Roksana Egorova15.07.2021
Что Такое Одноранговая Сеть (P2P)?
В информатике одноранговая (P2P) сеть состоит из группы устройств, которые совместно хранят файлы и обмениваются ими. Каждый участник (узел) действует как клиент и выполняет функции сервера. Обычно все узлы имеют одинаковую мощность и выполняют одни и те же задачи.
В финансовых технологиях термин одноранговый обычно относится к обмену криптовалютами или цифровыми активами через распределенную сеть. Платформа P2P позволяет покупателям и продавцам совершать сделки без посредников. В некоторых случаях веб-сайты могут также предоставлять среду P2P, которая связывает кредиторов и заемщиков.
Архитектура P2P подходит для различных случаев использования, но она стала особенно популярной в 1990-х годах, когда были созданы первые программы для обмена файлами. Сегодня P2P-сети лежат в основе большинства криптовалют, составляя значительную часть блокчейн индустрии. Однако они также используются в других распределенных вычислительных приложениях, включая поисковые системы в интернете, стриминговые платформы, онлайн-магазины и веб-протокол межпланетной файловой системы (IPFS).
Как Работает P2P?
По сути, P2P-система поддерживается распределенной сетью пользователей. Обычно у них нет центрального администратора или сервера, потому что каждый узел хранит копию файлов, выступая и как клиент, и как сервер для других узлов. Таким образом, каждый узел может скачивать файлы с других узлов или загружать на них файлы. Вот что отличает P2P-сети от более традиционных систем типа “клиент-сервер”, в которых клиентские устройства загружают файлы с централизованного сервера.
В сетях P2P подключенные устройства обмениваются файлами, хранящимися на их жестких дисках. Используя программные приложения, предназначенные для обмена данными, пользователи могут запрашивать другие устройства в сети, чтобы найти и загрузить файлы. После того, как пользователь загрузил файл, он может выступать в качестве источника этого файла.
Другими словами, когда узел действует как клиент, он загружает файлы с других сетевых узлов. Но когда он работает как сервер, он является носителем, с которого другие узлы могут качать файлы. Однако на практике обе функции могут выполняться одновременно (например, скачивание файла A и загрузка файла B).
Поскольку каждый узел хранит, передает и принимает файлы, P2P-сети, как правило, работают быстрее и эффективнее с ростом их пользовательской базы. Кроме того, распределенная архитектура делает системы P2P очень устойчивыми к кибератакам. В отличие от традиционных моделей, P2P-сети не имеют единой точки отказа.
Мы можем классифицировать одноранговые системы в соответствии с их архитектурой. Эти три основных типа называются неструктурированными, структурированными и гибридными P2P-сетями.
Неструктурированные P2P Сети
В неструктурированных P2P-сетях нет какой-либо конкретной организации узлов. Участники общаются друг с другом случайным образом. Эти системы считаются устойчивыми к высокой активности оттока. То есть, когда несколько узлов часто присоединяются к сети и покидают ее
Несмотря на то, что неструктурированные P2P-сети легче построить, они могут потребовать более активного использования центрального процессора и памяти, поскольку поисковые запросы отправляются как можно большему числу одноранговых узлов. Это наводняет сеть запросами, особенно если небольшое количество узлов предлагает желаемый контент.
Структурированные P2P-Сети
В свою очередь, структурированные P2P-сети представляют собой организованную архитектуру, позволяющую узлам эффективно искать файлы, даже если контент не является широко доступным. В большинстве случаев это достигается за счет использования хэш-функций, облегчающих поиск в базе данных.
Хотя структурированные сети могут быть более эффективными, они, как правило, обеспечивают более высокий уровень централизации и обычно требуют более высоких затрат на установку и обслуживание. В остальном структурированные сети менее устойчивы, когда сталкиваются с высоким уровнем оттока.
Гибридные P2P Сети
Гибридные P2P-сети объединяют традиционную клиент-серверную модель с некоторыми аспектами одноранговой архитектуры. Например, они могут предполагать наличие центрального сервера, который облегчает соединение между одноранговыми узлами.
По сравнению с двумя другими типами гибридные модели, как правило, имеют улучшенные общие характеристики. Обычно они сочетают в себе некоторые из основных преимуществ каждого подхода, одновременно достигая значительной степени эффективности и децентрализации.
Распределенные Или Децентрализованные?
Хотя архитектура P2P по своей природе распределенная, важно отметить, что существуют различные степени децентрализации. Итак, не все P2P-сети децентрализованы.
Фактически, многие системы полагаются на центральный орган для управления сетевой активностью, что делает их в некоторой степени централизованными. Например, некоторые системы обмена файлами P2P позволяют пользователям искать и загружать файлы от других пользователей, но они не могут участвовать в других процессах, таких как управление поисковыми запросами.
Кроме того, можно сказать, что небольшие сети, контролируемые ограниченной базой пользователей с общими целями, имеют более высокую степень централизации, несмотря на отсутствие централизованной сетевой инфраструктуры.
