ما هو الند للند (P2P)؟
في حوسبة نظير إلى نظير (P2P)، تتكون شبكة (P2P) من مجموعة من الأجهزة التي تقوم بمشاركة الملفات وتخزينها معًا. يعمل كل مشارك (عقدة) كنظير منفصل. كقاعدة عامة، تتمتع جميع العقد بنفس القوة وتؤدي نفس المهام.
في مجال التكنولوجيا المالية، يشير مصطلح "نظير إلى نظير" عادةً إلى تبادل العملات المشفرة أو الأصول الرقمية عبر شبكة موزعة. تسمح منصة P2P للمشترين والبائعين بإجراء المعاملات دون وسطاء. في بعض الحالات، قد توفر مواقع الويب أيضًا بيئة P2P تربط بين المقرضين والمقترضين.
P2P-архітектура може бути придатною для різних варіантів використання، але вона стала особливо популярною у 1990-х роках، коли були створені перші програми обміну файлами. Сьогодні P2P-мережі лежать в основі більшості криптовалют і складають значну частину блокчейн-індустрії. Однак їх також використовують в інших розподілених обчислювальних програмах، включно з пошуковими вебсервісами، стримінговими платформами، онлайн-маркетплейсами та вебпротоколом InterPlanetary File System (IPFS).
كيف تعمل P2P؟
بشكل أساسي، يتم دعم نظام P2P بواسطة شبكة موزعة من المستخدمين. عادةً لا يوجد لديهم مسؤول مركزي أو خادم، لأن كل عقدة تحتوي على نسخة من الملفات، وتعمل في الوقت نفسه كعميل وكخادم بالنسبة إلى عقد أخرى. وهكذا، يمكن لكل عقدة تنزيل الملفات من عقد أخرى أو رفع الملفات إليها. هذا بالضبط ما يميز شبكات P2P عن الأنظمة التقليدية الأكثر شيوعًا بنمط العميل-الخادم، حيث تقوم أجهزة العميل بتنزيل الملفات من خادم مركزي.
في شبكات P2P، تتبادل الأجهزة المتصلة ملفات يتم تخزينها على الأقراص الصلبة. باستخدام برامج مخصصة لتبادل البيانات، يمكن للمستخدمين طلب الملفات وتنزيلها على أجهزة أخرى في الشبكة. بعد أن يقوم المستخدم بتنزيل هذا الملف، يمكن أن يصبح مصدرًا له.
بعبارة أخرى، عندما تعمل العقد كعملاء، فإنها تقوم بتنزيل الملفات من عقد شبكية أخرى. ولكن عندما تعمل كخادم، فهي تكون مصدرًا يمكن لمواقع الويب الأخرى تنزيل الملفات منه. ومع ذلك، عمليًا يمكن تنفيذ الوظيفتين معًا (مثلاً: تنزيل الملف A ورفع الملف B).
نظرًا لأن كل عقدة تقوم بتخزين الملفات وإرسالها واستلامها، تصبح شبكات P2P أسرع وأكثر كفاءة مع نمو قاعدة مستخدميها. إضافةً إلى ذلك، تجعلها بنيتها الموزعة شديدة المقاومة للهجمات السيبرانية. على عكس النماذج التقليدية، لا تمتلك شبكات P2P نقطة فشل واحدة.
يمكننا تصنيف أنظمة peer-to-peer وفقًا لبنيتها المعمارية. توجد ثلاثة أنواع رئيسية: غير منظمة، ومنظمة، وهجينة من شبكات P2P.
الشبكات P2P غير المنظمة
لا تمثل الشبكات P2P غير المنظمة أي تنظيم محدد للعقد. يتواصل المشاركون عشوائيًا فيما بينهم. وتُعد هذه الأنظمة مقاومة للتدفق العالي (أي أن عدة عقد غالبًا ما تنضم إلى الشبكة وتغادرها).
