Kas ir peer-to-peer (P2P)?
Datorzinātnēs peer-to-peer (P2P) tīkls sastāv no grupas ierīču, kas kolektīvi glabā un dalās ar failiem. Katrs dalībnieks (mezgls) darbojas kā atsevišķs vienums. Parasti katram mezglam ir vienāda jauda un tie veic tās pašas funkcijas.
Tomēr finanšu tehnoloģijās termins peer-to-peer parasti attiecas uz valūtu vai digitālo aktīvu apmaiņu, izmantojot sadalītu tīklu. P2P platformas ļauj pircējiem un pārdevējiem veikt tirdzniecības darījumus tieši, bez starpniekiem. Dažos gadījumos tīmekļa vietnes var arī nodrošināt P2P vidi, kas savieno aizdevējus un aizņēmējus.
P2P arhitektūra var būt piemērota daudziem dažādiem lietošanas gadījumiem, taču tā ir kļuvusi īpaši populāra deviņdesmitajos gados, kad tika izveidoti pirmie failu koplietošanas programmatūras rīki. Šodien P2P tīkli veido lielāko daļu digitālo valūtu un veido nozīmīgu daļu blokķēdes nozarē. Tomēr šobrīd tos atbalsta arī citas izplatītās skaitļošanas lietojumprogrammas, tostarp tīmekļa meklētāji, straumēšanas platformas, tiešsaistes tirgi un InterPlanetary File System (IPFS) protokols.
Kā darbojas P2P?
Pamatojoties uz to, P2P sistēmas uztur izplatīts lietotāju tīkls, un parasti tajās nav centrāla administratora vai servera, jo katrs mezgls satur failu kopiju un darbojas kā klients un serveris citiem mezgliem. Tādējādi katrs mezgls var lejupielādēt failus no citiem mezgliem vai augšupielādēt failus citiem mezgliem. Tas atšķir P2P tīklus no tradicionālajām serveru sistēmām, kur ierīces lejupielādē failus no centrālā servera.
Savienotās ierīces P2P tīklos koplieto failus, kas uzglabāti viņu cietajos diskos, izmantojot programmatūras lietojumprogrammas, kas ir izstrādātas, lai mediatētu datu un failu koplietošanu. Lietotāji var arī jautāt par citām ierīcēm, kas ir savienotas tīklā, lai atrastu un lejupielādētu failus, un, kad kāds lietotājs lejupielādē konkrētu failu, viņš pēc tam var darboties kā šī faila avots.
Citiem vārdiem sakot, kad mezgls darbojas kā klients, tas lejupielādē failus no citiem tīkla mezgliem. Bet, kad mezgls darbojas kā serveris, tas kļūst par avotu, no kura citi mezgli var lejupielādēt failus. Tomēr praksē abas funkcijas var tikt īstenotas vienlaikus (piemēram, lejupielādējot failu A un augšupielādējot failu B).
P2P tīkli parasti ir ātrāki un efektīvāki, pieaugot to lietotāju bāzei, jo katrs mezgls glabā un pārsūta failus. Turklāt to izplatītā struktūra padara P2P sistēmas ļoti izturīgas pret kiberuzbrukumiem, jo P2P tīkliem nav vienas neveiksmes punkta, atšķirībā no tradicionālajiem modeļiem.
Mēs varam klasificēt P2P sistēmas atbilstoši to struktūrai. Trīs galvenie P2P tīklu veidi ir nesakārtoti, sakārtoti un hibrīdi.
Nesakārtoti P2P tīkli
Nesakārtoti P2P tīkli nesniedz nekādu noteiktu organizāciju mezgliem. Tajos dalībnieki sazinās savstarpēji nejauši. Šīs sistēmas ir efektīvas, kad ir augsta aktivitātes pakāpe (piemēram, kad daudzi mezgli pievienojas tīklam un bieži to pamet).
Neskatoties uz to, ka nesakārtoti P2P tīklu izveide ir vienkārša, tās var prasīt augstākas CPU un atmiņas izmantošanu, jo meklēšanas vaicājumi tiek nosūtīti uz tik lielu skaitu savienojumu. Tas var pārpludināt tīklu ar vaicājumiem, īpaši, ja ir maz mezglu, kas piedāvā nepieciešamo saturu.
