הסבר רשת Peer to Peer (עמית לעמית)

קריפטו ישראל — Mon, 03 May 2021 17:41:49 +0000

מה זה Peer to Peer ?

במדעי המחשב, רשת peer-to-peer (P2P) (רשת עמית לעמית) מורכבת מקבוצת מכשירים המאחסנים ומשתפים קבצים באופן קולקטיבי.
כל משתתף (צומת) פועל כעמית בודד. בדרך כלל, לכל הצמתים יש כוח שווה ומבצעים את אותן המשימות.

בטכנולוגיה פיננסית, המונח P2P מתייחס בדרך כלל לחילופי מטבעות קריפטוגרפיים או נכסים דיגיטליים באמצעות רשת מבוזרת.
פלטפורמת P2P מאפשרת לקונים ולמוכרים לבצע עסקאות ללא צורך במתווכים.
במקרים מסוימים אתרים עשויים לספק גם סביבת P2P המחברת בין מלווים ללווים.

ארכיטקטורת P2P יכולה להתאים למקרי שימוש שונים, אך היא הפכה פופולרית במיוחד בשנות התשעים כאשר נוצרו תוכניות שיתוף הקבצים הראשונות.
כיום, רשתות P2P הן הליבה של מרבית המטבעות הקריפטוגרפיים, ומהוות חלק גדול מתעשיית הבלוקצ'יין.
עם זאת, הם ממונפים גם ביישומי מחשוב מבוזרים אחרים, כולל מנועי חיפוש באינטרנט, פלטפורמות סטרימינג, שווקים מקוונים ופרוטוקול האינטרנט InterPlanetary File System (IPFS).

כיצד רשת Peer to Peer עובדת ?

מערכת P2P מתוחזקת על ידי רשת משתמשים מבוזרת.
בדרך כלל אין להם מנהל או שרת מרכזי מכיוון שכל צומת מחזיקה עותק של הקבצים – כלומר משמש גם כלקוח וגם כשרת לצמתים אחרים.

לפיכך, כל צומת יכולה להוריד קבצים מצמתים אחרים או להעלות אליהם קבצים.
זה מה שמבדיל בין רשתות P2P ממערכות שרת הלקוחות המסורתיות יותר, בהן התקני לקוח מורידים קבצים משרת מרכזי.

ברשתות P2P, המכשירים המחוברים משתפים קבצים המאוחסנים בכוננים הקשיחים שלהם.
באמצעות יישומי תוכנה המיועדים לתווך שיתוף נתונים, משתמשים יכולים לשאול על מכשירים אחרים ברשת כדי למצוא ולהוריד קבצים.
לאחר שמשתמש הוריד קובץ נתון הוא יכול לשמש כמקור לקובץ זה.

במילים אחרות, כאשר צומת פועל כלקוח הם מורידים קבצים מצמתי רשת אחרים.
אך כאשר הם עובדים כשרת, הם המקור שממנו צמתים אחרים יכולים להוריד קבצים.
אך בפועל ניתן לבצע את שתי הפונקציות בו זמנית (למשל, הורדת קובץ A והעלאת קובץ B).

מכיוון שכל צומת מאחסנת משדרת ומקבלת קבצים, רשתות P2P נוטות להיות מהירות ויעילות יותר ככל שקהל המשתמשים שלהם הולך וגדל.
בנוסף הארכיטקטורה המבוזרת שלהם הופכת מערכות P2P לעמידות מאוד בפני מתקפות סייבר.
בניגוד למודלים מסורתיים, לרשתות P2P אין נקודת כשל אחת.

אנו עשויים לסווג מערכות עמית לעמית לפי הארכיטקטורה שלהן.
שלושת הסוגים העיקריים נקראים רשתות P2P לא מובנות, מובנות והיברידיות
(unstructured structured, וhybrid P2P networks).

Unstructured P2P networks - רשתות P2P לא מובנות

רשתות P2P לא מובנות אינן מציגות ארגון ספציפי של הצמתים.
המשתתפים מתקשרים אקראית זה עם זה.
מערכות אלה נחשבות לחזקות כנגד פעילות גבוהה (כלומר, מספר צמתים המצטרפים ויוצאים לרשת).

למרות שקל יותר לבנות אותן רשתות P2P לא מובנות עשויות לדרוש שימוש גבוה יותר במעבד ובזיכרון מכיוון ששאילתות חיפוש נשלחות למספר הגבוה ביותר של עמיתים.
זה נוטה להציף את הרשת בשאילתות, במיוחד אם מספר קטן של צמתים מציעים את התוכן הרצוי.

