شبکه همتا به همتا (Peer-to-Peer) چیست؟
شبکه همتا به همتا (Peer-to-Peer) که به اختصار با P2P نیز نمایش داده می‌شود، شبکه‌ای توزیع‌شده با ساختار محاسباتی است که تقسیم وظایف در چندین سیستم کامپیوتری را به عهده دارد. شبکه‌های P2P می‌توانند برای اشتراک‌گذاری هر نوع داده‌ای از جمله ارزهای دیجیتال مورد استفاده قرار گیرند.
در یک شبکه همتا به همتا، هر همتا به عنوان یک گره نیز نامیده می‌شود و نتیجه کار جمعی این گره‌ها، همان فرایندی است که باعث راه‌اندازی سیستم می‌گردد. در این میان، هر گره می‌تواند هم به عنوان مشتری و هم به عنوان یک سرور در رابطه با گره‌های سیستم عمل کند. این بدان معنی است که نقش و قدرت همه گره‌ها یکسان است و کارکرد آنها دریافت و توزیع داده‌های دیجیتالی است.
اصطلاح همتا به همتا در حوزه فناوری مالی، به مبادله ارزهای دیجیتال یا دارایی‌های دیجیتال از طریق یک شبکه توزیع‌شده اشاره دارد. با استفاده از پلتفرم P2P، خریداران و فروشندگان می‌توانند بدون نیاز به واسطه، معاملات خود را انجام دهند. در برخی موارد، ممکن است وب سایت‌ها با ایجاد یک محیط P2P، وام‌دهندگان و وام‌گیرندگان را به هم متصل کنند.
از ساختار P2P، می‌توان برای موارد مختلفی استفاده کرد. این شبکه‌ها امروزه در هسته بسیاری از ارزهای دیجیتال قرار دارند و تشکیل‌دهنده بخش بزرگی از صنعت بلاک چین هستند. با این حال، از شبکه‌های همتا به همتا می‌توان در موارد دیگری مانند موتورهای جست‌وجوی وب، برنامه‌های کاربردی محاسباتی توزیع‌شده، بازارهای آنلاین و پروتکل وب فایل بین سیاره‌ای (IPFS) استفاده کرد.
شبکه همتا به همتا چگونه کار می‌کند؟
در واقع نگهداری از یک سیستم P2P، توسط شبکه‌ای توزیع‌شده از کاربران صورت می‌گیرد. آنها معمولا مدیر یا هیچ سرور مرکزی ندارند، زیرا یک نسخه کپی از فایل‌ها نزد هر گره نگهداری می‌شود. از این رو، این امکان وجود دارد که هر گره بتواند فایل‌ها را از گره‌های دیگر دانلود کند یا فایل‌ها را در آنها آپلود نماید. این همان مشخصه‌ای است که باعث تمایز شبکه‌های همتا به همتا از سیستم‌های سرویس گیرنده-سرور سنتی می‌شود که در آنها فایل‌ها، توسط دستگاه‌های سرویس گیرنده از یک سرور مرکزی دانلود می‌شوند.
در شبکه‌های P2P، دستگاه‌های متصل فایل‌هایی را اشتراک‌گذاری می‌کنند که در هارد دیسک‌های آنها ذخیره‌سازی شده است. هنگامی که یک گره به عنوان مشتری عمل می‌کند، فایل‌ها از سایر گره‌های شبکه دانلود می‌شود. اما زمانی که گره به عنوان سرور کار می‌کند، منبعی است که گره‌های دیگر می‌توانند فایل‌ها را از آن دانلود کنند. این هر دو عملکرد به صورت همزمان نیز می‌توانند اجرا شوند.
از آنجایی که هر گره می‌تواند فایل‌هایی را ذخیره، ارسال و دریافت کند، شبکه‌های P2P با بزرگ‌تر شدن جامعه کاربرانشان سریع‌تر و کارآمدتر خواهند شد. همچنین، ساختار توزیع‌شده آنها، این سیستم‌ها را در برابر حملات سایبری بسیار مقاوم می‌کند.