Роль P2P В Блокчейнах
На ранних этапах развития биткоина Сатоши Накамото определил его как «одноранговую систему электронных денег». Биткоин был создан как цифровая форма денег. Его можно передавать от одного пользователя к другому через сеть P2P, которая управляет распределенным реестром, называемым блокчейн.
В этом контексте архитектура P2P, присущая технологии блокчейн, позволяет передавать биткоины и другие криптовалюты по всему миру без необходимости в посредниках или центральном сервере. Кроме того, любой может настроить биткоин узел (ноду), если хочет участвовать в процессе проверки и валидации блоков.
Итак, в сети биткоин нет банков, обрабатывающих или записывающих транзакции. Вместо этого блокчейн действует как цифровой реестр, который публично регистрирует всю активность. По сути, каждый узел содержит копию блокчейна и сравнивает ее с другими узлами, чтобы гарантировать точность данных. Сеть быстро отклоняет любую вредоносную активность или неточность.
В контексте блокчейнов криптовалюты узлы могут выполнять множество различных ролей. Например, полные узлы — это те, которые обеспечивают безопасность сети, проверяя транзакции на соответствие правилам консенсуса системы.
Каждый полный узел поддерживает полную обновленную копию блокчейна, что позволяет им участвовать в коллективной работе по проверке истинного состояния распределенного реестра. Однако стоит отметить, что не все узлы полной проверки являются майнерами.
Преимущества
Одноранговая архитектура блокчейн дает множество преимуществ. Одним из наиболее важных является тот факт, что сети P2P предлагают большую безопасность, чем традиционные клиент-серверные схемы. Распределение блокчейн по большому количеству узлов делает их практически невосприимчивыми к атакам отказа в обслуживании (DoS-атакам), поражающим многочисленные системы.
Аналогичным образом, поскольку большинство узлов должны прийти к консенсусу перед добавлением данных в цепочку блоков, злоумышленник практически не может изменить данные. Это особенно актуально для больших сетей, таких как биткоин. Блокчейны меньшего размера более восприимчивы к атакам, потому что один человек или группа могут в конечном итоге получить контроль над большинством узлов (это известно как атака 51%).
В результате распределенная одноранговая сеть в сочетании с требованием консенсуса большинства нодов дает блокчейнам относительно высокую степень устойчивости к злонамеренным действиям. Модель P2P — одна из причин, по которой биткоин (и другие блокчейны) смогли достичь так называемой византийской отказоустойчивости.
Помимо безопасности, использование архитектуры P2P в блокчейнах криптовалют также делает их устойчивыми к цензуре со стороны центрального органа. В отличие от стандартных банковских счетов, кошельки с криптовалютой не могут быть заморожены или опустошены правительством. Эта устойчивость также распространяется на цензуру со стороны частных платформ обработки платежей и контента. Некоторые создатели контента и онлайн-продавцы принимают платежи в криптовалюте, чтобы избежать блокировки своих платежей третьими сторонами.
Ограничения
Несмотря на множество преимуществ, использование сетей P2P в блокчейнах также имеет определенные ограничения.
Поскольку распределенные реестры должны обновляться в каждом узле, а не на центральном сервере, добавление транзакций в цепочку блоков требует огромных вычислительных мощностей. Хотя этот факт обеспечивает повышенную безопасность, он значительно снижает эффективность и является одним из основных препятствий, когда речь идет о масштабируемости и повсеместном внедрении. Тем не менее, крипто-энтузиасты и разработчики блокчейнов изучают альтернативы, которые можно использовать в качестве решений для масштабирования. Яркие примеры: Lightning Network, Ethereum Plasma и протокол Mimblewimble.
Еще одно потенциальное ограничение связано с атаками, которые могут возникнуть во время хард-форка. Поскольку большинство блокчейнов являются децентрализованными и имеют открытый исходный код, группы нодов могут свободно копировать и изменять код и отделяться от основной цепочки, чтобы сформировать новую параллельную сеть. Хард-форки — это нормально, сами по себе они не представляют угрозы. Но если определенные методы безопасности не приняты должным образом, обе цепочки могут стать уязвимыми для атак повторного воспроизведения.
Более того, распределенный характер сетей P2P делает их относительно сложными для контроля и регулирования, причем не только в нише блокчейнов. Несколько приложений и компаний P2P были замешаны в незаконной деятельности и нарушении авторских прав.
Заключение.
Одноранговую архитектуру можно разрабатывать и использовать по-разному. Именно она лежит в основе блокчейнов, которые делают возможным существование криптовалют. Распределяя журналы транзакций по большим сетям нодов, архитектура P2P обеспечивает безопасность, децентрализацию и устойчивость к цензуре.
В дополнение к полезности в технологии блокчейн, системы P2P также могут обслуживать другие распределенные вычислительные приложения, начиная от сетей обмена файлами и заканчивая платформами торговли электроэнергией.