Kas ir peer-to-peer (P2P)?

Datorzinātnē peer-to-peer tīkls jeb vienādranga (P2P) tīkls sastāv no ierīču grupas, kas kopīgi glabā un koplieto failus. Katrs dalībnieks (mezgls) darbojas kā individuāls līdzinieks. Parasti visiem mezgliem ir vienāda jauda un tie veic vienādus uzdevumus.

Finanšu tehnoloģijās termins peer-to-peer bieži tiek lietots, lai aprakstītu kriptovalūtu vai digitālo aktīvu apmaiņas procesu izplatītā tīklā. P2P platformas ļauj pircējiem un pārdevējiem veikt darījumus bez starpniekiem. Dažos gadījumos tīmekļa vietnes var nodrošināt arī P2P vidi, lai savienotu aizdevējus ar aizņēmējiem.

P2P arhitektūra var būt piemērota daudziem dažādiem lietošanas gadījumiem, taču tā kļuva īpaši populāra deviņdesmitajos gados, kad tika izveidotas pirmās failu apmaiņas programmas. Mūsdienās P2P tīkli ir vairuma kriptovalūtu pamatelements, kas veido lielu blokķēdes nozares daļu. Tomēr tos izmanto arī citās izplatītās skaitļošanas lietojumprogrammās, tostarp tīmekļa meklētājprogrammās, straumēšanas platformās, tiešsaistes tirgos un starpplanētu failu sistēmas (IPFS) tīmekļa protokolā.

Kā darbojas vienādranga tīkls?

Būtībā peer-to-peer sistēmu uztur izplatīts lietotāju tīkls. Šim tīklam parasti nav centrālā administratora vai servera, jo katrs mezgls glabā failu kopijas un katrs mezgls darbojas kā klients un serveris citiem mezgliem. Tāpēc katrs mezgls var lejupielādēt failus no citiem mezgliem vai augšupielādēt failus citos mezglos. Tas atšķir peer-to-peer tīklus no tradicionālākām servera-klienta sistēmām, kurās klientu ierīces lejupielādē failus no centralizēta servera.

Vienādranga tīklā pievienotās ierīces koplieto failus, kas saglabāti to cietajos diskos. Izmantojot programmatūras lietojumprogrammas, kas paredzētas datu koplietošanai, lietotāji var veikt vaicājumus citām tīkla ierīcēm, lai atrastu un lejupielādētu failus. Kad lietotājs ir lejupielādējis failu, viņš var darboties kā šī faila avots.

Citiem vārdiem sakot, kad mezgls darbojas kā klients, tas lejupielādē failus no citiem tīkla mezgliem. Bet, kad tie darbojas kā serveris, tie ir avots, no kura citi mezgli var lejupielādēt failus. Tomēr patiesībā pogas var vienlaikus veikt divas funkcijas (piemēram, lejupielādēt failu A un augšupielādēt failu B).

Tā kā katram mezglam ir funkcijas, lai saglabātu, pārsūtītu un saņemtu failus, vienādranga tīkli mēdz darboties ātrāk un efektīvāk, jo lietotāju kopienas kļūst lielākas. Turklāt to izplatītā arhitektūra padara P2P sistēmas ļoti izturīgas pret kiberuzbrukumiem. Atšķirībā no tradicionālajiem modeļiem, P2P tīkliem nav neviena atteices punkta.

Mēs varam klasificēt peer-to-peer sistēmas pēc trim galvenajiem arhitektūras stiliem: nestrukturēti, strukturēti un hibrīdi vienādranga tīkli.

Vienādranga (P2P) tīkli ir nestrukturēti

Nestrukturēta P2P tīkla mezgli nav sakārtoti pēc kādas noteiktas struktūras. Dalībnieki nejauši sazinās viens ar otru. Šīs sistēmas tiek uzskatītas par izturīgām pret lietotāju pārtraukšanu (kad noteikti mezgli bieži pievienojas tīklam un atstāj to).

Lai gan tos ir vieglāk izveidot, nestrukturētiem P2P tīkliem var būt nepieciešams lielāks atmiņas un CPU lietojums, jo meklēšanas vaicājumi tiek nosūtīti pēc iespējas lielākam skaitam vienaudžu. Tas mēdz pārpludināt tīklu ar vaicājumiem, it īpaši, ja ir tikai neliels skaits mezglu, kas nodrošina vēlamo saturu.

