Mạng ngang hàng P2P là gì? Cách mạng Peer-To-Peer hoạt động

Nếu bạn quan tâm đến Bitcoin và Mạng Blockchain, chắc hẳn bạn sẽ rất quen thuộc với thuật ngữ Peer to Peer (Mạng ngang hàng). Thực ra, Peer to Peer đã có từ rất sớm và nếu hiểu rõ hơn về bản chất của nó, bạn sẽ nhận ra mạng này có rất nhiều ứng dụng và gần gũi với chúng ta trong cuộc sống hằng ngày. Hôm nay, hãy cùng tìm hiểu xem Peer to peer là gì, những ứng dụng của nó trong thị trường tiền ảo và tại sao đây được xem là một cải tiến lớn so với các hệ thống mạng tập trung mà chúng ta đã quen thuộc.

Mạng ngang hàng Peer to Peer là gì?

Mạng ngang hàng (tiếng Anh: peer-to-peer network), còn gọi là mạng đồng đẳng, đúng với tên gọi của mình, đây là một mạng máy tính mà hoạt động của nó chủ yếu dựa vào khả năng tính toán và băng thông của các máy tham gia chứ không tập trung vào một số nhỏ các máy chủ trung tâm như các mạng truyền thống thông thường.

Một mạng đồng đẳng đúng nghĩa không có khái niệm máy chủ và máy khách, nói cách khác, tất cả các máy tham gia đều bình đẳng và được gọi là Peer, là một nút mạng đóng vai trò đồng thời là máy khách và máy chủ đối với các máy khác trong mạng.

Trong khoa học máy tính, Mạng ngang hàng thường được sử dụng để kết nối các máy thông qua một lượng kết nối dạng ad hoc – công nghệ vô tuyến cho phép các nút mạng truyền thông tin trực tiếp với nhau qua bộ thu phát không dây. Mạng đồng đẳng có nhiều ứng dụng. Ứng dụng thường xuyên gặp nhất là chia sẻ tệp tin, tất cả các dạng như âm thanh, hình ảnh, dữ liệu hoặc để truyền dữ liệu thời gian thực. Do đó, kiến trúc ngang hàng đóng vai trò công nghệ trung tâm của Blockchain, cho phép người mua và bán có thể giao dịch Bitcoin và các loại tiền mã hóa khác nhau trên toàn thế giới mà không cần đến ngân hàng trung gian hay bất kì một máy chủ trung tâm nào. Trong một số trường hợp, các trang web cũng có thể cung cấp một môi trường P2P để kết nối người cho vay với người vay.

Mạng P2P sớm được áp dụng như Napster đã sử dụng phần mềm máy khách và một máy chủ trung tâm, trong khi những mạng sau đó như BitTorrent, Kazaa, Limewire, BearShare, Morpheus và Acquisition đã làm việc với máy chủ trung tâm, chia sẻ nhiệm vụ, cũng như chia sẻ giữa nhiều máy tính để giải phóng băng thông.

Mạng ngang hàng P2P nhận được sự quan tâm to lớn trên toàn cầu nhất là người dùng internet và kỹ sư công nghệ. Hệ thống phần mềm P2P ngày càng phổ biến và nó được kì vọng là tương lai của internet. Ở phần tiếp theo, hãy cùng chúng tôi tìm hiểu về cách thức vận hành của mạng này để biết được thế mạnh của mạng Peer to peer so với mô hình tập trung máy chủ- máy khách truyền thống.

Cách thức hoạt động của mạng ngang hàng

Đầu tiên, trước khi bước vào chi tiết cách thức hoạt động của mạng P2P, chúng tôi sẽ cho độc giả một cái nhìn khái quát nhất thông qua việc so sánh về các điểm khác nhau cơ bản giữa Mạng ngang hàng và Mạng máy khách – máy chủ:

