ピアツーピアネットワークの説明

ピアツーピア (P2P) とは何ですか？
コンピュータサイエンスでは、ピアツーピア (P2P) ネットワークは、ファイルを共同で保存および共有するデバイスのグループで構成されています。各参加者 (ノード) は個別のピアとして機能します。通常、すべてのノードは等しい力を持ち、同じタスクを実行します。
金融技術において、ピアツーピアという用語は通常、分散型ネットワークを介した通貨やデジタル資産の交換を指します。P2Pプラットフォームは、買い手と売り手が仲介者なしで直接取引を実行できるようにします。場合によっては、ウェブサイトが貸し手と借り手を結ぶP2P環境を提供することもあります。
P2P構造はさまざまなユースケースに適していますが、特に1990年代に最初のファイル共有ソフトウェアが登場したときに人気を博しました。今日、P2Pネットワークはほとんどの暗号通貨の核心となり、ブロックチェーン産業の大部分を形成しています。しかし、現在では、Web検索エンジン、ストリーミングプラットフォーム、電子市場、InterPlanetary File System（IPFS）プロトコルなど、他の分散コンピューティングアプリケーションでもサポートされています。

P2Pはどのように機能するのか？基本的に、P2Pシステムは分散ネットワークによって維持され、通常は中央の管理者やサーバーがなく、各ノードがファイルのコピーを持ち、他のノードのクライアントおよびサーバーとして機能します。したがって、各ノードは他のノードからファイルをダウンロードしたり、他のノードにファイルをアップロードしたりできます。これが、P2Pネットワークを従来のサーバーシステムと区別する特徴です。
P2Pネットワークに接続されたデバイスは、データとファイルの共有を仲介するために設計されたアプリケーションソフトウェアを使用して、ハードドライブに保存されたファイルを共有します。また、ユーザーはネットワーク上の他のデバイスに問い合わせてファイルを見つけてダウンロードすることもできます。特定のファイルをダウンロードしたユーザーは、そのファイルのソースとして機能することができます。
別の言い方をすれば、ノードがクライアントとして機能する場合、他のネットワークノードからファイルをダウンロードします。しかし、ノードがサーバーとして機能する場合、他のノードがファイルをダウンロードできるソースになります。しかし、実際の運用では、両方の機能を同時に実行することができます（たとえば、ファイルAをダウンロードし、ファイルBをアップロードするなど）。
P2Pネットワークは、ユーザーベースが成長するにつれて、各ノードがファイルを保存、転送、受信するため、より迅速で効率的になる傾向があります。また、その分散型の構造により、P2Pシステムはサイバー攻撃に対して非常に耐性があります。従来のモデルとは異なり、P2Pネットワークには単一の障害点がありません。
P2Pシステムは、その構造に応じて分類できます。P2Pネットワークの主な3つのタイプは、アナーキー、オーガナイズド、ハイブリッドと呼ばれています。

アナーキーP2PネットワークアナーキーP2Pネットワークは、ノードに対して特定の構造を提供しません。参加者は互いにランダムに通信します。これらのシステムは、高いアクティビティがある場合（たとえば、多くのノードがネットワークに参加したり離れたりする場合）に効果的です。
アナーキーP2Pネットワークは構築が容易ですが、検索クエリができるだけ多くのピアに送信されるため、より多くのCPUとメモリを必要とする可能性があります。これにより、特に要求されるコンテンツを提供するノードが少ない場合、ネットワークがクエリで溢れる傾向があります。

オーガナイズドP2Pネットワーク対照的に、オーガナイズドP2Pネットワークは、名前が示すように、構造を提供します。これにより、ノードは、コンテンツが広く利用できなくても、ファイルを効率的に検索できます。ほとんどのケースで、これはデータベース内の検索を容易にするハッシュ関数を使用することによって実現されます。
オーガナイズドネットワークは効率的である可能性がありますが、より高い中央集権レベルを提供する傾向があり、設定および維持コストが通常高くなります。それ以外にも、オーガナイズドネットワークは、高い混乱率に直面したときに強さが低くなることがあります。

ハイブリッドP2PネットワークハイブリッドP2Pネットワークは、従来のクライアント・サーバーモデルとP2P構造のいくつかの側面を組み合わせています。たとえば、ピア間の接続を容易にする中央サーバーを設計することがあります。
他の2つのP2Pネットワークタイプと比較すると、ハイブリッドタイプは通常、全体的に改善されたパフォーマンスを提供します。これは通常、各タイプの主要な利点を組み合わせるため、効率性と分散化の両方を同時に高めることができます。

分散型と非中央集権型P2P環境は本質的に分散されていますが、非中央集権の程度はさまざまです。したがって、すべてのP2Pネットワークが非中央集権であるわけではありません。
実際、多くのシステムはネットワークの活動を指導する中央の権威に依存しているため、ある程度中央集権的です。たとえば、一部のファイル共有P2Pシステムは、ユーザーが他のユーザーからファイルを検索してダウンロードできるようにしますが、他の操作（たとえば、検索操作の管理）には参加できません。
さらに、特定の共通の目標を持つ限られたユーザーベースによって制御される小規模なネットワークは、ネットワークの中央インフラストラクチャが存在しないにもかかわらず、高い中央集権性を持つことができます。

