Kas ir peer-to-peer (P2P)?

Datorzinātnē peer-to-peer (P2P) tīkls sastāv no ierīču grupas, kas kopīgi glabā un koplieto failus. Katrs dalībnieks (mezgls) darbojas kā individuāls līdzinieks. Parasti visiem mezgliem ir vienāda jauda un tie veic vienādus uzdevumus.

Finanšu tehnoloģijās termins peer-to-peer parasti attiecas uz kriptovalūtu vai digitālo aktīvu apmaiņu, izmantojot izplatītu tīklu. P2P platforma ļauj pircējiem un pārdevējiem veikt darījumus bez starpniekiem. Dažos gadījumos tīmekļa vietnes var nodrošināt arī P2P vidi, kas savieno aizdevējus un aizņēmējus.

P2P arhitektūra var būt piemērota dažādiem lietošanas gadījumiem, taču īpaši populāra tā kļuva deviņdesmitajos gados, kad tika izveidotas pirmās failu apmaiņas programmas. Mūsdienās P2P tīkli ir lielākās daļas kriptovalūtu pamatā, veidojot lielu blokķēdes nozares daļu. Tomēr tie tiek izmantoti arī citās izplatītās skaitļošanas lietojumprogrammās, tostarp tīmekļa meklētājprogrammās, straumēšanas platformās, tiešsaistes tirgos un InterPlanetary File System (IPFS) tīmekļa protokolā.


Kā darbojas P2P?

Būtībā P2P sistēmu uztur izplatīts lietotāju tīkls. Parasti tiem nav centrālā administratora vai servera, jo katrā mezglā ir failu kopijas, kas darbojas gan kā klients, gan kā serveris citiem mezgliem. Tādējādi katrs mezgls var lejupielādēt failus no citiem mezgliem vai augšupielādēt failus tajos. Tas atšķir P2P tīklus no tradicionālākajām klienta-servera sistēmām, kurās klientu ierīces lejupielādē failus no centralizēta servera.

P2P tīklos pievienotās ierīces koplieto failus, kas tiek glabāti to cietajos diskos. Izmantojot lietojumprogrammas, kas paredzētas datu koplietošanas starpniecībai, lietotāji var veikt vaicājumus citām tīkla ierīcēm, lai atrastu un lejupielādētu failus. Kad lietotājs ir lejupielādējis noteiktu failu, viņš var darboties kā šī faila avots.

Citiem vārdiem sakot, kad mezgls darbojas kā klients, tie lejupielādē failus no citiem tīkla mezgliem. Bet, kad tie darbojas kā serveris, tie ir avots, no kura citi mezgli var lejupielādēt failus. Tomēr praksē abas funkcijas var izpildīt vienlaikus (piemēram, lejupielādēt failu A un augšupielādēt failu B).

Tā kā katrs mezgls uzglabā, pārsūta un saņem failus, P2P tīkli mēdz būt ātrāki un efektīvāki, jo to lietotāju bāze kļūst lielāka. Turklāt to izplatītā arhitektūra padara P2P sistēmas ļoti izturīgas pret kiberuzbrukumiem. Atšķirībā no tradicionālajiem modeļiem, P2P tīkliem nav neviena atteices punkta.

Mēs varam klasificēt vienādranga sistēmas atbilstoši to arhitektūrai. Trīs galvenie veidi tiek saukti par nestrukturētiem, strukturētiem un hibrīdiem P2P tīkliem.


Nestrukturēti P2P tīkli

Nestrukturēti P2P tīkli nesniedz nekādu konkrētu mezglu organizāciju. Dalībnieki nejauši sazinās viens ar otru. Šīs sistēmas tiek uzskatītas par izturīgām pret lielu atslēgšanās aktivitāti (t.i., vairāki mezgli, kas bieži pievienojas tīklam un atstāj to).

Lai gan tos ir vieglāk izveidot, nestrukturētiem P2P tīkliem var būt nepieciešams lielāks CPU un atmiņas lietojums, jo meklēšanas vaicājumi tiek nosūtīti pēc iespējas lielākam skaitam vienaudžu. Tas mēdz pārpludināt tīklu ar vaicājumiem, it īpaši, ja neliels skaits mezglu piedāvā vēlamo saturu.