Sakārtoti P2P tīkli
Savukārt sakārtoti P2P tīkli piedāvā sakārtotu struktūru, kā norāda nosaukums. Tas ļauj mezgliem efektīvi meklēt failus, pat ja saturs nav plaši pieejams. Lielākajā daļā gadījumu to panāk, izmantojot hash funkcijas, kas atvieglo meklēšanu datu bāzē.
Neskatoties uz to, ka sakārtotie tīkli var būt efektīvāki, tie parasti piedāvā augstāku centralizācijas līmeni un parasti prasa augstākas uzstādīšanas un uzturēšanas izmaksas. Turklāt sakārtotie tīkli ir arī mazāk izturīgi, saskaroties ar augstiem traucējumu līmeņiem.
Hibrīdi P2P tīkli
Hibrīdi P2P tīkli apvieno tradicionālo servera un klienta modeli ar dažiem P2P arhitektūras aspektiem. Piemēram, tiek izveidots centrālais servers, kas atvieglo savienojumu starp mezgliem.
Salīdzinot ar citiem diviem P2P tīklu veidiem, hibrīdie veidi parasti nodrošina uzlabotu kopējo veiktspēju. Tie parasti apvieno dažas galvenās priekšrocības katram veidam, ļaujot sasniegt augstu efektivitāti un decentralizāciju vienlaikus.
Izplatīšana un decentralizācija
Neskatoties uz to, ka P2P vide ir dabiski izplatīta, ir svarīgi atzīmēt, ka pastāv atšķirīgas decentralizācijas pakāpes. Tādējādi ne visi P2P tīkli ir decentralizēti.
Patiesībā daudzas sistēmas paļaujas uz centrālo autoritāti, lai vērstu tīkla aktivitāti, padarot tās par daļēji centralizētām. Piemēram, dažas failu koplietošanas P2P sistēmas ļauj lietotājiem meklēt failus un lejupielādēt tos no citiem lietotājiem, taču viņi nav spējīgi piedalīties citās darbībās, piemēram, meklēšanas vadīšanā.
Turklāt varam teikt, ka mazie tīkli, kurus kontrolē ierobežota lietotāju bāze ar kopīgām mērķiem, ir daudz centralizētāki, lai gan nav centrālās infrastruktūras tīklā.
P2P loma blokķēdē
Bitcoin agrīnajos posmos Satoshi Nakamoto to definēja kā "elektroniskās naudas sistēmu no mezgla uz mezglu". Bitcoin tika izveidots kā digitāla naudas forma. To var pārskaitīt no lietotāja uz lietotāju caur P2P tīklu, kas pārvalda izplatītu grāmatojumu, ko sauc par blokķēdi.
Šajā kontekstā P2P arhitektūra, kas ir iebūvēta blokķēdes tehnoloģijā, ļauj viegli pārskaitīt/konvertēt Bitcoin un citas digitālās valūtas visā pasaulē bez starpniekiem vai jebkuras centrālās servera nepieciešamības. Ikviens var izveidot Bitcoin blokķēdes mezglu, ja vēlas piedalīties blokķēdes apstiprināšanas procesā.
Tādējādi nav banku, kas apstrādā vai reģistrē darījumus Bitcoin tīklā. Tā vietā blokķēde darbojas kā izplatīts digitālais grāmatojums, kas publiski reģistrē visas darbības, lai citi dalībnieki varētu tās redzēt. Pamata ideja ir tāda, ka katrs mezgls glabā blokķēdes kopiju, un tā tiek salīdzināta ar citiem mezgliem, lai nodrošinātu datu precizitāti. Tīkls ātri noraida jebkuru kaitīgu vai neprecīzu darbību.
Digitālo valūtu blokķēdes jomā mezgli var veikt dažādas lomas. Piemēram, pilnie mezgli nodrošina tīkla drošību, pārbaudot darījumus saskaņā ar sistēmas saskaņas noteikumiem.
Katram pilnajam mezglam ir pilna un atjaunināta blokķēdes kopija, kas ļauj tiem piedalīties izplatītā grāmatošanas stāvokļa pārbaudē. Tomēr ir vērts atzīmēt, ka ne visi pilnie mezgli ir pārstāvēti ar ieguvējiem.
