Mạng ngang hàng (P2P) là gì?

Trong khoa học máy tính, mạng ngang hàng bao gồm một tập hợp các thiết bị có thể lưu trữ và chia sẻ tài liệu. Mỗi người tham gia (nút) tương đương với một cá nhân ngang hàng. Nghĩa là, tất cả các nút đều có quyền như nhau và thực hiện các nhiệm vụ giống nhau.

Trong lĩnh vực công nghệ tài chính, P2P thường đề cập đến giao dịch tiền kỹ thuật số hoặc tài sản kỹ thuật số thông qua mạng phân tán. Nền tảng P2P cho phép người mua và người bán giao dịch trực tiếp mà không cần người trung gian. Một số trang web cũng có thể cung cấp môi trường giao dịch P2P cho người vay và người cho vay.

Kiến trúc P2P phù hợp với nhiều tình huống khác nhau, nhưng nó thực sự trở nên phổ biến vào những năm 1990, khi chương trình chia sẻ tệp đầu tiên ra đời. Ngày nay, mạng ngang hàng đã trở thành cốt lõi của hầu hết các loại tiền kỹ thuật số và chiếm một phần lớn trong ngành công nghiệp blockchain. Tuy nhiên, nó cũng được sử dụng trong nhiều chương trình máy tính phân tán khác, bao gồm: công cụ tìm kiếm trên web, nền tảng phát trực tuyến, thị trường trực tuyến và giao thức mạng Hệ thống tệp liên hành tinh (IPFS).

Cách P2P hoạt động

Về cơ bản, hệ thống P2P dựa vào hệ thống phân phối được duy trì bởi người dùng trong mạng. Thông thường, họ không có quản trị viên hệ thống hoặc máy chủ trung tâm vì mỗi nút có một bản sao của các tệp -- một người dùng và một máy chủ tới các nút khác. Do đó, mỗi nút có thể tải tệp xuống từ các nút khác hoặc tải tệp lên chúng. Thiết bị client của hệ thống máy chủ truyền thống cần tải file từ máy chủ trung tâm, đây là điểm khác biệt giữa mạng P2P và các hệ thống dịch vụ truyền thống khác.

Trong mạng P2P, các tệp được chia sẻ bởi các thiết bị kết nối được lưu trữ trên ổ cứng của chúng. Và bằng cách sử dụng các ứng dụng phần mềm để truyền dữ liệu chia sẻ, người dùng cũng có thể tìm và tải file trên các thiết bị khác. Nếu người dùng tải xuống một tệp được chỉ định, anh ta có thể đóng vai trò là nguồn của tệp đó.

Nói cách khác, khi một nút đóng vai trò là người dùng, anh ta sẽ tải xuống các tệp từ các nút khác. Nhưng nếu nó hoạt động như một máy chủ thì các nút khác có thể tải tập tin xuống từ nó. Trên thực tế, hai chức năng này có thể được thực hiện đồng thời (ví dụ: tải xuống tệp A và tải lên tệp B).

Bởi vì mỗi nút có thể lưu trữ, truyền và nhận tệp và khi cơ sở người dùng của mạng P2P dần phát triển, nó cũng trở nên nhanh hơn và hiệu quả hơn. Cấu trúc phân tán cũng làm cho hệ thống P2P có khả năng chống lại các cuộc tấn công mạng tốt hơn. Không giống như các mô hình truyền thống, mạng P2P không có một điểm lỗi nào.

Theo cấu trúc của nó, chúng ta có thể phân loại các hệ thống P2P, trong đó có 3 loại chính là: mạng ngang hàng không có cấu trúc, mạng ngang hàng có cấu trúc và mạng ngang hàng lai mạng ngang hàng.

Mạng P2P không có cấu trúc

Mạng ngang hàng không có cấu trúc không hiển thị kiến trúc cụ thể của các nút. Những người tham gia có thể giao tiếp tự do với nhau. Các hệ thống này có khả năng chống lại hoạt động tần số cao, điều đó có nghĩa là một số nút thường xuyên vào và ra khỏi mạng sẽ không có bất kỳ tác động nào đến hệ thống.

Mặc dù mạng ngang hàng không có cấu trúc dễ thiết lập hơn nhưng chúng yêu cầu CPU và bộ nhớ mạnh hơn vì các truy vấn tìm kiếm được gửi đến số lượng lớn nhất các mạng ngang hàng. Đặc biệt nếu một số lượng nhỏ các nút có thể cung cấp nội dung được yêu cầu thì một số lượng lớn các tìm kiếm sẽ tràn ngập mạng.

