Explication détaillée du réseau peer-to-peer

Qu'est-ce que le peer-to-peer (P2P) ?

Dans le domaine de l'informatique, un réseau peer-to-peer est constitué d'un groupe d'appareils capables de stocker et de partager des documents. Chaque participant (nœud) équivaut à un individu homologue. Autrement dit, tous les nœuds ont les mêmes droits et effectuent les mêmes tâches.

Dans le domaine de la technologie financière, le P2P fait généralement référence à la transaction de monnaie numérique ou d'actifs numériques via un réseau distribué. Une plateforme P2P permet aux acheteurs et aux vendeurs d’effectuer des transactions directement sans intermédiaires. Certains sites Web peuvent également fournir un environnement commercial P2P aux emprunteurs et aux prêteurs.

L'architecture P2P convient à divers scénarios, mais elle est vraiment devenue populaire dans les années 1990, lorsque le premier programme de partage de fichiers est né. Aujourd’hui, les réseaux peer-to-peer sont devenus le cœur de la plupart des monnaies numériques et représentent une grande partie de l’industrie de la blockchain. Cependant, il est également utilisé dans une variété d'autres programmes informatiques distribués, notamment : les moteurs de recherche Web, les plateformes multimédias en streaming, les marchés en ligne et le protocole réseau InterPlanetary File System (IPFS).

Comment fonctionne le P2P

Essentiellement, un système P2P est géré par les utilisateurs dans un réseau distribué. En règle générale, ils n'ont pas d'administrateur système central ni de serveur car chaque nœud possède une copie des fichiers - un utilisateur et un serveur pour les autres nœuds. Par conséquent, chaque nœud peut télécharger des fichiers à partir d’autres nœuds ou y télécharger des fichiers. Le périphérique client du système serveur traditionnel doit télécharger des fichiers depuis le serveur central. C'est la différence entre le réseau P2P et les autres systèmes de services traditionnels.

Dans un réseau P2P, les fichiers partagés par les appareils interconnectés sont stockés sur leurs disques durs. Et en utilisant des applications logicielles pour transférer des données partagées, les utilisateurs peuvent également rechercher et télécharger des fichiers sur d'autres appareils. Si un utilisateur télécharge un fichier spécifié, il peut agir en tant que source de ce fichier.

En d'autres termes, lorsqu'un nœud agit en tant qu'utilisateur, il téléchargera des fichiers depuis d'autres nœuds. Mais s'il fonctionne comme serveur, d'autres nœuds peuvent en télécharger des fichiers. En fait, ces deux fonctions peuvent être exécutées simultanément (par exemple, télécharger le fichier A et télécharger le fichier B).

Étant donné que chaque nœud peut stocker, transmettre et recevoir des fichiers, et à mesure que la base d'utilisateurs du réseau P2P se développe progressivement, il devient plus rapide et plus efficace. La structure distribuée rend également le système P2P plus résistant aux attaques réseau. Contrairement aux modèles traditionnels, les réseaux P2P n’ont pas de point de défaillance unique.

Selon sa structure, nous pouvons classer les systèmes P2P, dont les trois principaux types sont : le réseau peer-to-peer non structuré, le réseau peer-to-peer structuré et le réseau peer-to-peer hybride.

Réseau P2P non structuré

Le réseau peer-to-peer non structuré ne montre pas l'architecture spécifique du nœud. Les participants peuvent communiquer librement entre eux. Ces systèmes résistent aux activités à haute fréquence, ce qui signifie que plusieurs nœuds entrant et sortant fréquemment du réseau n'auront aucun impact sur le système.

Bien qu'un réseau peer-to-peer non structuré soit plus facile à mettre en place, il nécessite un processeur et une mémoire plus puissants, car les requêtes de recherche sont envoyées au plus grand nombre de pairs. Surtout si un petit nombre de nœuds peut fournir le contenu requis, un grand nombre de recherches inonderont le réseau.

Réseau peer-to-peer structuré

Contrairement aux réseaux peer-to-peer non structurés, les réseaux peer-to-peer structurés présentent une structure organisationnelle qui permet aux nœuds de rechercher efficacement un fichier, même si le contenu du fichier n'est pas largement utilisé. La plupart du temps, les recherches sont effectuées à l'aide de fonctions de hachage pour faciliter les recherches dans les bases de données.

Relativement parlant, les réseaux peer-to-peer structurés seront plus efficaces car ils peuvent mieux démontrer un niveau élevé de centralisation et nécessitent plus de capital de démarrage et de coûts de maintenance. De plus, les réseaux peer-to-peer structurés tolèrent moins les activités à haute fréquence.

Réseau hybride peer-to-peer

Le réseau hybride peer-to-peer combine certaines fonctionnalités de l'architecture maître-esclave traditionnelle avec une architecture point à point. Par exemple, il pourrait établir un serveur central pour accélérer l’intégration entre les points.

Contrairement aux deux autres modes, les réseaux peer-to-peer hybrides ont tendance à présenter des performances globales améliorées. Il combine les avantages de chaque méthode tout en garantissant efficacité et décentralisation.

Distribué VS Décentralisé

Bien que les structures peer-to-peer soient distribuées, le degré de décentralisation est différent. Par conséquent, tous les réseaux peer-to-peer ne sont pas décentralisés.

En fait, de nombreux systèmes nécessitent un service central pour diriger les activités du réseau, ce qui le rend plus ou moins centralisé. Par exemple, certains systèmes de partage de fichiers peer-to-peer permettent aux utilisateurs de rechercher et de télécharger des fichiers d'autres utilisateurs, mais ils ne peuvent pas participer à des processus tels que la gestion des requêtes de recherche.