Strukturēti P2P tīkli

Turpretim strukturētiem P2P tīkliem ir organizēta arhitektūra, kas ļauj mezgliem efektīvi meklēt failus, pat ja saturs nav plaši pieejams. Vairumā gadījumu tas tiek panākts, izmantojot jaucējfunkcijas, kas atvieglo datu meklēšanu.

Lai gan strukturēti tīkli var būt efektīvāki, tie parasti nodrošina augstāku centralizācijas līmeni un parasti prasa lielākas iestatīšanas un uzturēšanas izmaksas. Izņemot to, strukturētie tīkli ir mazāk izturīgi, ja saskaras ar augstu atteikšanās līmeni.


Hibrīdie P2P tīkli

Hibrīdie P2P tīkli apvieno tradicionālo klienta-servera modeli ar dažiem vienādranga arhitektūras aspektiem. Piemēram, tā dizainā var būt centrālais serveris, kas atvieglo savienojumu starp vienaudžiem.

Salīdzinot ar pārējiem diviem veidiem, hibrīdmodeļiem ir tendence uzlabot vispārējo veiktspēju. Tie parasti apvieno dažas no katras pieejas galvenajām priekšrocībām, vienlaikus panākot ievērojamas efektivitātes un decentralizācijas pakāpes.


Sadalīts vs decentralizēts

Lai gan P2P arhitektūra pēc būtības ir izplatīta, ir svarīgi atzīmēt, ka pastāv dažādas decentralizācijas pakāpes. Tātad ne visi P2P tīkli ir decentralizēti.

Patiesībā daudzas sistēmas paļaujas uz centrālo iestādi, kas vada tīkla darbību, padarot tās nedaudz centralizētas. Piemēram, dažas P2P failu koplietošanas sistēmas ļauj lietotājiem meklēt un lejupielādēt failus no citiem lietotājiem, taču viņi nevar piedalīties citos procesos, piemēram, meklēšanas vaicājumu pārvaldībā.

Turklāt var teikt, ka maziem tīkliem, ko kontrolē ierobežota lietotāju bāze ar kopīgiem mērķiem, ir augstāka centralizācijas pakāpe, neskatoties uz centralizētas tīkla infrastruktūras trūkumu.


P2P loma blokķēdēs

Bitcoin sākumposmā Satoshi Nakamoto to definēja kā “vienādranga elektroniskās naudas sistēmu”. Bitcoin tika izveidots kā digitāls naudas veids. To var pārsūtīt no viena lietotāja uz otru, izmantojot P2P tīklu, kas pārvalda sadalītu virsgrāmatu, ko sauc par blokķēdi.

Šajā kontekstā P2P arhitektūra, kas ir raksturīga blokķēdes tehnoloģijai, ļauj pārsūtīt bitcoīnu un citas kriptovalūtas visā pasaulē, neizmantojot starpniekus vai centrālo serveri. Tāpat ikviens var iestatīt Bitcoin mezglu, ja vēlas piedalīties bloku pārbaudes un apstiprināšanas procesā.

Tātad Bitcoin tīklā nav nevienas bankas, kas apstrādā vai nereģistrē darījumus. Tā vietā blokķēde darbojas kā digitālā virsgrāmata, kas publiski reģistrē visas darbības. Būtībā katrs mezgls glabā blokķēdes kopiju un salīdzina to ar citiem mezgliem, lai nodrošinātu datu precizitāti. Tīkls ātri noraida jebkādas ļaunprātīgas darbības vai neprecizitātes.

Kriptovalūtas blokķēžu kontekstā mezgli var uzņemties dažādas lomas. Piemēram, pilnie mezgli ir tie, kas nodrošina tīkla drošību, pārbaudot darījumus saskaņā ar sistēmas vienprātības noteikumiem.

Katrs pilnais mezgls uztur pilnīgu, atjauninātu blokķēdes kopiju, ļaujot tiem piedalīties kolektīvajā darbā, lai pārbaudītu izplatītās virsgrāmatas patieso stāvokli. Tomēr ir vērts atzīmēt, ka ne visi pilnās apstiprināšanas mezgli ir kalnrači.


