O que é peer-to-peer (P2P)?

Na ciência da computação, uma rede peer-to-peer (P2P) consiste em um conjunto de dispositivos que armazenam e compartilham arquivos coletivamente. Cada participante (nó) atua como um par individual. Normalmente, cada nó tem igual poder e realiza as mesmas tarefas.

Na tecnologia financeira, o termo peer-to-peer geralmente se refere à troca de moedas ou ativos digitais através de uma rede distribuída. As plataformas P2P permitem que compradores e vendedores realizem transações diretamente, sem a necessidade de intermediários. Em alguns casos, os sites também podem fornecer um ambiente P2P que conecta credores e tomadores de empréstimos.

A estrutura P2P pode ser adequada para muitos casos de uso diferentes, mas tornou-se particularmente popular na década de 1990, quando os primeiros programas de compartilhamento de arquivos foram criados. Hoje, as redes P2P são o cerne da maioria das criptomoedas, que representam uma grande parte da indústria de blockchain. No entanto, atualmente, também são suportadas em outras aplicações de computação distribuída, incluindo mecanismos de busca na web, plataformas de streaming, mercados eletrônicos e o Protocolo InterPlanetary File System (IPFS).


Como funciona o P2P?

Basicamente, sistemas P2P são mantidos por uma rede distribuída de usuários e geralmente não têm um administrador central ou servidor, pois cada nó contém uma cópia dos arquivos e funciona como cliente e servidor para outros nós. Assim, cada nó pode baixar arquivos de outros nós ou enviar arquivos para outros nós. Isso é o que distingue as redes P2P de sistemas de servidores tradicionais, onde os dispositivos baixam arquivos de um servidor central.

Dispositivos conectados em redes P2P compartilham arquivos armazenados em seus discos rígidos usando aplicativos de software projetados para mediar o compartilhamento de dados e arquivos. Os usuários também podem consultar outros dispositivos conectados na rede para localizar e baixar arquivos, e uma vez que um usuário baixa um arquivo específico, ele pode então atuar como fonte para esse arquivo.

Em outras palavras, quando o nó atua como cliente, ele baixa arquivos de outros nós da rede. Mas quando o nó atua como servidor, ele se torna a fonte da qual outros nós podem baixar arquivos. No entanto, na prática, ambas as funções podem ser executadas ao mesmo tempo (como baixar o arquivo A e enviar o arquivo B).

As redes P2P tendem a ser mais rápidas e eficientes à medida que sua base de usuários cresce, uma vez que cada nó armazena, transmite e recebe arquivos. Além disso, sua estrutura distribuída torna os sistemas P2P altamente resistentes a ataques cibernéticos, pois as redes P2P não têm um único ponto de falha, ao contrário dos modelos tradicionais.

Podemos classificar os sistemas P2P com base em sua estrutura. Os três principais tipos de redes P2P são: desorganizadas, organizadas e híbridas.


Redes P2P desorganizadas

Redes P2P desorganizadas não oferecem qualquer tipo de organização específica para os nós. Os participantes se comunicam aleatoriamente entre si. Esses sistemas são considerados eficazes quando há um nível elevado de atividade (por exemplo, muitos nós entram e saem da rede com frequência).

Embora seja fácil construir redes P2P desorganizadas, elas podem exigir o uso de mais CPU e memória, pois as consultas de pesquisa são enviadas para o maior número possível de pares. Isso tende a sobrecarregar a rede com consultas, especialmente se houver poucos nós oferecendo o conteúdo desejado.


Redes P2P organizadas

Em contraste, redes P2P organizadas oferecem uma estrutura organizada, como o próprio nome sugere. Isso permite que os nós busquem arquivos de forma eficaz, mesmo que o conteúdo não esteja amplamente disponível. Na maioria dos casos, isso é alcançado por meio do uso de funções de hash que facilitam as buscas em um banco de dados.

Embora as redes organizadas possam ser mais eficientes, elas tendem a apresentar níveis mais altos de centralização e geralmente exigem custos mais altos de configuração e manutenção. Além disso, redes organizadas também tendem a ser menos robustas quando enfrentam altas taxas de interrupção.


Redes P2P híbridas

Redes P2P híbridas combinam o modelo tradicional de cliente-servidor com alguns aspectos da estrutura peer-to-peer. Por exemplo, elas podem projetar um servidor central que facilita a comunicação entre pares.

Quando comparadas aos outros dois tipos de redes P2P, o tipo híbrido tende a oferecer um desempenho geral melhorado. Isso porque geralmente combina algumas das principais vantagens de cada tipo, alcançando altos níveis de eficiência e descentralização ao mesmo tempo.


Distribuídas e descentralizadas

Embora o ambiente P2P seja distribuído por natureza, é importante notar que existem graus variados de descentralização. Portanto, nem todas as redes P2P são descentralizadas.

De fato, muitos sistemas dependem de uma autoridade central para direcionar a atividade da rede, tornando-se centralizados até certo ponto. Por exemplo, alguns sistemas P2P para compartilhamento de arquivos permitem que os usuários pesquisem e baixem arquivos de outros usuários, mas eles podem não ser capazes de participar de outras operações, como gerenciar pesquisas.

Além disso, podemos dizer que redes pequenas controladas por uma base de usuários limitada com objetivos comuns têm um grau maior de centralização, mesmo na ausência de uma infraestrutura centralizada na rede.


