Co je to peer-to-peer (P2P)?

V informatice se síť peer-to-peer skládá ze skupiny zařízení, která mohou ukládat a sdílet dokumenty. Každý účastník (uzel) je ekvivalentní osobě peer. To znamená, že všechny uzly mají stejná práva a provádějí stejné úkoly.

V oblasti fintech se P2P obvykle týká transakce digitální měny nebo digitálních aktiv prostřednictvím distribuované sítě. Platforma P2P umožňuje kupujícím a prodávajícím provádět transakce přímo bez prostředníků. Některé webové stránky mohou také poskytovat P2P obchodní prostředí pro dlužníky a věřitele.

Architektura P2P je vhodná pro různé scénáře, ale skutečně se stala populární v 90. letech, kdy se zrodily první programy pro sdílení souborů. Dnes se peer-to-peer sítě staly jádrem většiny digitálních měn a tvoří velkou část blockchainového průmyslu. Používá se však také v řadě dalších distribuovaných počítačových programů, včetně: webových vyhledávačů, platforem streamovacích médií, online tržišť a síťového protokolu IPFS (InterPlanetary File System).


Jak funguje P2P

P2P systém je v podstatě udržován uživateli v distribuované síti. Obvykle nemají žádného centrálního správce systému nebo serveru, protože každý uzel má kopii souborů – uživatel a server pro jiné uzly. Každý uzel tedy může stahovat soubory z jiných uzlů nebo do nich nahrávat soubory. Klientské zařízení tradičního serverového systému potřebuje stahovat soubory z centrálního serveru. To je rozdíl mezi P2P sítí a jinými tradičními servisními systémy.

V P2P síti jsou soubory sdílené propojenými zařízeními uloženy na jejich pevných discích. A pomocí softwarových aplikací pro přenos sdílených dat mohou uživatelé také vyhledávat a stahovat soubory na jiných zařízeních. Pokud si uživatel stáhne zadaný soubor, může fungovat jako zdroj tohoto souboru.

Jinými slovy, když uzel vystupuje jako uživatel, stahuje soubory z jiných uzlů. Pokud ale funguje jako server, mohou z něj soubory stahovat jiné uzly. Ve skutečnosti lze tyto dvě funkce provádět současně (například stahování souboru A a nahrávání souboru B).

Protože každý uzel může ukládat, přenášet a přijímat soubory, a jak roste uživatelská základna P2P sítě, stává se rychlejší a efektivnější. Distribuovaná struktura také činí P2P systém odolnějším vůči síťovým útokům. Na rozdíl od tradičních modelů nemají P2P sítě jediný bod selhání.

Podle struktury můžeme P2P systémy klasifikovat, z nichž hlavní tři typy jsou: nestrukturovaná peer-to-peer síť, strukturovaná peer-to-peer síť a hybridní peer-to-peer síť.


Nestrukturovaná P2P síť

Nestrukturované sítě peer-to-peer neodhalují specifickou architekturu uzlů. Účastníci mohou mezi sebou volně komunikovat. Tyto systémy jsou odolné vůči vysokofrekvenční aktivitě, což znamená, že několik uzlů, které často vstupují a vystupují ze sítě, nebude mít žádný vliv na systém.

Přestože je nestrukturovaná síť peer-to-peer snadněji nastavitelná, vyžaduje výkonnější CPU a paměť, protože vyhledávací dotazy jsou odesílány největšímu počtu peerů. Zejména pokud malý počet uzlů může poskytnout požadovaný obsah, velké množství vyhledávání zahltí síť.


strukturovaná síť peer-to-peer

Na rozdíl od nestrukturovaných sítí peer-to-peer vykazují strukturované sítě peer-to-peer organizační strukturu, která umožňuje uzlům efektivně vyhledávat soubor, i když obsah souboru není široce používán. Většinu času se vyhledávání provádí pomocí hashovacích funkcí, které pomáhají při vyhledávání v databázi.

Relativně řečeno, strukturované sítě peer-to-peer jsou efektivnější, protože mohou prokázat vyšší úroveň centralizace a vyžadují vyšší počáteční kapitál a náklady na údržbu. Strukturované sítě typu peer-to-peer jsou navíc méně tolerantní vůči vysokofrekvenční aktivitě.


Hybridní peer-to-peer síť

Hybridní sítě peer-to-peer kombinují tradiční architekturu master-slave s některými funkcemi architektury peer-to-peer. Může například zřídit centrální server pro urychlení integrace mezi body.

Na rozdíl od ostatních dvou režimů mají hybridní sítě peer-to-peer tendenci vykazovat lepší celkový výkon. Spojuje výhody jednotlivých metod při dosahování efektivity a decentralizace.


Distribuované VS Decentralizované

Ačkoli jsou všechny peer-to-peer struktury distribuovány, jejich stupeň decentralizace je odlišný. Proto ne všechny sítě peer-to-peer jsou decentralizované.

Ve skutečnosti mnoho systémů vyžaduje centrální autoritu k řízení síťové aktivity, takže je více či méně centralizovaná. Některé systémy sdílení souborů typu peer-to-peer například umožňují uživatelům vyhledávat a stahovat soubory od jiných uživatelů, ale nemohou se účastnit procesů, jako je správa vyhledávacích dotazů.