Cơ sở so sánh	Máy khách-Máy chủ	Ngang ngang hàng
Tính chất	Tập trung – máy chủ	Phân tán – phi tập trung
Căn bản	Có một máy chủ cụ thể và các máy khách cụ thể được kết nối với máy chủ.	Khách hàng và máy chủ không được phân biệt; mỗi nút đều đóng vai trò là máy khách và máy chủ.
Dịch vụ	Yêu cầu của khách hàng về dịch vụ và máy chủ sẽ đáp ứng với dịch vụ.mà khách yêu cầu.	Mỗi nút có thể yêu cầu dịch vụ và cũng có thể cung cấp dịch vụ.
Tiêu điểm	Chia sẻ thông tin.	Kết nối giữa các nút mạng
Dữ liệu	Dữ liệu được lưu trữ trong một máy chủ tập trung.	Mỗi đồng đẳng có dữ liệu riêng của mình.
Máy chủ	Khi một số khách hàng yêu cầu dịch vụ đồng thời, một máy chủ có thể bị tắc nghẽn.	Vì các dịch vụ được cung cấp bởi một số máy chủ được phân phối trong hệ thống ngang hàng, nên một máy chủ không bị tắc nghẽn.
Chi phí	Các máy khách-máy chủ đắt tiền để thực hiện.(cần bang thông lớn)	Ngang hàng ít tốn kém để thực hiện.
Ổn định	Client-Server ổn định hơn và có thể mở rộng.	Peer-toPeer bị ảnh hưởng nếu số lượng đồng nghiệp tăng trong hệ thống.

Như vậy, có thể thấy, các mạng ngang hàng hoàn toàn khác với các mô hình client-server truyền thống phổ biến hiện nay vì không có điểm lưu trữ trung tâm, chẳng hạn như máy chủ. Về bản chất, hệ thống ngang hàng được duy trì bởi một mạng lưới người dùng phân tán. Mạng này thường không có quản trị viên trung tâm hoặc máy chủ vì mỗi nút lưu trữ một bản sao của các tệp và mỗi nút đóng vai trò như một máy khách và máy chủ cho các nút khác. Do đó, mỗi nút có thể tải tệp về từ các nút khác hoặc tải lên tệp cho các nút khác. Đây là điểm khác biệt giữa các mạng ngang hàng với các hệ thống máy chủ-máy khách truyền thống hơn, trong đó các thiết bị máy khách tải xuống các tệp từ một máy chủ tập trung.

Trên mạng ngang hàng, các thiết bị được kết nối để chia sẻ các tệp được lưu trữ trên ổ cứng của chúng. Sử dụng các ứng dụng phần mềm được thiết kế để làm trung gian cho việc chia sẻ dữ liệu, người dùng có thể truy vấn các thiết bị khác trên mạng để tìm và tải xuống các tệp. Khi người dùng đã tải xuống một tệp, họ có thể đóng vai trò là nguồn của tệp đó. Nói cách khác, khi một nút hoạt động như một máy khách, họ tải xuống các tệp từ các nút khác trên mạng. Nhưng khi họ hoạt động như một máy chủ, họ là nguồn mà các nút khác có thể tải xuống các tệp. Tuy nhiên, trên thực tế, các nút có thể thực hiện hai chức năng cùng một lúc (ví dụ: tải xuống tệp A và tải lên tệp B).Chúng tôi có thể phân loại các hệ thống ngang hàng theo ba kiểu kiến trúc chính là mạng ngang hàng không có cấu trúc, có cấu trúc và lai dựa vào cấu trúc liên kết giữa các nút mạng.

Các kiến trúc chính của mạng ngang hàng

Mạng đồng đẳng bao gồm tất cả các nút mạng đại diện cho các máy tham gia và các liên kết giữa các nút mạng này. Một liên kết tồn tại giữa hai nút mạng khi một nút mạng xác định được vị trí của nút mạng kia. Dựa vào cấu trúc liên kết giữa các nút mạng trong mạng đồng đẳng ta có thể phân loại thành: có cấu trúc, không cấu trúc và lai.