O papel do peer-to-peer (P2P) na blockchain

Nos estágios iniciais do bitcoin, Satoshi Nakamoto o definiu como "um sistema de dinheiro eletrônico de par a par". O bitcoin foi criado como uma forma digital de dinheiro. Pode ser transferido de um usuário para outro através de uma rede P2P que gerencia um livro-razão distribuído chamado blockchain.

Neste contexto, a estrutura P2P inerente à tecnologia blockchain é o que permite a transferência/conversão de bitcoins e outras criptomoedas ao redor do mundo com facilidade, sem a necessidade de intermediários ou qualquer servidor central. Qualquer pessoa também pode configurar um nó na blockchain do bitcoin se desejar participar do processo de verificação e validação dos blocos.

Portanto, não há bancos que processam ou registram transações na rede bitcoin. Em vez disso, a blockchain atua como um livro-razão digital distribuído que registra todas as atividades publicamente, para que outros participantes possam vê-las. Basicamente, cada nó mantém uma cópia da blockchain e é comparada com outros nós para garantir a precisão dos dados. A rede rapidamente rejeita qualquer atividade maliciosa ou imprecisa.

No espaço da blockchain de criptomoedas, os nós podem desempenhar uma variedade de papéis diferentes. Por exemplo, nós completos são aqueles que fornecem segurança à rede, verificando transações de acordo com as regras de consenso do sistema.

Cada nó completo mantém uma cópia completa e atualizada da blockchain, permitindo que participe do trabalho coletivo de verificação do estado atual do livro-razão distribuído. No entanto, vale ressaltar que nem todos os nós de verificação completa são representados por mineradores.


Características

A estrutura P2P do blockchain oferece muitos benefícios. Um dos mais importantes é o fato de que redes P2P oferecem maior segurança do que arranjos tradicionais de cliente-servidor. O fato de o blockchain ser distribuído em um grande número de nós o torna praticamente imune a ataques de negação de serviço (DoS) que afetam muitos sistemas.

Além disso, como a maioria dos nós deve alcançar um estado de consenso antes de adicionar dados à blockchain, é quase impossível para um atacante alterar os dados. Isso é especialmente verdadeiro para grandes redes como a rede bitcoin. Redes de blockchain menores são mais vulneráveis a ataques, pois uma única pessoa ou grupo pode eventualmente controlar a maioria dos nós (o que é conhecido como ataque de 51% ou ataque da maioria).

Como resultado, a rede P2P distribuída, combinada com os requisitos de consenso da maioria, fornece às redes blockchain um grau relativamente alto de resistência a atividades maliciosas. O modelo P2P é uma das razões pelas quais o bitcoin (e outras redes blockchain) conseguiu alcançar o que é chamado de tolerância a falhas bizantinas.

Além da proteção que oferece, o uso da estrutura P2P em blockchain de criptomoedas também a torna resistente à censura por autoridades centrais. Ao contrário das contas bancárias tradicionais, onde as carteiras de criptomoedas não podem ser congeladas ou confiscadas por governos. Essa resistência também se estende aos esforços de censura realizados por meio de sistemas de pagamento privados e plataformas de conteúdo. Alguns criadores de conteúdo e comerciantes online adotaram pagamentos em criptomoedas como uma maneira de evitar que seus pagamentos fossem bloqueados por partes externas.


Limitações

Apesar de haver muitos benefícios, o uso de redes P2P na blockchain também tem limitações confirmadas.

Uma vez que o livro-razão distribuído deve ser atualizado em cada nó participante, em vez de ser atualizado em um servidor central, a adição de transações à blockchain requer uma quantidade imensa de poder computacional. Embora esse processo ofereça segurança aumentada, ele reduz significativamente a eficiência e é um dos principais obstáculos quando se trata de escalabilidade e adoção em larga escala. No entanto, os interessados em criptografia e desenvolvedores de blockchain estão atualmente buscando alternativas que possam ser usadas como soluções para essa escalabilidade. Exemplos notáveis incluem: Lightning Network, Ethereum Plasma e o protocolo Mimblewimble.

Outra limitação potencial está relacionada a ataques que podem surgir durante eventos de hard fork. Devido ao fato de que a maioria das redes blockchain é descentralizada e de código aberto, grupos de nós são livres para copiar e modificar o código, se dividir da cadeia principal e formar uma nova rede paralela. O hard fork é completamente natural e não representa uma ameaça por si só, mas se certos métodos de segurança não forem aplicados corretamente, ambas as cadeias podem se tornar suscetíveis a ataques de retransmissão.

Além disso, a natureza distribuída das redes P2P torna relativamente difícil controlá-las e torná-las legais, não apenas no espaço da blockchain. Muitas aplicações P2P e empresas foram envolvidas em atividades ilegais e violações de direitos autorais.


Considerações finais

A estrutura P2P pode ser desenvolvida e utilizada de várias maneiras diferentes. Ela é o cerne da blockchain que tornou as criptomoedas possíveis. A estrutura P2P oferece segurança, descentralização e resistência à censura, distribuindo livros de transações por meio de grandes redes de nós.

Além de sua utilidade no campo da tecnologia blockchain, sistemas P2P também podem ser utilizados em outras aplicações de computação distribuída, desde redes de compartilhamento de arquivos até plataformas de comércio de energia.