Navíc o některých malých sítích ovládaných malým počtem uživatelů lze také říci, že jsou vysoce centralizované, i když nemusí mít neutrální infrastrukturu.


Role peer-to-peer v blockchainu

V počátcích bitcoinu ho Satoshi Nakamoto definoval jako „peer-to-peer elektronický hotovostní systém“. Bitcoin se objevil jako forma elektronické hotovosti. Lze jej přenášet mezi dvěma uživateli prostřednictvím sítě peer-to-peer, což vyžaduje použití distribuované účetní knihy, konkrétně: blockchain.

V blockchainu umožňuje architektura peer-to-peer vzájemné převody bitcoinů a dalších digitálních měn po celém světě bez potřeby prostředníků a jakéhokoli centrálního serveru. Pokud se chce jakýkoli uživatel zúčastnit procesu ověřování bloků, může vytvořit bitcoinový uzel.

V bitcoinové síti proto neexistují žádné bankovní kroky ani záznamy transakcí. Místo toho blockchain slouží jako elektronická účetní kniha, která veřejně zaznamenává veškerou transakční aktivitu. V podstatě každý uzel má kopii blockchainu a porovnává ji s ostatními uzly, aby byla zajištěna správnost dat. Bitcoinová síť dokáže rychle vyčistit všechny druhy chyb a škodlivé činnosti.

Uzly mohou hrát v blockchainu různé role. Například úplné uzly ověřují transakce prostřednictvím pravidel konsenzu, čímž zajišťují bezpečnost sítě.

Každý úplný uzel udržuje úplnou, aktualizovanou kopii blockchainu – umožňuje těmto kopiím blockchainu spolupracovat při ověřování skutečného stavu distribuované účetní knihy. Je třeba poznamenat, že ne všechny ověřovací uzly jsou těžaři.


Výhoda

Peer-to-peer architektura blockchainu má mnoho výhod. Ještě důležitější je, že ve srovnání s tradiční architekturou master-slave mají sítě typu point-to-point vyšší důvěrnost. Většina uzlů je téměř imunní vůči útokům DoS (Denial of Service), které kompromitovaly mnoho systémů.

Podobně, protože data jsou přidávána do blockchainu vyžadující jednomyslný souhlas většiny uzlů, je pro útočníka téměř nemožné data pozměnit. Zvláště ve velké síti, jako je bitcoin. Relativně malé blockchainy jsou však zranitelné vůči útokům, protože jedna osoba nebo organizace často ovládá velké množství uzlů (to je také 51% útok).

Proto, za předpokladu jednomyslného souhlasu většiny uzlů, distribuovaná síť peer-to-peer činí blockchain odolnějším vůči škodlivým síťovým útokům. Model peer-to-peer je hlavním důvodem, proč může bitcoinová síť dosáhnout byzantské odolnosti proti chybám.

Kromě bezpečnosti umožňuje architektura peer-to-peer blockchainům digitálních měn vyhnout se kontrole centrálních úřadů. Na rozdíl od běžných bankovních účtů nemohou být peněženky s digitální měnou zmrazeny nebo spotřebovány vládami. Platformy pro zpracování osobních plateb a obsahu se také mohou vyhnout odpovídajícímu úsilí o cenzuru. Aby se zabránilo zásahům třetích stran do jejich plateb, někteří online obchodníci přijali platební metody digitální měny.


omezení

Přes své výše uvedené výhody má používání P2P sítí v blockchainu také určitá omezení.

Protože distribuovaná účetní kniha musí být aktualizována na každém uzlu, přidávání transakcí do blockchainu vyžaduje obrovské množství počítačového výkonu. To sice zlepšuje bezpečnost, ale také značně snižuje efektivitu a stalo se jednou z hlavních překážek rozšiřování a propagace blockchainových sítí. Kryptografové a vývojáři blockchainu však pracují na alternativách, jak řešit problémy se škálovatelností. Mezi několik zřejmých příkladů patří „Lightning Network“, „Ethereum Plasma“ a „Mimblewimble Protocol“.

Další potenciální omezení se týká možných útoků během hard forku. Protože většina blockchainů je decentralizovaná a má otevřený zdroj, mohou uzly volně kopírovat a upravovat kód a oddělovat se od hlavního řetězce a vytvářet tak nové paralelní sítě. Tvrdé vidlice jsou zcela normální a nepředstavují hrozbu. Oba řetězce však mohou být zranitelné vůči opakovaným útokům, pokud některá bezpečnostní opatření nejsou správně použita.

Distribuovaná povaha P2P sítí navíc ztěžuje jejich ovládání a regulaci. Tento problém se neomezuje pouze na blockchain, některé P2P aplikace a společnosti jsou také zapojeny do nelegálních aktivit, jako je porušování práv.


Shrnout

Architektura peer-to-peer může být vyvinuta a používána v mnoha různých aspektech a její klíčová pozice v blockchainu také přispěla ke zrodu digitálních měn. Díky distribuci účetní knihy transakcí přes velkou síť uzlů poskytuje architektura peer-to-peer výhody zabezpečení, decentralizace a ochrany proti regulaci.

Kromě výhod v technologii blockchain lze systémy P2P použít také pro další distribuované výpočetní aplikace, od sítí pro sdílení souborů až po platformy pro obchodování s energií.