Ce înseamnă peer-to-peer (P2P)?

În domeniul tehnologiei informației, o rețea peer-to-peer (P2P) constă dintr-un grup de dispozitive interconectate care fac schimb de fișiere între ele și stochează același set de date. Fiecare participant (nod) acționează ca un egal individual. De obicei, toate nodurile au aceeași putere și efectuează aceleași sarcini.

În termeni financiari, termenul se referă adesea la schimbul de criptomonede sau active digitale printr-o rețea distribuită. Platforma P2P permite cumpărătorilor și vânzătorilor să finalizeze tranzacții fără intermediari. În unele cazuri, site-urile web pot oferi, de asemenea, un mediu peer-to-peer care conectează creditorii și debitorii.

Arhitectura P2P este potrivită pentru o varietate de cazuri de utilizare, iar tehnologia a devenit populară în anii 1990, când au fost create primele programe de partajare a fișierelor. Astăzi, rețelele peer-to-peer sunt baza majorității criptomonedelor, constituind o mare parte a industriei blockchain. Cu toate acestea, este folosit și în alte aplicații de calcul distribuite, inclusiv motoarele de căutare, platformele de streaming, piețele online și protocolul web InterPlanetary File System (IPFS).


Cum functioneaza?

Sistemul P2P este susținut de o rețea distribuită de utilizatori. De obicei, nu au un administrator sau un server principal, deoarece fiecare nod conține o copie a tuturor fișierelor, acționând ca client și server pentru alte noduri. Astfel, fiecare nod poate descărca fișiere de la alte noduri și, de asemenea, în ordine inversă. Aceasta este o caracteristică distinctivă a unei rețele P2P în comparație cu clienții săi mai tradiționali, în care dispozitivele descarcă fișiere de pe un server centralizat.

În rețelele peer-to-peer, dispozitivele conectate schimbă fișiere care sunt stocate pe hard disk-urile lor. Folosind aplicații software concepute pentru a partaja date, utilizatorii pot solicita și descărca fișiere pe alte dispozitive din rețea. Odată ce utilizatorul a descărcat acest fișier, acesta poate acționa ca sursă.

Cu alte cuvinte, atunci când un nod acționează ca un client, descarcă fișiere de la alte noduri din rețea. Dar când toate nodurile acționează ca un server, ele sunt o sursă din care alte noduri pot descărca date. Cu toate acestea, în practică, ambele funcții pot fi efectuate simultan (de exemplu, descărcarea fișierului A și descărcarea fișierului B).

Deoarece fiecare nod stochează, transmite și primește fișiere, rețelele P2P tind să funcționeze mai rapid și mai eficient pe măsură ce baza lor de utilizatori crește. În plus, arhitectura distribuită face ca astfel de sisteme să fie foarte rezistente la diferite atacuri cibernetice. Spre deosebire de modelele tradiționale, rețelele P2P nu au un singur punct de defecțiune.

Putem clasifica sistemele peer-to-peer în funcție de arhitectura lor. Există trei tipuri principale: rețea P2P nestructurată, structurată și hibridă.


Rețele P2P nestructurate

Rețelele nestructurate nu reprezintă o organizare specială a nodurilor. Toți participanții vin în contact aleatoriu unul cu celălalt. Și în acest sens, astfel de sisteme sunt considerate rezistente la activitatea de rotație mare a nodurilor (adică, unele noduri se alătură rețelei, în timp ce altele o părăsesc).

Deși simplu de construit, rețelele P2P nestructurate pot necesita o utilizare mai mare a CPU și RAM, deoarece solicitările de căutare sunt trimise la cât mai mulți colegi posibil. Această arhitectură tinde să inunde rețeaua cu solicitări, mai ales dacă un număr mic de noduri oferă informațiile dorite.


Rețele P2P structurate

În comparație cu forma anterioară, rețelele structurate sunt o arhitectură organizată care permite nodurilor să caute fișiere mai eficient, chiar dacă conținutul nu este disponibil pe scară largă. În cele mai multe cazuri, acest lucru se realizează prin utilizarea funcțiilor hash, care facilitează căutarea în baza de date.

În timp ce rețelele structurate oferă disponibilitate și productivitate ridicate, ele tind să fie mai centralizate și mai solicitante în ceea ce privește instalarea și întreținerea. În plus, această arhitectură este mai puțin rezistentă atunci când vine vorba de rate mari de pierdere a nodurilor.


Rețele hibride P2P

Rețelele hibride P2P combină modelul tradițional cu unele aspecte ale arhitecturii peer-to-peer. De exemplu, datorită acestui lucru, se poate dezvolta un server central care va simplifica conexiunea dintre noduri.

În comparație cu celelalte două tipuri, modelele hibride tind să aibă performanțe generale mai mari. De obicei, ele combină unele dintre principalele avantaje ale fiecărei abordări și, prin urmare, ating niveluri ridicate de eficiență și descentralizare în același timp.


Distribuție sau descentralizare?

Arhitectura P2P este distribuită prin natură, dar este de remarcat faptul că, dacă este implementată, rețeaua poate avea diferite niveluri de descentralizare. Din acest motiv, nu toate rețelele peer-to-peer sunt descentralizate.

Deoarece multe sisteme se bazează pe o autoritate centrală pentru a gestiona rețeaua, acest lucru le face oarecum centralizate. De exemplu, unele servicii de găzduire de fișiere peer-to-peer permit utilizatorilor să caute și să descarce fișiere în detrimentul altor utilizatori, dar aceștia nu pot participa la alte procese, cum ar fi gestionarea interogărilor de căutare.

Pe lângă aceasta, se poate spune că rețelele mici care sunt controlate de o bază limitată de utilizatori cu obiective comune au un nivel mai ridicat de centralizare, în ciuda lipsei unei infrastructuri de rețea centralizate.


