Distributed Computing ist eines der grundlegenden Computerprinzipien, die die Blockchain antreiben. Aber was genau ist verteiltes Rechnen? Viele Menschen haben heute ein grundlegendes Verständnis einer Blockchain als ein Netzwerk von Computern, die Transaktionen überprüfen. Wenn Sie jedoch etwas tiefer gehen möchten, sich fragen möchten, wie die Schlüsselverschlüsselung funktioniert, oder sich über verteiltes Computing informieren möchten, kann dies zu einem besseren Verständnis der Blockchain-Technologie führen. Zu verstehen, wie die Technologie funktioniert, ist nicht nur für wissenschaftlich Neugierige. Es kann Ihnen auch dabei helfen, fundiertere Investitionsentscheidungen zu treffen, indem Sie sich auf Projekte mit einer soliden technologischen Basis konzentrieren.

Dieser Artikel besteht aus zwei Teilen. Der erste behandelt, was verteiltes Computing ist, wie es verwendet wird und welche Vor- und Nachteile es hat. Im zweiten Teil beschäftigen wir uns eingehender mit den verschiedenen Architekturen verteilter Systeme und vertiefen uns in die Peer-to-Peer-Architektur der Blockchain.

Was ist verteiltes Computing? Und warum nutzen Blockchains es, um ganze Märkte für Kryptowährungen wie Bitcoin zu erschließen??

Was ist verteiltes Rechnen??

Auf der einfachsten Ebene ist verteiltes Rechnen lediglich ein Netzwerk von Computern, die als ein System zusammenarbeiten. Die Maschinen können sich in unmittelbarer Nähe zueinander befinden und als Teil eines lokalen Netzwerks physisch verbunden sein. Andere Netzwerke wie Blockchains verwenden geografisch verteilte Computer.

Distributed Computing gibt es schon viel länger als Blockchain. Als der Einsatz von Computern an Universitäten und Forschungslabors in den 1960er Jahren zunahm, entstand die Notwendigkeit, dass Computer miteinander kommunizieren und Hardware wie Speicher und Drucker gemeinsam nutzen. In den 1970er Jahren wurden die ersten lokalen Netzwerke eingerichtet. Die ersten verteilten Computersysteme waren lokale Netzwerke wie Ethernet, eine von Xerox entwickelte Familie von Netzwerktechnologien. Jetzt sind sie überall. Jedes Mal, wenn Sie einer neuen WLAN-Verbindung beitreten, betreten Sie ein neues Computernetzwerk.

Ethernet

Ethernet war eine der ersten verteilten Computertechnologien. Bildquelle: Pixabay

Computer in verteilten Netzwerken müssen kein bestimmtes Format oder keine bestimmte Hardwarekonfiguration haben. Dies können Laptops oder Mainframes, PCs oder Macs sein. In Blockchains können dies PCs sein, auf denen eine CPU oder GPU ausgeführt wird, oder dedizierte Hardware wie ein ASIC-Miner.

Unabhängig vom Maschinentyp im Netzwerk müssen jedoch alle als ein einziger Computer arbeiten. Der Endbenutzer sollte nicht erkennen können, dass sich hinter der Schnittstelle ein verteiltes Computernetzwerk befindet.

Warum verteiltes Computing verwenden??

Denken Sie an ein Unternehmen, das eine Webanwendung besitzt und ausführt, beispielsweise an eine Jobbörsen-Website, um die Grundlagen des verteilten Rechnens zu veranschaulichen. Da die Anwendung immer mehr Benutzer, sowohl Kandidaten als auch Personalvermittler, gewinnt, benötigt das Unternehmen immer mehr Rechenressourcen, um die Site weiter zu betreiben.

Zu Beginn kann das Unternehmen seine Serverinfrastruktur aktualisieren, um neue Benutzer aufzunehmen und mehr Speicher und Bandbreite hinzuzufügen. Wir nennen diese Art der vertikalen Expansionsskalierung. Auf einer kritischen Ebene wird dies jedoch sowohl physikalisch als auch wirtschaftlich unpraktisch.

An diesem kritischen Punkt bietet verteiltes Rechnen eine Lösung in Form einer horizontalen Skalierung. Anstatt die vorhandene Computerinfrastruktur zu aktualisieren, fügt das Unternehmen dem System mehr Computer hinzu, um der erhöhten Arbeitslast gerecht zu werden.

In unserem Beispiel für eine Jobbörse weiß das Unternehmen, dass der größte Teil des Datenverkehrs aus Personen besteht, die in den Jobbörsen surfen. So kann ein Slave-Server hinzugefügt werden, um das Gewicht der Browsing-Aktivität zu tragen. Der Slave-Server empfängt Informationen von einem Master-Server, der die Datenbank mit neuen Kandidaten- und Jobdatensätzen aktualisiert.

Verteiltes Computernetzwerk

In einem verteilten Netzwerk übernehmen mehr Computer zusätzliche Arbeitslast. Bildquelle: Pixabay

Eine Blockchain ist ein Peer-to-Peer-Netzwerk, bei dem es sich um ein anderes verteiltes System handelt als in diesem Beispiel dargestellt. Wir werden uns im zweiten Teil mit den verschiedenen Arten verteilter Systeme befassen und verteilte Computerarchitekturen behandeln.

Vorteile des verteilten Rechnens

Bei der Beantwortung der Frage “Was ist verteiltes Computing?” Ist es auch wichtig, die Vor- und Nachteile zu betrachten. Wenn wir uns diese Vor- und Nachteile ansehen, denken Sie daran, dass verteiltes Computing mehr als nur Blockchain ist. Ein Unternehmen, das ein verteiltes Computersystem implementiert, kann Probleme haben, die öffentliche Blockchains nicht betreffen, und umgekehrt.

