Mis on võrdõigusvõrk (P2P)?
Arvutiteaduse kohaselt koosneb võrdõigusvõrk (P2P) seadmetest, mis ühiselt salvestavad ja jagavad faile. Iga osalev (sõlm) on seal nagu võrdõiguslik partner. Tavaliselt on kõigil sõlmedel võrdsed õigused ja nad täidavad sarnaseid ülesandeid.
Finantstehnoloogias tähistab mõiste võrdõigusvõrk tavaliselt krüptovaluutade või digitaalsete varade vahetamist hajutatud võrgu kaudu. P2P platvorm võimaldab ostjatel ja müüjatel sooritada tehinguid ilma vahendajaid kasutamata. Mõnel juhul võivad veebisaidid pakkuda ka P2P-keskkonda, mis ühendab omavahel laenuandjaid ja -võtjaid.
P2P arhitektuur võib sobida erinevates valdkondades, kuid eriti populaarseks sai see 1990. aastatel, kui loodi esimesed failijagamisprogrammid. Tänapäeval on P2P-võrgud enamiku krüptovaluutade tuumik, moodustades suure osa plokiahelatööstusest. Kuid neid kasutatakse ka muudes hajutatud andmetöötlusrakendustes, sealhulgas veebiotsingumootorites, voogedastusplatvormides, veebiturgudel ja InterPlanetary File System (IPFS) veebiprotokollis.
Kuidas võrdõigusvõrk toimib?
Sisuliselt haldab P2P-süsteemi kasutajate hajutatud võrk. Tavaliselt pole neil keskset administraatorit ega serverit, kuna iga sõlm hoiab failidest koopiaid – toimides nii kliendina kui ka teiste sõlmede serverina. Seega saab iga sõlm teistest sõlmedest faile alla laadida või neisse üles laadida. See eristab P2P-võrke traditsioonilistest klient-serversüsteemidest, kus kliendiseadmed laadivad faile alla tsentraliseeritud serverist.
P2P-võrkudes jagavad seadmed faile, mis on salvestatud nende seadmete kõvakettale. Andmete jagamise vahendamiseks loodud tarkvararakenduste abil saavad kasutajad failide otsimiseks ja allalaadimiseks teha päringuid teistelt võrgus olevatelt seadmetelt. Kui kasutaja on antud faili alla laadinud, saab ta toimida selle faili jagajana.
Teisisõnu, kui sõlm on klient, laadib ta faile alla teistest võrgusõlmedest. Kuid ta aga toimib serverina, laadivad temalt faile alla teised sõlmed. Praktikas saab mõlemat funktsiooni ka korraga täita (nt faili A allalaadimine ja faili B üleslaadimine).
Kuna iga sõlm salvestab, saadab ja võtab vastu faile, on P2P-võrk seda kiirem ja tõhusam, mida suurem on tema kasutajaskond. Samuti muudab selline hajutatud arhitektuur P2P-süsteemid küberrünnakute suhtes väga vastupidavaks. Erinevalt traditsioonilistest mudelitest pole P2P-võrkudel konkreetset keskset kohta, mida rünnata.
Võrdõigusvõrke võib liigitada nende arhitektuuri järgi. Kolme peamist tüüpi nimetatakse struktureerimata, struktureeritud ja hübriidseteks P2P-võrkudeks.
Struktureerimata P2P-võrgud
Struktureerimata P2P-võrgus ei ole sõlmed spetsiifiliselt organiseeritud. Osalejad suhtlevad üksteisega juhuslikkuse alusel. Neid süsteeme peetakse vastupidavateks suure kasutusaktiivsuse korral (st kui palju sõlmi sageli võrguga liituvad ja sellest lahkuvad).
Kuigi struktureerimata P2P-võrke on lihtsam ehitada, võivad need nõuda suuremat protsessori- ja mälukasutust, kuna otsingupäringud saadetakse välja võimalikult paljudele sarnastele kasutajatele. See kipub võrku päringutega üle ujutama, eriti kui soovitud sisu pakub väike arv sõlmi.
