Ngang hàng (P2P) là gì?
Trong điện toán ngang hàng (P2P), mạng (P2P) bao gồm một nhóm thiết bị chia sẻ và lưu trữ các tệp cùng nhau. Mỗi người tham gia (nút) hoạt động như một đồng nghiệp riêng biệt. Theo quy định, tất cả các nút đều có cùng quyền lực và thực hiện các nhiệm vụ giống nhau.
Trong công nghệ tài chính, thuật ngữ "ngang hàng" thường đề cập đến việc trao đổi tiền điện tử hoặc tài sản kỹ thuật số qua mạng phân tán. Nền tảng P2P cho phép người mua và người bán thực hiện giao dịch mà không cần qua trung gian. Trong một số trường hợp, các trang web cũng có thể cung cấp môi trường P2P kết nối người cho vay và người đi vay.
Kiến trúc P2P có thể phù hợp với nhiều trường hợp sử dụng khác nhau, nhưng nó trở nên đặc biệt phổ biến vào những năm 1990 khi các ứng dụng chia sẻ tệp đầu tiên được tạo ra. Ngày nay, mạng P2P củng cố hầu hết các loại tiền điện tử và chiếm một phần lớn trong ngành công nghiệp blockchain. Tuy nhiên, chúng cũng được sử dụng trong các ứng dụng điện toán phân tán khác, bao gồm dịch vụ tìm kiếm trên web, nền tảng phát trực tuyến, thị trường trực tuyến và giao thức web Hệ thống tệp liên hành tinh (IPFS).
P2P hoạt động như thế nào?
Về bản chất, hệ thống P2P được hỗ trợ bởi mạng lưới người dùng phân tán. Họ thường không có quản trị viên hoặc máy chủ trung tâm, vì mỗi nút chứa một bản sao của các tệp, đóng vai trò vừa là máy khách vừa là máy chủ cho các nút khác. Bằng cách này, mỗi nút có thể tải tệp xuống từ các nút khác hoặc tải tệp lên chúng. Đây là điểm khác biệt giữa mạng P2P với các hệ thống máy khách-máy chủ truyền thống hơn, trong đó các thiết bị máy khách tải xuống tệp từ máy chủ tập trung.
Trong mạng P2P, các thiết bị được kết nối sẽ trao đổi các tệp được lưu trữ trên ổ cứng. Sử dụng các ứng dụng được thiết kế để chia sẻ dữ liệu, người dùng có thể yêu cầu và tải tệp xuống các thiết bị khác trên mạng. Khi người dùng đã tải xuống tệp đó, họ có thể là nguồn của tệp đó.
Nói cách khác, khi các nút đóng vai trò là máy khách, chúng tải xuống các tệp từ các nút mạng khác. Nhưng khi chúng hoạt động như một máy chủ, chúng là nguồn để các trang web khác có thể tải tệp xuống. Tuy nhiên, trên thực tế, cả hai chức năng đều có thể được thực hiện cùng lúc (ví dụ: tải lên tệp A và tải lên tệp B).
Khi mỗi nút lưu trữ, truyền và nhận tệp, mạng P2P sẽ trở nên nhanh hơn và hiệu quả hơn khi cơ sở người dùng của chúng tăng lên. Ngoài ra, kiến trúc phân tán của chúng giúp hệ thống P2P có khả năng chống lại các cuộc tấn công mạng cao. Không giống như các mô hình truyền thống, mạng P2P không có một điểm lỗi nào.
Chúng ta có thể phân loại các hệ thống ngang hàng theo kiến trúc của chúng. Có ba loại chính: mạng P2P không có cấu trúc, có cấu trúc và lai.
Mạng P2P không có cấu trúc
Mạng P2P không có cấu trúc không đại diện cho bất kỳ tổ chức nút cụ thể nào. Những người tham gia giao tiếp ngẫu nhiên với nhau. Các hệ thống này được coi là có khả năng phục hồi trước hoạt động rời rạc cao (tức là có nhiều nút tham gia và rời khỏi mạng thường xuyên).
Mặc dù mạng P2P không có cấu trúc dễ xây dựng hơn nhưng chúng có thể tiêu tốn nhiều CPU và bộ nhớ hơn vì các tìm kiếm được gửi đến càng nhiều mạng ngang hàng càng tốt. Điều này có xu hướng làm mạng quá tải với các yêu cầu nếu một số lượng nhỏ nút cung cấp nội dung mong muốn.