على الرغم من أن شبكات P2P غير المنظمة أسهل في البناء، فقد تتطلب استخدامًا أعلى لوحدة المعالجة المركزية والذاكرة، لأن طلبات البحث يتم إرسالها إلى أكبر عدد ممكن من الأقران. وهذا يميل إلى إغراق الشبكة بطلبات عندما تقدم مجموعة صغيرة فقط من العقد المحتوى المطلوب.
الشبكات P2P المنظمة
وعلى العكس، فإن الشبكات P2P المنظمة تمتلك بنية تنظيمية تتيح للعقد البحث بكفاءة عن الملفات حتى إذا لم يكن المحتوى عامًا. غالبًا ما يتحقق ذلك باستخدام الدوال الهاشية التي تسهّل البحث داخل قاعدة البيانات.
على الرغم من أن الشبكات المنظمة قد تكون أكثر كفاءة، إلا أنها عادةً ما تمتلك مستوى أعلى من المركزية، وغالبًا ما تتطلب تكاليف إعداد وصيانة أعلى. إضافةً إلى ذلك، تكون الشبكات المنظمة أقل موثوقية عند مواجهة معدلات عالية للتدفق.
الشبكات P2P الهجينة
تجمع الشبكات P2P الهجينة بين نموذج العميل-الخادم المعتاد وبعض جوانب بنية peer-to-peer. على سبيل المثال، يمكن بفضل ذلك إنشاء خادم مركزي يسهّل الاتصال بين الأقران.
مقارنةً بالنوعين الآخرين، تتميز النماذج الهجينة بتحسن في الأداء العام. عادةً ما تجمع بين بعض المزايا الأساسية لكل نهج، مع تحقيق درجة ملحوظة من الكفاءة واللامركزية.
التوزيع أم اللامركزية؟
على الرغم من أن بنية P2P موزعة بطبيعتها، فمن المهم ملاحظة وجود درجات مختلفة من اللامركزية. لذلك، ليست كل شبكات P2P لامركزية.
في الواقع، تعتمد العديد من الأنظمة على جهة مركزية لإدارة نشاط الشبكة، ما يجعلها أكثر مركزية إلى حد ما. على سبيل المثال، تسمح بعض أنظمة P2P لمشاركة الملفات للمستخدمين بالبحث عن الملفات وتنزيلها من مستخدمين آخرين، لكنها لا تستطيع المشاركة في عمليات أخرى مثل إدارة طلبات البحث.
يمكن القول أيضًا إن الشبكات الصغيرة، التي تُدار من خلال قاعدة محدودة من المستخدمين ذوي الأهداف المشتركة، لديها درجة أعلى من المركزية، رغم غياب بنية تحتية مركزية للشبكة.
دور P2P في البلوكشين
في المراحل المبكرة من Bitcoin، عرّف ساتوشي ناكاموتو ذلك على أنه “نظام نقود إلكترونية من نظير إلى نظير”. تم إنشاء Bitcoin كصورة رقمية للأموال. ويمكن نقلها من مستخدم إلى آخر عبر شبكة P2P التي تدير دفترًا موزعًا يُسمى “سلسلة الكتل (blockchain)”.
У цьому контексті P2P-архітектура, властива блокчейн-технології، дозволяє переказувати Bitcoin та інші криптовалюти по всьому світу без необхідності використання посередників або центрального сервера. Крім того، будь-який бажаючий може створити ноду Bitcoin، якщо він хоче брати участь у процесі перевірки та підтвердження блоків.
Таким чином، у мережі Bitcoin немає банків، які обробляють або записують транзакції. Натомість блокчейн діє як книга цифрова، яка публічно записує всі дії. По суті، кожна нода зберігає копію блокчейну та порівнює її з іншими нодами، щоб забезпечити точність даних. Мережа швидко відкидає будь-яку шкідливу активність чи неточність.
У контексті блокчейнів криптовалют ноди можуть виконувати безліч різних ролей. Повні ноди، наприклад، забезпечують безпеку мережі، перевіряючи транзакції на відповідність до правил консенсусу системи.