انواع شبکه‌های همتا به همتا
شبکه‌های همتا به همتا را براساس ساختار آنها می‌توان به سه دسته شبکه‌های همتا به همتای بدون ساختار، ساختاریافته و ترکیبی تقسیم‌بندی نمود. در ادامه با هر کدام از آنها بیشتر آشنا می‌شویم:
شبکه‌های همتا به همتای بدون ساختار
شبکه‌های همتا به همتای بدون ساختار، فاقد سازماندهی خاصی در گره‌ها هستند. نحوه تعامل شرکت‌کنندگان در این نوع از شبکه‌ها به صورت تصادفی است. فعالیت در این سیستم به صورت پراکنده است. به این صورت که چندین گره به طور مکرر به شبکه می‌پیوندند و از شبکه خارج می‌شوند.
شبکه‌های همتا به همتای بدون ساختار، ممکن است نیازمند استفاده از CPU و حافظه بالاتری باشند، زیرا ممکن است درخواست‌های جست‌وجو برای بالاترین تعداد از گره‌ها ارسال شود.
شبکه‌های همتا به همتای ساختار یافته
سیستم‌های همتا به همتای ساختاریافته، برخلاف سیستم‌های P2P بدون ساختار، یک ساختار سازمان‌یافته ارائه می‌دهند که به گره‌ها امکان می‌دهد تا فایل‌ها را به طور موثر جست‌وجو کنند، حتی در صورتی که محتوا به صورت گسترده در دسترس نباشد. در اغلب موارد، این امر بواسطه استفاده از توابع هش که جست‌وجوی پایگاه داده را تسهیل می‌بخشد، فراهم می‌شود.
علیرغم اینکه سیستم‌های ساختاریافته، ممکن است کارآمدتر باشند، اما سطوح بالایی از تمرکز را می‌طلبند. همچنین هزینه‌های راه‌اندازی و نگهداری آنها نیز به مراتب بالاتر است.
شبکه‌های همتا به همتای ترکیبی
شبکه‌های P2P ترکیبی، حاصل ترکیب مدل مرسوم سرویس گیرنده-سرور با برخی از جنبه‌های ساختاری همتا به همتا هستند. به عنوان مثال، ممکن است یک سرور مرکزی طراحی کند که منجر به تسهیل ارتباط میان همتایان می‌شود.
سیستم‌های ترکیبی در مقایسه با دو مدل دیگر، ارتقای عملکرد کلی را ترجیح می‌دهند. آنها معمولا با ترکیب مزایای اصلی هر کدام از مدل‌ها، تمایل به دستیابی به درجات بالایی از کارایی و عدم تمرکز به طور همزمان را دارند.
شبکه‌های همتا به همتا؛ توزیع‌شده یا غیرمتمرکز
علیرغم اینکه ساختار شبکه‌های همتا به همتا ذاتا توزیع‌شده است، با این حال، بهتر است در نظر داشته باشید که درجات مختلفی از عدم تمرکز وجود دارد. از این رو، تمام شبکه‌های همتا به همتا غیرمتمرکز نیستند.
در اصل، اغلب سیستم‌ها برای هدایت فعالیت‌ها در درون شبکه، به یک مرجع مرکزی متکی هستند و این امر تا حدودی آنها را متمرکز می‌کند. به عنوان مثال، با وجودی که در برخی از سیستم‌های اشتراک‌گذاری، امکان جست‌وجو و دانلود فایل‌ها از کاربران دیگر به کاربر داده می‌شود، اما امکان شرکت در فرایندهای دیگر مانند مدیریت عبارت‌های جست‌وجو برای آنها وجود ندارد.
همچنین، می‌توان گفت شبکه‌های کوچکی که کنترل آنها به دست یک پایگاه کاربر محدود با اهدافی مشترک است، با وجود فقدان یک زیرساخت متمرکز، از درجه بالاتری از تمرکز برخوردار است.