De plus, certains petits réseaux contrôlés par un petit nombre d'utilisateurs peuvent également être considérés comme hautement centralisés, même s'ils ne disposent pas d'infrastructure neutre.

Le rôle du peer-to-peer dans la blockchain

Au début du Bitcoin, Satoshi Nakamoto le définissait comme un « système de paiement électronique peer-to-peer ». Bitcoin est apparu aux yeux du public comme une forme de monnaie électronique. Il peut être transféré entre deux utilisateurs via un réseau peer-to-peer, ce qui nécessite l'utilisation d'un registre distribué, à savoir : la blockchain. Dans la blockchain, l’architecture peer-to-peer permet au Bitcoin et à d’autres monnaies numériques d’être transférées entre elles dans le monde entier sans avoir besoin d’intermédiaires ni de serveur central. Si un utilisateur souhaite participer au processus de vérification des blocs, il peut établir un nœud Bitcoin.

Par conséquent, il n’y a pas d’étapes bancaires ni d’enregistrements de transactions dans le réseau Bitcoin. Au lieu de cela, la blockchain sert de registre électronique qui enregistre publiquement toutes les activités de transaction. Fondamentalement, chaque nœud possède une copie de la blockchain et la compare avec d'autres nœuds pour garantir l'exactitude des données. Le réseau Bitcoin peut rapidement nettoyer toutes sortes d’erreurs et d’activités malveillantes.

Les nœuds peuvent jouer différents rôles dans la blockchain. Par exemple, les nœuds complets vérifient les transactions via des règles de consensus, garantissant ainsi la sécurité du réseau.

Chaque nœud complet conserve une copie complète et mise à niveau de la blockchain, permettant à ces copies de blockchain de vérifier conjointement le véritable statut du grand livre distribué. Il convient de noter que tous les nœuds de vérification ne sont pas des mineurs.

Avantages

L'architecture peer-to-peer de la blockchain présente de nombreux avantages. Plus important encore, par rapport à l'architecture maître-esclave traditionnelle, les réseaux point à point offrent une confidentialité plus élevée. La plupart des nœuds sont presque immunisés contre les attaques par déni de service (DoS) qui ont compromis de nombreux systèmes. De même, étant donné que les données sont ajoutées à la blockchain nécessitant le consentement unanime d’une majorité de nœuds, il est presque impossible pour un attaquant de modifier les données. Surtout dans un grand réseau comme Bitcoin. Cependant, les blockchains relativement petites sont vulnérables aux attaques car une personne ou une organisation contrôle souvent un grand nombre de nœuds (il s’agit également d’une attaque à 51 %). Par conséquent, sous réserve du consentement unanime de la majorité des nœuds, le réseau peer-to-peer distribué rend la blockchain plus résistante aux attaques de réseau malveillantes. Le modèle peer-to-peer est la principale raison pour laquelle le réseau Bitcoin peut atteindre une tolérance aux pannes byzantine.

En plus de la sécurité, l'architecture peer-to-peer permet aux blockchains de monnaie numérique d'éviter la censure des agences centrales. Contrairement aux comptes bancaires classiques, les portefeuilles de devises numériques ne peuvent pas être gelés ou consommés par les gouvernements. Les plateformes de traitement des paiements personnels et de contenu évitent également les efforts de censure correspondants. Afin d’éviter l’intervention de tiers dans leurs paiements, certains commerçants en ligne ont adopté des méthodes de paiement en monnaie numérique.

Limitations

Bien qu'il présente les avantages ci-dessus, il existe certaines limites à l'utilisation des réseaux P2P dans la blockchain.

Étant donné que le grand livre distribué doit être mis à niveau sur chaque nœud, l’ajout de transactions à la blockchain nécessite une énorme puissance de calcul informatique. Bien que cela améliore la sécurité, cela réduit également considérablement l’efficacité et est devenu l’un des principaux obstacles à l’expansion et à la promotion des réseaux blockchain. Cependant, les cryptographes et les développeurs de blockchain travaillent sur des alternatives pour résoudre les problèmes d'évolutivité. Quelques exemples évidents incluent le « Lightning Network », « Ethereum Plasma » et le « Mimblewimble Protocol ». Une autre limitation potentielle concerne d’éventuelles attaques lors d’un hard fork. Étant donné que la plupart des blockchains sont décentralisées et open source, les nœuds sont libres de copier et de modifier le code et de se séparer de la chaîne principale, formant ainsi de nouveaux réseaux parallèles. Les hard forks sont tout à fait normaux et ne constituent pas une menace. Mais les deux chaînes peuvent être vulnérables aux attaques par rejeu si certaines mesures de sécurité ne sont pas correctement appliquées.

De plus, la nature distribuée des réseaux P2P les rend relativement difficiles à contrôler et à réguler. Ce problème ne se limite pas à la blockchain, certaines applications et entreprises P2P sont également impliquées dans des activités illégales telles que la contrefaçon.

Résumé

L'architecture peer-to-peer peut être développée et appliquée sous de nombreux aspects différents, et sa position centrale dans la blockchain a également contribué à la naissance de la monnaie numérique. En distribuant le registre des transactions sur un vaste réseau de nœuds, l'architecture peer-to-peer offre les avantages de la sécurité, de la décentralisation et de la protection contre la réglementation.

En plus de leurs avantages dans la technologie blockchain, les systèmes P2P peuvent également être appliqués à d'autres domaines d'application de l'informatique distribuée, allant des réseaux de partage de fichiers aux plateformes d'échange d'énergie.

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