Strukturēts vienādranga (P2P) tīkls

Turpretim P2P tīkla mezgliem ir sakārtota arhitektūra, kas ļauj mezgliem efektīvi meklēt failus pat tad, ja saturs nav plaši pieejams. Vairumā gadījumu tas tiek panākts, izmantojot jaucējfunkcijas, kas ļauj meklēt datu bāzē.

Lai gan strukturēti tīkli var būt efektīvāki, tiem parasti ir augstāka centralizācijas pakāpe, un tiem bieži ir nepieciešamas lielākas iestatīšanas un uzturēšanas izmaksas. Turklāt tīkli ir strukturāli mazāk izturīgi, ja saskaras ar lielu lietotāju skaitu.

Hibrīds peer-to-peer (P2P) tīkls

Hibrīdie P2P tīkli apvieno tradicionālo klienta-servera arhitektūru ar dažiem vienādranga arhitektūras aspektiem. Piemēram, šis tīkls var izveidot centrālo serveri, lai izveidotu savienojumus starp vienādranga datoriem tīklā.

Salīdzinot ar pārējām divām arhitektūrām, hibrīdmodeļi bieži demonstrē augstāku darbības veiktspēju. Tie apvieno katras metodes galvenās priekšrocības, nodrošinot ievērojamu efektivitātes un decentralizācijas pakāpi.

Sadalīts pret decentralizētu

Lai gan P2P arhitektūra dabā ir izplatīta, ir svarīgi atzīmēt, ka pastāv dažādi decentralizācijas līmeņi. Tātad ne visi P2P tīkli ir decentralizēti.

Faktiski daudzas sistēmas paļaujas uz centrālo sistēmu, lai veiktu tīkla darbības, padarot tās zināmā mērā centralizētas. Piemēram, dažas vienādranga failu koplietošanas sistēmas ļauj lietotājiem meklēt un lejupielādēt failus no citiem lietotājiem, taču šis lietotājs nevar piedalīties citos procesos, piemēram, meklēšanas vaicājumu pārvaldībā.

Turklāt var teikt, ka maziem tīkliem, ko kontrolē neliela lietotāju kopiena ar kopīgiem mērķiem, ir augstāka centralizācijas pakāpe, neskatoties uz to, ka tiem nav centralizētas tīkla infrastruktūras.

P2P loma blokķēdē

Bitcoin sākumposmā Satoshi Nakamoto to definēja kā "vienādranga elektroniskās naudas sistēmu". Bitcoin sākotnēji tika izveidots kā digitālās valūtas forma. To var pārsūtīt no viena lietotāja uz otru, izmantojot vienādranga tīklu, kas pārvalda sadalītu virsgrāmatu, ko sauc par blokķēdi.

Šajā kontekstā tā ir peer-to-peer arhitektūra, tehnoloģija blokķēdes pamatā, kas ļauj lietotājiem tirgot Bitcoin un citas kriptovalūtas visā pasaulē, neizmantojot starpniekus vai kādus serverus. Turklāt ikviens var kļūt par Bitcoin tīkla mezglu, ja vēlas piedalīties bloku pārbaudes un apstiprināšanas procesā.

Tātad nav nevienas bankas, kas apstrādātu vai reģistrētu darījumus Bitcoin tīklā. Tā vietā blokķēde darbojas kā digitālā virsgrāmata, kas publiski reģistrē visas darbības. Būtībā katrs mezgls saglabā blokķēdes kopiju un salīdzina to ar citiem mezgliem, lai nodrošinātu datu precizitāti. Tīkls ātri noliedz jebkādas ļaunprātīgas vai nepareizas darbības.

Kriptovalūtu blokķēžu kontekstā mezgli var uzņemties dažādas lomas. Piemēram, pilnie mezgli ir mezgli, kas palīdz uzturēt tīkla drošību, pārbaudot darījumus saskaņā ar sistēmas vienprātības noteikumiem.

Katrs pilnais mezgls uztur pilnīgu, atjauninātu blokķēdes kopiju, ļaujot tiem piedalīties kopīgā darbā, lai pārbaudītu izplatītās virsgrāmatas faktisko stāvokli. Tomēr ir vērts atzīmēt, ka ne visi pilnībā apstiprinošie mezgli ir kalnrači.

