Detaillierte Erläuterung des Peer-to-Peer-Netzwerks

Was ist Peer-to-Peer (P2P)?

Im Bereich der Informatik besteht ein Peer-to-Peer-Netzwerk aus einer Gruppe von Geräten, die Dokumente speichern und teilen können. Jeder Teilnehmer (Knoten) entspricht einer Peer-Person. Das heißt, alle Knoten haben die gleichen Rechte und führen die gleichen Aufgaben aus.

Im Bereich der Finanztechnologie bezieht sich P2P normalerweise auf die Transaktion digitaler Währungen oder digitaler Vermögenswerte über ein verteiltes Netzwerk. Eine P2P-Plattform ermöglicht Käufern und Verkäufern die direkte Abwicklung von Transaktionen ohne Zwischenhändler. Einige Websites können Kreditnehmern und Kreditgebern auch eine P2P-Handelsumgebung bieten.

Die P2P-Architektur eignet sich für verschiedene Szenarien, wirklich populär wurde sie jedoch in den 1990er Jahren, als das erste Filesharing-Programm geboren wurde. Heutzutage sind Peer-to-Peer-Netzwerke zum Kern der meisten digitalen Währungen geworden und machen einen großen Teil der Blockchain-Industrie aus. Es wird jedoch auch in einer Vielzahl anderer verteilter Computerprogramme verwendet, darunter Websuchmaschinen, Streaming-Media-Plattformen, Online-Marktplätze und das Netzwerkprotokoll InterPlanetary File System (IPFS).

Wie P2P funktioniert

Im Wesentlichen wird ein P2P-System von Benutzern in einem verteilten Netzwerk verwaltet. Normalerweise verfügen sie über keinen zentralen Systemadministrator oder Server, da jeder Knoten über eine Kopie der Dateien verfügt – einen Benutzer und einen Server für andere Knoten. Daher kann jeder Knoten Dateien von anderen Knoten herunterladen oder auf diese hochladen. Das Client-Gerät des herkömmlichen Serversystems muss Dateien vom zentralen Server herunterladen. Dies ist der Unterschied zwischen dem P2P-Netzwerk und anderen herkömmlichen Dienstsystemen.

In einem P2P-Netzwerk werden Dateien, die von miteinander verbundenen Geräten geteilt werden, auf deren Festplatten gespeichert. Mithilfe von Softwareanwendungen zur Übertragung freigegebener Daten können Benutzer Dateien auch auf anderen Geräten finden und herunterladen. Wenn ein Benutzer eine bestimmte Datei herunterlädt, kann er als Quelle dieser Datei fungieren.

Mit anderen Worten: Wenn ein Knoten als Benutzer fungiert, lädt er Dateien von anderen Knoten herunter. Wenn es jedoch als Server fungiert, können andere Knoten Dateien von ihm herunterladen. Tatsächlich können diese beiden Funktionen gleichzeitig ausgeführt werden (zum Beispiel das Herunterladen von Datei A und das Hochladen von Datei B).

Da jeder Knoten Dateien speichern, übertragen und empfangen kann und die Benutzerbasis des P2P-Netzwerks allmählich wächst, wird es auch schneller und effizienter. Die verteilte Struktur macht das P2P-System außerdem resistenter gegen Netzwerkangriffe. Im Gegensatz zu herkömmlichen Modellen gibt es bei P2P-Netzwerken keinen Single Point of Failure.

Nach seiner Struktur können wir P2P-Systeme klassifizieren, deren wichtigste drei Typen sind: unstrukturiertes Peer-to-Peer-Netzwerk, strukturiertes Peer-to-Peer-Netzwerk und hybrides Peer-to-Peer-Netzwerk .

Unstrukturiertes P2P-Netzwerk

Unstrukturiertes Peer-to-Peer-Netzwerk zeigt nicht die spezifische Architektur des Knotens. Die Teilnehmer können frei miteinander kommunizieren. Diese Systeme sind resistent gegen hochfrequente Aktivitäten, was bedeutet, dass mehrere Knoten, die häufig in das Netzwerk ein- und austreten, keine Auswirkungen auf das System haben.

Während unstrukturierte Peer-to-Peer-Netzwerke einfacher einzurichten sind, erfordern sie leistungsfähigere CPUs und Speicher, da Suchanfragen an die größte Anzahl von Peers gesendet werden. Insbesondere wenn eine kleine Anzahl von Knoten die erforderlichen Inhalte bereitstellen kann, wird das Netzwerk durch eine große Anzahl von Suchanfragen überschwemmt.

