Ce este peer-to-peer (P2P)?

În știința calculatoarelor, o rețea peer-to-peer (P2P) este formată dintr-un grup de dispozitive care stochează și partajează fișiere în mod colectiv. Fiecare participant (nod) acționează ca un peer individual. De obicei, fiecare nod are o putere egală și îndeplinește aceleași sarcini.

În tehnologia financiară, termenul peer-to-peer se referă de obicei la schimbul de monede sau active digitale printr-o rețea distribuită. Platformele P2P permit cumpărătorilor și vânzătorilor să execute tranzacții direct, fără a necesita intermediari. În unele cazuri, site-urile web pot oferi, de asemenea, un mediu P2P care leagă împrumutătorii de împrumutați.

Structura P2P poate fi potrivită pentru multe cazuri de utilizare diferite, dar a devenit populară în special în anii '90, când au fost create primele programe de partajare a fișierelor. Astăzi, rețelele P2P sunt esența majorității criptomonedelor și constituie o parte semnificativă a industriei blockchain-ului. Cu toate acestea, în prezent, sunt susținute și în alte aplicații de calcul distribuit, inclusiv motoare de căutare web, platforme de streaming, piețe electronice și protocolul InterPlanetary File System (IPFS).


Cum funcționează P2P?

În esență, sistemele P2P sunt întreținute de o rețea distribuită de utilizatori și, de obicei, nu au un administrator central sau un server, deoarece fiecare nod conține o copie a fișierelor și funcționează atât ca client, cât și ca server pentru celelalte noduri. Astfel, fiecare nod poate descărca fișiere de la celelalte noduri sau încărca fișiere pentru celelalte noduri. Acesta este ceea ce distinge rețelele P2P de sistemele tradiționale de servere, în care dispozitivele descarcă fișiere de la un server central.

Dispozitivele conectate pe rețelele P2P partajează fișierele stocate pe hard disk-urile lor folosind aplicații software concepute pentru a media partajarea datelor și fișierelor. De asemenea, utilizatorii pot interoga alte dispozitive conectate la rețea pentru a găsi fișiere și a le descărca, iar odată ce un utilizator descarcă un fișier anume, acesta poate funcționa ulterior ca sursă pentru acel fișier.

Cu alte cuvinte, atunci când nodul funcționează ca client, acesta descarcă fișiere de la nodurile rețelei. Dar atunci când nodul funcționează ca server, devine sursa din care celelalte noduri pot descărca fișiere. Totuși, în practică, ambele funcții pot fi executate simultan (de exemplu, descărcând fișierul A și încărcând fișierul B).

Rețelele P2P tind să fie mai rapide și mai eficiente pe măsură ce baza de utilizatori crește, deoarece fiecare nod stochează, transmite și primește fișiere. De asemenea, structura lor distribuită face ca sistemele P2P să fie foarte rezistente la atacuri cibernetice, deoarece rețelele P2P nu au un singur punct de eșec, spre deosebire de modelele tradiționale.

Putem clasifica sistemele peer-to-peer în funcție de structura lor. Cele trei tipuri principale de rețele P2P sunt: neorganizate, organizate și hibride.


Rețele P2P neorganizate

Rețelele P2P neorganizate nu oferă o organizare specifică a nodurilor. Participanții comunică în mod aleatoriu între ei. Aceste sisteme sunt eficiente atunci când există o activitate ridicată (de exemplu, multe noduri se alătură rețelei și o părăsesc frecvent).

Deși este ușor să construiești rețele P2P neorganizate, acestea pot necesita o utilizare mai mare a CPU-ului și a memoriei, deoarece interogările de căutare sunt trimise la cât mai mulți colegi posibil. Acest lucru tinde să inunde rețeaua cu interogări, mai ales dacă există puține noduri care oferă conținutul dorit.


Rețele P2P organizate

În contrast, rețelele P2P organizate oferă o structură organizată, așa cum sugerează numele. Acest lucru permite nodurilor să caute fișiere în mod eficient, chiar dacă conținutul nu este disponibil pe scară largă. În cele mai multe cazuri, acest lucru se realizează prin utilizarea funcțiilor de hash care facilitează căutările în baza de date.

Deși rețelele organizate pot fi mai eficiente, acestea tind să ofere niveluri mai ridicate de centralizare și, de obicei, necesită costuri de instalare și întreținere mai mari. În plus, rețelele organizate sunt, de asemenea, mai puțin rezistente în fața unor rate ridicate de perturbare.


Rețele P2P hibride

Rețelele P2P hibride combină modelul tradițional client-server cu unele aspecte ale structurii peer-to-peer. De exemplu, acestea pot proiecta un server central care facilitează comunicarea între colegi.

Comparativ cu celelalte două tipuri de rețele peer-to-peer, tipul hibrid tinde să ofere o performanță totală îmbunătățită. Acesta combină, de obicei, unele dintre avantajele principale ale fiecărui tip, realizând grade mari de eficiență și descentralizare în același timp.


Distribuit și descentralizat

Deși mediul P2P este distribuit prin natura sa, este important să reținem că există grade variate de descentralizare. Prin urmare, nu toate rețelele P2P sunt descentralizate.

În realitate, multe sisteme se bazează pe o autoritate centrală pentru a direcționa activitatea rețelei, ceea ce le face să fie oarecum centralizate. De exemplu, unele sisteme P2P de partajare a fișierelor permit utilizatorilor să caute fișiere și să le descarce de la alți utilizatori, dar ei nu pot participa la alte procese, cum ar fi gestionarea căutărilor.

În plus, putem spune că rețelele mici, care sunt controlate de o bază de utilizatori limitată cu obiective comune, se bucură de un grad mai mare de centralizare, chiar și fără o infrastructură centralizată în rețea.


