شبکه همتا به همتا (P2P) چیست و چه عملکردی دارد؟

در علوم کامپیوتر، یک شبکه همتا به همتا شامل گروهی از دستگاه ها می شود که دسته ای از فایل ها را ذخیره کرده و به اشتراک می گذارند. هر شرکت کننده (Node) به عنوان یک همتا عمل می کند. معمولا تمامی نودها دارای قدرت یکسان هستند و فعالیت های یکسان را انجام می دهند.

در فناوری مالی، عبارت همتا به همتا، معمولا به تبادل ارزهای رمز پایه یا دارایی های دیجیتال، توسط یک شبکه توزیع شده اشاره دارد. یک پلتفرم P2P به خریداران و فروشندگان این امکان را می دهد تا معاملات را بدون نیاز به واسطه به انجام برسانند. در برخی از موارد، وب سایت ها نیز ممکن است یک محیط همتا به همتا ایجاد کنند که وام دهندگان و وام گیرندگان را به یک دیگر متصل کنند.

ساختار همتا به همتا می تواند برای موارد مختلفی مناسب باشد، اما شهرت اولیه آن در سال 1990 میلادی و با ایجاد اولین برنامه های به اشتراک گذاری فایل ها به وجود آمد. امروزه شبکه های همتا به همتا در مرکز اکثر ارزهای رمز پایه وجود دارند، و بخش بزرگی از صنعت بلاک چین را تشکیل می دهند. با این حال، آن ها در دیگر برنامه های توزیع شده کامپیوتری نیز کاربرد دارند، که از جمله آن ها می توان به موتورهای جستجوی وب، پلتفرم های پخش، بازارهای آنلاین، و پروتکل وب IPFS اشاره کرد.

نحوه عملکرد شبکه همتا به همتا (P2P)

در واقع، یک سیستم همتا به همتا توسط شبکه ای توزیع شده از کاربران نگه داری می شود. معمولا این کاربران دارای مدیریت یا سرور مرکزی نیستند، چرا که هر نود یک نسخه از فایل ها را نگه داری کرده، و در نقش مشتری و همچنین در نقش سرور برای نودهای دیگر ظاهر می شود. بنابراین هر نود می توان فایل ها را از نودهای دیگر دانلود کرده و یا برای نودهای دیگر آپلود کند. همین مورد شبکه همتا به همتا را از سیستم های سرور-مشتری سنتی متفاوت می سازد، که در آن ها دستگاه های مشتریان باید فایل ها را از یک سرور متمرکز دانلود نماید.

در شبکه های همتا به همتا، دستگاه های متصل فایل هایی را که بر روی هارد درایوهای آن ها ذخیره شده است، به اشتراک می گذارند. با استفاده از اپلیکیشن های نرم افزاری که به منظور واسطه اشتراک اطلاعات طراحی شده اند، کاربران می توانند دیگر دستگاه های شبکه را جست جو کرده و فایل مورد نظر را پیدا و دانلود کنند. هنگامی که یک کاربر، فایل را دانلود کند، از آن پس به عنوان منبع آن فایل شناسایی می شود.

به بیان دیگر، هنگامی که یک نود به عنوان مشتری عمل می کند، فایلی را از دیگر نودهای شبکه دانلود می کند. اما هنگامی که یک نود به عنوان سرور عمل می کند، تبدیل به منبعی می شود که دیگر نودها می توانند از آن فایل ها را دانلود کنند. در حقیقت، هر دوی این عملکردها می توانند به صورت هم زمان اجرا شوند (برای مثال دانلود کردن فایل A و آپلود کردن فایل B).

از آن جایی که هر نود، فایل ها را ذخیره، منتقل و دریافت می کند، با افزایش تعداد کاربرانشبکه های همتا به همتا، این شبکه ها سریع تر و کارآمدتر می شوند. علاوه بر این، ساختار توزیع شده سیستم های P2P را در مقابل حملات سایبری بسیار مقاوم می سازد. بر خلاف مدل های سنتی، سیستم های همتا به همتا هیچ گونه نقطه ضعفی ندارند.

سیستم های همتا به همتا را می توان بر اساس ساختار آن ها به سه دسته اصلی بدون ساختار، ساختار یافته و ترکیبی تقسیم بندی کرد.

شبکه های همتا به همتا بدون ساختار

این شبکه ها نشان دهنده هیچ سازمان خاصی در نود ها نیستند. شرکت کنندگان به صورت تصادفی با یک دیگر ارتباط برقرار می کنند. این سیستم ها در برابر بعالیت های مخرب مقاومت بیشتری دارند. ساخت این شبکه ها آسان تر است اما نیاز به CPU و حافظه بالاتری دارند، چرا که درخواست جستجو به بالاترین تعداد ممکن از همتایان ارسال می شود. این امر باعث ایجاد طوفان درخواست ها می شود، به خصوص اگر تنها تعداد کمی از نودها محتوای درخواست شده را ارائه دهند.