Struktureeritud P2P-võrgud
Seevastu struktureeritud P2P-võrkudel on organiseeritud arhitektuur, mis võimaldab sõlmedel faile tõhusalt otsida, isegi kui sisu pole laialdaselt saadaval. Enamikul juhtudel saavutatakse see räsifunktsioonide kasutamisega, mis hõlbustavad andmebaasi otsinguid.
Kuigi struktureeritud võrgud võivad olla tõhusamad, on neil tavaliselt kõrgem tsentraliseerituse tase ning seega tavaliselt ka suuremad seadistus- ja hoolduskulud. Peale selle on struktureeritud võrkude nõrgaks kohaks katkestuse oht liiga suure kasutusaktiivsuse korral.
Hübriidsed P2P-võrgud
Hübriidsed P2P-võrgud ühendavad tavapärase klient-serveri mudeli ja võrdõigusvõrgu arhitektuuri mõned aspektid. Näiteks võidakse võrdõiguslike kasutajate omavahelise ühenduse parandamiseks kasutada keskset serverit.
Võrreldes kahe teise tüübiga, on hübriidmudelitel üldiselt parem jõudlus. Tavaliselt ühendavad need mõlema lähenemisviisi peamised eelised, saavutades sellega samaaegselt nii märkimisväärse tõhususe kui ka detsentraliseerituse.
Hajutatud vs detsentraliseeritud võrgud
Kuigi P2P-arhitektuur on oma olemuselt hajutatud, on oluline märkida, et detsentraliseerituse tase on seal võrkude lõikes erinev. Seega kõik P2P-võrgud pole detsentraliseeritud.
Tegelikult toetuvad paljud süsteemid võrgutegevuse juhtimiseks kesksele serverile, muutes need võrgud mõnevõrra tsentraliseerituks. Näiteks võimaldavad mõned P2P-failide jagamise süsteemid kasutajatel teistelt sõlmedelt faile otsida ja alla laadida, kuid kasutajad ei saa osaleda muudes protsessides, nagu otsingupäringute haldamine.
Samuti võib öelda, et väikestel võrkudel, mida haldab piiratud arvuga kasutajaskond ja millel on jagatud eesmärgid, on kõrgem tsentraliseeritus, hoolimata tsentraliseeritud võrguinfrastruktuuri puudumisest.
P2P roll plokiahelates
Krüptomaailma varases staadiumis nimetas Satoshi Nakamoto bitcoini „võrdõiguslikuks elektrooniliseks sularahasüsteemiks". Bitcoin loodi digitaalse rahavormina. Seda saab ühelt kasutajalt teisele üle kanda P2P-võrgu kaudu, kasutades hajusraamatut, mida nimetatakse plokiahelaks.
Selles kontekstis võimaldab plokiahela tehnoloogiast pärinev P2P arhitektuur bitcoini ja teiste krüptovaluutade ülekandmist kogu maailmas, ilma et oleks vaja vahendajaid ega keskserverit. Samuti saab igaüks luua bitcoini sõlme, kui soovib osaleda plokkide kontrollimise ja kinnitamise protsessis.
Seega pole bitcoini võrgus tehinguid töötlevaid ega registreerivaid panku. Selle asemel toimib plokiahel digitaalse hajusraamatuna, mis salvestab avalikult kõik tehingud. Põhimõtteliselt hoiab iga sõlm plokiahela koopiat ja võrdleb seda teiste sõlmedega, et tagada andmete vastavus. Võrk lükkab kiiresti tagasi igasuguse pahatahtliku tegevuse või andmete ebatäpsuse.
Krüptovaluuta plokiahelate kontekstis võivad sõlmed täita erinevaid rolle. Näiteks täissõlmed pakuvad võrgule turvalisust, kontrollides tehinguid süsteemi konsensusreeglite järgi.
Iga täissõlm säilitab plokiahela täielikku uuendatud koopiat - sellega saavad nad osaleda hajusraamatu õigsuse kontrollimise kollektiivses töös. Siiski väärib märkimist, et mitte kõik täissõlmed ehk täielikult valideerivad sõlmed pole kaevandajad.
