Ngang hàng (P2P) là gì?
Trong khoa học máy tính, mạng ngang hàng (P2P) bao gồm một nhóm thiết bị lưu trữ và chia sẻ tập tin chung. Mỗi người tham gia (nút) hoạt động như một cá nhân ngang hàng. Tất cả các nút thường có quyền lực như nhau 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 tệ hoặc tài sản kỹ thuật số qua mạng phân tán. Nền tảng P2P cho phép người mua và người bán thực hiện giao dịch trực tiếp 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 trở nên đặc biệt phổ biến vào những năm 1990 khi phần mềm chia sẻ file đầu tiên được tạo ra. Ngày nay, mạng P2P đã trở thành cốt lõi của hầu hết các loại tiền kỹ thuật số, vốn chiếm một phần lớn trong ngành công nghiệp blockchain. Tuy nhiên, nó hiện cũng được hỗ trợ trong các ứng dụng điện toán phân tán khác bao gồm công cụ 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 cơ bản, hệ thống P2P được duy trì bởi một mạng lưới người dùng phân tán và thường không có quản trị viên hoặc máy chủ trung tâm vì mỗi nút chứa một bản sao của các tệp và hoạt động như một máy khách và máy chủ cho các nút khác. Do đó, mỗi nút có thể tải tệp xuống từ các nút khác hoặc tải tệp lên các nút khác. Đây là điểm khác biệt của mạng P2P với các hệ thống máy chủ truyền thống trong đó các thiết bị tải xuống tệp từ máy chủ trung tâm.
Các thiết bị được kết nối trên mạng P2P chia sẻ tệp được lưu trữ trên ổ cứng bằng các ứng dụng phần mềm được thiết kế để dàn xếp dữ liệu và chia sẻ tệp. Người dùng cũng có thể truy vấn các thiết bị được kết nối khác trên mạng để tìm và tải xuống các tệp. Sau khi người dùng tải xuống một tệp cụ thể, họ có thể đóng vai trò là nguồn của tệp đó.
Nói cách khác, khi một nút hoạt động như một máy khách, nó sẽ tải các tệp từ các nút mạng khác. Nhưng khi các nút hoạt động như một máy chủ, chúng sẽ trở thành nguồn mà từ đó các nút khác có thể tải xuống tệp. Tuy nhiên, trên thực tế cả hai chức năng đều có thể được thực hiện cùng lúc (chẳng hạn như tải xuống tệp A và tải lên tệp B).
Mạng P2P có xu hướng trở nên nhanh hơn và hiệu quả hơn khi cơ sở người dùng của chúng tăng lên vì mỗi nút lưu trữ, truyền và nhận tệp. Ngoài ra, kiến trúc phân tán của nó giúp hệ thống P2P có khả năng chống lại các cuộc tấn công mạng cao vì mạng P2P không có một điểm lỗi nào, không giống như các mô hình truyền thống.
Chúng ta có thể phân loại các hệ thống ngang hàng theo kiến trúc của chúng. Ba loại mạng P2P chính được gọi là không có cấu trúc, có cấu trúc và kết hợp.
Mạng P2P không được kiểm soát
Mạng P2P không có cấu trúc không cung cấp bất kỳ tổ chức nút cụ thể nào. Nơi những người tham gia giao tiếp ngẫu nhiên với nhau. Các hệ thống này hoạt động hiệu quả khi có trạng thái hoạt động cao (ví dụ: nhiều nút tham gia và rời khỏi mạng thường xuyên).
Mặc dù mạng P2P không có cấu trúc rất dễ xây dựng nhưng chúng có thể yêu cầu mức sử dụng CPU và bộ nhớ cao hơn vì các truy vấn tìm kiếm được gửi đến càng nhiều mạng ngang hàng càng tốt. Điều này có xu hướng khiến mạng tràn ngập các truy vấn, đặc biệt nếu chỉ có một vài nút cung cấp nội dung được yêu cầu.
Mạng P2P có tổ chức
Ngược lại, mạng P2P có cấu trúc cung cấp một cấu trúc có tổ chức như tên gọi. Điều này cho phép các nút tìm kiếm tệp một cách hiệu quả 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 các hàm băm hỗ trợ tìm kiếm cơ sở dữ liệu.
Mặc dù các mạng có tổ chức có thể hiệu quả hơn nhưng chúng có xu hướng đưa ra mức độ tập trung cao hơn và thường yêu cầu chi phí thiết lập và bảo trì cao hơn. Mặt khác, các mạng có tổ chức cũng kém mạnh mẽ hơn khi chúng phải đối mặt với tỷ lệ gián đoạn cao.
Mạng P2P lai
Mạng P2P lai kết hợp mô hình máy khách-máy chủ truyền thống với một số khía cạnh của kiến trúc ngang hàng. Ví dụ: bạn thiết kế một máy chủ trung tâm tạo điều kiện giao tiếp giữa các đồng nghiệp.
Khi so sánh với hai loại mạng ngang hàng còn lại, loại kết hợp có xu hướng mang lại hiệu suất tổng thể được cải thiện. Vì nó thường kết hợp một số ưu điểm chính của từng loại. Điều này đạt được mức độ hiệu quả và phân cấp cao cùng một lúc.
Phân phối và phi tập trung
Mặc dù môi trường P2P có tính chất phân tán nhưng điều quan trọng cần lưu ý là có nhiều mức độ phân cấp 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 chỉ đạo 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 không thể tham gia vào các hoạt động khác như quản lý tìm kiếm.