Strukturiertes Peer-to-Peer-Netzwerk

Im Gegensatz zu unstrukturierten Peer-to-Peer-Netzwerken weisen strukturierte Peer-to-Peer-Netzwerke eine Organisationsstruktur auf, die es Knoten ermöglicht, effizient nach Dateien zu suchen, auch wenn Der Inhalt dieser Datei wird nicht häufig verwendet. In den meisten Fällen werden Suchvorgänge mithilfe von Hash-Funktionen durchgeführt, um die Datenbanksuche zu erleichtern.

Relativ gesehen sind strukturierte Peer-to-Peer-Netzwerke effizienter, da sie einen höheren Grad an Zentralisierung besser nachweisen können und mehr Startkapital und Wartungskosten erfordern. Darüber hinaus sind strukturierte Peer-to-Peer-Netzwerke gegenüber hochfrequenten Aktivitäten weniger tolerant.

Hybrides Peer-to-Peer-Netzwerk

Hybrides Peer-to-Peer-Netzwerk kombiniert einige Merkmale der traditionellen Master-Slave-Architektur und der Punkt-zu-Punkt-Architektur. Beispielsweise könnte ein zentraler Server eingerichtet werden, um die Integration zwischen Punkten zu beschleunigen.

Im Gegensatz zu den beiden anderen Modi weisen hybride Peer-to-Peer-Netzwerke tendenziell eine verbesserte Gesamtleistung auf. Es vereint die Vorteile beider Methoden und erreicht gleichzeitig Effizienz und Dezentralisierung.

Verteilt VS Dezentralisiert

Obwohl die Punkt-zu-Punkt-Strukturen verteilt sind, ist der Grad der Dezentralisierung unterschiedlich. Daher sind nicht alle Peer-to-Peer-Netzwerke dezentralisiert.

Tatsächlich erfordern viele Systeme eine zentrale Abteilung zur Steuerung der Netzwerkaktivitäten, wodurch sie mehr oder weniger zentralisiert werden. Einige Peer-to-Peer-Dateifreigabesysteme ermöglichen es Benutzern beispielsweise, nach Dateien anderer Benutzer zu suchen und diese herunterzuladen, sie können jedoch nicht an Prozessen wie der Verwaltung von Suchanfragen teilnehmen.

Darüber hinaus kann man auch sagen, dass einige kleine Netzwerke, die von einer kleinen Anzahl von Benutzern kontrolliert werden, stark zentralisiert sind, obwohl sie möglicherweise nicht über eine neutrale Infrastruktur verfügen.

Die Rolle von Peer-to-Peer in der Blockchain

In den frühen Tagen von Bitcoin definierte Satoshi Nakamoto es als „Peer-to-Peer-E-Cash-System“. Bitcoin trat in der Öffentlichkeit als eine Form von elektronischem Bargeld in Erscheinung. Es kann zwischen zwei Benutzern über ein Peer-to-Peer-Netzwerk übertragen werden, was die Verwendung eines verteilten Hauptbuchs, nämlich der Blockchain, erfordert. In der Blockchain ermöglicht die Peer-to-Peer-Architektur den weltweiten Transfer von Bitcoin und anderen digitalen Währungen untereinander, ohne dass Zwischenhändler oder ein zentraler Server erforderlich sind. Wenn ein Benutzer am Prozess der Blockverifizierung teilnehmen möchte, kann er einen Bitcoin-Knoten einrichten.

Daher gibt es im Bitcoin-Netzwerk keine Bankschritte oder Transaktionsaufzeichnungen. Stattdessen dient die Blockchain als elektronisches Hauptbuch, das alle Transaktionsaktivitäten öffentlich aufzeichnet. Grundsätzlich verfügt jeder Knoten über eine Kopie der Blockchain und vergleicht diese mit anderen Knoten, um die Richtigkeit der Daten sicherzustellen. Das Bitcoin-Netzwerk kann alle Arten von Fehlern und böswilligen Aktivitäten schnell bereinigen.

Knoten können verschiedene Rollen in der Blockchain spielen. Vollständige Knoten verifizieren beispielsweise Transaktionen anhand von Konsensregeln und gewährleisten so die Sicherheit des Netzwerks.

Jeder Vollknoten verwaltet eine vollständige, aktualisierte Kopie der Blockchain – so können diese Blockchain-Kopien gemeinsam den wahren Status des verteilten Hauptbuchs überprüfen. Es ist zu beachten, dass nicht alle Verifizierungsknoten Miner sind.