نقش شبکه‌های همتا به همتا در بلاک چین
ساتوشی ناکاموتو، خالق بیت کوین، در مراحل اولیه ایجاد این رمزارز، آن را به عنوان یک سیستم نقدی الکترونیکی همتا به همتا معرفی کرد. بیت کوین به عنوان شکلی دیجیتالی از پول ایجاد شد. انتقال آن از طریق یک شبکه همتا به همتا از کاربری به کاربر دیگر صورت می‌پذیرد که مدیریت آن توسط یک دفترکل توزیع‌شده به نام بلاک چین انجام می‌گیرد.
ساختار شبکه همتا به همتا به بیت کوین و سایر ارزهای دیجیتال این امکان را می‌دهد تا بدون نیاز به یک سرور مرکزی یا یک واسط، در سرتاسر جهان منتقل شوند. همچنین چنانچه کسی قصد مشارکت در فرایند تایید و اعتبارسنجی بلاک‌ها را داشته باشد، می‌تواند یک گره بیت کوین راه‌اندازی کند.
این بدان معنی است که هیچ بانک یا نهاد مرکزی در حال پردازش و ثبت تراکنش در شبکه بیت کوین یا سایر رمزارزها نیست. در مقابل، بلاک چین نقش یک دفتر کل دیجیتال را بر عهده دارد که تمامی فعالیت‌ها به صورت عمومی در آن به ثبت می‌رسند. هر گره یک نسخه از بلاک چین را در اختیار دارد و آن را با گره‌های دیگر مقایسه می‌کند تا از صحت داده‌ها اطمینان حاصل کند. از این رو، وجود هر گونه فعالیت مخرب بلافاصله توسط شبکه رد می‌شود.
در حوزه بلاک چین‌های ارزهای دیجیتال، گره‌ها می‌توانند کارکردهای مختلفی داشته باشند. به عنوان مثال، گره‌های کامل، گره‌هایی را شامل می‌شود که امنیت شبکه را با تایید تراکنش‌ها در راستای قوانین اجماع سیستم تامین می‌کنند. هر گره کامل نسخه‌ای کامل و به روز شده از بلاک چین را حفظ می‌کند، این امکان را برای آنها فراهم می‌کند تا در کار جمعی تایید وضعیت واقعی دفترکل توزیع‌شده مشارکت کنند. با این حال، لازم به ذکر است که همه گره‌های اعتبارسنج کامل، لزوما ماینر نیستند.
مزایای شبکه‌های همتا به همتا
ساختار همتا به همتای بلاک چین می‌تواند مزایای بسیار زیادی به همراه داشته باشد. از جمله مهم‌ترین این مزایا این است که شبکه‌های همتا به همتا، در مقایسه با سیستم‌های سنتی مشتری-سرور، امنیت بیشتری ارائه می‌دهند. توزیع بلاک چین بر روی تعداد کثیری از گره‌ها، آنها را عملا در مقابل حملات انکار سرویس (DoS) محافظت می‌کند.
به همین ترتیب، از آنجایی که اکثر گره‌ها پیش از افزوده شدن داده‌ها به بلاک چین، اجماع ایجاد می‌کنند، امکان ایجاد تغییر در داده‌ها، عملا برای مهاجم غیرممکن می‌شود. این در مورد شبکه‌های بزرگی مانند بیت کوین صدق می‌کند. اما بلاک چین‌های کوچکتر اغلب بیشتر در مقابل حملات آسیب‌پذیر هستند. از این جهت که یک فرد یا گروه در نهایت می‌تواند کنترل اکثر گره‌ها را به دست بگیرد که از آن به عنوان حمله 51 درصد یاد می‌شود.
از این رو، شبکه همتا به همتای توزیع‌شده، به همراه الزامات اجماع اکثریت، تا حد زیادی بلاک چین‌ها را در مقابل فعالیت‌های مخرب ایمن می‌کند. استفاده از مدل همتا به همتا یکی از عواملی است که باعث شده بیت کوین و سایر بلاک چین‌ها به اصطلاح توانستند به تحمل خطای بیزانس دست پیدا کنند.