Eelised
Plokiahelate võrdõigusvõrgu arhitektuur pakub palju eeliseid. Kõige olulisem on asjaolu, et P2P-võrgud pakuvad suuremat turvalisust kui traditsioonilised klient-server võrgud. Plokiahelate jaotus suure hulga sõlmede vahel muudab need võrgud praktiliselt immuunseks teenusetõkestuse (DoS) rünnakute suhtes, mis vaevavad paljusid teisi süsteeme.
Kuna enamik sõlmedest peab enne andmete plokiahelasse lisamist konsensuse saavutama, on ründajal peaaegu võimatu andmeid muuta. See kehtib eriti suurte võrkude kohta, nagu bitcoin. Väiksemad plokiahelad on rünnakutele vastuvõtlikumad, kuna üks inimene või rühm võib lõpuks saavutada kontrolli enamiku võrgu sõlmede üle (seda nimetatakse 51‑protsendi rünnakuks).
Hajutatud võrdõigusvõrk koos enamuse konsensusnõudega annab plokiahelatele suhteliselt hea vastupidavuse pahatahtliku tegevuse vastu. P2P-mudel on üks põhjusi, miks bitcoin (ja teised plokiahelad) suutsid saavutada nn Bütsantsi tõrketaluvuse (BFT).
Lisaks turvalisusele muudab P2P-arhitektuuri kasutamine krüptovaluutade plokiahelates need ka järelvalveasutuste tegevuse suhtes vastupidavaks. Erinevalt tavalistest pangakontodest ei saa valitsused krüptoraha rahakotte külmutada ega konfiskeerida. See olukord laieneb ka kolmandate isikute poolt maksete töötlemisele ja sisuplatvormidele. Mõned sisuloojad ja veebikaupmehed on krüptovaluutamaksed kasutusele võtnud selleks, et vältida nende maksete blokeerimist kolmandate osapoolte poolt.
Piirangud
Vaatamata nende paljudele eelistele on P2P-võrkude kasutamisel plokiahelates ka teatud piirangud.
Kuna hajusraamatuid tuleb uuendada keskserveri asemel igas üksikus sõlmes eraldi, nõuab tehingute lisamine plokiahelasse tohutut arvutusvõimsust. Kuigi see tagab suurema turvalisuse, vähendab see oluliselt tõhusust ja on skaleeritavuse ja laialdasema kasutuselevõtu üks peamisi takistusi. Sellegipoolest uurivad krüptograafid ja plokiahela arendajad alternatiive, mida saaks skaleerimislahendustena kasutada. Selliste näidete hulka kuuluvad Lightning Network, Ethereum Plasma ja Mimblewimble.
Teine potentsiaalne piirang on seotud rünnakutega, mis võivad tekkida tugeva kahvli sündmuste ajal. Kuna enamik plokiahelaid on detsentraliseeritud ja avatud lähtekoodiga, võivad sõlmede rühmad koodi kopeerida ja muuta ning põhiahelast eraldada, moodustades uue paralleelse võrgu. Tugevad kahvlid on täiesti normaalsed ega kujuta endast ohtu. Kuid kui teatud turvameetodeid ei rakendata õigesti, võivad mõlemad plokiahelad muutuda kordusrünnakute suhtes haavatavaks.
Veelgi enam, P2P-võrkude hajutatud olemus muudab nende kontrollimise ja reguleerimise suhteliselt keeruliseks ja seda mitte ainult plokiahelatega seotud võrkudes. Mitmed P2P-rakendused ja ettevõtted on olnud seotud ebaseaduslike tegevustega ja autoriõiguste rikkumistega.
Lõppmärkused
Võrdõigusvõrkude arhitektuuri saab arendada ja kasutada mitmel erineval viisil ning see on krüptovaluutat võimaldavate plokiahelate keskmes. Hajutades tehingute arvestust paljude sõlmedega suurte võrkude vahel, on P2P arhitektuur turvaline, detsentraliseeritud ja tsensuurikindel.
Lisaks sellele, et võrdõigusvõrgud on vajalikud plokiahela tehnoloogias, võivad P2P-süsteemid kasu tuua ka muudes hajutatud andmetöötlusrakendustes, alates failijagamisvõrkudest kuni energiabörsideni.