ピアツーピアネットワークの詳しい説明

ピアツーピア (P2P) とは何ですか?

コンピューター サイエンスの分野では、ピアツーピア ネットワークは、ドキュメントを保存および共有できるデバイスのグループで構成されます。各参加者 (ノード) はピア個人に相当します。つまり、すべてのノードは同じ権限を持ち、同じタスクを実行します。

金融テクノロジーの分野では、P2P は通常、分散ネットワークを介したデジタル通貨またはデジタル資産取引を指します。 P2P プラットフォームを使用すると、買い手と売り手は仲介者なしで直接取引できます。一部の Web サイトでは、借り手と貸し手に P2P 取引環境を提供することもできます。

P2P アーキテクチャはさまざまなシナリオに適していますが、最初のファイル共有プログラムが誕生した 1990 年代に本格的に普及しました。現在、ピアツーピア ネットワークはほとんどのデジタル通貨の中核となり、ブロックチェーン業界の大部分を占めています。ただし、Web 検索エンジン、ストリーミング プラットフォーム、オンライン マーケットプレイス、InterPlanetary File System (IPFS) ネットワーク プロトコルなど、他のさまざまな分散コンピュータ プログラムでも使用されます。

P2P の仕組み

本質的に、P2P システムは分散ネットワーク内のユーザーによって維持されます。通常、各ノードには他のノードへのファイル (ユーザーとサーバー) のコピーがあるため、中央のシステム管理者やサーバーはありません。したがって、各ノードは他のノードからファイルをダウンロードしたり、他のノードにファイルをアップロードしたりできます。従来のサーバー システムのクライアント デバイスは中央サーバーからファイルをダウンロードする必要があり、これが P2P ネットワークと他の従来のサービス システムの違いです。

P2P ネットワークでは、相互接続されたデバイスによって共有されるファイルはハード ドライブに保存されます。また、ソフトウェア アプリケーションを使用して共有データを転送すると、ユーザーは他のデバイス上でファイルを検索してダウンロードすることもできます。ユーザーが指定されたファイルをダウンロードすると、そのファイルのソースとして機能できます。

言い換えれば、ノードがユーザーとして機能するとき、ユーザーは他のノードからファイルをダウンロードします。ただし、サーバーとして機能する場合は、他のノードがそこからファイルをダウンロードできます。実際、これら 2 つの機能は同時に実行できます (たとえば、ファイル A のダウンロードとファイル B のアップロード)。

各ノードはファイルを保存、送信、受信できるため、P2P ネットワークのユーザー ベースが徐々に拡大するにつれて、ネットワークの速度と効率も向上します。分散構造により、P2P システムはネットワーク攻撃に対する耐性も高まります。従来のモデルとは異なり、P2P ネットワークには単一障害点がありません。

P2P システムは、その構造に従って分類できます。主に、非構造化ピアツーピア ネットワーク、構造化ピアツーピア ネットワーク、およびハイブリッド ピアツーピア ネットワークの 3 つのタイプがあります。

非構造化 P2P ネットワーク

非構造化ピアツーピア ネットワークには、ノードの特定のアーキテクチャは表示されません。参加者同士が自由にコミュニケーションをとることができます。これらのシステムは高周波アクティビティに耐性があるため、ネットワークに頻繁に出入りする複数のノードがシステムに影響を与えることはありません。

非構造化ピアツーピア ネットワークはセットアップが簡単ですが、検索クエリが最大数のピアに送信されるため、より強力な CPU とメモリが必要になります。特に、少数のノードが必要なコンテンツを提供できる場合、大量の検索がネットワークに殺到します。

構造化ピアツーピア ネットワーク

非構造化ピアツーピア ネットワークとは異なり、構造化ピアツーピア ネットワークは、ファイルの内容が複雑であってもノードがファイルを効率的に検索できる組織構造を示します。あまり知られていない用途。ほとんどの場合、検索はデータベース検索を支援するハッシュ関数を使用して行われます。

相対的に言えば、構造化されたピアツーピア ネットワークは、高レベルの集中​​化をより適切に実証でき、より多くの立ち上げ資本と保守コストが必要となるため、より効率的になります。さらに、構造化されたピアツーピア ネットワークは、高周波アクティビティに対する耐性が低くなります。

ハイブリッド ピアツーピア ネットワーク

ハイブリッド ピアツーピア ネットワークは、従来のマスター/スレーブ アーキテクチャとポイントツーポイント アーキテクチャのいくつかの特性を組み合わせたものです。たとえば、ポイント間の統合を高速化するために中央サーバーを確立する場合があります。

他の 2 つのモードとは異なり、ハイブリッド ピアツーピア ネットワークでは全体的なパフォーマンスが向上する傾向があります。それぞれの方法の利点を組み合わせながら、効率性と分散化を実現します。

分散型 VS 分散型

ポイントツーポイント構造は分散型ですが、分散化の度合いは異なります。したがって、すべてのピアツーピア ネットワークが分散化されているわけではありません。

実際、多くのシステムではネットワーク アクティビティを管理する中央部門が必要であり、多かれ少なかれ集中化されています。たとえば、一部のピアツーピア ファイル共有システムでは、ユーザーは他のユーザーからファイルを検索してダウンロードできますが、検索クエリの管理などのプロセスに参加することはできません。

