Как устроена одноранговая сеть Peer-to-Peer
Если вы регулярно пользуетесь Интернетом, маловероятно, что вы не слышали о терминах peer-to-peer или аббревиатуре P2P. Было ли это упомянуто в новостной статье, на телевидении или в разговоре с другом, который сказал вам, что он только что загрузил последний эпизод «Игры престолов», вы, возможно, наткнулись на этот термин. Если вы хотите знать, что такое peer-to-peer, и для чего он используется, вы должны прочитать эту статью.
Что такое P2P или Peer-to-Peer?
Peer-to-peer или P2P в сокращенной форме относится к компьютерным сетям, использующим распределенную архитектуру. Это означает, что все компьютеры или устройства, входящие в нее, совместно используют рабочие нагрузки в сети. Компьютеры или устройства, которые являются частью одноранговой сети, называются одноранговыми. Каждый одноранговый узел из одноранговой сети равен другим одноранговым узлам. Нет привилегированных сверстников, и в центре сети нет центрального административного устройства.
В некотором роде, одноранговые сети — это социалистические сети в мире вычислений. Каждый сверстник равен другим, и каждый партнер имеет те же права и обязанности, что и другие. Одноранговые клиенты одновременно являются клиентами и серверами.
Кроме того, каждый ресурс, доступный в одноранговой сети, является общим для одноранговых узлов без участия центрального сервера. Общие ресурсы в сети P2P могут быть такими, как использование процессора, дисковое пространство или пропускная способность сети.
Что делают сети P2P (peer-to-peer)?
Основная цель одноранговых сетей заключается в совместном использовании ресурсов и совместной работе компьютеров и устройств, предоставлении конкретной услуги или выполнении конкретной задачи. Как мы уже упоминали ранее, P2P используется для совместного использования всех видов вычислительных ресурсов, таких как вычислительная мощность, пропускная способность сети или дисковое пространство. Однако наиболее распространенным вариантом использования одноранговых сетей является обмен файлами в Интернете. Одноранговые сети идеально подходят для обмена файлами, поскольку они позволяют подключенным к ним компьютерам получать файлы и отправлять файлы одновременно.
Рассмотрите эту ситуацию: вы открываете свой веб-браузер и посещаете веб-сайт, где вы загружаете файл. В этом случае сайт работает как сервер, а ваш компьютер действует как клиент, который получает файл. Вы можете сравнить его с дорогой с односторонним движением: загружаемый файл — это автомобиль, который идет от точки A (веб-сайт) до точки B (ваш компьютер).
Если вы загружаете один и тот же файл через одноранговую сеть, используя сайт BitTorrent в качестве отправной точки, загрузка выполняется по-разному. Файл загружается на ваш компьютер в битах и частях, которые поступают со многих других компьютеров в сети P2P, у которых уже есть этот файл. В то же время файл также отправляется (загружается) с вашего компьютера другим лицам, которые его запрашивают. Эта ситуация похожа на двухстороннюю дорогу: файл похож на несколько небольших автомобилей, которые приходят на ваш компьютер, но также оставляют другим, когда они запрашиваются.
Почему одноранговые сети полезны?
Сети P2P имеют несколько характеристик, которые делают их нужными:
Зачем нам нужны одноранговые сети? Правовые прецеденты для P2P
Нам нужны одноранговые сети для подключения компьютеров и устройств без необходимости настройки сервера. При создании сервера для всего очень дорого и сложно управлять, и люди используют более дешевые альтернативы, такие как P2P. Вот несколько примеров распространенных случаев использования сетей P2P:
Сети P2P — самый дешевый способ распространения контента, потому что они используют пропускную способность одноранговых узлов, а не пропускную способность создателя контента.
История сетей P2P
Предшественником одноранговых сетей является USENET, который был разработан в 1979 году. Это была система, которая позволяла пользователям читать и публиковать сообщения/новости. Сегодня это была сетевая система, подобная онлайн-форумам, но с той разницей, что USENET не полагался на центральный сервер или администратор. USENET скопировал одно и то же сообщение / новости на все серверы, найденные в сети. Аналогично, сети P2P распространяют и используют все доступные им ресурсы.