Vorteile

Die Peer-to-Peer-Architektur der Blockchain hat viele Vorteile. Noch wichtiger ist, dass Punkt-zu-Punkt-Netzwerke im Vergleich zur herkömmlichen Master-Slave-Architektur eine höhere Vertraulichkeit aufweisen. Die meisten Knoten sind nahezu immun gegen Denial-of-Service-Angriffe (DoS), die viele Systeme kompromittiert haben. Da Daten zur Blockchain hinzugefügt werden, die die einstimmige Zustimmung der Mehrheit der Knoten erfordern, ist es für einen Angreifer ebenfalls nahezu unmöglich, die Daten zu ändern. Besonders in einem großen Netzwerk wie Bitcoin. Allerdings sind relativ kleine Blockchains anfällig für Angriffe, da eine Person oder Organisation häufig eine große Anzahl von Knoten kontrolliert (auch dies ist ein 51-Prozent-Angriff). Unter der Voraussetzung der einstimmigen Zustimmung der Mehrheit der Knoten macht das verteilte Peer-to-Peer-Netzwerk die Blockchain daher widerstandsfähiger gegen böswillige Netzwerkangriffe. Das Peer-to-Peer-Modell ist der Hauptgrund dafür, dass das Bitcoin-Netzwerk eine byzantinische Fehlertoleranz erreichen kann.

Zusätzlich zur Sicherheit ermöglicht die Peer-to-Peer-Architektur, dass Blockchains für digitale Währungen der Zensur durch zentrale Behörden entgehen. Im Gegensatz zu regulären Bankkonten können digitale Geldbörsen nicht von Regierungen eingefroren oder genutzt werden. Auch persönliche Zahlungsabwicklungs- und Content-Plattformen entgehen entsprechenden Zensurbemühungen. Um Eingriffe Dritter in ihre Zahlungen zu vermeiden, haben einige Online-Händler Zahlungsmethoden in digitalen Währungen eingeführt.

Einschränkungen

Obwohl es die oben genannten Vorteile bietet, gibt es bestimmte Einschränkungen bei der Verwendung von P2P-Netzwerken in der Blockchain.

Da das Distributed Ledger auf jedem Knoten aktualisiert werden muss, erfordert das Hinzufügen von Transaktionen zur Blockchain eine enorme Rechenleistung des Computers. Dies verbessert zwar die Sicherheit, verringert jedoch auch die Effizienz erheblich und ist zu einem der Haupthindernisse für den Ausbau und die Förderung von Blockchain-Netzwerken geworden. Allerdings arbeiten Kryptographen und Blockchain-Entwickler an Alternativen, um Skalierbarkeitsprobleme anzugehen. Einige offensichtliche Beispiele sind das „Lightning Network“, „Ethereum Plasma“ und das „Mimblewimble Protocol“. Eine weitere mögliche Einschränkung betrifft mögliche Angriffe während einer Hard Fork. Da die meisten Blockchains dezentralisiert und Open Source sind, steht es den Knoten frei, den Code zu kopieren und zu ändern und sich von der Hauptkette zu trennen, wodurch auf diese Weise neue parallele Netzwerke gebildet werden. Hard Forks sind völlig normal und stellen keine Gefahr dar. Beide Ketten können jedoch anfällig für Replay-Angriffe sein, wenn bestimmte Sicherheitsmaßnahmen nicht ordnungsgemäß eingesetzt werden.

Darüber hinaus ist es aufgrund der verteilten Natur von P2P-Netzwerken relativ schwierig, sie zu kontrollieren und zu regulieren. Dieses Problem beschränkt sich nicht nur auf Blockchain, einige P2P-Anwendungen und Unternehmen sind auch an illegalen Aktivitäten wie Verstößen beteiligt.

Zusammenfassung

Peer-to-Peer-Architektur kann in vielen verschiedenen Aspekten entwickelt und angewendet werden, und ihre zentrale Position in der Blockchain trug auch zur Geburt der digitalen Währung bei. Durch die Verteilung des Transaktionsbuchs über ein großes Knotennetzwerk bietet die Peer-to-Peer-Architektur die Vorteile von Sicherheit, Dezentralisierung und Schutz vor Regulierung.

Zusätzlich zu seinen Vorteilen in der Blockchain-Technologie können P2P-Systeme auch auf andere Anwendungsbereiche des verteilten Rechnens angewendet werden, von Filesharing-Netzwerken bis hin zu Energiehandelsplattformen.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonDetaillierte Erläuterung des Peer-to-Peer-Netzwerks. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!