Ce este peer-to-peer (P2P)?
În informatică, o rețea peer-to-peer (P2P) constă dintr-un grup de dispozitive care stochează și partajează colectiv fișiere. Fiecare participant (nod) acționează ca un peer individual. De obicei, toate nodurile au putere egală și îndeplinesc aceleași sarcini.
În tehnologia financiară, termenul peer-to-peer se referă, de obicei, la schimbul de criptomonede sau active digitale prin intermediul unei rețele distribuite. O platformă P2P le permite cumpărătorilor și vânzătorilor să execute tranzacții fără a fi nevoie de intermediari. În unele cazuri, site-urile web pot oferi, de asemenea, un mediu P2P care conectează creditorii și debitorii.
Arhitectura P2P poate fi potrivită pentru diferite cazuri de utilizare, dar a devenit deosebit de populară în anii 1990, când au fost create primele programe de partajare a fișierelor. În prezent, rețelele P2P sunt în centrul majorității criptomonedelor, constituind o mare parte a industriei blockchain. Cu toate acestea, ele sunt, de asemenea, utilizate în alte aplicații de calcul distribuite, inclusiv motoarele de căutare web, platformele de streaming, piețele online și protocolul web InterPlanetary File System (IPFS).
Cum funcționează P2P?
În esență, un sistem P2P este întreținut de o rețea distribuită de utilizatori. De obicei, nu au administrator sau server central, deoarece fiecare nod deține o copie a fișierelor - acționând atât în calitate de client, cât și ca server pentru alte noduri. Astfel, fiecare nod poate descărca fișiere de la alte noduri sau poate încărca fișiere pe ele. Acest lucru este ceea ce diferențiază rețelele P2P de sistemele client-server mai tradiționale, în care dispozitivele client descarcă fișiere de pe un server centralizat.
În rețelele P2P, dispozitivele conectate partajează fișiere care sunt stocate pe hard diskurile lor. Folosind aplicații software concepute pentru a media partajarea datelor, utilizatorii pot interoga alte dispozitive din rețea pentru a găsi și descărca fișiere. Odată ce un utilizator a descărcat un anumit fișier, acesta poate acționa ca sursă pentru acel fișier.
Cu alte cuvinte, atunci când un nod acționează în calitate de client, descarcă fișiere de pe alte noduri de rețea. Dar atunci când acționează ca server, este sursa din care alte noduri pot descărca fișiere. În practică, însă, ambele funcții pot fi executate simultan (de exemplu, descărcarea fișierului A și încărcarea fișierului B).
Deoarece fiecare nod stochează, transmite și primește fișiere, rețelele P2P tind să fie mai rapide și mai eficiente pe măsură ce baza lor de utilizatori crește. De asemenea, datorită arhitecturii lor distribuite, sistemele P2P sunt foarte rezistente la atacurile cibernetice. Spre deosebire de modelele tradiționale, rețelele P2P nu au un punct unic de eșec.
Putem clasifica sistemele peer-to-peer în funcție de arhitectura lor. Cele trei tipuri principale sunt numite rețele P2P nestructurate, structurate și hibride.
Rețele P2P nestructurate
Rețelele P2P nestructurate nu prezintă o organizare specifică a nodurilor. Participanții comunică aleatoriu între ei. Aceste sisteme sunt considerate robuste împotriva activității de abandon ridicat (adică mai multe noduri care se unesc frecvent și părăsesc rețeaua).
Deși mai ușor de construit, rețelele P2P nestructurate pot necesita o utilizare mai mare a procesorului și a memoriei, deoarece interogările de căutare sunt trimise către cel mai mare număr de peers posibil. Acest lucru tinde să aglomereze rețeaua cu interogări, mai ales dacă un număr mic de noduri oferă conținutul dorit.
Rețele P2P structurate
În schimb, rețelele P2P structurate prezintă o arhitectură organizată, permițând nodurilor să caute în mod eficient fișiere, deși conținutul nu este disponibil pe scară largă. În cele mai multe cazuri, acest lucru se realizează prin utilizarea funcțiilor hash, care facilitează căutările în bazele de date.
În timp ce rețelele structurate pot fi mai eficiente, ele tind să prezinte niveluri mai ridicate de centralizare și, de obicei, presupun costuri mai mari de configurare și întreținere. În afară de asta, rețelele structurate sunt mai puțin robuste atunci când se confruntă cu rate ridicate de abandon.
Rețele P2P hibride
Rețelele P2P hibride combină modelul convențional client-server cu unele aspecte ale arhitecturii peer-to-peer. De exemplu, pot utiliza un server central care facilitează conexiunea între peers.
În comparație cu celelalte două tipuri, modelele hibride tind să aibă performanțe generale mai bune. Acestea combină, de obicei, câteva dintre principalele avantaje ale fiecărei abordări, realizând simultan grade semnificative de eficiență și descentralizare.
Distribuit vs. descentralizat
Deși arhitectura P2P este distribuită în mod inerent, este important de reținut că există diferite grade de descentralizare. Deci, nu toate rețelele P2P sunt descentralizate.
De fapt, multe sisteme se bazează pe o autoritate centrală pentru a ghida activitatea rețelei, fiind astfel oarecum centralizate. De exemplu, unele sisteme de partajare a fișierelor P2P permit utilizatorilor să caute și să descarce fișiere de la alți utilizatori, dar nu pot participa la alte procese, cum ar fi gestionarea interogărilor de căutare.
În plus, se poate spune că rețelele mici controlate de o bază limitată de utilizatori cu obiective comune au un grad mai ridicat de centralizare, în ciuda lipsei unei infrastructuri de rețea centralizate.