	Mạng Đồng đẳng có cấu trúc	Mạng đồng đẳng không có cấu trúc
Liên kết giữa các nút mạng	Có tổ chức, theo một thuật toán nhất định (DHT- Hàm băm phân tán)	Ngẫu nhiên, không theo quy luật nào
Xây dựng nút mạng	Xây dựng mỗi nút mạng sẽ chịu trách nhiệm đối với một phần dữ liệu được chia sẽ	Xây dựng từ một liên kết có sẵn trong mạng. Sau đó, thêm vào các liên kết mới của mình
Cách thức tìm kiếm dữ liệu	Yêu cầu tìm kiếm được áp dụng một giao thức chung nhằm xác định nút mạng chịu trách nhiệm cho dữ liệu cần tìm	Yêu cầu tìm kiếm được truyền khắp cả mạng, gửi đến tối đa nút mạng có thể.
Ưu điểm	Tìm kiếm các tệp một cách hiệu quả và nhanh chóng, ngay cả khi tệp đó không có sẵn rộng rãi trong mạng.	Dễ xây dựng nút mạng; Có khả năng mạnh mẽ chống lại các hoạt động rời bõ mạng của người dùng.
Nhược điểm	Mức tập trung cao; Chi phí thiết lập + bảo trì cao.	Cần dùng bộ nhớ và CPU cao hơn; Xác suất tìm thấy các dữ liệu không phổ biến, ít được chia sẻ trên mạng sẽ là khá nhỏ.

 

Như vậy cho dù là có cấu trúc hay không cấu trúc, Mạng đồng đẳng đều có những ưu và nhược điểm riêng; nhưng điểm chung ở cả 2 kiến trúc đều giúp trao đổi thông tin giữa các nút mạng mà không cần thông qua máy chủ hay cơ quan trung gian nào. Do đó, mạng này đã trở thành một kiến trúc xương sống trong giao dịch mua bán của thị trường tiền điện tử nói riêng và Blockchain nói chung.

Để có thể khắc phục nhược điểm của 2 cấu trúc mạng ngang hàng nêu trên, Mạng ngang hàng (Peer to Peer) lai được ra đời: kết hợp kiến trúc máy khách-máy chủ truyền thống với một số khía cạnh của kiến trúc ngang hàng. Ví dụ, mạng này có thể thiết kế một máy chủ trung tâm để tạo kết nối giữa các máy tính đồng đẳng trong mạng. So với hai kiến trúc còn lại, các mô hình lai thường thể hiện hiệu suất vận hành cao hơn. Chúng kết hợp được các ưu điểm chính của từng phương pháp, mang lại mức độ hiệu quả và phi tập trung đáng kể.

Vai trò của Mạng ngang hàng trong Blockchain

Trong giai đoạn đầu của Bitcoin, Satoshi Nakamoto định nghĩa nó là một “Hệ thống tiền mặt điện tử ngang hàng” Bitcoin ban đầu được tạo ra như một dạng tiền kỹ thuật số. Nó có thể được chuyển từ người dùng này sang người dùng khác thông qua mạng ngang hàng, mạng này quản lý một cuốn sổ cái phân tán được gọi là chuỗi khối (blockchain). Ngoài ra, bất kỳ ai cũng có thể trở thành một nút trên mạng Bitcoin nếu họ muốn tham gia vào quá trình xác minh và xác thực các khối.

Vì vậy, không có ngân hàng nào để xử lý hoặc ghi lại các giao dịch trên mạng Bitcoin. Thay vào đó, blockchain hoạt động như một sổ cái kỹ thuật số ghi lại công khai tất cả hoạt động. Về cơ bản, mỗi nút giữ một bản sao của blockchain và so sánh nó với các nút khác để đảm bảo dữ liệu chính xác. Mạng nhanh chóng từ chối mọi hoạt động độc hại hoặc không chính xác.

Trong thị trường tiền mã hóa, các nút có thể đảm nhận các vai trò khác nhau. Ví dụ, các nút đầy đủ là các nút giúp duy trì tính bảo mật cho mạng bằng cách xác minh các giao dịch theo các quy tắc đồng thuận của hệ thống. Mỗi nút đầy đủ duy trì một bản sao hoàn chỉnh, cập nhật của blockchain – cho phép họ tham gia vào công việc chung để xác minh trạng thái thực của sổ cái phân tán.

Ưu điểm và nhược điểm của mạng ngang hàng

Ưu điểm

Trong mô hình máy chủ – máy khách, hiệu suất giảm xuống nếu có nhiều người dùng, vì băng thông sẽ được chia sẻ cho nhiều người dùng hơn. Trong các mạng ngang hàng, càng có nhiều người dùng thì càng làm cho mạng hiệu quả hơn. Càng nhiều người dùng tạo một file cụ thể có sẵn từ ổ cứng của họ thì người dùng mới có thể nhận file đó càng dễ dàng hơn. Thay vì lấy toàn bộ file từ một người dùng, bạn đang lấy các phần nhỏ hơn từ hàng trăm hoặc hàng nghìn người khác. Ngay cả khi họ chỉ có một chút băng thông trống cho bạn. Sau đó, đến lượt bạn đóng góp để phân phối các file một lần nữa.