Следующей большой вещью в истории P2P был 1999 год, когда Napster ожил. Napster был файлообменным программным обеспечением, которое люди использовали для распространения и загрузки музыки. Музыка, распространенная на Napster, обычно защищалась авторским правом и, таким образом, была незаконной для распространения. Однако это не помешало людям получить его. Хотя Napster был тем, кто получил P2P в мейнстриме, Napster в конечном итоге потерпел неудачу и был закрыт властями из-за всего содержания, которое было незаконно распространено на нем. В настоящее время P2P остается одной из самых популярных технологий для обмена файлами через Интернет, как законно, так и незаконно.
Незаконное использование одноранговых сетей
P2P — спорная технология, потому что она широко используется для пиратства. Из-за преимуществ этой технологии существует множество веб-сайтов в Интернете, которые предлагают доступ к защищенному авторским правом контенту, например, кино, музыке, программному обеспечению или играм, через сети P2P. Хотя сама технология не является незаконной и имеет много законных случаев использования, которые не связаны с пиратством, то, как некоторые люди используют P2P, является незаконным. При использовании P2P убедитесь, что вы не занимаетесь пиратством или другими случаями использования, которые наказываются по закону.
Вывод
Как вы видели в этом руководстве, peer-to-peer представляет собой сложную технологию, которая родилась и основана на простом принципе: децентрализация. Мы также знаем теперь, что его цель честна, но ее использование не всегда навсегда. Некоторые люди утверждают, должно ли это быть запрещено или нет, потому что P2P остается самым важным средством незаконного распространения контента, защищенного авторским правом. Однако, если ручка должна быть запрещена к использованию, потому что писатель плох на своем ремесле?
Что такое p2p соединение
Что такое Одноранговая сеть (P2P) и зачем она нужна?
Если вы регулярно пользуетесь Интернетом, скорее всего вы слышали о терминах одноранговая сеть, децентрализованная сеть, или пиринговая сеть, peer-to-peer или ее аббревиатура — P2P сеть. Все эти термины обозначают одно и то же. Если вы хотите знать, что такое peer-to-peer, и для чего он используется, вы должны прочитать эту статью.
Что такое P2P или одноранговая сеть?
Кроме того, каждый ресурс, доступный в пиринговой сети, является общим для всех узлов без участия центрального сервера. Общими ресурсами в сети P2P могут быть:
Что делают сети P2P (peer-to-peer)?
Основная цель одноранговых сетей заключается в совместном использовании ресурсов и совместной работе компьютеров и устройств, предоставлении конкретной услуги или выполнении конкретной задачи. Как упоминалось ранее, децентрализованная сеть используется для совместного использования всех видов вычислительных ресурсов, таких как вычислительная мощность, пропускная способность сети или дисковое пространство. Однако наиболее распространенным вариантом использования пиринговых сетей является обмен файлами в Интернете. Одноранговые сети идеально подходят для обмена файлами, поскольку они позволяют подключенным к ним компьютерам получать и отправлять файлы одновременно.
Если вы загружаете один и тот же файл через одноранговую сеть, используя сайт BitTorrent в качестве отправной точки, загрузка выполняется по-разному. Файл загружается на ваш компьютер по частям, которые поступают со многих других компьютеров, у которых уже есть этот файл, в P2P сеть. В то же время файл также отправляется (загружается) с вашего компьютера другим лицам, которые его запрашивают. Эта ситуация похожа на двухстороннюю дорогу: файл похож на несколько небольших автомобилей, которые приходят на ваш компьютер, но также отправляются к другим пользователям, когда они его запрашивают.
Почему одноранговые сети полезны?
Сети P2P имеют несколько особенностей, которые делают их полезными:
Зачем нужны пиринговые сети? Легальное использование P2P сетей
Одноранговые сети нужны для подключения компьютеров и устройств в единую сеть без необходимости настройки сервера. При создании сервера его осень дорого и сложно обслуживать, и люди используют более дешевые альтернативы, такие как P2P. Вот несколько распространенных примеров использования сетей P2P:
История сетей P2P
Предшественником одноранговых сетей является USENET, который был разработан в 1979 году. Это была система, которая позволяла пользователям читать и публиковать сообщения / новости. Это была сеть, подобная современным онлайн-форумам, но с той разницей, что USENET не полагался на центральный сервер или администратора. USENET копировал одно и то же сообщение / новость на все серверы, найденные в сети. Аналогично, децентрализованные сети распространяют и используют все доступные им ресурсы.