Ngoài ra, chúng ta 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 trung tâm.
Vai trò của ngang hàng (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 chạy sổ cái phân tán được gọi là blockchain.
Trong bối cảnh này, kiến trúc P2P vốn có của công nghệ blockchain là thứ cho phép Bitcoin và các loại tiền kỹ thuật số khác có thể dễ dàng được chuyển/chuyển trên toàn thế giới mà không cần qua trung gian hoặc bất kỳ máy chủ trung tâm nào. Bất kỳ ai cũng có thể thiết lập một nút trên chuỗi khối Bitcoin nếu họ muốn tham gia vào quá trình xác minh và xác thực các khối.
Vì vậy, không có ngân hàng nào xử lý hoặc ghi lại các giao dịch trong mạng Bitcoin. Thay vào đó, blockchain hoạt động như một sổ cái kỹ thuật số phân tán ghi lại tất cả hoạt động một cách công khai để những người tham gia khác có thể nhìn thấy. Về cơ bản, mỗi nút duy trì 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 không chính xác.
Trong chuỗi khối tiền điện tử, các nút có thể đóng nhiều vai trò khác nhau. Ví dụ: các nút đầy đủ là những nút cung cấp bảo mật cho 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 hoàn chỉnh, cập nhật của chuỗi khối, cho phép nó tham gia vào công việc chung để xác minh trạng thái hiện tại của sổ cái phân tán. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng không phải tất cả các nút xác minh đầy đủ đều được đại diện bởi các thợ mỏ.
Thuận lợi
Cấu trúc ngang hàng của blockchain mang lại nhiều lợi ích. Điều quan trọng nhất trong số này là thực tế là mạng P2P cung cấp tính bảo mật cao hơn so với các cơ chế máy khách-máy chủ truyền thống. Vì blockchain được phân phối trên một số lượng lớn các nút nên nó hầu như miễn nhiễm với các cuộc tấn công từ chối dịch vụ (DoS) lây nhiễm vào nhiều hệ thống.
Ngoài ra, vì phần lớn các nút phải đạt được sự đồng thuận trước khi dữ liệu được thêm vào chuỗi khối nên kẻ tấn công gần như không thể thay đổi dữ liệu. Điều này đặc biệt đúng đối với các mạng lớn như mạng Bitcoin. Các mạng blockchain nhỏ hơn dễ bị tấn công hơn vì một người hoặc một nhóm cuối cùng có thể kiểm soát phần lớn các nút (điều này được gọi là tấn công 51% hoặc tấn công đa số).
Kết quả là, một mạng ngang hàng phân tán kết hợp với các yêu cầu đồng thuận của đa số mang lại cho mạng blockchain 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 khả năng bảo vệ mà nó mang lại, 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 truyền thống, ví tiền kỹ thuật số không thể bị chính phủ đóng băng hoặc rút tiền mặt. Sự phản kháng này cũng mở rộng đến các nỗ lực kiểm duyệt được thực hiện bởi các nền tảng nội dung và thanh toán tư nhân. Một số người sáng tạo nội dung và người bán trực tuyến đã áp dụng thanh toán bằng tiền điện tử như một cách để tránh bị bên thứ ba chặn khoản thanh toán của họ.
Những hạn chế
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 mỗi nút tham gia thay vì trên máy chủ trung tâm, nên việc thêm các giao dịch vào chuỗi khối đòi hỏi một lượng sức mạnh tính toán khổng lồ. Mặc dù biện pháp này giúp tăng cường bảo mật nhưng nó làm giảm đáng kể hiệu quả và là một trong những nhược điểm lớn khi cần mở rộng và áp dụng rộng rãi. Tuy nhiên, những người quan tâm đến mật mã và các nhà phát triển blockchain hiện đang tìm kiếm các giải pháp thay thế có thể được sử dụng làm giải pháp cho việc mở rộng quy mô này. Các ví dụ đáng chú ý bao gồm Lightning Network, Ethereum Plasma và giao thức Mimblewimble.
Một hạn chế tiềm ẩn khác liên quan đến các cuộc tấn công có thể phát sinh trong các sự kiện hard fork. Do hầu hết các mạng blockchain đều phi tập trung và là nguồn mở, các nhóm nút có thể tự do sao chép và sửa đổi mã, tách khỏi chuỗi chính và tạo thành một mạng song song mới. Hard fork là hoàn toàn bình thường và không gây ra mối đe dọa nào, nhưng nếu một số phương pháp bảo mật nhất định không được triển khai 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 hợp pháp hóa, không chỉ trong không gian blockchain. Nhiều ứng dụng và công ty P2P đã tham gia vào các hoạt động bất hợp pháp và vi phạm bản quyền.
Suy nghĩ kết luận
Kiến trúc ngang hàng có thể được phát triển và sử dụng theo nhiều cách khác nhau. Đó là cốt lõi của blockchain giúp tạo ra các loại tiền kỹ thuật số. Kiến trúc P2P cung cấp tính bảo mật, phân cấp và chống kiểm duyệt bằng cách phân phối sổ cái giao dịch trên các mạng nút lớn.
Ngoài tiện ích trong công nghệ blockchain, hệ thống P2P còn có thể được sử dụng trong các ứng dụng điện toán phân tán khác, từ mạng chia sẻ tệp đến nền tảng giao dịch năng lượng.