Các mạng ngang hàng có tính bảo mật cao hơn so với kiến trúc máy khách-máy chủ truyền thống. Việc phân phối các chuỗi khối trên một số lượng lớn các nút làm cho chúng hầu như có khả năng chống lại các cuộc tấn công đã được sử dụng để tấn công nhiều hệ thống. Tương tự như vậy, vì phần lớn các nút phải đạt được sự đồng thuận trước khi dữ liệu mới được thêm vào blockchain, nên kẻ tấn công gần như không thể thay đổi dữ liệu. Điều này đặc biệt đúng đối với các mạng lớn như mạng Bitcoin.

Ngoài khả năng bảo mật, việc sử dụng kiến trúc P2P trong các blockchain tiền mã hóa cũng giúp chúng chống lại sự kiểm duyệt của các cơ quan trung ương. Khác với các tài khoản ngân hàng tiêu chuẩn, chính phủ không thể đóng băng hoặc rút sạch các ví tiền mã hóa. Ngoài ra, kiến trúc P2P cũng giúp các blockchain chống lại sự kiểm duyệt của các nền tảng nội dung và nền tảng xử lý thanh toán tư nhân. Một số nhà sáng tạo nội dung và các thương gia trực tuyến đã chấp nhận phương thức thanh toán qua tiền mã hóa như một cách để tránh bị chặn thanh toán bởi các bên thứ ba.

Nhược điểm

Mặc dù có nhiều ưu điểm, việc sử dụng mạng P2P trên blockchain cũng có những hạn chế nhất định.

Vì sổ cái phân tán phải được cập nhật trên mỗi nút thay vì trên máy chủ trung tâm, nên việc thêm giao dịch vào blockchain đòi hỏi phải sử dụng những thuật toán phức tạp. Điều này mặc dù giúp tăng khả năng bảo mật, nhưng nó làm giảm đáng kể hiệu suất hoạt động và là một trong những trở ngại chính đến khả năng mở rộng và ứng dụng mạng rộng rãi. Tuy nhiên, các nhà mật mã học và nhà phát triển blockchain đang nghiên cứu các lựa chọn thay thế có thể được sử dụng làm giải pháp mở rộng. Các ví dụ nổi bật bao gồm các giao thức Lightning Network, Ethereum Plasma, và Mimblewimble.

Một hạn chế khác có thể xảy ra liên quan đến các cuộc tấn công có thể phát sinh trong các sự kiện chia tách chuỗi (hard fork). Vì hầu hết các blockchain là phi tập trung và có mã nguồn mở, nên các nhóm nút được tự do sao chép, sửa đổi mã và tách ra khỏi chuỗi chính để tạo thành một mạng song song mới. Việc chia tách chuỗi (hard fork) là hoàn toàn bình thường và bản thân chúng không phải là một mối đe dọa. Tuy nhiên nếu các phương thức bảo mật nhất định không được áp dụng đúng cách, cả hai chuỗi có thể dễ dàng trở thành mục tiêu của các cuộc tấn công.

Hơn nữa, bản chất phân tán của mạng P2P khiến chúng tương đối khó kiểm soát và điều tiết, không chỉ trong phân khúc blockchain. Một số ứng dụng và công ty P2P đã tham gia vào các hoạt động bất hợp pháp và vi phạm bản quyền.

Lời kết

Kiến trúc ngang hàng là yếu tố cốt lõi của công nghệ blockchain – nền tảng của tiền mã hóa. Có nhiều cách để phát triển và sử dụng mạng ngang hàng. Bằng cách phân tán các sổ cái giao dịch trên một mạng lớn gồm nhiều nút, kiến trúc P2P cung cấp khả năng bảo mật, phi tập trung và chống kiểm duyệt.

Chúng tôi vừa cung cấp đến bạn đọc thông tin mạng ngang hàng P2P cũng như các ưu nhược điểm khi sử dụng P2P. Hi vọng những thông tin trên sẽ giúp các bạn nâng cao kiến thức và có cái được những hiểu biết cần thiết về mạng này.