Следующей большой вехой в истории одноранговых сетей был 1999 год, когда появился Napster. Napster был файлообменным программным обеспечением, которое люди использовали для распространения и загрузки музыки. Музыка, распространяемая с помощью Napster, обычно защищалась авторским правом и, таким образом, ее распространение было незаконным. Однако это не помешало людям использовать его.
Хотя Napster был тем, кто вывел P2P в мейнстрим, проект в конечном итоге потерпел неудачу и был закрыт властями по причине незаконного распространения контента.
Можно также с уверенностью сказать, что новой ступенью в развитии пиринговых сетей стало становление блокчейн индустрии в 2008 году вместе с появлением Биткоина. Использование одноранговых децентрализованных сетей — одно из трех основных составляющих технологии блокчейн, наряду с общим реестром записей и механизмом консенсуса.
В настоящее время P2P остается одной из самых популярных технологий для обмена файлами через Интернет, использующаяся как законно, так и незаконно.
Незаконное использование одноранговых сетей
Поэтому, при использовании пиринговой сети убедитесь, что вы не занимаетесь пиратством или другими вариантами использования, которые наказываются по закону.
Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library
Персональные инструменты
P2P (Peer-to-Peer)
Узлы делают свои ресурсы, такие как вычислительная мощность, объем диска или пропускная способность напрямую доступными остальным членам сети, без необходимости координировать действия с помощью серверов. Узлы являются одновременно поставщиками и потребителями ресурсов, в отличие от стандартной клиент-сервер модели, где поставщик и потребитель ресурсов разделены.
Содержание
История
В то время как Р2Р системы использовались во многих доменных приложениях, архитектура популяризовалась благодаря файлообменной системе Napster, разработанной в 1999 году. Концепция вдохновила новую философию во многих областях человеческого взаимодействия. P2P технология позволяет пользователям интернета образовывать группы и коллаборации, формируя, тем самым, пользовательские поисковые движки, виртуальные суперкомпьютеры и файловые системы. Основная идея P2P систем исходит из первых принципов метода Request for Comment (RFC). Видение Всемирной паутины Тима Бернерса-Ли было близко к P2P сети, в том смысле что каждый пользователь является активным создателем и редактором контента. Ранний интернет был более открыт, чем в нынешнее время: две машины могли передавать пакеты между собой без файервола и других мер безопасности.
Архитектура
Маршрутизация
P2P сети обычно реализуют некоторую форму виртуальной сети, наложенную поверх физической сети, где узлы образуют подмножество узлов в физической сети. Данные по-прежнему обмениваются непосредственно над базовой TCP/IP сетью, а на прикладном уровне узлы имеют возможность взаимодействовать друг с другом напрямую, с помощью логических связей. Наложение используется для индексации и обнаружения узлов, что позволяет системе P2P быть независимой от физической сети. На основании того, как узлы соединены друг с другом внутри сети, и как ресурсы индексированы и расположены, сети классифицируются на неструктурированные и структурированные (или как их гибрид).
Неструктурированные сети
Неструктурированная Р2Р сеть не формирует определенную структуру сети, а случайным образом соединяет узлы друг с другом. Так как не существует глобальной структуры формирования сети, неструктурированные сети легко организуются и доступны для локальных оптимизаций. Кроме того, поскольку роль всех узлов в сети одинакова, неструктурированные сети являются весьма надежными в условиях, когда большое количество узлов часто подключаются к сети или отключаются от нее.
Однако, из-за отсутствия структуры, возникают некоторые ограничения. В частности, когда узел хочет найти нужный фрагмент данных в сети, поисковый запрос должен быть направлен через сеть, чтобы найти как можно больше узлов, которые обмениваются данными. Такой запрос вызывает очень высокое количество сигнального трафика в сети, требует высокой производительности, и не гарантирует, что поисковые запросы всегда будут решены.
