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什么是P2P网络?

在计算机中,点对点 (P2P) 网络由一组共同存储和共享文件的设备组成。每个参与者(节点)充当一个独立的对等方。通常,所有节点都具有相同的权力并执行相同的任务。

在金融领域中,P2P一词通常是指通过分布式网络进行加密货币或数字资产的交换。P2P 平台允许买卖双方在不需要中介的情况下执行交易,在某些情况下,网站还可能提供连接贷方和借方的 P2P 环境。

P2P 架构可以适用于各种用例,今天,P2P 网络是大多数加密货币的核心,构成了区块链行业的很大一部分。它们也被用于其他分布式计算应用程序,包括网络搜索引擎、流媒体平台、在线市场和星际文件系统 (IPFS) 网络协议。

P2P如何运作?

从本质上讲,P2P 系统是由分布式用户网络维护的。通常,它们没有中央管理员或服务器,因为每个节点都拥有文件的副本——既充当客户端又充当其他节点的服务器。因此,每个节点都可以从其他节点下载文件或向它们上传文件。这就是 P2P 网络与更传统的客户端-服务器系统的区别,在传统客户端-服务器系统中,客户端设备从中央服务器下载文件。

在 P2P 网络上,连接的设备共享存储在其硬盘上的文件。通过使用调解数据共享的软件程序,用户可以查询网络上的其他设备以查找和下载文件。一旦用户下载了给定的文件,他们就可以充当该文件的来源。

换句话说,当一个节点充当客户端时,它们会从其他网络节点下载文件。但是当它们作为服务器工作时,它们就是其他节点下载文件的来源,这两个功能可以同时执行(例如下载文件 A 和上传文件 B)。

由于每个节点都存储、传输和接收文件,因此随着用户群的增长,P2P 网络会变得更快、更高效。此外,分布式架构使 P2P 系统对网络攻击具有很强的抵抗力。与传统模型不同,P2P 网络没有单点故障。

我们可以根据其架构对P2P系统进行分类:非结构化、结构化和混合 P2P 网络。

非结构化 P2P 网络

非结构化 P2P 网络中的节点没有特定的组织,参与者之间随机交流。这些系统对高变动活动(即多个节点频繁加入和离开网络)具有鲁棒性。

尽管更容易构建,但非结构化 P2P 网络可能需要更高的 CPU 和内存使用率,因为搜索查询会被发送到尽可能多的节点。这往往会使网络充满查询,尤其是在少数节点提供所需内容的情况下。

结构化 P2P 网络

相比之下,结构化 P2P 网络呈现出一种有组织的架构,允许节点有效地搜索文件,即使内容不是广泛可用的。在大多数情况下,是通过使用便于数据库查找的散列函数来实现的。

虽然结构化网络可能更有效率,但它们往往呈现出更高级别的集中化,通常需要更高的设置和维护成本。除此之外,当面临高流失率时,相较而言,结构化网络的稳健性较差。

混合 P2P 网络

混合 P2P 网络将传统的客户端-服务器模型与点对点架构的某些方面相结合。例如,它可以设计一个中央服务器来促进节点之间的连接。

与其他两种类型相比,混合模型的总体性能有所提高。它们通常结合了每种方法的一些主要优点,同时实现了显着的效率和权力下放。图片分布式与去中心化

尽管 P2P 架构本质上是分布式的,但重要的是要注意存在不同程度的去中心化。因此,并非所有 P2P 网络都是去中心化的。 

事实上,有些系统依靠中央机构来指导网络活动,使得它们在某种程度上是集中的。例如,一些 P2P 文件共享系统允许用户搜索和下载其他用户的文件,但他们无法参与其他过程,如管理搜索查询。

此外,尽管没有集中的网络基础设施,但由有限用户群控制、目标共享的小型网络也可以说具有较高的集中度。图片P2P在区块链中的作用

在比特币的早期阶段,中本聪将其定义为“点对点电子现金系统”。比特币是作为一种数字形式的货币创建的,它可以通过 P2P 网络从一个用户转移到另一个用户,该网络管理着一个称为区块链的分布式账本。

在这种情况下,区块链技术固有的 P2P 架构允许比特币和其他加密货币在全球范围内传输,而无需中介或任何中央服务器。此外,任何人如果希望参与验证区块的过程,都可以建立一个比特币节点。

因此,在比特币网络中没有银行处理或记录交易。相反,区块链充当一个数字账本,公开记录所有活动。基本上,每个节点都持有区块链的副本,并将其与其他节点进行比较以确保数据准确。该网络会迅速拒绝任何恶意活动或错误。

在加密货币区块链的背景下,节点可以扮演各种不同的角色。例如,完整节点是通过根据系统的共识规则验证交易来为网络提供安全性的节点。

每个完整的节点都维护一个完整的、更新的区块链副本——允许他们参与验证分布式账本真实状态的集体工作。不过,值得注意的是,并非所有完整的验证节点都是矿工。

好处

区块链的P2P架构提供了许多好处。其中最重要的是,P2P 网络比传统的客户端-服务器安排提供更高的安全性。区块链分布在大量节点上,使它们几乎不受困扰众多系统的DoS攻击的影响。

同样,由于在将数据添加到区块链之前,大多数节点必须建立共识,因此攻击者几乎不可能更改数据。对于像比特币这样的大型网络来说尤其如此,较小的区块链更容易受到攻击。

分布式点对点网络与多数共识要求相结合,使区块链对恶意活动具有相对较高的抵抗力。P2P 模型是比特币(和其他区块链)能够实现所谓的拜占庭容错的原因之一。

限制

尽管有许多优点,但在区块链上使用 P2P 网络也有一定的局限性。

因为分布式账本必须在每个节点上更新,而不是在中央服务器上,所以向区块链添加交易事务需要大量的计算能力。虽然这提供了更高的安全性,但它大大降低了效率,是可扩展性和广泛采用的主要阻碍之一。密码学家和区块链开发人员正在研究可用作扩展解决方案的替代方案。

另一个潜在的限制与硬分叉事件期间可能出现的攻击有关。由于大多数区块链是去中心化和开源的,节点组可以自由复制和修改代码,并从主链中分离出来,形成一个新的并行网络。硬分叉是完全正常的,本身并不构成威胁。但如果不适当采用某些安全方法,这两个链都可能容易受到重放攻击。

此外,P2P 网络的分布式特性使得它们相对难以控制和监管,不仅仅是在区块链领域。图片

结束语

P2P架构可以以多种不同的方式开发和使用,它是使加密货币成为可能的核心技术之一。通过在大型节点网络上分布交易账本,P2P 架构提供了安全性、去中心化和审查阻力。

除了在区块链技术中的用处之外,P2P 系统还可以服务于其他分布式计算应用程序,从文件共享网络到能源交易平台。

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