Mạng P2P có cấu trúc
Ngược lại, mạng P2P có cấu trúc là các kiến trúc có tổ chức cho phép các nút tìm kiếm tệp một cách hiệu quả ngay cả khi nội dung không được công khai. Điều này thường đạt được thông qua việc sử dụng các hàm băm, giúp tạo điều kiện thuận lợi cho việc tìm kiếm cơ sở dữ liệu.
Mặc dù các mạng có cấu trúc có thể hiệu quả hơn nhưng chúng thường có mức độ tập trung cao hơn và thường yêu cầu chi phí thiết lập và bảo trì cao hơn. Ngoài ra, các mạng có cấu trúc kém mạnh mẽ hơn khi phải đối mặt với tốc độ dòng tiền ra cao.
Mạng P2P lai
Mạng P2P lai kết hợp mô hình máy khách-máy chủ thông thường với một số khía cạnh của kiến trúc ngang hàng. Ví dụ: nhờ điều này, bạn có thể tạo một máy chủ trung tâm giúp đơn giản hóa kết nối giữa các máy ngang hàng.
So với hai loại còn lại, mẫu xe hybrid có hiệu năng tổng thể được cải thiện hơn. Họ thường kết hợp một số ưu điểm chính của từng phương pháp trong khi đạt được mức độ hiệu quả và phân cấp đáng kể.
Phân phối hay phân cấp?
Mặc dù kiến trúc P2P vốn đã được phân tán nhưng điều quan trọng cần lưu ý là có nhiều mức độ phân quyền khác nhau. Vì vậy, không phải tất cả các mạng P2P đều được phân cấp.
Trên thực tế, nhiều hệ thống dựa vào cơ quan trung ương để quản lý hoạt động mạng, khiến chúng có phần tập trung hơn. Ví dụ: một số hệ thống chia sẻ tệp P2P cho phép người dùng tìm kiếm và tải xuống tệp từ người dùng khác, nhưng họ không thể tham gia vào các quy trình khác như quản lý truy vấn tìm kiếm.
Ngoài ra, các mạng nhỏ được kiểm soát bởi cơ sở người dùng có mục đích chung hạn chế có thể được cho là có mức độ tập trung cao hơn, mặc dù thiếu cơ sở hạ tầng mạng tập trung.
Vai trò của P2P trong blockchain
Trong giai đoạn đầu của Bitcoin, Satoshi Nakamoto đã định nghĩa nó là “hệ thống tiền điện tử ngang hàng”. Bitcoin được tạo ra như một dạng tiền kỹ thuật số. Nó có thể được chuyển từ người dùng này sang người dùng khác thông qua mạng P2P quản lý sổ cái phân tán được gọi là “blockchain”.
Trong bối cảnh này, kiến trúc P2P vốn có của công nghệ blockchain cho phép Bitcoin và các loại tiền điện tử khác được chuyển đi khắp thế giới mà không cần qua trung gian hoặc máy chủ trung tâm. Ngoài ra, bất kỳ ai cũng có thể tạo nút Bitcoin nếu muốn tham gia vào quá trình xác minh và xác nhận khối.
Như vậy, không có ngân hàng nào trong mạng Bitcoin xử lý hoặc ghi lại các giao dịch. Thay vào đó, blockchain hoạt động như một sổ cái kỹ thuật số ghi lại công khai mọi hành động. Về cơ bản, mỗi nút lưu trữ một bản sao của blockchain và so sánh nó với các nút khác để đảm bảo tính chính xác của dữ liệu. Mạng nhanh chóng từ chối mọi hoạt động độc hại hoặc thông tin không chính xác.
Trong bối cảnh chuỗi khối tiền điện tử, các nút có thể thực hiện nhiều vai trò khác nhau. Ví dụ: các nút đầy đủ đảm bảo an ninh mạng bằng cách xác minh các giao dịch theo quy tắc đồng thuận của hệ thống.
Mỗi nút đầy đủ duy trì một bản sao đầy đủ, cập nhật của chuỗi khối, cho phép chúng tham gia vào nỗ lực hợp tác để xác minh trạng thái thực sự của sổ cái phân tán. Tuy nhiên, điều đáng chú ý là không phải tất cả các nút được xác minh đầy đủ đều là công cụ khai thác.
