته می‌شود. سی‌شارپ یکی از مناسب‌ترین زبان‌ها برای ساخت قراردادهای هوشمند است و توسط توسعه‌دهندگان زیادی در سراسر جهان استفاده می‌شود. زبان #C از روش‌های شیءگرا و زبان نشانه‌گذاری گسترش‌پذیر استفاده می‌کند.

ویژگی‌های مثبت:

• کتابخانه غنی
• دچار مشکلاتی مثل از دست رفتن حافظه نمی‌شود.
• کنترل نسخه‌های مختلف در آن راحت‌تر است.
• برای سیستم‌های غیرمتمرکز به‌عنوان یک پشتیبان عمل می‌کند.

معایب و نکات منفی:

• تعامل و استفاده مستقیم از سخت‌افزار
• کامپایلر مستقل ندارد.
• اجرای عملیات زیاد طول می‌کشد و زمان‌بر است.

کاربردها:

• بلاکچین‌های نئو و آیوتا از این زبان استفاده کرده‌اند.

۸. گو (Go)

گو یک زبان برنامه‌نویسی قوی و چندمنظوره است که قدرت و امنیت زبان‌ C را با راحتی زبان‌های مدرن (مثل پایتون و جاوا اسکریپت) ترکیب کرده است.

ویژگی‌های مثبت:

• کتابخانه غنی
• پایداری و انعطاف‌پذیری
• قابلیت اجرای چند برنامه نامتقارن به‌صورت هم‌زمان
• ساده و امن

معایب و نکات منفی:

• یادگیری آن سخت است.
• سینتکس (قواعد نوشتاری) بسیار پیچیده‌ای دارد.
• به‌اندازه زبان‌های دیگر محبوب نیست.

کاربردها:

• پروژه Go-Ethereum با این زبان نوشته شده است.
• در راهکارهای بلاکچینی مثل هایپرلجر فابریک استفاده شده است.
• کد زنجیره پروژه Loom Network با زبان گو نوشته شده است.

۹. سیمپلیسیتی (Simplicity)

زبان سیمپلیسیتی به این منظور ساخته شد تا دانش و آگاهی درباره ارزهای دیجیتال را افزایش دهد. این زبان امکان استفاده از قابلیت‌هایی مثل پرداخت‌های بدون واسطه، رمزنگاری و قراردادهای هوشمند پیشرفته را برای کاربران شبکه Liquid فراهم کرد.

ویژگی‌های مثبت:

• قابل اعتماد
• امن

معایب و نکات منفی:

• امکان هک شدن بهینه‌سازهای کد وجود دارد.
• نیاز دارد تا روش‌های تابعی و صوری را باهم ترکیب کند.

کاربردها:

• پیچیدگی اسکریپت بیت کوین را کاهش داد و باعث درک بهتر آن شد.
• با پلتفرم Elements (یک پلتفرم بلاکچینی متن‌باز) سازگار است.

۱۰.  روبی (Ruby)

زبان برنامه‌نویسی روبی قابلیت تخصیص حافظه بسیار خوبی دارد. روبی تمرکز خود را بر سادگی و افزایش کارایی معطوف کرده است. این ویژگی‌ها روبی را به یک زبان کاربرپسند و مناسب برای برنامه نویسی بلاکچین تبدیل کرده است. روبی از قابلیت‌ چندپارادایمی برخوردار است؛ یعنی در پلتفرم‌های مختلف قابل توسعه و اجرا است.

ویژگی‌های مثبت:

• زبان چندپارادایمی
• دارای کامیونیتی بسیار بزرگ و قوی
• قابل اجرا روی ویندوز و PIOX

معایب و نکات منفی:

• رفع ایرادات در آن سخت است و دچار خطای ران‌تایم می‌شود.
• انعطاف‌پذیری کمی دارد.
• سرعت پردازش بسیار کمی دارد.

کاربردها:

• به‌کمک پلاگین‌ها و APIها، به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد که چهارچوبی برای برنامه نویسی بلاکچین ایجاد کنند.

