درس ۴ : شبکه‌ی همتا به همتا یا P2P چیست؟

به اشتراک‌گذاری اطلاعات و منابع یکی از بخش‌های مهم فناوری اطلاعات است. شبکه‌ی همتا به همتا یا P2P (Peer-to-Peer) که به آن پیر تو پیر هم گفته می‌شود، از طریق بهبود اتصال و دسترسی به منابع مشترک، کمک‌تان خواهد کرد به شکل موثرتری کسب و کار‌تان را پیشرفت دهید.

شبکه‌ی همتا به همتا پلتفرمی است که از طریق آن، دو یا چند سیستم کامپیوتری به یکدیگر متصل می‌شوند تا بتوانند منابع‌شان را به اشتراک بگذارند.

در این مقاله، راهنمای کاملی را درباره‌ی شبکه‌ی همتا به همتا یا P2P و جنبه‌های مختلف آن در اختیارتان می‌گذاریم. تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.

شبکه‌ی همتا به همتا یا P2P چیست؟

شبکه‌ی همتا به همتا (P2P) عموما به گروهی از دستگاه‌ها گفته می‌شود که فایل‌هایی را ذخیره می‌کنند و به اشتراک می‌گذارند. هر شرکت‌کننده یا گره (node) به عنوان یک همتا (peer) در این شبکه عمل می‌کند. معمولا، تمام گره‌ها وظایف یکسانی را انجام می‌دهند و قدرت برابری دارند.

در اصطلاحات فناوری امور مالی، عبارت همتا به همتا معمولا به مبادله‌ی رمز ارزها یا دارایی‌های دیجیتالی از طریق یک شبکه‌ی توزیع‌شده اشاره دارد. یک پلتفرم P2P، بدون نیاز به هیچ واسطه‌ای، به خریداران و فروشندگان امکان می‌دهد با یکدیگر معامله کنند. هم‌چنین، برخی از وب‌سایت‌ها فضای همتا به همتایی را در اختیار کاربران می‌گذارند که می‌تواند وام‌دهندگان و وام‌گیرندگان را به یکدیگر متصل کند.

کارکرد شبکه‌ی P2P چگونه است؟

یک سیستم همتا به همتا، بدون وجود هرگونه ادمین یا مدیریت مرکزی یا سرور، معمولا توسط شبکه‌ی توزیع‌شده‌ای از کاربران نگهداری می‌شود. زیرا این سیستم به گونه‌ای طراحی شده است که در آن، هر گره (هر کامپیوتر متصل به شبکه) نسخه‌ای از فایل‌ها را در اختیار دارد و می‌تواند به عنوان یک کلاینت (client) یا سرویس‌گیرنده، و هم‌زمان، به عنوان یک سرور (server) یا سرویس‌دهنده برای سایر گره‌ها عمل کند.

در سیستم‌های کلاینت-سرور سنتی، دستگاه‌های کلاینت می‌توانند فایل‌های مورد نظرشان را از یک سرور متمرکز دانلود ‌کنند. در حالی که در شبکه‌های همتا به همتا، هر گره می‌تواند فایل‌های مورد نظر را از سایر گره‌ها دانلود یا برای‌شان آپلود کند. در این جا، دستگاه‌های متصل می‌توانند فایل‌هایی را که در هارد درایوشان ذخیره است، به اشتراک بگذارند. کاربران با استفاده از اپلیکیشن‌های نرم‌افزاری، می‌توانند از سایر دستگاه‌های موجود در شبکه پرس‌وجو کنند تا فایل‌های مورد نظرشان را پیدا و آن‌ها را دانلود کنند.

وقتی یک کاربر فایل مورد نظرش را دانلود کرد، می‌تواند به عنوان منبعی برای آن فایل عمل کند. شبکه‌های همتا به همتا سریع‌تر و موثرتر عمل می‌کنند، زیرا هر گره می‌تواند فایل‌ها را ذخیره، منتقل، و دریافت کند. هم‌چنین، سیستم‌های P2P به خاطر معماری توزیع‌شده‌شان، در برابر حملات سایبری بسیار مقاوم هستند. شبکه‌های همتا به همتا، برخلاف مدل‌های سنتی، فاقد تک نقطه‌ی شکست هستند.