Structured P2P networks - רשתות P2P מובנות

רשתות P2P מובנות מציגות ארכיטקטורה מסודרת, המאפשרת לצמתים לחפש ביעילות קבצים, גם אם התוכן אינו זמין באופן נרחב.
ברוב המקרים, הדבר מושג באמצעות פונקציות hash המאפשרות חיפושי מסד נתונים.

בעוד שרשתות מובנות עשויות להיות יעילות יותר, הן נוטות להציג רמות ריכוזיות גבוהות יותר ולרוב דורשות עלויות התקנה ותחזוקה גבוהות יותר.
מלבד זאת רשתות מובנות פחות חזקות כאשר הם מתמודדים עם שיעורי נטייה גבוהים.

Hybrid P2P networks - רשתות P2P היברידיות

רשתות P2P היברידיות משלבות את מודל שרת לקוחות קונבנציונאלי עם כמה היבטים בארכיטקטורת עמית לעמית.
למשל, הן עשויות לתכנן שרת מרכזי שמקל על החיבור בין עמיתים.

בהשוואה לשני הסוגים האחרים, דגמים היברידיים נוטים להציג ביצועים כוללים משופרים.
בדרך כלל הם משלבים כמה מהיתרונות העיקריים של כל גישה, תוך השגת דרגות משמעותיות של יעילות וביזור בו זמנית.

מופץ לעומת מבוזר (Distributed לעומת decentralized)

למרות שארכיטקטורת P2P מבוזרת מטבעה, חשוב לציין שישנן דרגות ביזור שונות. לכן לא כל רשתות P2P מבוזרות.

למעשה, מערכות רבות נשענות על סמכות מרכזית שתנחה את פעילות הרשת, מה שהופך אותן לריכוזיות.
לדוגמא:
חלק ממערכות שיתוף הקבצים P2P מאפשרות למשתמשים לחפש ולהוריד קבצים ממשתמשים אחרים, אך הם לא יכולים להשתתף בתהליכים אחרים, כמו ניהול שאילתות חיפוש.

בנוסף ניתן לומר כי רשתות קטנות הנשלטות על ידי בסיס משתמשים מוגבל עם יעדים משותפים יכולות להיות בעלות רמה גבוהה יותר של ריכוזיות, למרות היעדר תשתית רשת מרכזית.

תפקיד P2P בבלוקציין

בשלבים המוקדמים של הביטקוין Satoshi Nakamoto הגדיר אותו כ"מערכת מזומנים אלקטרונית של עמית לעמית ".
הביטקוין נוצר כצורה דיגיטלית של כסף.
ניתן להעביר אותו ממשתמש אחד לאחר דרך רשת P2P, המנהלת ספר חשבונות מבוזר בשם בלוקצ'יין.

בהקשר זה, ארכיטקטורת ה- P2P הטבועה בטכנולוגיית הבלוקצ'יין היא המאפשרת העברת ביטקוין ומטבעות קריפטוגרפיים אחרים ברחבי העולם, ללא צורך במתווכים ולא בשום שרת מרכזי כלשהו.
כמו כן, כל אחד יכול להגדיר צומת ביטקוין אם הוא מעוניין להשתתף בתהליך האימות והאימות של בלוקים.

לכן, אין בנקים שעובדים או רושמים עסקאות ברשת הביטקוין.
במקום זאת, הבלוקצ'יין משמש כספר ספרים דיגיטלי המתעד בפומבי את כל הפעילות.
בעיקרון, כל צומת מחזיקה עותק של הבלוקצ'יין ומשווה אותו לצמתים אחרים כדי להבטיח שהנתונים מדויקים. הרשת דוחה במהירות כל פעילות זדונית או אי דיוק.

בהקשר של מטבעות קריפטוגרפיים בבלוקציין, צמתים יכולים לקבל מגוון תפקידים שונים.
צמתים מלאים (Full nodes), למשל, הם אלה שמספקים אבטחה לרשת על ידי אימות עסקאות כנגד כללי הקונצנזוס של המערכת.
כל "Full nodes" (צומת מלאה) שומרת על עותק מלא ומעודכן של הבלוקצ'יין – ומאפשר להם להשתתף בעבודה הקולקטיבית של אימות מצבו האמיתי של ספר החשבונות המבוזר. ראוי לציין, עם זאת, שלא כל צמתי האימות המלאים הם כורים.

יתרונות P2P

ארכיטקטורת peer-to-peer של blockchains מספקת יתרונות רבים. בין החשובים ביותר היא העובדה שרשתות P2P מציעות אבטחה גדולה יותר מאשר סידורי שרת לקוחות מסורתיים.
התפלגות רשתות חסימות על מספר גדול של צמתים הופכת אותן לחסינות כמעט מפני Denial-of-Service (DoS) הפוגעות במערכות רבות.

