ピアツーピアネットワーク

ピアツーピア (P2P) とはどういう意味ですか?

情報技術の分野では、ピアツーピアまたはピアツーピア (P2P) ネットワークは、相互にファイルを交換し、同じデータ セットを保存する相互接続されたデバイスのグループで構成されます。各参加者 (ノード) は個別のピアとして機能します。通常、すべてのノードは同じ電力を持ち、同じタスクを実行します。

金融用語では、この用語は分散ネットワーク上での暗号通貨またはデジタル資産の交換を指すことがよくあります。 P2P プラットフォームにより、買い手と売り手は仲介者なしで取引を完了できます。場合によっては、Web サイトが貸し手と借り手を接続するピアツーピア環境を提供することもあります。

P2P アーキテクチャはさまざまな使用例に適しており、このテクノロジは最初のファイル共有プログラムが作成された 1990 年代に普及しました。現在、ピアツーピア ネットワークはほとんどの暗号通貨の基礎となっており、ブロックチェーン業界の大部分を占めています。ただし、検索エンジン、ストリーミング プラットフォーム、オンライン マーケットプレイス、InterPlanetary File System (IPFS) Web 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使用されます。

使い方？

P2P システムは、ユーザーの分散ネットワークによってサポートされます。各ノードにはすべてのファイルのコピーが含まれており、他のノードのクライアントおよびサーバーとして機能するため、通常、メインの管理者やサーバーは存在しません。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することも、逆の順序でファイルをダウンロードすることもできます。これは、デバイスが集中サーバーからファイルをダウンロードする従来のクライアントと比較した P2P ネットワークの際立った機能です。

ピアツーピア ネットワークでは、接続されたデバイスがハード ドライブに保存されているファイルを交換します。データを共有するように設計されたソフトウェア アプリケーションを使用すると、ユーザーはファイルを要求し、ネットワーク上の他のデバイスにファイルをダウンロードできます。ユーザーがこのファイルをダウンロードすると、そのファイルがソースとして機能します。

つまり、ノードがクライアントとして機能する場合、ネットワーク上の他のノードからファイルをダウンロードします。ただし、すべてのノードがサーバーとして機能する場合、それらは他のノードがデータをダウンロードできるソースになります。ただし、実際には、両方の機能を同時に実行できます (たとえば、ファイル A のダウンロードとファイル B のダウンロード)。

各ノードはファイルを保存、送信、受信するため、P2P ネットワークはユーザー ベースが増加するにつれて、より高速かつ効率的に動作する傾向があります。さらに、分散アーキテクチャにより、このようなシステムはさまざまな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障害点がありません。

ピアツーピア システムは、そのアーキテクチャに従って分類できます。非構造化、構造化、ハイブリッド P2P ネットワークの 3 つの主なタイプがあります。

非構造化 P2P ネットワーク

非構造化ネットワークは、ノードの特定の組織を表しません。すべての参加者は互いにランダムに接触します。そしてこの点で、そのようなシステムは、ノードの入れ替わりが激しいアクティビティ (つまり、一部のノードがネットワークに参加し、他のノードがネットワークから離脱する) に対して耐性があると考えられます。

構築は簡単ですが、非構造化 P2P ネットワークでは、検索リクエスト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 RAM の使用量が必要になる可能性があります。このアーキテクチャでは、特に少数のノードが必要な情報を提供する場合、ネットワークにリクエストが殺到する傾向があります。

構造化されたP2Pネットワーク

以前の形式と比較して、構造化ネットワークは、コンテンツが広く利用可能でない場合でも、ノードがより効率的にファイルを検索できるようにする組織化されたアーキテクチャです。ほとんどの場合、これはデータベースの検索を容易にするハッシュ関数の使用によって実現されます。

構造化ネットワークは高可用性と生産性を提供しますが、集中化が進み、設置とメンテナンスの点で要求が厳しい傾向があります。さらに、このアーキテクチャは、ノードのチャーンレートが高い場合には回復力が低くなります。

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、従来のモデルとピアツーピア アーキテクチャのいくつかの側面を組み合わせたものです。たとえば、これにより、ノード間の接続を簡素化する中央サーバーを開発できます。

他の 2 つのタイプに比べて、ハイブリッド モデルは総合的なパフォーマンスが高い傾向があります。通常、各アプローチの主な利点のいくつかを組み合わせて、高レベルの効率と分散化を同時に実現します。

分散か分散化か？

P2P アーキテクチャは本質的に分散型ですが、実装した場合、ネットワークの分散化レベルが異なる可能性があることに注意してください。このため、すべてのピアツーピア ネットワークが分散化されているわけではありません。

多くのシステムはネットワークの管理を中央機関に依存しているため、ある程度集中化されています。たとえば、一部のピアツーピア ファイル ホスティング サービスでは、ユーザーは他のユーザーを犠牲にしてファイルの検索とダウンロードを行うことができますが、検索クエリの管理などの他のプロセスに参加することはできません。

これに加えて、集中化されたネットワーク インフラストラクチャが存在しないにもかかわらず、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ネットワークは、集中化レベルが高いと言えます。