Ieguvumi
Blokķēdes P2P arhitektūra piedāvā daudzas priekšrocības. Starp svarīgākajām šajās priekšrocībās ir fakts, ka P2P tīkli nodrošina lielāku drošību nekā tradicionālās klienta-servera shēmas. Blokķēdes izplatīšana uz daudzām mezgliem faktiski to padara imūnu pret pakalpojumu atteikšanas (DoS) uzbrukumiem, kas skar daudzas sistēmas.
Un tā kā lielākajai daļai mezglu ir jānonāk pie vienošanās stāvokļa pirms datu pievienošanas blokķēdei, uzbrucējiem ir gandrīz neiespējami mainīt datus. Tas jo īpaši attiecas uz lieliem tīkliem, piemēram, Bitcoin tīklu. Savukārt mazāku blokķēdes tīklu ir vieglāk uzbrukt, jo viena persona vai grupa var galu galā kontrolēt lielāko daļu mezglu (to sauc par 51% uzbrukumu vai lielākuma uzbrukumu).
Tādējādi izplatīts P2P tīkls, kas saistīts ar lielākuma saskaņas prasībām, sniedz blokķēdes tīkliem relatīvi augstu pretestību kaitīgām darbībām. P2P modelis ir viens no iemesliem, kāpēc Bitcoin (un citas blokķēdes) spēj sasniegt to, ko sauc par bizantiešu kļūdu toleranci.
Papildus aizsardzībai, ko tas nodrošina, P2P arhitektūras izmantošana digitālo valūtu blokķēdēs padara tās arī pretestīgas centrālo varu uzraudzībai. Atšķirībā no tradicionālajām bankas kontiem, kur digitālās valūtas maki nevar tikt iesaldēti vai pārveidoti no valdības puses. Šī pretestība attiecas arī uz uzraudzības centieniem, ko veic privātās maksājumu operācijas un satura platformas. Daži satura veidotāji un tiešsaistes tirgotāji ir pieņēmuši digitālo valūtu maksājumus kā līdzekli, lai izvairītos no maksājumu aizliegšanas no ārējām pusēm.
Ierobežojumi
Neskatoties uz daudzajām priekšrocībām, P2P tīklu izmantošana blokķēdēs arī ir noteikti ierobežojumi.
Tā kā izplatīts grāmatojums ir jāatjaunina katrā dalībnieku mezglā, nevis centrālajā serverī, darījumu pievienošana blokķēdei prasa milzīgu skaitļošanas jaudu. Lai gan šis process nodrošina uzlabotu drošību, tas ievērojami samazina efektivitāti un ir viens no galvenajiem šķēršļiem, runājot par mērogojamību un plašu pieņemšanu. Tomēr šobrīd kriptovalūtu entuziasti un blokķēdes izstrādātāji meklē alternatīvas, kuras varētu izmantot kā risinājumus šai mērogošanai. Daži no acīmredzamākajiem piemēriem ir: Lightning Network un Ethereum Plasma un Mimblewimble protokols.
Vēl viens potenciālais ierobežojums attiecas uz uzbrukumiem, kas var rasties Hard Fork notikumu laikā. Ņemot vērā to, ka lielākā daļa blokķēdes tīklu ir decentralizēti un atvērta koda, mezglu grupas ir brīvas kopēt un modificēt kodu, kā arī šķelties no galvenās ķēdes un izveidot jaunu paralēlo tīklu. Hard Fork ir pilnīgi normāls un neapdraud pats par sevi, taču, ja noteiktas drošības metodes netiek pareizi īstenotas, abas ķēdes var kļūt pakļautas atkārtota pārsūtīšanas uzbrukumiem.
Turklāt P2P tīklu izplatītā daba padara to relatīvi grūti kontrolēt un padarīt likumīgu, ne tikai blokķēdes jomā. Daudzas P2P lietojumprogrammas un uzņēmumi ir iesaistīti nelikumīgās darbībās un autortiesību pārkāpumos.
Nobeiguma domas
P2P arhitektūru var attīstīt un izmantot dažādos veidos. Tā ir blokķēdes pamatā, kas padarīja digitālās valūtas iespējamas. P2P arhitektūra nodrošina drošību, decentralizāciju un pretestību uzraudzībai, izplatot darījumu grāmatas plašā mezglu tīklā.
Papildus tās lietderībai blokķēdes tehnoloģiju jomā, P2P sistēmas var izmantot arī citās izplatītās skaitļošanas lietojumprogrammās, sākot no failu apmaiņas tīkliem līdz enerģijas tirdzniecības platformām.