Ngang hàng (P2P) có nghĩa là gì?

Trong lĩnh vực công nghệ thông tin, mạng ngang hàng hay mạng ngang hàng (P2P) bao gồm một nhóm các thiết bị được kết nối với nhau để trao đổi tệp với nhau và lưu trữ cùng một bộ dữ liệu. Mỗi người tham gia (nút) hoạt động như một cá nhân ngang hàng. Thông thường, tất cả các nút đều có cùng quyền lực và thực hiện các nhiệm vụ giống nhau.

Về mặt tài chính, thuật ngữ này 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 hoàn tất giao dịch mà không cần qua trung gian. Trong một số trường hợp, các trang web cũng có thể cung cấp môi trường ngang hàng để kết nối người cho vay và người đi vay.

Kiến trúc P2P phù hợp với nhiều trường hợp sử dụng khác nhau và công nghệ này trở nên phổ biến vào những năm 1990 khi các chương trình chia sẻ tệp đầu tiên được tạo ra. Ngày nay, mạng ngang hàng là nền tảng của hầu hết các loại tiền điện tử, chiếm một phần lớn trong ngành công nghiệp blockchain. Tuy nhiên, nó cũng được sử dụng trong các ứng dụng điện toán phân tán khác, bao gồm công cụ tìm kiếm, nền tảng phát trực tuyến, thị trường trực tuyến và giao thức web Hệ thống tệp liên hành tinh (IPFS).


Làm thế nào nó hoạt động?

Hệ thống P2P được hỗ trợ bởi mạng lưới người dùng phân tán. Họ thường không có quản trị viên hoặc máy chủ chính vì mỗi nút chứa một bản sao của tất cả các tệp, hoạt động như một máy khách và máy chủ cho các nút khác. Do đó, mỗi nút có thể tải tập tin từ các nút khác và theo thứ tự ngược lại. Đây là một tính năng khác biệt của mạng P2P so với các máy khách truyền thống hơn, trong đó các thiết bị tải xuống tệp từ máy chủ tập trung.

Trong mạng ngang hàng, các thiết bị được kết nối sẽ trao đổi các tệp được lưu trữ trên ổ cứng của chúng. Sử dụng các ứng dụng phần mềm 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 này, nó có thể đóng vai trò là nguồn của nó.

Nói cách khác, khi một nút hoạt động như một máy khách, nó sẽ tải các tệp từ các nút khác trên mạng. Nhưng khi tất cả các nút hoạt động như một máy chủ, chúng là nguồn mà từ đó các nút khác có thể tải xuống dữ liệu. Tuy nhiên, trên thực tế, cả hai chức năng đều có thể được thực hiện đồng thời (ví dụ: tải xuống tệp A và tải xuống tệp B).

Vì mỗi nút lưu trữ, truyền và nhận tệp nên mạng P2P có xu hướng hoạt động nhanh hơn và hiệu quả hơn khi cơ sở người dùng của chúng tăng lên. Ngoài ra, kiến ​​trúc phân tán làm cho các hệ thống như vậy có khả năng chống lại các cuộc tấn công mạng khác nhau rất tốt. 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 phi cấu trúc không đại diện cho bất kỳ tổ chức nút cụ thể nào. Tất cả những người tham gia đều tiếp xúc ngẫu nhiên với nhau. Và về mặt này, các hệ thống như vậy được coi là có khả năng chống lại hoạt động luân chuyển nút cao (tức là một số nút tham gia mạng, trong khi những nút khác rời khỏi mạng).

Mặc dù xây dựng đơn giản nhưng mạng P2P không có cấu trúc có thể yêu cầu mức sử dụng CPU và RAM cao hơn vì các yêu cầu tìm kiếm được gửi đến càng nhiều mạng ngang hàng càng tốt. Kiến trúc này có xu hướng làm tràn ngập mạng với các yêu cầu, đặc biệt nếu một số lượng nhỏ nút cung cấp thông tin mong muốn.