ブロックチェーンにおけるP2Pの役割ビットコインの初期段階で、サトシ・ナカモトはそれを「P2P電子マネーシステム」と定義しました。ビットコインは、ユーザーからユーザーへP2Pネットワークを介して移動できるデジタルマネーの形態として作成されました。
この文脈では、ブロックチェーン技術に内在するP2P構造が、ビットコインやその他の暗号通貨を世界中で容易に送金・変換することを可能にします。中央集権的なサーバーや仲介者を必要とせずに、誰でもビットコインのブロックチェーン上にノードをセットアップして、ブロックの検証と承認プロセスに参加することができます。
したがって、ビットコインネットワークでは、取引を処理または記録する銀行は存在しません。代わりに、ブロックチェーンはすべての活動を公開で記録する分散型デジタル台帳として機能し、他の参加者がそれを見ることができるようにしています。基本的に、各ノードはブロックチェーンのコピーを保持し、他のノードと比較してデータの正確性を保証します。ネットワークは、悪意のあるまたは不正確な活動を迅速に拒否します。
暗号通貨のブロックチェーンの分野では、ノードはさまざまな役割を果たすことができます。例えば、フルノードは、システムのコンセンサスルールに従って取引を検証することによってネットワークのセキュリティを提供します。
各フルノードは、ブロックチェーンの完全かつ最新のコピーを保持しているため、分散型台帳の現在の状態を検証する共同作業に参加することができます。しかし、すべてのフル検証ノードがマイナーによって表されるわけではないことに注意が必要です。

特徴ブロックチェーンのP2P構造は多くの利点を提供します。これらの利点の中で最も重要なのは、P2Pネットワークが従来のクライアント・サーバーの配置よりも高いセキュリティを提供するという事実です。ブロックチェーンが多くのノードに分散されているため、DoS（サービス妨害）攻撃から実質的に保護されています。
また、データをブロックチェーンに追加する前に、大多数のノードが合意状態（コンセンサス）に達する必要があるため、攻撃者がデータを変更することはほぼ不可能です。これは特にビットコインのような大規模なネットワークに当てはまります。小規模なブロックチェーンネットワークは、1人またはグループが最終的に大多数のノードを支配できるため、攻撃のリスクが高くなります（これを51％攻撃または多数派攻撃と呼びます）。
その結果、分散型P2Pネットワークと合意の要件が組み合わさることで、ブロックチェーンネットワークは悪意のある活動に対して比較的高い耐性を持ちます。P2Pモデルは、ビットコイン（および他のブロックチェーンネットワーク）がいわゆるビザンチン耐障害性を達成できる理由の一つです。
保護を提供するだけでなく、暗号通貨のブロックチェーンにおけるP2P構造の使用は、中央当局による監視にも耐性があります。従来の銀行口座とは異なり、暗号通貨のウォレットは政府によって凍結されることはありません。この耐性は、プライベートな支払いプロセスやコンテンツプラットフォームによる監視の試みにも及びます。一部のコンテンツクリエイターやオンライン商人は、外部の関係者による支払いの禁止を回避する手段として暗号通貨の支払いを採用しています。

制限多くの利点があるにもかかわらず、ブロックチェーン上でのP2Pネットワークの使用には確かな制限もあります。
分散台帳は各参加ノードで更新される必要があるため、中央サーバーで更新するのではなく、トランザクションをブロックチェーンに追加するには膨大な計算能力が必要です。このプロセスはセキュリティを高めますが、効率性を大幅に低下させ、スケーラビリティと広範な採用に関する主要な障害の一つとなります。しかし、暗号化に関心のある人々やブロックチェーン開発者は、スケーリングのソリューションとして使用できる代替手段を模索しています。その代表的な例には、ライトニングネットワーク（Lightning Network）、イーサリアムプラズマ（Ethereum Plasma）、ミンブルウィンブルプロトコル（Mimblewimble）などがあります。
もう一つの潜在的な制限は、ハードフォークのイベント中に発生する可能性のある攻撃に関連しています。ほとんどのブロックチェーンネットワークが分散型でオープンソースであるため、ノードグループはコードをコピーして変更し、メインチェーンから分岐して新しい平行ネットワークを形成する自由があります。ハードフォークは完全に自然であり、単独では脅威を形成しませんが、特定のセキュリティ手法が正しく適用されない場合、両方のチェーンがリプレイ攻撃に対して脆弱になる可能性があります。
さらに、P2Pネットワークの分散型の性質は、それを制御し合法化することを相対的に困難にします。これはブロックチェーンの分野だけでなく、さまざまな分野でそうです。多くのP2Pアプリケーションや企業が違法活動や著作権侵害に関与しています。

結論P2P構造はさまざまな方法で開発および使用できます。これは、暗号通貨を可能にしたブロックチェーンの核心です。P2P構造は、トランザクション台帳を大規模なノードネットワークに分散させることによって、セキュリティ、分散化、監視への耐性を提供します。
ブロックチェーン技術の利点に加えて、P2Pシステムはファイル共有ネットワークからエネルギー取引プラットフォームまで、他の分散コンピューティングアプリケーションでも利用できます。