Структурированные сети
В структурированных Р2Р сетях наложение организуется в определенную топологию, и протокол гарантирует, что любой узел может эффективно участвовать в поиске в файла/ресурса, даже если ресурс использовался крайне редко.
Наиболее распространенный тип структурированных сетей P2P реализуется распределенными хэш-таблицами (DHT), в котором последовательное хешированик используется для привязки каждого файла к конкретному узлу. Это позволяет узлам искать ресурсы в сети, используя хэш-таблиц, хранящих пару ключ-значение, и любой участвующий узел может эффективно извлекать значение, связанное с заданным ключом.
Тем не менее, для эффективной маршрутизации трафика через сеть, узлы структурированной сети должны обладать списком соседей, которые удовлетворяют определенным критериям. Это делает их менее надежными в сетях с высоким уровнем оттока абонентов (т.е. с большим количеством узлов, часто подключающихся к сети или отключающихся от нее).
Гибридные модели
Гибридные модели представляют собой сочетание Р2Р сети и модели клиент-сервер. Гибридная модель должна иметь центральный сервер, который помогает узлам находить друг друга. Есть целый ряд гибридных моделей, которые находят компромисс между функциональностью, обеспечиваемой структурированной сетью модели клиент-сервер, и равенством узлов, обеспечиваемой чистыми одноранговыми неструктурированными сетями. В настоящее время гибридные модели имеют более высокую производительность, чем чисто неструктурированные или чисто структурированных сети.
Безопасность
Как и любой другой форме программного обеспечения, P2P приложения могут содержать уязвимости. Особенно опасно для P2P программного обеспечения, является то, что Р2Р приложения действуют и в качестве серверов и в качестве клиентов, а это означает, что они могут быть более уязвимы для удаленных эксплоитов.
Маршрутизационные атаки
Поскольку каждый узел играет роль в маршрутизации трафика через сеть, злоумышленники могут выполнять различные «маршрутизационные атаки», или атаки отказа в обслуживании. Примеры распространенных атак маршрутизации включают в себя «неправильная маршрутизация поиска», когда вредоносные узлы преднамеренно пересылают запросы неправильно или возвращают ложные результаты, «неправильная маршрутизация обновления», когда вредоносные узлы изменяют таблицы маршрутизации соседних узлов, посылая им ложную информацию, и «неправильная маршрутизация разделения сети», когда новые узлы подключаются через вредоносный узел, который помещает новичков в разделе сети, заполненной другими вредоносными узлами.
Поврежденные данные и вредоносные программы
Распространенность вредоносных программ варьируется между различными протоколами одноранговых сетей. Исследования, анализирующие распространение вредоносных программ по сети P2P обнаружили, например, что 63% запросов на загрузку по сети Limewire содержали некоторую форму вредоносных программ, в то время как на OpenFT только 3% запросов содержали вредоносное программное обеспечение. Другое исследование анализа трафика в сети Kazaa обнаружили, что 15% от 500 000 отобранных файлов, были инфицированы одним или несколькими из 365 различных компьютерных вирусов.
Поврежденные данные также могут быть распределены по P2P-сети путем изменения файлов, которые уже были в сети. Например, в сети FastTrack, RIAA удалось внедрить фальшивые данные в текущий список загрузок и в уже загруженные файлы (в основном файлы MP3). Файлы, инфицированные вирусом RIAA были непригодны впоследствии и содержали вредоносный код. Следовательно, P2P сети сегодня внедрили огромное количество механизмов безопасности и проверки файлов. Современное хеширование, проверка данных и различные методы шифрования сделали большинство сетей, устойчивыми к практически любому типу атак, даже когда основные части соответствующей сети были заменены фальшивыми или нефункциональными узлами.
Отказоустойчивость и масштабируемость сети
Децентрализованность Р2Р сетей повышает их надежность, так как этот метод взаимодействия устраняет ошибку единой точки разрыва, присущую клиент-серверным моделям. С ростом числа узлов, объем трафика внутри системы увеличивается, масштаб сети также увеличивается, что приводит к уменьшению вероятности отказа. Если один узел перестанет функционировать должным образом, то система в целом все равно продолжит работу. В модели клиент-сервер, с ростом количества пользователей, уменьшается количество ресурсов выделяемых на одного пользователя, что приводит к риску возникновения ошибок.