Mạng P2P có cấu trúc

So với dạng trước, mạng có cấu trúc là một kiến ​​trúc có tổ chức cho phép các nút tìm kiếm tệp hiệu quả hơn, ngay cả khi nội dung không được phổ biến rộng rãi. Trong hầu hết các trường hợp, điều này đạt được thông qua việc sử dụng hàm băm, giúp tìm kiếm cơ sở dữ liệu dễ dàng hơn.

Mặc dù các mạng có cấu trúc mang lại tính sẵn sàng và năng suất cao nhưng chúng có xu hướng tập trung hơn và đòi hỏi khắt khe hơn về mặt cài đặt và bảo trì. Ngoài ra, kiến ​​trúc này kém linh hoạt hơn khi có tốc độ rời bỏ nút cao.


Mạng P2P lai

Mạng P2P lai kết hợp mô hình truyền thống với một số khía cạnh của kiến ​​trúc ngang hàng. Ví dụ, nhờ điều này, một máy chủ trung tâm có thể được phát triển để đơn giản hóa kết nối giữa các nút.

So với hai loại còn lại, mẫu xe hybrid có xu hướng có hiệu suất tổng thể cao hơn. Họ thường kết hợp một số ưu điểm chính của từng phương pháp và do đó đạt được mức độ hiệu quả và phân cấp cao cùng một lúc.


Phân phối hay phân cấp?

Kiến trúc P2P có tính chất phân tán, nhưng điều đáng chú ý là nếu được triển khai, mạng có thể có các mức độ phân cấp khác nhau. Vì lý do này, không phải tất cả các mạng ngang hàng đều được phân cấp.

Bởi vì nhiều hệ thống dựa vào một cơ quan trung ương để quản lý mạng nên điều này khiến chúng có phần bị tập trung hóa. Ví dụ: một số dịch vụ lưu trữ tệp ngang hàng cho phép người dùng tìm kiếm và tải xuống tệp với chi phí của người dùng khác, nhưng họ không thể tham gia vào các quy trình khác, chẳng hạn như quản lý yêu cầu tìm kiếm.

Ngoài ra, có thể nói rằng các mạng nhỏ được kiểm soát bởi cơ sở người dùng hạn chế với các mục tiêu chung có mức độ tập trung cao hơn, mặc dù thiếu cơ sở hạ tầng mạng tập trung.


Tác động của P2P trên Blockchain

Trong giai đoạn phát triển ban đầu, Satoshi Nakamoto đã định nghĩa Bitcoin là “hệ thống thanh toán tiền mặt điện tử ngang hàng”. Bitcoin được tạo ra dưới dạng tiền kỹ thuật số có thể được chuyển từ người dùng này sang người dùng khác thông qua mạng ngang hàng và được quản lý bởi sổ cái phân tán, còn được gọi là chuỗi khối.

Trong bối cảnh này, kiến ​​trúc P2P, đặc trưng của công nghệ blockchain, cho phép trao đổi bitcoin và các loại tiền điện tử khác trên khắp thế giới mà không cần qua trung gian và máy chủ tập trung. Ngoài ra, bất kỳ ai cũng có thể tham gia và trở thành một nút trong mạng Bitcoin nếu họ muốn tham gia vào quá trình kiểm tra và xác thực các khối.

Do đó, không có ngân hàng nào trên mạng Bitcoin xử lý hoặc ghi lại tất cả các giao dịch. Thay vào đó, blockchain hoạt động như một sổ cái kỹ thuật số ghi lại công khai mọi hoạt động. Trong thực tế, mỗi nút lưu trữ một bản sao của blockchain và so sánh nó với bản sao của các nút khác để đảm bảo tính chính xác của dữ liệu. Bằng cách này, mạng sẽ nhanh chóng phản hồi mọi hoạt động độc hại hoặc thông tin không chính xác.

Trong chuỗi khối tiền điện tử, các nút có thể đảm nhận nhiều trách nhiệm khác nhau. Ví dụ: các nút đầy đủ (full node) đảm bảo tính bảo mật của mạng bằng cách xác thực các giao dịch dựa trên các quy tắc đồng thuận đã thiết lập của hệ thống.