انواع شبکه‌های P2P

۱. شبکه‌های P2P بدون ساختار

ساخت شبکه‌های همتا به همتای بدون ساختار در مقایسه‌ی با سایر انواع این شبکه‌ها آسان‌تر است. از آن‌جا که پرسش‌های جستجو (سرچ کوئری) برای بیش‌ترین تعداد همتایانِ ممکن ارسال می‌شود، برای تکمیل این فرایند ممکن است به CPU و مموری قوی‌تری نیاز باشد. این مسئله باعث می‌شود شبکه با سیلی از پرسش‌ها (کوئری‌ها) مواجه شود.

این سیستم‌ها در برابر نرخ‌های ریزش (churn rates) بالا مقاوم هستند. churn به معنی تعداد کاربرانی است که به شبکه ملحق، و سپس از آن جدا می‌شوند. فقدان ساختار در این نوع از شبکه‌ی همتا به همتا می‌تواند کاربران را برای پیدا کردن محتواهای کمیاب و نادر به زحمت بیندازد.

۲. شبکه‌های P2P دارای ساختار

شبکه‌های همتا به همتای دارای ساختار معماری سازمان‌یافته‌ی خاصی را ارائه می‌دهند. این شبکه‌ها به گره‌ها امکان می‌دهند به شکل موثرتری برای پیدا کردن فایل‌های مورد نظرشان جستجو کنند. ساختن این شبکه‌ها در مقایسه با شبکه‌های P2P بدون ساختار، آن‌چنان آسان نیست. مقاومت این سیستم‌ها در برابر نرخ‌های ریزش بالا کم‌تر است.

۳. شبکه‌های P2P هیبریدی یا ترکیبی

شبکه‌های همتا به همتای هیبریدی مدل کلاینت-سرور رایج را با برخی از جنبه‌های معماری همتا به همتا ترکیب کرده‌اند. انواع گسترده‌ای از شبکه‌های هیبریدی وجود دارند. مدل‌های هیبریدی در مقایسه با دو نوع دیگر شبکه‌های همتا به همتا معمولا عملکرد بهتری از خود نشان می‌دهند.

کاربردهای شبکه‌ی همتا به همتا

۱. اشتراک‌گذاری فایل: اشتراک‌گذاری به فرایند فراهم‌آوری فایل‌ها و ایجاد دسترسی برای کاربران جهت دانلود آن فایل‌ها از طریق اینترنت گفته می‌شود. برای اشتراک‌گذاری فایل می‌توان از مدل شبکه‌ی همتا به همتا استفاده کرد که در آن، کامپیوترهای شخصی کاربران به عنوان همتا (peer) در این شبکه شناخته می‌شوند. اشتراک‌گذاری فایل همتا به همتا از این نظر با رد و بدل کردن فایل تفاوت دارد که در آن، دانلود کردن فایل‌ها از یک شبکه‌ی همتا به همتا نیازمند آپلود کردن نیست.

۲. بیوانفورماتیک: شبکه‌های همتا به همتا توجه بسیاری از دانشمندان را نیز به خود جلب کرده‌اند؛ به خصوص، افرادی که با پایگاه‌های داده‌ای بزرگ نظیر بیوانفورماتیک کار می‌کنند. از شبکه‌های همتا به همتا می‌توان برای اجرای برنامه‌های بزرگی استفاده کرد که مقادیر زیادی از داده‌ها را مدیریت می‌کنند؛ مثلا برای انجام آزمایش‌هایی جهت شناسایی نامزدهای دارویی. این کار در شبکه‌های همتا به همتا امکان‌پذیر است، زیرا این شبکه‌ها به خوبی می‌توانند در مقیاس بزرگ نیز عمل کنند.

۳. هوش مصنوعی: هوش جمعی یا SI (Swarm intelligence) نوعی تکنیک هوش مصنوعی است که بر اساس مطالعه بر رفتار جمعی در سیستم‌های غیرمتمرکز و خودسازمان‌یافته ایجاد می‌شود. برای ایجاد هوش جمعی می‌توان از یک شبکه‌ی همتا به همتا استفاده کرد؛ به طوری که هر یک از همتایان (گره‌ها) در شبکه به عنوان یک عامل واحد تلقی می‌شود.