Priekšrocības

Blokķēžu vienādranga arhitektūra sniedz daudzas priekšrocības. Viens no svarīgākajiem ir fakts, ka P2P tīkli piedāvā lielāku drošību nekā tradicionālie klienta-servera izkārtojumi. Blokķēžu sadalījums pa lielu skaitu mezglu padara tos praktiski imūnus pret pakalpojumu atteikuma (DoS) uzbrukumiem, kas nomoka daudzas sistēmas.

Tāpat, tā kā lielākajai daļai mezglu ir jāpanāk vienprātība, pirms dati tiek pievienoti blokķēdei, uzbrucējam ir gandrīz neiespējami mainīt datus. Tas jo īpaši attiecas uz lieliem tīkliem, piemēram, Bitcoin. Mazākas blokķēdes ir vairāk pakļautas uzbrukumiem, jo ​​viena persona vai grupa galu galā var iegūt kontroli pār lielāko daļu mezglu (to sauc par 51 procenta uzbrukumu).

Rezultātā izplatītais vienādranga tīkls, kas savienots pārī ar vairākuma vienprātības prasību, nodrošina blokķēdes salīdzinoši augstu pretestības pakāpi pret ļaunprātīgām darbībām. P2P modelis ir viens no iemesliem, kāpēc Bitcoin (un citas blokķēdes) spēja sasniegt tā saukto bizantiešu kļūdu toleranci.

Papildus drošībai P2P arhitektūras izmantošana kriptovalūtu blokķēdēs arī padara tās izturīgas pret centrālo iestāžu cenzūru. Atšķirībā no standarta banku kontiem, valdības nevar iesaldēt vai iztukšot kriptovalūtas makus. Šī pretestība attiecas arī uz privāto maksājumu apstrādes un satura platformu cenzūras centieniem. Daži satura veidotāji un tiešsaistes tirgotāji izmantoja kriptovalūtas maksājumus, lai izvairītos no to, ka viņu maksājumus bloķē trešās puses.


Ierobežojumi

Neskatoties uz daudzajām priekšrocībām, P2P tīklu izmantošanai blokķēdēs ir arī noteikti ierobežojumi.

Tā kā sadalītās virsgrāmatas ir jāatjaunina katrā mezglā, nevis centrālajā serverī, darījumu pievienošana blokķēdei prasa milzīgu skaitļošanas jaudu. Lai gan tas nodrošina lielāku drošību, tas ievērojami samazina efektivitāti un ir viens no galvenajiem šķēršļiem mērogojamībai un plašai ieviešanai. Neskatoties uz to, kriptogrāfi un blokķēžu izstrādātāji pēta alternatīvas, kuras var izmantot kā mērogošanas risinājumus. Ievērojami piemēri ir Lightning Network, Ethereum Plasma un Mimblewimble protokols.

Vēl viens potenciāls ierobežojums attiecas uz uzbrukumiem, kas var rasties cieto dakšu notikumu laikā. Tā kā lielākā daļa blokķēžu ir decentralizētas un atvērtā koda, mezglu grupas var brīvi kopēt un modificēt kodu un atdalīties no galvenās ķēdes, lai izveidotu jaunu, paralēlu tīklu. Cietās dakšas ir pilnīgi normālas un pašas par sevi nedraud. Bet, ja noteiktas drošības metodes netiek pieņemtas pareizi, abas ķēdes var kļūt neaizsargātas pret atkārtotu uzbrukumu.

Turklāt P2P tīklu izplatītais raksturs padara tos salīdzinoši grūti kontrolējamus un regulējamus ne tikai blokķēdes nišā. Vairākas P2P lietojumprogrammas un uzņēmumi iesaistījās nelikumīgās darbībās un autortiesību pārkāpumos.


Noslēguma domas

Vienādranga arhitektūru var izstrādāt un izmantot dažādos veidos, un tā ir blokķēžu pamatā, kas padara iespējamas kriptovalūtas. Izplatot darījumu virsgrāmatas lielos mezglu tīklos, P2P arhitektūra piedāvā drošību, decentralizāciju un izturību pret cenzūru.

Papildus lietderībai blokķēdes tehnoloģijā, P2P sistēmas var apkalpot arī citas izplatītas skaitļošanas lietojumprogrammas, sākot no failu apmaiņas tīkliem līdz enerģijas tirdzniecības platformām.