Thuận lợi
Kiến trúc ngang hàng của blockchain mang lại nhiều lợi thế. Trong số những điều quan trọng nhất là mạng P2P cung cấp tính bảo mật cao hơn các cơ chế máy khách-máy chủ truyền thống. Việc phân phối các chuỗi khối trên một số lượng lớn các nút khiến chúng hầu như miễn nhiễm với các cuộc tấn công từ chối dịch vụ (DoS), điều mà nhiều hệ thống gặp phải.
Vì hầu hết các nút phải đạt được sự đồng thuận trước khi thêm dữ liệu vào blockchain nên kẻ tấn công hầu như không thể thay đổi dữ liệu. Điều này đặc biệt đúng đối với các mạng lớn như Bitcoin. Các chuỗi khối nhỏ hơn dễ bị tấn công hơn vì một người hoặc một nhóm cuối cùng có thể giành quyền kiểm soát hầu hết các nút (điều này được gọi là cuộc tấn công 51%).
Do đó, mạng ngang hàng phân tán, kết hợp với yêu cầu đồng thuận của đa số, mang lại cho các chuỗi khối khả năng chống lại hoạt động độc hại ở mức độ tương đối cao. Mô hình P2P là một trong những lý do tại sao Bitcoin (và các blockchain khác) có thể đạt được cái gọi là “khả năng chịu lỗi Byzantine”.
Ngoài vấn đề bảo mật, việc sử dụng kiến trúc P2P trong các chuỗi khối tiền điện tử còn khiến chúng có khả năng chống lại sự kiểm duyệt của chính quyền trung ương. Không giống như các tài khoản ngân hàng tiêu chuẩn, chính phủ không thể đóng băng hoặc làm trống ví tiền điện tử. Sự phản kháng này cũng mở rộng đến các nỗ lực kiểm duyệt của các nền tảng xử lý nội dung và thanh toán riêng tư. Một số người sáng tạo nội dung và người bán trực tuyến đã chấp nhận thanh toán bằng tiền điện tử để tránh bị bên thứ ba chặn khoản thanh toán của họ.
giới hạn
Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng việc sử dụng mạng P2P trên blockchain cũng có những hạn chế nhất định.
Bởi vì sổ cái phân tán phải được cập nhật trên từng nút riêng lẻ, thay vì trên máy chủ trung tâm, nên việc thêm các giao dịch vào chuỗi khối đòi hỏi sức mạnh tính toán rất lớn. Mặc dù điều này giúp tăng cường tính bảo mật nhưng lại làm giảm đáng kể hiệu quả hoạt động, đây là một trong những trở ngại chính khi nói đến khả năng mở rộng và áp dụng rộng rãi. Tuy nhiên, các nhà mật mã học và nhà phát triển blockchain đang khám phá các lựa chọn thay thế có thể được sử dụng làm giải pháp mở rộng quy mô. Các ví dụ nổi bật là các giao thức Lightning Network, Ethereum Plasma và Mimblewimble.
Một hạn chế tiềm ẩn khác liên quan đến các cuộc tấn công có thể xảy ra trong các sự kiện hard fork. Bởi vì hầu hết các chuỗi khối đều phi tập trung và là nguồn mở, các nhóm nút có thể tự do sao chép và sửa đổi mã cũng như phân nhánh khỏi chuỗi chính để tạo thành một mạng song song mới. Hard fork là hoàn toàn bình thường và bản thân chúng không gây ra mối đe dọa nào. Nhưng nếu một số biện pháp bảo mật nhất định không được áp dụng đúng cách, cả hai chuỗi có thể trở nên dễ bị tấn công lại.
Hơn nữa, tính chất phân tán của mạng P2P khiến chúng tương đối khó kiểm soát và điều chỉnh, không chỉ trong lĩnh vực blockchain. Một số chương trình và công ty P2P có liên quan đến hoạt động bất hợp pháp và vi phạm bản quyền.
Kết quả
Kiến trúc ngang hàng có thể được thiết kế và sử dụng theo nhiều cách khác nhau và đó là nền tảng của các chuỗi khối giúp tạo ra tiền điện tử. Bằng cách phân phối sổ cái giao dịch trên các mạng nút lớn, kiến trúc P2P cung cấp tính bảo mật, phân quyền và chống kiểm duyệt.
Ngoài tiện ích trong công nghệ blockchain, hệ thống P2P còn có thể phục vụ các ứng dụng điện toán phân tán khác, từ mạng chia sẻ tệp đến nền tảng giao dịch năng lượng.