Vienādranga tīklu priekšrocības

Blockchain peer-to-peer arhitektūra piedāvā daudzas priekšrocības. Vissvarīgākais ieguvums ir tas, ka vienādranga tīkli ir drošāki nekā tradicionālās klienta-servera arhitektūras. Blokķēžu sadalījums pa lielu skaitu mezglu padara tos praktiski izturīgus pret pakalpojuma atteikuma (DoS) uzbrukumiem, kas izmantoti, lai uzbruktu daudzām sistēmām.

Tāpat, tā kā lielākajai daļai mezglu ir jāpanāk vienprātība, pirms blokķēdē tiek pievienoti jauni dati, uzbrucējam ir gandrīz neiespējami mainīt datus. Tas jo īpaši attiecas uz lieliem tīkliem, piemēram, Bitcoin tīklu. Mazākas blokķēdes ir neaizsargātākas pret uzbrukumiem, jo ​​viena persona vai grupa var iegūt kontroli pār lielāko daļu mezglu (to sauc par 51% uzbrukumu).

Tāpēc izplatīti vienādranga tīkli, apvienojumā ar prasību pēc vairākuma vienprātības, padara blokķēdes ļoti izturīgas pret ļaunprātīgām darbībām. Tas ir P2P modelis, kas ļauj Bitcoin (un citām blokķēdēm) sasniegt tā saukto bizantiešu kļūdu toleranci.

Papildus drošībai P2P arhitektūras izmantošana kriptovalūtu blokķēdēs arī padara tās izturīgas pret centrālo iestāžu cenzūru. Atšķirībā no standarta banku kontiem valdības nevar iesaldēt vai iztukšot kriptovalūtas makus. Turklāt P2P arhitektūra arī palīdz blokķēdēm pretoties privāto satura platformu un maksājumu apstrādes platformu cenzūrai. Daži satura veidotāji un tiešsaistes tirgotāji ir pieņēmuši kriptovalūtas maksājumus, lai izvairītos no trešo pušu maksājumu bloķēšanas.

Vienādranga tīklu ierobežojumi

Neskatoties uz daudzajām priekšrocībām, P2P tīklu izmantošanai blokķēdē ir arī noteikti ierobežojumi.

Tā kā sadalītā virsgrāmata ir jāatjaunina katrā mezglā, nevis centrālajā serverī, darījumu pievienošana blokķēdei prasa lielu skaitļošanas jaudu. Lai gan tas palielina drošību, tas ievērojami samazina veiktspēju un ir viens no galvenajiem šķēršļiem mērogojamībai un plašai tīkla ieviešanai. Tomēr kriptogrāfi un blokķēžu izstrādātāji pēta alternatīvas, kuras var izmantot kā mērogošanas risinājumus. Ievērojami piemēri ir Lightning Network, Ethereum Plasma un Mimblewimble protokoli.

Vēl viens iespējamais ierobežojums attiecas uz uzbrukumiem, kas var rasties ķēdes sadalīšanas (cietās dakšas) notikumu laikā. Tā kā lielākā daļa blokķēžu ir decentralizētas un atvērtā koda, mezglu grupas var brīvi kopēt un modificēt kodu un atdalīties no galvenās ķēdes, lai izveidotu jaunu paralēlu tīklu. Ķēdes šķelšanās (cietās dakšas) ir pilnīgi normāla parādība un pati par sevi nav drauds. Tomēr, ja noteiktas drošības metodes netiek piemērotas pareizi, abas ķēdes var viegli kļūt par atkārtotu uzbrukumu mērķiem.

Turklāt P2P tīklu izplatītais raksturs padara tos salīdzinoši grūti kontrolējamus un regulējamus, jo īpaši blokķēdes segmentā. Dažas P2P lietotnes un uzņēmumi ir iesaistījušies nelikumīgās darbībās un pirātismā.

Secināt

Vienādranga arhitektūra ir blokķēdes tehnoloģijas pamatelements – kriptovalūtas pamats. Ir daudzi veidi, kā izstrādāt un izmantot vienādranga arhitektūru. Izkliedējot darījumu virsgrāmatas lielā mezglu tīklā, P2P arhitektūra nodrošina drošību, decentralizāciju un izturību pret cenzūru.

Papildus priekšrocībām blokķēdes tehnoloģijā, P2P sistēmas var izmantot arī citās izplatītās skaitļošanas lietojumprogrammās, sākot no failu koplietošanas tīkliem un beidzot ar enerģijas tirdzniecības platformām.