شبکه های همتا به همتا ساختار یافته

در نقطه مقابل، شبکه های همتا به همتای ساختار یافته، نشانگر یک ساختار سازمانی هستند که به نودها امکان می دهد حتی در صورت کم یاب بودن محتوای مورد نظر، به صورت کارآمد به جستجوی فایل ها بپردازند. در اکثر موارد این امر با استفده از توابع هش به دست می آید که جستجوی پایگاه داده را تسهیل می نماید.

با این که این شبکه ها کارآمدتر هستند، سطوح بالاتری از متمرکز بودن را شامل می شوند، و معمولا نیازمند هزینه های بیشتری برای راه اندازی و نگه داری هستند. به غیر از آن، مقاومت شبکه های ساختار یافته در برابر فعالیت های مخرب کمتر است.

شبکه های همتا به همتا ترکیبی

این نوع از شبکه ها، مدل مرسوم مشتری-سرور را با برخی از جنبه های ساختار همتا به همتا ترکیب می کنند. برای مثال، یک سرور مرکزی طراحی می شود که ارتبط میان همتایان را آسان تر می کند. در مقایسه با دو نوع دیگر، مدل های ترکیبی عملکرد توسعه یافته تری ارائه می دهند. آن ها معمولا برخی از مزایای اصلی هر رویکرد را ترکیب کرده، و به درجات بالایی از کارآمدی و غیر متمرکز بودن به صورت هم زمان دست پیدا می کنند.

توزیع شده در برابر غیرمتمرکز

به این نکته توجه داشته باشید که با وجود توزیع شده بودن ذاتی ساختار P2P، درجات مختلفی از غیر متمرکز بودن وجود دارد. بنابراین تمام شبکه های P2P غیر متمرکز نیستند.

در حقیقت، بسیاری از سیستم ها بر یک قدرت مرکزی تکیه دارند که فعالیت شبکه را رهبری کرده و آن ها را به نحوی متمرکز می سازد. برای مثال برخی از سیستم های اشتراک فایل P2P به کاربران خود اجازه جستجو و دانلود فایل ها از دیگر کاربران را می دهند، اما در زمینه مشارکت کردن در فرآیندهای دیگر، همچون مدیریت درخواست های جستجو، ناتوان هستند.

علاوه بر آن، شبکه های کوچکی که توسط کاربرانی محدود با اهداف مشترک اداره می شوند، با وجود عدم برخورداری از ساختار شبکه متمرکز، می توانند درجه بالاتری از متمرکز بودن را دارا باشند.

نقش P2P در بلاک چین

در مراحل اولیه بیت کوین، ساتوشی ناکاموتو آن را یک سیستم پرداخت الکترونیکی همتا به همتا خواند. بیت کوین به عنوان شکل دیجیتالی پول ایجاد شده بود. این ارز را می توان در یک شبکه P2P که یک دفتر کل توزیع شده به نام بلاک چین را مدیریت می کند، از یک کاربر به کاربری دیگر منتقل کرد.

در این زمینه، ساختار همتا به همتا که در فناوری بلاک چین ذاتی است، اجازه انتقال بیت کوین و دیگر ارزهای رمز پایه را به تمام نقاط دنیا می دهد، و نیاز به واسطه ها و یا هر گونه سرور مرکزی را از میان برمی دارد. علاوه بر این، هر کسی ک بخواهد در فرآیند تایید و اعتبار بخشی بلاک ها همکاری کند، می تواند یک نود بیت کوین را ایجاد نماید.

بنابراین در شبکه بیت کوین هیچ بانکی وجود ندارد که به پردازش و ثبت تراکنش ها بپردازد. در عوض، بلاک چین به عنوان یک دفتر کل دیجیتالی عمل می کند که تمامی فعالیت ها را به صورت عمومی ثبت می نماید. هر نود یک نسخه از بلاک چین را نگه داری می کند و آن را با نودهای دیگر مقایسه می نماید تا از دقیق بودن داده ها و اطلاعات مطمئن شود.این شبکه هر فعالیت مخرب یا هر اشتباهی را رد می کند.

در زمینه بلاک چین های ارزهای رمز پایه، نودها می توانند نقش های مختلفی دریافت کنند. فول نودها یا نودهای کامل، نقش تامین امنیت برای شبکه را بر عهده دارند، که این کار را با تایید تراکنش ها در برابر قوانین اجماع سیستم انجام می دهند.

هر نود کامل یک نسخه کامل و به روز رسانی شده از بلاک چین را نگه داری می کند، و این امر به آن ها اجازه می دهد تا در کار جمعی تایید وضعیت واقعی دفتر کل توزیع شده مشارکت نمایند. قابل به ذکر است که با این وجود، تمام نودهای کامل اعتبار سنجی، ماینر یا استخراج کننده نیستند.