۴. رایانش مشبک (Grid Computing): گرید کامپیوتینگ یا رایانش مشبک یک مدل کامپیوتری نوظهور است که به ما امکان می‌دهد ظرفیت پذیرش کامپیوتینگ یا رایانشی (یا همان محاسباتی) بالایی داشته باشیم. گریدها (این سیستم‌های مشبک) معمولا از طریق اینترنت و برای حل مشکلات محاسباتی در مقیاس بزرگ، از منابع بسیاری از کامپیوترهای جداگانه (همتایان) متصل به یک شبکه استفاده می‌کنند. گریدها از طریق خرد کردن مجموعه‌های داده‌ای بسیار بزرگ به مجموعه‌های کوچک‌تر، امکان محاسبه یا رایانش آن‌ها را فراهم می‌کنند.

محدودیت‌های شبکه‌ی همتا به همتا

کاربرد شبکه‌های P2P در بلاک چین برخی محدودیت‌ها را نیز به همراه دارد. افزودن تراکنش‌ها به یک بلاک چین نیازمند صرف مقدار زیادی توان محاسباتی است؛ زیرا دفاتر کل توزیع‌شده باید در هر یک از گره‌ها به‌روزرسانی شوند – برخلاف سیستم‌های متمرکز که این کار فقط بر روی یک سرور مرکزی انجام می‌شود.

این مسئله امنیت بالایی به همراه دارد، ولی کارایی شبکه را به شدت محدود می‌کند. از این رو، این مسئله می‌تواند یکی از موانع اصلی در برابر کاربرد این فناوری در مقیاس بزرگ و گسترده تلقی شود. به عنوان برخی از نمونه‌های برجسته می‌توان به اتریوم پلاسما، شبکه‌ی لایتنینگ، و پروتکل میمبل‌ ویمبل (MimbleWimble) اشاره کرد.

خطر وقوع حملات در طول رویداد هارد فورک‌ها نیز از دیگر محدودیت‌های بالقوه‌ی این شبکه به شمار می‌رود. گروه‌های مختلفی از گره‌ها آزادانه می‌توانند کدها را کپی و اصلاح، و راه خودشان را از زنجیره‌ (chain) اصلی جدا کنند و یک شبکه‌ی جدید و موازی تشکیل دهند. چنان‌چه اقدامات امنیتی لازم به شکل مناسبی انجام نشوند، هر دوی این زنجیره‌ها (اصلی و جدید) در برابر حملات آسیب‌پذیر خواهند شد.

به علاوه، ماهیت توزیع‌شده‌ی شبکه‌های P2P کنترل و تنظیم این شبکه‌ها را نسبتا دشوار کرده است. بسیاری از شرکت‌ها و برنامه‌های همتا به همتا درگیر فعالیت‌های غیرقانونی و نقض کپی رایت شده‌اند.

جمع‌بندی

معماری همتا به همتا مهم‌ترین بخش از بلاک چین‌هایی است که استفاده از رمز ارزها را برای کاربران امکان‌پذیر ساخته‌اند. این شبکه قابل توسعه است و می‌تواند از طرق مختلف قابل استفاده باشد. معماری همتا به همتا، از طریق توزیع دفاتر کل تراکنش‌ها در سراسر شبکه‌های بزرگِ متشکل از گره‌ها، امنیت، مقاومت در برابر سانسور، و سیستمی غیرمتمرکز را به ارمغان آورده است.

سیستم‌های P2P کاربردهای گسترده‌ای در فناوری بلاک چین دارند. هم‌چنین، سیستم‌های P2P می‌توانند کاربردهای محاسباتی توزیع‌شده‌ی دیگری نیز داشته باشند؛ از جمله در شبکه‌های اشتراک‌گذاری فایل، پلتفرم‌های معاملات انرژی و بسیاری دیگر.

رایانش همتا به همتا یک فناوری نوظهور است که دائما در حال تکامل بوده و کاربردهای تازه‌ای پیدا می‌کند. گفته می‌شود با گسترش کاربرد آن در حوزه‌های جدید، به شکل روزافزون بر اهمیت این فناوری افزوده خواهد شد.