Mỗi nút đầy đủ duy trì một bản sao cập nhật của chuỗi khối, cho phép nó tham gia vào nỗ lực chung 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 đầy đủ đều là công cụ khai thác.


Thuận lợi

Kiến trúc ngang hàng của blockchain mang lại nhiều lợi ích cho người dùng. Một trong những điều quan trọng nhất là các mạng như vậy cung cấp tính bảo mật cao hơn thiết bị máy khách-máy chủ truyền thống. Việc phân phối dữ liệu trên blockchain giữa một số lượng lớn các nút làm cho mạng gần như miễn nhiễm với các cuộc tấn công từ chối dịch vụ (DoS) gây khó khăn cho hầu hết các hệ thống.

Vì hầu hết các nút phải đạt được sự đồng thuận trước khi dữ liệu được thêm vào blockchain nên kẻ tấn công hầu như không thể thực hiện bất kỳ thay đổi nào. Và điều này thực sự đúng khi nói đến một mạng lưới lớn như Bitcoin. Các chuỗi khối nhỏ hơn dễ bị tấn công hơn vì một thực thể hoặc một nhóm cá nhân cuối cùng có thể giành được quyền kiểm soát phần lớn các nút (còn được gọi là cuộc tấn công 51%).

Kết quả là, một mạng ngang hàng phân tán, kết hợp với sự đồng thuận bắt buộc của đa số người tham gia, cung cấp 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 khiến Bitcoin (và các chuỗi khối khác) có thể đạt được cái gọi là khả năng chịu lỗi Byzantine.

Ngoài vấn đề bảo mật, việc sử dụng kiến ​​trúc ngang hàng trong các chuỗi khối tiền điện tử cũng 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 hủy bỏ ví tiền điện tử. Khả năng phục hồi này cũng mở rộng đến việc kiểm duyệt các nền tảng xuất bản nội dung và xử lý thanh toán tư nhân. Một số người tạo phương tiện truyền thông và người bán trực tuyến đã bắt đầu sử dụng tiền điện tử để tránh bị bên thứ ba chặn khoản thanh toán của họ.


sai sót

Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng mạng ngang hàng cũng có những nhược điểm nhất định.

Vì sổ cái phân tán phải được cập nhật trên mỗi nút thay vì trên máy chủ trung tâm nên việc thêm các giao dịch vào chuỗi khối đòi hỏi một lượng lớn tài nguyên máy tính. Mặc dù điều này giúp tăng cường bảo mật nhưng lại làm giảm đáng kể tính linh hoạt trong vận hành, đây là một trong những trở ngại chính khi nói đến khả năng mở rộng và thích ứng trên quy mô lớn. 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 như một giải pháp để tăng khả năng mở rộng. Các ví dụ đáng chú ý bao gồm Lightning Network, Ethereum Plasma và giao thức Mimblewimble.

Một nhược điểm tiềm ẩn khác liên quan đến các cuộc tấn công có thể xảy ra trong quá trình phân nhánh cứng. 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, sau đó tách ra khỏi chuỗi chính để tạo thành một mạng song song mới. Hard fork là một sự kiện hoàn toàn bình thường, bản thân nó không gây ra bất kỳ mối đe dọa nào. Tuy nhiên, nếu không tuân thủ đúng các biện pháp bảo mật nhất định, cả hai chuỗi có thể dễ bị tấn công lại.

Hơn nữa, tính chất phân tán của mạng P2P khiến chúng tương đối khó giám sát và điều chỉnh, không chỉ trong không gian blockchain. Do đó, một số ứng dụng và công ty P2P có liên quan đến các hoạt động bất hợp pháp và vi phạm bản quyền.


Phần kết luận

Kiến trúc ngang hàng có thể được phát triển và sử dụng theo nhiều cách khác nhau, nhưng nó là nền tảng của tất cả các chuỗi khối, khiến tiền điện tử trở nên khả thi. Bằng cách phân phối sổ cái giao dịch giữa các nút mạng lớn, công nghệ P2P đảm bảo tính bảo mật, phân quyền và chống kiểm duyệt.

Ngoài tiện ích dành cho 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.