Распределенное хранение и поиск
Возможность резервного копирования данных, восстановление и доступность приводят как и к преимуществами так и к недостатками Р2Р сетей. В централизованной сети, только системный администратор контролирует доступность файлов. Если администраторы решили больше не распространять файл, его достаточно удалить с серверов, и файл перестанет быть доступным для пользователей. Другим словами, клиент-серверные модели имеют возможность управлять доступностью файлов. В Р2Р сети, доступность контента определяется степенью его популярности, так как поиск идет по всем узлам, через которые файл проходил. То есть, в Р2Р сетях нет централизованной власти, как системный администратор в клиент-серверном варианте, а сами пользователи определяют уровень доступности файла.
Применение
Распространение контента
Множество файлообменных систем, таких как Gnutella, G2, и eDonkey network популяризовали Р2Р технологии:
В связи децентрализованности доступа к данным в Р2Р сетях возникает проблема нарушения авторских прав. Компании, занимающиеся разработкой Р2Р приложений часто принимают участие в судебных конфликтах. Самые известные судебные дела это Grokster против RIAA и MGM Studios, Inc. против Grokster Ltd., где в обоих случаях технологии файлообменных систем признавались законными.
Одноранговые сети (P2P )
Что такое одноранговая сеть (P2P)?
В информатике одноранговая (P2P) сеть состоит из группы устройств, которые совместно хранят файлы и обмениваются ими. Каждый участник ( узел ) действует как клиент и выполняет функции сервера. Обычно все узлы имеют одинаковую мощность и выполняют одни и те же задачи.
В финансовых технологиях термин одноранговый обычно относится к обмену криптовалютами или цифровыми активами через распределенную сеть. Платформа P2P позволяет покупателям и продавцам совершать сделки без посредников. В некоторых случаях веб-сайты могут также предоставлять среду P2P, которая связывает кредиторов и заемщиков.
Архитектура P2P подходит для различных случаев использования, но она стала особенно популярной в 1990-х годах, когда были созданы первые программы для обмена файлами. Сегодня P2P-сети лежат в основе большинства криптовалют, составляя значительную часть блокчейн индустрии. Однако они также используются в других распределенных вычислительных приложениях, включая поисковые системы в интернете, стриминговые платформы, онлайн-магазины и веб-протокол межпланетной файловой системы (IPFS).
Как работает P2P?
По сути, P2P-система поддерживается распределенной сетью пользователей. Обычно у них нет центрального администратора или сервера, потому что каждый узел хранит копию файлов, выступая и как клиент, и как сервер для других узлов. Таким образом, каждый узел может скачивать файлы с других узлов или загружать на них файлы. Вот что отличает P2P-сети от более традиционных систем типа “клиент-сервер”, в которых клиентские устройства загружают файлы с централизованного сервера.
В сетях P2P подключенные устройства обмениваются файлами, хранящимися на их жестких дисках. Используя программные приложения, предназначенные для обмена данными, пользователи могут запрашивать другие устройства в сети, чтобы найти и загрузить файлы. После того, как пользователь загрузил файл, он может выступать в качестве источника этого файла.
Другими словами, когда узел действует как клиент, он загружает файлы с других сетевых узлов. Но когда он работает как сервер, он является носителем, с которого другие узлы могут качать файлы. Однако на практике обе функции могут выполняться одновременно (например, скачивание файла A и загрузка файла B).
Поскольку каждый узел хранит, передает и принимает файлы, P2P-сети, как правило, работают быстрее и эффективнее с ростом их пользовательской базы. Кроме того, распределенная архитектура делает системы P2P очень устойчивыми к кибератакам. В отличие от традиционных моделей, P2P-сети не имеют единой точки отказа.
Мы можем классифицировать одноранговые системы в соответствии с их архитектурой. Эти три основных типа называются неструктурированными, структурированными и гибридными P2P-сетями.