さらに、少数のユーザーによって制御される一部の小規模ネットワークも、中立的なインフラストラクチャを備えていない場合でも、高度に集中化されていると言えます。

ブロックチェーンにおけるピアツーピアの役割

ビットコインの初期の頃、サトシ・ナカモトはビットコインを「ピアツーピア電子現金システム」と定義しました。ビットコインは電子現金の一種として世間に登場しました。ピアツーピア ネットワークを介して 2 人のユーザー間で転送できますが、これには分散台帳、つまりブロックチェーンの使用が必要です。ブロックチェーンでは、ピアツーピア アーキテクチャにより、仲介者や中央サーバーを必要とせずに、ビットコインやその他のデジタル通貨を世界中で相互に転送できます。ユーザーがブロックの検証プロセスに参加したい場合は、ビットコイン ノードを確立できます。

したがって、ビットコイン ネットワークには銀行取引の手順や取引記録は存在しません。代わりに、ブロックチェーンは、すべての取引活動を公的に記録する電子台帳として機能します。基本的に、各ノードはブロックチェーンのコピーを持ち、それを他のノードと比較してデータの正確性を確認します。ビットコイン ネットワークは、あらゆる種類のエラーや悪意のあるアクティビティを迅速にクリーンアップできます。

ノードはブロックチェーン内でさまざまな役割を果たすことができます。たとえば、フル ノードはコンセンサス ルールを通じてトランザクションを検証し、ネットワークのセキュリティを確保します。

各完全なノードはブロックチェーンの完全なアップグレードされたコピーを維持し、これらのブロックチェーンのコピーが連携して分散台帳の真のステータスを検証できるようにします。すべての検証ノードがマイナーであるわけではないことに注意してください。

利点

ブロックチェーンのピアツーピア アーキテクチャには多くの利点があります。さらに重要なことは、従来のマスター/スレーブ アーキテクチャと比較して、ポイントツーポイント ネットワークの機密性が高いことです。ほとんどのノードは、多くのシステムを侵害したサービス拒否 (DoS) 攻撃に対してほぼ影響を受けません。同様に、データをブロックチェーンに追加するには過半数のノードの全会一致の同意が必要となるため、攻撃者がデータを変更することはほぼ不可能です。特にビットコインのような大規模ネットワークでは。ただし、比較的小規模なブロックチェーンは、1 人の個人または組織が多数のノードを制御することが多いため、攻撃に対して脆弱です (これも 51% 攻撃です)。したがって、大多数のノードの全会一致の同意を前提として、分散型ピアツーピア ネットワークにより、ブロックチェーンは悪意のあるネットワーク攻撃に対する耐性が高まります。ピアツーピア モデルは、ビットコイン ネットワークがビザンチン フォールト トレランスを達成できる主な理由です。

セキュリティに加えて、ピアツーピア アーキテクチャにより、デジタル通貨ブロックチェーンは中央当局による監視を回避できます。通常の銀行口座とは異なり、デジタル通貨ウォレットは政府によって凍結されたり消費されたりすることはありません。個人の支払い処理とコンテンツのプラットフォームも、対応する検閲の取り組みを回避できます。支払いにおける第三者の介入を避けるために、一部のオンライン販売業者はデジタル通貨による支払い方法を採用しています。

制限事項

上記の利点にもかかわらず、ブロックチェーンでの P2P ネットワークの使用には特定の制限があります。

分散台帳は各ノードでアップグレードする必要があるため、ブロックチェーンにトランザクションを追加するには、膨大なコンピューターの計算能力が必要になります。これによりセキュリティは向上しますが、効率も大幅に低下し、ブロックチェーン ネットワークの拡大と推進に対する主な障害の 1 つとなっています。ただし、暗号学者とブロックチェーン開発者は、スケーラビリティの問題に対処するための代替手段の開発に取り組んでいます。わかりやすい例としては、「ライトニング ネットワーク」、「イーサリアム プラズマ」、「ミンブルウィンブル プロトコル」などがあります。もう 1 つの潜在的な制限は、ハード フォーク中の攻撃の可能性に関するものです。ほとんどのブロックチェーンは分散型でオープンソースであるため、ノードは自由にコードをコピーして変更し、メインチェーンから分離して、このようにして新しい並列ネットワークを形成できます。ハード フォークは完全に正常であり、脅威にはなりません。しかし、特定のセキュリティ対策が適切に採用されていない場合、どちらのチェーンもリプレイ攻撃に対して脆弱になる可能性があります。

さらに、P2P ネットワークは分散型であるため、制御や規制が比較的困難です。この問題はブロックチェーンに限ったものではなく、一部のP2Pアプリケーションや企業も侵害などの違法行為に関与しています。

概要

ピアツーピア アーキテクチャはさまざまな側面で開発および適用でき、ブロックチェーンにおけるその中心的な位置はデジタル通貨の誕生にも貢献しました。トランザクション台帳をノードの大規模ネットワーク全体に分散することにより、ピアツーピア アーキテクチャはセキュリティ、分散化、規制からの保護という利点を提供します。

P2P システムは、ブロックチェーン テクノロジーにおける利点に加えて、ファイル共有ネットワークからエネルギー取引プラットフォームに至るまで、他の分散コンピューティング アプリケーション分野にも適用できます。

以上がピアツーピアネットワークの詳しい説明の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。