Rolul peer-to-peer (P2P) în blockchain

În etapele timpurii ale Bitcoin-ului, Satoshi Nakamoto l-a definit ca un "sistem de numerar electronic peer-to-peer". Bitcoin-ul a fost creat ca o formă digitală de bani. Poate fi transferat de la un utilizator la altul printr-o rețea P2P care gestionează un registru distribuit numit blockchain.

În acest context, structura P2P înrădăcinată în tehnologia blockchain permite transferul / conversia Bitcoin-ului și altor criptomonede în întreaga lume cu ușurință, fără a necesita intermediari sau un server central. De asemenea, oricine poate configura un nod pe blockchain-ul Bitcoin dacă dorește să participe la procesul de verificare și validare a blocurilor.

Prin urmare, nu există bănci care să proceseze sau să înregistreze tranzacțiile în rețeaua Bitcoin. În schimb, blockchain-ul funcționează ca un registru digital distribuit care înregistrează toate activitățile în mod public, astfel încât ceilalți participanți să le poată vizualiza. În esență, fiecare nod păstrează o copie a blockchain-ului și este comparată cu celelalte noduri pentru a asigura acuratețea datelor. Rețeaua respinge rapid orice activitate dăunătoare sau inexactă.

În domeniul blockchain-ului criptomonedelor, nodurile pot îndeplini o varietate de roluri diferite. De exemplu, nodurile complete sunt cele care oferă securitate rețelei prin verificarea tranzacțiilor conform regulilor de consens ale sistemului.

Fiecare nod complet păstrează o copie completă și actualizată a blockchain-ului, permițându-i să participe la munca colectivă de verificare a stării actuale a registrului distribuit. Cu toate acestea, este important de menționat că nu toate nodurile de verificare complete sunt reprezentate de minerii.


Caracteristici

Structura P2P a blockchain-ului oferă numeroase beneficii. Printre cele mai importante se numără faptul că rețelele P2P oferă o securitate mai mare decât aranjamentele tradiționale client-server. Distribuția blockchain-ului pe un număr mare de noduri îl face practic imunit la atacurile de tip denial-of-service (DoS) care afectează multe sisteme.

De asemenea, deoarece majoritatea nodurilor trebuie să ajungă la un consens înainte de a adăuga date în blockchain, aproape că este imposibil pentru un atacator să modifice datele. Acest lucru se aplică în special rețelelor mari, cum ar fi rețeaua Bitcoin. Rețelele blockchain mai mici sunt mai susceptibile la atacuri, deoarece o singură persoană sau un grup poate în cele din urmă controla majoritatea nodurilor (acesta este cunoscut sub denumirea de atac de 51% sau atac de majoritate).

Ca urmare, rețeaua distribuită peer-to-peer combinată cu cerințele de consens majoritar oferă rețelelor blockchain un grad relativ ridicat de rezistență la activitatea dăunătoare. Modelul P2P este unul dintre motivele pentru care Bitcoin (și alte rețele blockchain) a reușit să obțină ceea ce se numește toleranță la eroare bizantină.

Pe lângă protecția pe care o oferă, utilizarea structurii P2P în blockchain-ul criptomonedelor o face, de asemenea, rezistentă la cenzură din partea autorităților centrale. Spre deosebire de conturile bancare tradiționale, unde portofelele de criptomonede nu pot fi înghețate sau retrase de guverne. Această rezistență se extinde, de asemenea, la eforturile de cenzură realizate de procesatori de plăți și platforme de conținut. Unii creatori de conținut și comercianți online au adoptat plățile cu criptomonede ca o modalitate de a evita interdicția asupra plăților lor din partea terților.


Limitări

Deși există numeroase caracteristici, utilizarea rețelelor P2P pe blockchain are, de asemenea, limitări evidente.

Având în vedere că registrul distribuit trebuie să fie actualizat pe fiecare nod participant, în loc de a fi actualizat pe un server central, adăugarea tranzacțiilor în blockchain necesită o cantitate uriașă de putere de calcul. Deși această procedură oferă o securitate crescută, reduce semnificativ eficiența și reprezintă unul dintre principalele obstacole în ceea ce privește scalarea și adoptarea pe scară largă. Cu toate acestea, cei interesați de criptografie și dezvoltatorii de blockchain caută în prezent alternative care pot fi utilizate ca soluții pentru această scalare. Exemple notabile includ: Lightning Network și Ethereum Plasma și protocolul Mimblewimble.

O altă limitare posibilă se referă la atacurile care pot apărea în timpul evenimentelor de Hard Fork. Având în vedere că majoritatea rețelelor blockchain sunt descentralizate și open-source, grupurile de noduri sunt libere să copieze și să modifice codul și să se divizeze de la lanțul principal, formând o nouă rețea paralelă. Hard fork-urile sunt complet naturale și nu reprezintă o amenințare de la sine, dar dacă metodele de securitate nu sunt aplicate corect, ambele lanțuri pot deveni vulnerabile la atacuri de retransmisie.

În plus, natura distribuită a rețelelor P2P face relativ dificil controlul acestora și legalizarea lor, nu doar în domeniul blockchain-ului. Multe aplicații P2P și companii au fost implicate în activități ilegale și încălcări ale dreptului de autor.


Gânduri finale

Structura peer-to-peer poate fi dezvoltată și utilizată în mai multe moduri diferite. Este esența blockchain-ului care a făcut criptomonedele posibile. Structura P2P oferă securitate, descentralizare și rezistență la cenzură prin distribuirea registrelor de tranzacții prin rețele mari de noduri.

Pe lângă utilitatea sa în domeniul tehnologiei blockchain, sistemele P2P pot fi utilizate și în alte aplicații de calcul distribuit, de la rețele de schimb de fișiere până la platforme de tranzacționare a energiei.