Mạng ngang hàng có cấu trúc

Khác với mạng ngang hàng không có cấu trúc Mạng ngang hàng có cấu trúc Mạng et al thể hiện cấu trúc tổ chức cho phép các nút tìm kiếm tệp một cách hiệu quả, ngay cả khi nội dung của tệp không được sử dụng rộng rãi. Hầu hết các tìm kiếm được thực hiện bằng cách sử dụng hàm băm để hỗ trợ tra cứu cơ sở dữ liệu.

Nói một cách tương đối, các mạng ngang hàng có cấu trúc sẽ hiệu quả hơn vì chúng có thể thể hiện tốt hơn mức độ tập trung cao và yêu cầu nhiều vốn khởi nghiệp cũng như chi phí bảo trì hơn. Ngoài ra, các mạng ngang hàng có cấu trúc ít chịu được hoạt động tần số cao hơn.

Mạng ngang hàng lai

Mạng ngang hàng lai kết hợp kiến trúc chủ-nô truyền thống và những đặc điểm nhất định của kiến trúc ngang hàng. Ví dụ: nó có thể thiết lập một máy chủ trung tâm để tăng tốc độ tích hợp giữa các điểm.

Không giống như hai chế độ còn lại, mạng ngang hàng kết hợp có xu hướng thể hiện hiệu suất tổng thể được cải thiện. Nó kết hợp những ưu điểm của từng phương pháp đồng thời đạt được hiệu quả và sự phân quyền.

Phân tán VS phi tập trung

Mặc dù cấu trúc điểm-điểm được phân phối, nhưng mức độ phân quyền là khác nhau. Do đó, không phải tất cả các mạng ngang hàng đều được phân cấp.

Trên thực tế, nhiều hệ thống yêu cầu một bộ phận trung tâm chỉ đạo các hoạt động mạng, khiến chúng ít nhiều được tập trung hóa. Ví dụ: một số hệ thống chia sẻ tệp ngang hàng cho phép người dùng tìm kiếm và tải xuống tệp từ những người dùng khác, nhưng họ không thể tham gia vào các quy trình như quản lý truy vấn tìm kiếm.

Ngoài ra, một số mạng nhỏ do một số ít người dùng kiểm soát cũng có thể được coi là có tính tập trung cao độ, mặc dù chúng có thể không có cơ sở hạ tầng trung lập.

Vai trò của mạng ngang hàng trong chuỗi khối

Thời kỳ đầu ngày của Bitcoin, Satoshi Nakamoto đã định nghĩa nó là "hệ thống tiền điện tử ngang hàng". Bitcoin xuất hiện trong mắt công chúng như một dạng tiền điện tử. Nó có thể được chuyển giữa hai người dùng thông qua mạng ngang hàng, yêu cầu sử dụng sổ cái phân tán, cụ thể là: blockchain.

Trong chuỗi khối, kiến trúc ngang hàng cho phép Bitcoin và các loại tiền kỹ thuật số khác được chuyển giao cho nhau trên khắp thế giới mà không cần người trung gian và bất kỳ máy chủ trung tâm nào. Nếu bất kỳ người dùng nào muốn tham gia vào quá trình xác minh khối, họ có thể thiết lập nút Bitcoin.

Do đó, không có bước giao dịch ngân hàng hoặc hồ sơ giao dịch nào trong mạng Bitcoin. Thay vào đó, blockchain đóng vai trò như một sổ cái điện tử ghi lại công khai tất cả hoạt động giao dịch. Về cơ bản, mỗi nút có một bản sao của blockchain và so sánh nó với các nút khác để đảm bảo tính chính xác của dữ liệu. Mạng Bitcoin có thể nhanh chóng dọn sạch tất cả các loại lỗi và hoạt động độc hại.

Các nút có thể đóng nhiều vai trò khác nhau trong chuỗi khối. Ví dụ: các nút đầy đủ xác minh các giao dịch thông qua các quy tắc đồng thuận, do đó đảm bảo tính bảo mật của mạng.

Mỗi nút đầy đủ duy trì một bản sao hoàn chỉnh, nâng cấp của chuỗi khối - cho phép các bản sao chuỗi khối này hoạt động cùng nhau để xác minh trạng thái thực sự của sổ cái phân tán. Cần lưu ý rằng không phải tất cả các nút xác minh đều là công cụ khai thác.