حتی فراتر از بحث امنیت، وجود ساختار همتا به همتا در بلاک چین‌های ارزهای دیجیتال، باعث شده تا این شبکه‌ها در مقابل سانسورهای مقامات مرکزی مقاوم‌تر شوند. امکان تخلیه یا مسدودسازی کیف پول‌های ارزهای دیجیتال برخلاف حساب‌های بانکی استاندارد وجود ندارد. این ویژگی در مورد تلاش‌های مقامات مرکزی برای کنترل پلتفرم‌های پردازش و پرداخت خصوصی و محتوا نیز صادق است. برخی از تولیدکنندگان محتوا و کسب‌و‌کارهای آنلاین، از پرداخت‌های رمزنگاری‌شده به عنوان راهی برای جلوگیری از مسدود شدن پرداخت‌های خود توسط اشخاص ثالث استفاده می‌کنند.
معایب و محدودیت‌های سیستم‌های همتا به همتا
با وجود مزایای فراوانی که برای شبکه‌های همتا به همتا شمرده شد، این شبکه‌ها دارای محدودیت‌هایی به شرح زیر نیز هستند:
از آنجایی که دفترکل توزیع‌شده باید در هر گره، به عنوان جایگزینی برای سرور مرکزی به‌روز شود، قدرت محاسباتی زیادی برای افزودن تراکنش‌ها به زنجیره بلوکی موردنیاز است. این امر با وجود افزایش امنیت، به افت کارایی منجر می‌شود که یک مانع اصلی برای مقیاس‌پذیری بیشتر و پذیرش گسترده رمزارزهاست. با این حال، توسعه‌دهندگان بلاک چین در حال بررسی جایگزین‌هایی هستند که می‌تواند برای افزایش مقیاس‌پذیری مورد استفاده قرار گیرد. از جمله این روش‌های جایگزین می‌توان به شبکه لایتنینگ، پلاسما اتریوم و پروتکل Mimblewimble اشاره کرد.
محدودیت بالقوه دیگری که می‌توان برای این سیستم‌ها برشمرد، مربوط به حملاتی است که ممکن است در طول رویدادهای هاردفورک، ایجاد شوند. از آنجایی که اغلب بلاک چین‌ها به صورت منبع باز و غیرمتمرکز توسعه داده شده‌اند، گروه‌هایی از گره‌ها برای کپی و اصلاح کد آزادی عمل دارند و از زنجیره اصلی جدا می‌شوند تا یک شبکه موازی جدید تشکیل دهند. هاردفورک رویدادی کاملا طبیعی است و به خودی خود نمی‌تواند تهدیدی برای امنیت شبکه باشد. اما چنانچه روش‌های امنیتی خاصی به درستی پیاده‌سازی نشوند، احتمال اینکه هر دو زنجیره در برابر حملات آسیب‌پذیر باشند، وجود دارد.
همچنین ماهیت توزیع‌شده شبکه‌های همتا به همتا، کنترل و تنظیم آنها را در حوزه بلاک چین با دشواری همراه می‌کند.
جمع‌بندی
ساختار شبکه‌های همتا به همتا می‌تواند به روش‌های مختلف توسعه داده‌شده و مورد استفاده قرار بگیرد. ساختار P2P، از طریق توزیع دفتر کل تراکنش‌ها در شبکه‌های بزرگی از گره‌ها، ویژگی‌هایی مانند امنیت، عدم تمرکزگرایی و مقاومت در مقابل سانسورها را ارائه می‌دهد.
سیستم‌های همتا به همتا علاوه بر سودمندی در فناوری بلاک چین، امکان ارائه خدمات به سایر برنامه‌های محاسباتی توزیع‌شده، از شبکه‌های اشتراک‌گذاری فایل‌ها گرفته تا پلتفرم‌های تجارت انرژی را فراهم می‌کنند.