Impactul P2P asupra Blockchain-ului

În primele etape de dezvoltare, Satoshi Nakamoto a definit Bitcoin ca un „sistem electronic de plată în numerar peer-to-peer”. Bitcoin a fost creat ca o formă digitală de bani care poate fi transferată de la un utilizator la altul printr-o rețea peer-to-peer și gestionată de un registru distribuit, denumit și blockchain.

În acest context, arhitectura P2P, care este caracteristică tehnologiei blockchain, permite schimbul de bitcoini și alte criptomonede în întreaga lume fără intermediari și servere centralizate. În plus, oricine se poate alătura și deveni un nod în rețeaua Bitcoin dacă dorește să participe la procesul de verificare și validare blocuri.

Astfel, în rețeaua Bitcoin nu există bănci care procesează sau înregistrează toate tranzacțiile. În schimb, blockchain-ul funcționează ca un registru digital care înregistrează public toată activitatea. În practică, fiecare nod stochează o copie a blockchain-ului și o compară cu copiile altor noduri pentru a asigura acuratețea datelor. În acest fel, rețeaua răspunde rapid la orice activitate rău intenționată sau inexactitate.

În cadrul blockchain-urilor criptomonede, nodurile își pot asuma responsabilități diferite. De exemplu, nodurile complete (noduri complete) asigură securitatea rețelei prin validarea tranzacțiilor față de regulile de consens stabilite ale sistemului.

Fiecare nod complet menține o copie actualizată a blockchain-ului, permițându-i să participe la un efort colectiv de verificare a stării adevărate a registrului distribuit. Cu toate acestea, merită remarcat faptul că nu toate nodurile complete sunt mineri.


Avantaje

Arhitectura peer-to-peer a blockchain-urilor oferă multe beneficii utilizatorilor. Una dintre cele mai importante este că astfel de rețele oferă o securitate mai mare decât un dispozitiv tradițional client-server. Distribuția datelor de pe blockchain într-un număr mare de noduri face rețeaua practic imună la atacurile de tip denial of service (DoS) care afectează majoritatea sistemelor.

Deoarece majoritatea nodurilor trebuie să ajungă la un consens înainte ca datele să fie adăugate în blockchain, este practic imposibil ca un atacator să facă modificări. Și acest lucru este de fapt adevărat atunci când vine vorba de o rețea mare, cum ar fi Bitcoin. Blockchain-urile mai mici sunt mai susceptibile la atacuri, deoarece o entitate sau un grup de indivizi poate obține în cele din urmă controlul asupra majorității nodurilor (cunoscut și ca un atac de 51%).

Drept urmare, o rețea distribuită peer-to-peer, combinată cu consensul obligatoriu al majorității participanților, oferă blockchain-urilor un grad relativ ridicat de rezistență la activitățile rău intenționate. Modelul P2P este unul dintre motivele pentru care Bitcoin (și alte blockchain-uri) au reușit să obțină așa-numita toleranță bizantină la erori.

Pe lângă securitate, utilizarea arhitecturii peer-to-peer în blockchain-urile criptomonede le face și rezistente la cenzură din partea autorităților centrale. Spre deosebire de conturile bancare standard, portofelele criptomonede nu pot fi înghețate sau anulate de guvern. Această rezistență se extinde și la cenzura platformelor private de procesare a plăților și de publicare a conținutului. Unii creatori media și vânzători online au început să folosească criptomonede pentru a evita blocarea plăților de către terți.


Defecte

În ciuda numeroaselor avantaje, rețelele peer-to-peer au și anumite dezavantaje.

Deoarece registrele distribuite trebuie actualizate pe fiecare nod, mai degrabă decât pe un server central, adăugarea tranzacțiilor la blockchain necesită o cantitate mare de resurse de calcul. În timp ce acest lucru oferă o securitate sporită, la rândul său reduce semnificativ agilitatea operațională, care este unul dintre principalele obstacole atunci când vine vorba de scalabilitate și adaptare la scară largă. Cu toate acestea, criptografii și dezvoltatorii de blockchain explorează alternative care pot fi folosite ca soluție pentru a crește scalabilitatea. Exemple notabile includ Lightning Network, Ethereum Plasma și protocolul Mimblewimble.

Un alt potențial dezavantaj se referă la atacurile care pot avea loc în timpul unei furcături dure. Deoarece majoritatea blockchain-urilor sunt descentralizate și open source, grupurile de noduri pot copia și modifica liber codul și apoi se pot separa de lanțul principal pentru a forma o nouă rețea paralelă. Hard furks sunt un eveniment complet normal, care în sine nu reprezintă nicio amenințare. Cu toate acestea, dacă anumite măsuri de securitate nu sunt respectate în mod corespunzător, ambele lanțuri pot deveni vulnerabile la un atac de reluare.

Mai mult, natura distribuită a rețelelor P2P le face relativ dificil de monitorizat și reglementat, nu doar în spațiul blockchain. Din acest motiv, mai multe aplicații și companii P2P au fost legate de activități ilegale și încălcarea drepturilor de autor.


Concluzie

Arhitectura peer-to-peer poate fi dezvoltată și utilizată în moduri diferite, dar este baza tuturor blockchain-urilor, făcând posibilă criptomoneda. Prin distribuirea registrelor de tranzacții între nodurile mari de rețea, tehnologia P2P asigură securitatea, descentralizarea și rezistența la cenzură.

Pe lângă utilitatea lor pentru tehnologia blockchain, sistemele P2P pot servi și alte aplicații de calcul distribuite, de la rețele de partajare a fișierelor până la platforme de tranzacționare cu energie.