Fehlertoleranz und Redundanz

Einer der wichtigsten Vorteile des verteilten Rechnens besteht darin, dass es keine Rolle spielt, ob ein oder mehrere Computer im Netzwerk ausfallen, da der Rest die Lücke schließen kann. Dies bedeutet, dass ein Netzwerk immer eingeschaltet sein kann. Dies ermöglicht den 24/7-Handel mit Krypto, hat jedoch in einem Blockchain-Kontext auch andere Vorteile. Zum Beispiel Unternehmen wie Walmart, die verwenden Blockchain in ihren Lieferkettensystemen, Keine Ausfallzeiten. Dies ist ein enormer Bonus für einen globalen Lieferkettenbetrieb.

Kosteneffizienz und Gesamteffizienz

Verteilte Systeme bieten im Vergleich zu zentralisierten Systemen eine bessere Effizienz hinsichtlich Kosten und Gesamteffizienz. Zentralisierte Systeme sind bis zu einem gewissen Punkt effizient. Unser Beispiel für eine Jobbörse zeigt jedoch, dass es sinnvoller ist, horizontal als vertikal zu skalieren, sobald die Computeranforderungen eine bestimmte Größe erreicht haben. Das Hinzufügen weiterer Maschinen zu einem Netzwerk ist sowohl technologisch als auch wirtschaftlich effizienter.

Skalierbarkeit

In Bezug auf reine Rechenleistung bietet verteiltes Rechnen eine einfachere Skalierbarkeit als zentrales Rechnen. Es ist relativ einfach, mehr Maschinen hinzuzufügen, um mehr Rechenleistung zu erhalten und diese zu reduzieren, wenn der Strombedarf geringer ist.

Blockchain weist jedoch unterschiedliche Skalierbarkeitsprobleme auf. In einer Blockchain begrenzt die Anzahl der in einem festen Zeitraum verarbeiteten Transaktionen die Transaktionsgeschwindigkeit. Daher ist das Problem der Skalierbarkeit die Transaktionsgeschwindigkeit. Diese Einschränkung der Skalierbarkeit ist darauf zurückzuführen, dass die Knoten in einer Blockchain einen Konsens über die stattfindenden Transaktionen erzielen müssen. Während verteiltes Rechnen selbst ein hohes Maß an Skalierbarkeit bietet, ist das spieltheoretische Element der Blockchain im Allgemeinen das, was die Skalierbarkeit bei Transaktionsgeschwindigkeiten behindert.

Nachteile von Distributed Computing

Distributed Computing bietet viele Vorteile. Es hat jedoch auch einige Nachteile.

Komplexität

Verteilte Systeme sind komplexer und schwieriger zu beheben als ein zentrales System. In einem Blockchain-Kontext kann die Verwaltung der Community aus Entwicklern, Knotenbetreibern und Investoren eine Herausforderung darstellen, ohne dass eine zentrale Einheit die Kontrolle hat. Daher ist ein großer Teil der Komplexität beim Ausführen einer Blockchain auf die Notwendigkeit einer dezentralen Governance in großem Maßstab zurückzuführen.

Sicherheit

Unternehmen, die verteilte Systeme implementieren, müssen die Sicherheit jedes Geräts im Netzwerk gewährleisten und die Datenkonsistenz zwischen verschiedenen Computern sicherstellen.

Blockchain umgeht dies mithilfe von Konsensprotokollen, die sicherstellen, dass sich das gesamte Netzwerk auf eine einzige Quelle der Wahrheit einigt. Das Konsensprotokoll trägt auch zum Schutz vor böswilligen Akteuren bei. Solange 51 Prozent des Netzwerks im Interesse der Gruppe handeln, bleibt das Netzwerk sicher. Dies wird zu einer Herausforderung, wenn Mining-Pools genügend Hashing-Leistung zusammenfassen, um einen Angriff von 51 Prozent zu starten. Dieses Risiko ist der Grund, warum so viele Mitglieder der Blockchain-Community auf eine vollständige Dezentralisierung drängen und sich gegen Unternehmen wie Bitmain auflehnen, die den Abbau wichtiger Kryptos dominieren.

Kosten

Eine Organisation, die ein verteiltes Computersystem implementiert, verursacht höhere anfängliche Einrichtungskosten als ein zentrales System. Dies liegt einfach daran, dass verteilte Systeme mehr Hardware benötigen.

In der Blockchain sind die Kosten etwas anders. In einer dezentralen Blockchain muss das Projekt eine erste Basis von Knotenbetreibern einrichten, die die Blockchain-Software auf ihren Computern ausführen. Obwohl ein Blockchain-Projekt diese Maschinen nicht kauft, müssen sie die Knotenbetreiber dazu bewegen, ihre Blockchain-Software über die Software anderer Projekte auszuführen. Aus diesem Grund haben viele ICOs einen Teil der ursprünglich für Marketing- und Werbezwecke gesammelten Mittel beiseite gelegt. Ein Teil davon besteht darin, eine Nutzerbasis von Knotenbetreibern aufzubauen, um das Netzwerk zu betreiben.

Zusammenfassung

Dieser Artikel hat alle wichtigen Punkte behandelt, um die Frage zu beantworten, was verteiltes Rechnen ist. Wir haben uns auch mit den Vor- und Nachteilen von Distributed Computing im Zusammenhang mit Blockchain befasst. Der nächste Teil dieses Artikels befasst sich mit der Peer-to-Peer-Architektur für verteilte Computer in Blockchain und deren Funktionsweise im Vergleich zu anderen Architekturen für verteilte Computer.

Ausgewähltes Bild mit freundlicher Genehmigung von Pixabay

Mike Owergreen Administrator
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