לכן מכיוון שרוב הצמתים חייבים ליצור הסכמה לפני שמוסיפים נתונים לבלוקצ'יין, כמעט בלתי אפשרי לתוקף לשנות את הנתונים.
זה נכון במיוחד עבור רשתות גדולות כמו זו של ביטקוין.
רשתות בלוקציין קטנות יותר רגישות להתקפות מכיוון שאדם או קבוצה אחת יכולים להשיג בסופו של דבר שליטה ברוב הצמתים (זה ידוע כפיגוע 51%).

כתוצאה מכך רשת ה- peer-to-peer המבוזרת, בשילוב עם דרישת הסכמה ברוב, מעניקה לבלוקציין מידה גבוהה יחסית של עמידות לפעילות זדונית.
מודל ה- P2P הוא אחת הסיבות לכך שביטקוין (ושאר רשתות בלוקציין) הצליחו להשיג את מה שמכונה Byzantine fault tolerance.

מעבר לאבטחה, השימוש בארכיטקטורת P2P בשרשראות מטבעות קריפטוגרפיים הופך אותם גם לעמידים בפני צנזורה מצד הרשויות המרכזיות.
בניגוד לחשבונות בנק רגילים, ארנקי מטבעות קריפטוגרפיים אינם יכולים להקפיא או לרוקן על ידי ממשלות.
התנגדות זו מרחיבה גם על מאמצי צנזורה על ידי עיבוד תשלומים פרטי ופלטפורמות תוכן.
כמה יוצרי תוכן וסוחרים מקוונים אימצו תשלומי מטבעות קריפטוגרפיים כדרך להימנע מחסימת התשלומים שלהם על ידי צדדים שלישיים.

מגבלות P2P

למרות יתרונותיהם הרבים, גם לשימוש ברשתות P2P בבלוקציין יש מגבלות מסוימות.
מכיוון שיש לעדכן ספרים מבוזרים בכל צומת בודדת במקום בשרת מרכזי, הוספת עסקאות לבלוקצ'יין דורשת כמות עצומה של מחשוב.
זה אמנם מספק אבטחה מוגברת אך זה מפחית מאוד את היעילות והוא אחד המכשולים העיקריים בכל הנוגע להרחבה ואימוץ נרחב.
עם זאת, קריפטוגרפים ומפתחי בלוקצ'יין בוחנים חלופות שעשויות לשמש כפתרונות קנה מידה.

דוגמאות בולטות כוללות את : Lightning Network, Ethereum Plasma, ו Mimblewimble.

מגבלה פוטנציאלית נוספת מתייחסת להתקפות שעלולות להתעורר במהלך אירועי Hard Forks.
מכיוון שרוב רשתות הבלוקציין הן מבוזרות ומקור פתוח, קבוצות צמתים חופשיות להעתיק ולשנות את הקוד ולהתפצל מהשרשרת הראשית כדי ליצור רשת מקבילה חדשה.
Hard Forks הם נורמליים לחלוטין ואינם איום בפני עצמם.
אך אם שיטות אבטחה מסוימות אינן מאומצות כראוי, שתי הרשתות עשויות להיות חשופות להתקפות חוזרות.

בנוסף על כך האופי המופץ של רשתות P2P מקשה עליהם יחסית לשלוט ולהסדיר ולא רק בנישת הבלוקצ'יין. כמה יישומי P2P וחברות הסתבכו בפעילויות בלתי חוקיות והפרות זכויות יוצרים.

לסיכום

ניתן לפתח ארכיטקטורה של עמית לעמית ולהשתמש בה בדרכים רבות ושונות, והיא ליבת הבלוקציין המאפשרים מטבעות קריפטוגרפיים.
על ידי הפצת פנקסי עסקאות ברשתות גדולות של צמתים, ארכיטקטורת P2P מציעה אבטחה, ביזור והתנגדות לצנזורה.
בנוסף לתועלת שלהם בטכנולוגיית הבלוקצ'יין, מערכות P2P יכולות לשרת גם יישומי מחשוב מבוזרים אחרים, החל מרשתות שיתוף קבצים ועד פלטפורמות לסחר באנרגיה.

קרא עוד :

המדריך המלא עבור Hards Forksו Soft Forks

מה זה עץ מרקל – Merkle Tree

מה זה בלוקציין (Blockchain) וכיצד הוא עובד

המדריך המלא למתחיל לBinance

P2P – חדשות קריפטו ישראל