Неструктурированные P2P сети
В неструктурированных P2P-сетях нет какой-либо конкретной организации узлов. Участники общаются друг с другом случайным образом. Эти системы считаются устойчивыми к высокой активности оттока. То есть, когда несколько узлов часто присоединяются к сети и покидают ее.
Несмотря на то, что неструктурированные P2P-сети легче построить, они могут потребовать более активного использования центрального процессора и памяти, поскольку поисковые запросы отправляются как можно большему числу одноранговых узлов. Это наводняет сеть запросами, особенно если небольшое количество узлов предлагает желаемый контент.
Структурированные P2P-сети
Хотя структурированные сети могут быть более эффективными, они, как правило, обеспечивают более высокий уровень централизации и обычно требуют более высоких затрат на установку и обслуживание. В остальном структурированные сети менее устойчивы, когда сталкиваются с высоким уровнем оттока.
Гибридные P2P сети
Гибридные P2P-сети объединяют традиционную клиент-серверную модель с некоторыми аспектами одноранговой архитектуры. Например, они могут предполагать наличие центрального сервера, который облегчает соединение между одноранговыми узлами.
По сравнению с двумя другими типами гибридные модели, как правило, имеют улучшенные общие характеристики. Обычно они сочетают в себе некоторые из основных преимуществ каждого подхода, одновременно достигая значительной степени эффективности и децентрализации.
Распределенные или децентрализованные?
Хотя архитектура P2P по своей природе распределенная, важно отметить, что существуют различные степени децентрализации. Итак, не все P2P-сети децентрализованы.
Фактически, многие системы полагаются на центральный орган для управления сетевой активностью, что делает их в некоторой степени централизованными. Например, некоторые системы обмена файлами P2P позволяют пользователям искать и загружать файлы от других пользователей, но они не могут участвовать в других процессах, таких как управление поисковыми запросами.
Кроме того, можно сказать, что небольшие сети, контролируемые ограниченной базой пользователей с общими целями, имеют более высокую степень централизации, несмотря на отсутствие централизованной сетевой инфраструктуры.
Роль P2P в блокчейнах
Итак, в сети биткоин нет банков, обрабатывающих или записывающих транзакции. Вместо этого блокчейн действует как цифровой реестр, который публично регистрирует всю активность. По сути, каждый узел содержит копию блокчейна и сравнивает ее с другими узлами, чтобы гарантировать точность данных. Сеть быстро отклоняет любую вредоносную активность или неточность.
Преимущества
Аналогичным образом, поскольку большинство узлов должны прийти к консенсусу перед добавлением данных в цепочку блоков, злоумышленник практически не может изменить данные. Это особенно актуально для больших сетей, таких как биткоин. Блокчейны меньшего размера более восприимчивы к атакам, потому что один человек или группа могут в конечном итоге получить контроль над большинством узлов (это известно как атака 51% ).
Помимо безопасности, использование архитектуры P2P в блокчейнах криптовалют также делает их устойчивыми к цензуре со стороны центрального органа. В отличие от стандартных банковских счетов, кошельки с криптовалютой не могут быть заморожены или опустошены правительством. Эта устойчивость также распространяется на цензуру со стороны частных платформ обработки платежей и контента. Некоторые создатели контента и онлайн-продавцы принимают платежи в криптовалюте, чтобы избежать блокировки своих платежей третьими сторонами.
Ограничения
Несмотря на множество преимуществ, использование сетей P2P в блокчейнах также имеет определенные ограничения.
Более того, распределенный характер сетей P2P делает их относительно сложными для контроля и регулирования, причем не только в нише блокчейнов. Несколько приложений и компаний P2P были замешаны в незаконной деятельности и нарушении авторских прав.
Заключительные мысли
Одноранговую архитектуру можно разрабатывать и использовать по-разному. Именно она лежит в основе блокчейнов, которые делают возможным существование криптовалют. Распределяя журналы транзакций по большим сетям нодов, архитектура P2P обеспечивает безопасность, децентрализацию и устойчивость к цензуре.
В дополнение к полезности в технологии блокчейн, системы P2P также могут обслуживать другие распределенные вычислительные приложения, начиная от сетей обмена файлами и заканчивая платформами торговли электроэнергией.