ブロックチェーンに対する P2P の影響

開発の初期段階で、サトシ・ナカモトはビットコインを「ピアツーピアの電子現金支払いシステム」と定義しました。ビットコインは、ピアツーピア ネットワークを通じてあるユーザーから別のユーザーに送金できるデジタル形式のお金として作成され、ブロックチェーンとも呼ばれる分散台帳によって管理されます。

これに関連して、ブロックチェーン技術の特徴である P2P アーキテクチャにより、仲介者や集中サーバーなしで世界中でビットコインやその他の暗号通貨の交換が可能になります。さらに、ブロックのチェックと検証のプロセスに参加したい場合は、誰でもビットコイン ネットワークに参加してノードになることができます。

したがって、ビットコインネットワーク上には、すべての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、すべてのアクティビティを公的に記録するデジタル台帳として機能します。実際には、各ノードはブロックチェーンのコピーを保存し、それを他のノードのコピーと比較してデータの正確性を保証します。このようにして、ネットワークは悪意のあるアクティビティや不正確な行為に迅速に対応します。

暗号通貨ブロックチェーン内では、ノードはさまざまな役割を担うことができます。たとえば、フル ノード (フル ノード) は、システムの確立されたコンセンサス ルールに対してトランザクションを検証することで、ネットワークのセキュリティを確保します。

各フルノードはブロックチェーンの更新されたコピーを維持し、分散台帳の真の状態を検証するための共同作業に参加できるようにします。ただし、すべてのフルノードがマイナーであるわけではないという事実に注目する価値があります。

利点

ブロックチェーンのピアツーピア アーキテクチャは、ユーザーに多くのメリットをもたらします。最も重要なことの 1 つは、このようなネットワークが従来のクライアント/サーバー デバイスよりも優れたセキュリティを提供することです。ブロックチェーン上のデータが多数のノードに分散されるため、ネットワークはほとんどのシステムを悩ませるサービス妨害 (DoS) 攻撃の影響を実質的に受けなくなります。

データをブロックチェーンに追加する前にほとんどのノードがコンセンサスに達する必要があるため、攻撃者が変更を加えることは事実上不可能です。そしてこれは、ビットコインのような大規模ネットワークに関しては実際に当てはまります。小規模なブロックチェーンは、最終的にはエンティティまたは個人のグループがノードの大部分を制御する可能性があるため、攻撃を受けやすくなります (51% 攻撃とも呼ばれます)。

その結果、分散型ピアツーピア ネットワークと大多数の参加者の強制的な合意が組み合わされて、ブロックチェーンに悪意のあるアクティビティに対する比較的高度な耐性が提供されます。 P2P モデルは、ビットコイン (および他のブロックチェーン) がいわゆるビザンチン耐障害性を達成できる理由の 1 つです。

セキュリティに加えて、暗号通貨ブロックチェーンでのピアツーピア アーキテクチャの使用により、中央当局による検閲に対する耐性も高まります。標準的な銀行口座とは異なり、仮想通貨ウォレットは政府によって凍結されたり取り消されたりすることはできません。この回復力は、民間の支払い処理やコンテンツ公開プラットフォームの検閲にも及びます。一部のメディア作成者やオンライン販売者は、第三者による支払いのブロックを避けるために暗号通貨を使用し始めています。

欠陥

多くの利点があるにもかかわらず、ピアツーピア ネットワークにはいくつかの欠点もあります。

分散台帳は中央サーバーではなく各ノードで更新する必要があるため、ブロックチェーンにトランザクションを追加するには大量のコンピューティング リソースが必要になります。これによりセキュリティは強化されますが、運用の機敏性が大幅に低下します。これは、スケーラビリティと大規模な適応に関して主な障害の 1 つとなります。ただし、暗号学者とブロックチェーン開発者は、スケーラビリティを向上させる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。注目すべき例には、ライトニング ネットワーク、イーサリアム プラズマ、ミンブルウィンブル プロトコルなどがあります。

もう 1 つの潜在的な欠点は、ハード フォーク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は分散型でオープンソースであるため、ノードのグループはコードを自由にコピーして変更し、メインチェーンから分離して新しい並列ネットワークを形成できます。ハード フォークは完全に通常のイベントであり、それ自体が脅威となることはありません。ただし、特定のセキュリティ対策が適切に守られていない場合、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、ブロックチェーン空間に限らず、P2P ネットワークの分散型の性質により、ネットワークの監視と規制が比較的困難になります。このため、いくつかの P2P アプリケーションや企業が違法行為や著作権侵害に関与しています。

結論

ピアツーピア アーキテクチャはさまざまな方法で開発および使用できますが、すべてのブロックチェーンの基礎であり、暗号通貨を可能にします。 P2P テクノロジーは、大規模なネットワーク ノード間でトランザクション台帳を分散することにより、セキュリティ、分散化、および検閲への耐性を確保します。

P2P システムは、ブロックチェーン テクノロジーでの有用性に加えて、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に至るまで、他の分散コンピューティング アプリケーションにもサービスを提供できます。