Rolul P2P în blockchainuri
În primele etape ale Bitcoin, Satoshi Nakamoto l-a definit ca pe un „sistem electronic de numerar peer-to-peer”. Bitcoin a fost creat ca o formă digitală de bani. Poate fi transferat de la un utilizator la altul printr-o rețea P2P, care gestionează un registru distribuit numit blockchain.
În acest context, arhitectura P2P care este inerentă tehnologiei blockchain este cea care permite ca Bitcoin și alte criptomonede să fie transferate la nivel mondial, fără a fi nevoie de intermediari sau de vreun server central. De asemenea, oricine poate configura un nod Bitcoin dacă dorește să participe la procesul de verificare și validare a blocurilor.
Deci, nu există bănci care procesează sau înregistrează tranzacții în rețeaua Bitcoin. În schimb, blockchainul acționează ca un registru digital care înregistrează public toată activitatea. Practic, fiecare nod deține o copie a blockchainului și o compară cu alte noduri pentru a se asigura că datele sunt exacte. Rețeaua respinge rapid orice activitate rău intenționată sau inexactitate.
În contextul blockchainurilor criptomonedelor, nodurile pot îndeplini o varietate de roluri diferite. Nodurile complete, de exemplu, sunt cele care asigură securitatea rețelei prin verificarea tranzacțiilor în comparație cu regulile de consens ale sistemului.
Fiecare nod complet păstrează o copie completă și actualizată a blockchainului - permițându-le să participe la activitatea colectivă de verificare a stării reale a registrului distribuit. De remarcat însă că nu toate nodurile de validare completă sunt mineri.
Avantaje
Arhitectura peer-to-peer a blockchainurilor oferă multe beneficii. Printre cele mai importante este faptul că rețelele P2P oferă o securitate mai mare decât sistemele tradiționale client-server. Datorită distribuției blockchainurilor pe un număr mare de noduri, acestea sunt, practic, imune la atacurile de tip Denial-of-Service (DoS) care afectează numeroase sisteme.
De asemenea, deoarece majoritatea nodurilor trebuie să stabilească un consens înainte ca datele să fie adăugate la un blockchain, este aproape imposibil ca un atacator să modifice datele. Acest lucru este valabil mai ales pentru rețelele mari precum cea a Bitcoin. Blockchainurile mai mici sunt mai susceptibile la atacuri, deoarece o persoană sau un grup ar putea în cele din urmă să obțină controlul asupra majorității nodurilor (acest lucru este cunoscut ca un atac 51 la sută).
Drept urmare, rețeaua distribuită peer-to-peer, împreună cu o cerință de consens majoritar, conferă blockchainurilor un grad relativ ridicat de rezistență la activitățile rău intenționate. Modelul P2P este unul dintre motivele pentru care Bitcoin (și alte blockchainuri) au reușit să atingă așa-numita toleranță bizantină la erori.
Dincolo de securitate, prin utilizarea arhitecturii P2P în blockchainurile cripto, acestea sunt mai rezistente la cenzura autorităților centrale. Spre deosebire de conturile bancare standard, portofelele de criptomonede nu pot fi înghețate sau sechestrate de guverne. Această rezistență se extinde și asupra eforturilor de cenzură ale platformelor private de procesare a plăților și de conținut. Unii creatori de conținut și comercianți online au adoptat plățile cu criptomonede ca modalitate de a evita blocarea plăților de către terți.
Limitări
În ciuda numeroaselor avantaje ale acestora, utilizarea rețelelor P2P pe blockchainuri are și anumite limitări.
Deoarece registrele distribuite trebuie actualizate pe fiecare nod în loc de un server central, adăugarea tranzacțiilor la un blockchain necesită o cantitate masivă de putere de calcul. Deși acest lucru oferă o securitate sporită, reduce mult eficiența și este unul dintre principalele obstacole atunci când vine vorba de scalabilitate și adoptare pe scară largă. Cu toate acestea, criptografii și dezvoltatorii de blockchain investighează alternative care pot fi utilizate ca soluții de scalare. Principalele exemple includ Lightning Network, Ethereum Plasma și protocolul Mimblewimble.
O altă limitare potențială se referă la atacurile care pot apărea în timpul evenimentelor hard fork. Deoarece majoritatea blockchainurilor sunt descentralizate și cu sursă deschisă, grupurile de noduri sunt libere să copieze și să modifice codul și să se despartă de lanțul principal pentru a forma o rețea nouă, paralelă. Hard forks sunt complet normale și nu reprezintă o amenințare în sine. Dar dacă nu sunt adoptate corespunzător anumite metode de securitate, ambele lanțuri pot deveni vulnerabile la atacurile de reluare.
Mai mult, natura distribuită a rețelelor P2P le face relativ dificil de controlat și reglementat, nu numai în nișa blockchainurilor. Mai multe aplicații și companii P2P s-au implicat în activități ilegale și încălcări ale drepturilor de autor.
Gânduri de încheiere
Arhitectura peer-to-peer poate fi dezvoltată și utilizată în multe moduri diferite și se află în centrul blockchainurilor care fac posibile criptomonedele. Prin distribuirea registrelor de tranzacții în rețele mari de noduri, arhitectura P2P oferă securitate, descentralizare și rezistență la cenzură.
Pe lângă utilitatea lor în tehnologia blockchain, sistemele P2P pot servi și alte aplicații de calcul distribuite, de la rețele de partajare a fișierelor până la platforme de tranzacționare cu energie.