Кожна повна нода підтримує повну، оновлену копію блокчейну، що дозволяє їм брати участь у спільній роботі з перевірки справжнього стану розподіленого реєстру. Однак варто зазначити، що не всі ноди з повною перевіркою є майнерами.
Переваги
Peer-to-peer архітектура блокчейнів дає багато переваг. Серед найважливіших є той факт، що P2P-мережі забезпечують більшу безпеку، ніж традиційні механізми клієнт-сервер. Розподіл блокчейнів по великій кількості нод робить їх практично несприйнятливими до атак типу Denial-of-Service (DoS)، від яких страждають багато систем.
Оскільки більшість нод повинні досягти консенсусу перед додаванням даних до блокчейну، зловмиснику практично неможливо змінити дані. Це особливо правильно для великих мереж، таких як Bitcoin. Блокчейни меншого розміру більш схильні до атак، тому що одна людина або група можуть зрештою отримати контроль над більшістю нод (це відоме як атака 51%).
В результаті розподілена peer-to-peer мережа، у поєднанні з вимогою консенсусу більшості، дає блокчейнам відносно високий рівень стійкості до зловмисної активності. Модель P2P – одна з причин، через яку Bitcoin (та інші блокчейни) змогли досягти так званої “стійкості للتعطل البیزنطی” (візантійської відмовостійкості).
Крім безпеки، використання P2P-архітектури у блокчейнах криптовалют також робить їх стійкими до цензури з боку центральної влади. На відміну від стандартних банківських рахунків، гаманці криптовалют не можуть бути заморожені або спустошені урядами. Цей опір поширюється також на спроби цензури з боку приватних платформ обробки платежів і контенту. Деякі творці контенту та онлайн-мерчанти прийняли криптовалютні платежі، щоб уникнути блокування своїх платежів третіми сторонами.
Обмеження
Незважаючи на численні переваги، використання P2P-мереж на блокчейнах також має певні обмеження.
Оскільки розподілені реєстри повинні оновлюватися на кожній окремій ноді، а не на центральному сервері، додавання транзакцій до блокчейну потребує величезної обчислювальної потужності. Хоча це й забезпечує підвищену безпеку، водночас значно знижується оперативність роботи، що є однією з основних перешкод، коли йдеться про масштабованість і широке прийняття. Тим не менш، криптографи та розробники блокчейнів вивчають альтернативи، які можна використовувати як рішення для масштабування. Яскравими прикладами є протоколи Lightning Network، Ethereum Plasma та Mimblewimble.
Ще одне потенційне обмеження пов'язане з атаками، які можуть виникнути під час подій хард-форку. Оскільки більшість блокчейнів децентралізовані та мають відкритий вихідний код، групи нод можуть вільно копіювати і змінювати код та відокремлюватися від основного ланцюга، щоб сформувати нову паралельну мережу. Хард-форки це цілком нормально і самі по собі не становлять загроз. Але якщо певні методи безпеки не будуть прийняті належним чином، обидва ланцюги можуть стати вразливими до атак повторного відтворення.
Більш того، розподілений характер P2P-мереж робить їх відносно складними для контролю та регулювання не тільки в блокчейн-сфері. Декілька P2P-програм і компаній були замішані в незаконній діяльності та порушенні авторських прав.
النتائج/الخلاصة
Peer-to-peer архітектура يمكن تطويرها واستخدامها بطرق مختلفة، وهي أساس البلوكشين الذي يجعل العملات الرقمية ممكنة. من خلال توزيع سجلات المعاملات في شبكات كبيرة من العقد، توفر بنية P2P الأمان واللامركزية ومقاومة الرقابة.
بالإضافة إلى فائدتها في تكنولوجيا البلوكشين، يمكن لنظم P2P أيضًا دعم برامج حوسبة موزعة أخرى، بدءًا من شبكات مشاركة الملفات وحتى منصات تداول الطاقة.