Ưu điểm

Cấu trúc ngang hàng của blockchain có nhiều ưu điểm. Quan trọng hơn, so với kiến trúc master-slave truyền thống, mạng điểm-điểm có tính bảo mật cao hơn. Hầu hết các nút gần như miễn nhiễm với các cuộc tấn công Từ chối dịch vụ (DoS) đã xâm phạm nhiều hệ thống.

Tương tự như vậy, vì dữ liệu được thêm vào chuỗi khối cần có sự đồng ý nhất trí của đa số các nút nên kẻ tấn công gần như không thể thay đổi dữ liệu. Đặc biệt là trong một mạng lưới lớn như Bitcoin. Tuy nhiên, các blockchain tương đối nhỏ dễ bị tấn công vì một người hoặc tổ chức thường kiểm soát một số lượng lớn nút (đây cũng là cuộc tấn công 51%).

Do đó, dưới tiền đề của sự đồng thuận nhất trí của phần lớn các nút, mạng ngang hàng phân tán giúp chuỗi khối có khả năng chống lại các cuộc tấn công mạng độc hại tốt hơn. Mô hình ngang hàng là lý do chính khiến mạng Bitcoin có thể đạt được “khả năng chịu lỗi Zantine”.

Ngoài vấn đề bảo mật, kiến trúc ngang hàng cho phép các chuỗi khối tiền kỹ thuật số tránh được sự giám sát của chính quyền trung ương. Không giống như các tài khoản ngân hàng thông thường, ví tiền kỹ thuật số không thể bị chính phủ đóng băng hoặc tiêu thụ. Nền tảng nội dung và xử lý thanh toán cá nhân cũng có thể tránh được những nỗ lực kiểm duyệt tương ứng. Để tránh sự can thiệp của bên thứ ba vào hoạt động thanh toán của họ, một số người bán trực tuyến đã áp dụng phương thức thanh toán bằng tiền kỹ thuật số.

Hạn chế

Mặc dù có những ưu điểm trên nhưng việc sử dụng nó trong mạng blockchain P2P cũng có những hạn chế nhất định .

Vì sổ cái phân tán phải được nâng cấp trên mỗi nút nên việc thêm giao dịch vào chuỗi khối đòi hỏi sức mạnh tính toán khổng lồ của máy tính. Mặc dù điều này cải thiện tính bảo mật nhưng nó cũng làm giảm đáng kể hiệu quả và trở thành một trong những trở ngại chính cho việc mở rộng và thúc đẩy mạng lưới blockchain. Tuy nhiên, các nhà mật mã học và nhà phát triển blockchain đang nghiên cứu các giải pháp thay thế để giải quyết các vấn đề về khả năng mở rộng. Một vài ví dụ rõ ràng 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 xảy ra trong quá trình phân nhánh cứng. Vì hầu hết các chuỗi khối đều phi tập trung và là nguồn mở, các nút có thể tự do sao chép và sửa đổi mã và tách khỏi chuỗi chính, hình thành các mạng song song mới theo cách này. Hard fork là hoàn toàn bình thường và không gây ra mối đe dọa nào. Nhưng cả hai chuỗi đều có thể dễ bị tấn công lại nếu các biện pháp bảo mật nhất định không được sử dụng đúng cách.

Ngoài ra, tính chất phân tán của mạng P2P khiến chúng tương đối khó kiểm soát và điều chỉnh. Vấn đề này không chỉ giới hạn ở blockchain, một số ứng dụng và công ty P2P cũng liên quan đến các hoạt động bất hợp pháp như vi phạm.

Tóm tắt

Kiến trúc ngang hàng có thể được phát triển và ứng dụng ở nhiều nơi Vị trí trung tâm trong blockchain cũng góp phần vào sự ra đời của tiền kỹ thuật số. Bằng cách phân phối sổ cái giao dịch trên một mạng lưới các nút lớn, kiến trúc ngang hàng mang lại những lợi thế về bảo mật, phân cấp và bảo vệ chống lại quy định.

Ngoài những lợi thế về công nghệ blockchain, hệ thống P2P còn có thể được áp dụng cho các lĩnh vực ứng dụng điện toán phân tán khác, từ mạng chia sẻ tệp đến nền tảng giao dịch năng lượng.