۱۱. راست (Rust)

راست می‌تواند راهکارهای خلاق، برگشت‌ناپذیر و پایدار ارائه کند. به کمک این زبان، توسعه‌دهندگان بلاکچین می‌توانند چهارچوب‌های قوی و ساده بسازند. زبان برنامه‌نویسی راست رویکرد مناسبی را برای بهره‌گیری از حالت‌های قابل تنظیم، سورس‌کدهای قوی، افزایش حافظه و پیدا کردن فرصت‌های جدید ارائه می‌کند.

ویژگی‌های مثبت:

• نوظهور ولی امن
• ارائه چهارچوب‌های موثر و پرسرعت

معایب و نکات منفی:

• نسبتا نوظهور و درک آن کمی سخت است.

کاربردها:

• ایجاد راهکارهای نوآورانه و موثر

۱۲. اس‌کیو‌ال (SQL)

اس‌کیو‌‌ال یکی دیگر از زبان‌های برنامه نویسی بلاکچین است که برای ساخت راهکارهای امن و موثر در سطح سازمانی استفاده می‌شود.

ویژگی‌های مثبت:

• امن و کاربردی

معایب و نکات منفی:

• نوظهور و کمی ناشناخته

کاربردها:

• در شبکه Aergo به کار رفته است.

۱۳. ارلنگ (Erlang)

ارلنگ نمونه دیگری از زبان‌های کدنویسی بلاکچین محسوب می‌شود.

ویژگی‌های مثبت:

• مقیاس‌پذیری بالا
• بک‌اند بسیار قوی
• تغییرناپذیر و دارای قابلیت تحمل خطا

معایب و نکات منفی:

• نوظهور و تقریبا ناشناخته

کاربردها:

• ساخت شبکه‌های همتابه‌همتا در اکوسیستم‌های بلاکچینی

۱۴. رولنگ (Rholang)

رولنگ یک زبان برنامه‌نویسی نسبتا جدید است که استفاده ساده‌ای دارد. سینتکس این زبان به‌راحتی قابل درک است. این قابلیت بار حافظه تحمیل‌شده به توسعه‌دهندگان را کاهش می‌دهد.

ویژگی‌های مثبت:

• قابل اعتماد و امن
• راحت و کاربرپسند
• پرسرعت و دقیق

معایب و نکات منفی:

• جدید و نوظهور
• پردازش برنامه‌های توسعه‌نیافته با آن سخت است.

کاربردها:

• به‌جای روش‌های شی‌ء‌گرا از یک پارادایم برنامه‌نویسی تابعی استفاده می‌کند.

۱۵. سی‌اکس (CX)

زبان CX به‌عنوان یک واسطه تجاری مجازی عمل می‌کند و قابلیت‌های مختلفی دارد. از جمله این قابلیت‌ها به دسترسی آسان به برنامه‌های دستکاری و توانایی اعمال کاهش اجباری در مقادیر‌، بردارها و وکتور‌ها می‌توان اشاره کرد.

ویژگی‌های مثبت:

• خدمات تجاری
• دسترسی آسان به برنامه‌های دستکاری

معایب و نکات منفی:

• نسبتا جدید و درک آن سخت است.

کاربردها:

• درکنار زبان Go استفاده می‌شود و کاربران را از اجرای کدهای اختیاری بی‌نیاز می‌کند.
• در کنار OpenGL استفاده می‌شود و ظرفیت گرافیک را افزایش می‌دهد.

سوالات متداول (FAQ)

جمع‌بندی

در این مقاله تلاش کردیم تا به سوال برنامه نویسی بلاک چین چیست پاسخ بدهیم و چند نمونه زبان‌های برنامه نویسی بلاکچین را معرفی کنیم. به‌طور کلی، برنامه نویسی بلاکچین به معنای طراحی و ساخت سیستم‌های بلاکچینی و مدیریت و کنترل این سیستم‌هاست. برای این‌که بتوانیم از فناوری بلاکچین نهایت استفاده را ببریم و کاربردهای واقعی برای آن طراحی کنیم، به علم برنامه‌نویسی در این حوزه نیاز داریم. سالیدیتی، پایتون، جاوا و جاوا اسکریپت جزو محبوب‌ترین زبان‌هایی هستند که برای برنامه نویسی بلاکچین استفاده می‌شوند. آیا از زبان‌های برنامه نویسی بلاکچین استفاده کرده‌اید؟ چه مزایا و معایبی را در این زبان‌ها مشاهده می‌کنید؟ تجربه خود را با ما در میان بگذارید.