Při nastavování distribuované výpočetní sítě existují různé typy architektury distribuovaného systému, které lze nasadit. V tomto článku se podrobněji podíváme na typy architektury distribuovaného systému se zvláštním zaměřením na architekturu distribuovaného systému peer-to-peer blockchainu.

Typy architektury distribuovaného systému

Model klient-server

Aplikace jako e-mail nebo síťové tiskárny obvykle používají architekturu klient-server. Poskytovatelé (tzv. Servery) a žadatelé (klienti) mají v zásadě různé role. Server zpracovává všechny požadavky na zpracování, správu dat a výpočet, které jsou klientovi k dispozici na vyžádání. Pokud se položka v databázi změní, klient nemusí nutně nic dělat. Je třeba změnit pouze data na serveru.

Server v tomto modelu nemusí být jediné zařízení; může to být více serverů provádějících podobné úkoly k distribuci pracovního vytížení. Tento model odkazuje spíše na roli klienta a serveru než na konkrétní hardware.

Diagram modelu klient-server

Diagram modelu klient-server. Zdroj: Wikimedia Commons

Interakce typu klient-server používáme každý den, pokaždé, když používáme notebook nebo smartphone k procházení webu, používání aplikací sociálních médií, hraní mobilních her nebo sledování filmu na Netflixu. Architektura distribuovaného systému klient-server je to, o čem mluvíme, když mluvíme o „centralizovaných“ počítačových systémech, na rozdíl od blockchainu jako decentralizované architektury distribuovaného systému.

I když je to jednoduché vysvětlení, existují různé typy architektury klient-server, například třívrstvá. Tento model zahrnuje oddělení serveru, na kterém je spuštěna aplikace, od serveru, který obsahuje data za aplikací. Existují i ​​další, ale protože nejsou relevantní pro blockchain, nebudeme je zde všechny analyzovat.

Model peer-to-peer

Architektura distribuovaného systému peer-to-peer (P2P) nemá žádné konkrétní klienty ani servery. Síť P2P je distribuovaný systém strojů nazývaných uzly. Všechny uzly mohou vykonávat roli klienta a serveru buď souběžně, nebo v různých časových okamžicích. Model je vlastní samotnému názvu – v síti P2P je každý stroj rovnocenným partnerem, spíše než klientem nebo serverem.

Sítě P2P se staly populární po vydání služeb sdílení souborů, jako je web Napster pro sdílení hudby. Myšlenka P2P získala jakýsi kultovní status, protože systémy mohly fungovat nezávisle na jakémkoli centralizovaném řízení. Dnes, mimo blockchain, je protokol sdílení souborů BitTorrent pravděpodobně největší a nejznámější název spojený s P2P sítěmi.

Nestrukturované vs. strukturované sítě


Na základě toho, jak se uzly navzájem propojují a jak jsou data indexována a objevována, jsou sítě P2P klasifikovány jako strukturované nebo nestrukturované. V nestrukturovaném systému uzly jednoduše vytvářejí vzájemné náhodné spojení. Nestrukturované sítě se snadno budují a rozšiřují nebo snižují.

Nestrukturovaný síťový diagram typu peer-to-peer (Zdroj: Wikimedia Commons)

Protože jsou však nestrukturované, indexování je mnohem obtížnější. Pokud uzel chce najít konkrétní část dat nebo jiný uzel, musí zaplavit síť, aby dosáhl co nejvíce uzlů, které mohou být potenciálním cílem pro vyhledávání. To využívá více energie v síti, protože všechny uzly musí zpracovat všechny požadavky. Kromě toho, pokud jsou data vzácná, nemusí být nalezena, pokud všechny uzly v síti nejsou schopny zpracovat všechny požadavky. Mezi příklady nestrukturovaných sítí patří Kazaa a Limewire.

Na druhou stranu je snadné vyhledávat data ve strukturované síti. Strukturované sítě používají distribuovanou hashovací tabulku k identifikaci, které partneři drží, které soubory a verze souborů. Chord je jedním příkladem strukturované P2P sítě.

Distribuovaná hash tabulka

Schéma distribuované hash tabulky, jak se používá ve strukturovaných P2P sítích. Zdroj: Wikimedia Commons

Proč je Blockchain speciální

Jako čistý model architektury distribuovaného systému mají sítě P2P různé výhody a výzvy. Klíčovou výhodou je odolnost vůči prostojům, protože neexistuje žádný centrální bod selhání.

Protože však uzly v síti P2P fungují jako klient i server, jsou zranitelnější vůči útokům. Tyto útoky mohou zahrnovat odmítnutí služby nebo distribuci malwaru nebo poškozených dat. Jedna studie zjistili, že 15 procent z půl milionu souborů stažených z Kazaa bylo infikováno 52 různými viry.

Zatímco blockchainy nejsou stoprocentně neúplatné, Satoshi přišel s důmyslným řešením problému zranitelnosti, když napsal bitcoin bílý papír. Zavedením konsensuálního protokolu musí všechny uzly v bitcoinové síti souhlasit s platností transakce. Použití teorie her má každý uzel soutěžit o těžbu dalšího bloku.

Úspěšná těžba dalšího bloku přichází s odměnou, která poskytuje provozovatelům uzlů pobídku k udržování čisté sítě. Pokud 51% nebo více operátorů uzlů pracuje v tandemu, aby mohli soutěžit o odměnu dalšího bloku, blockchain pokračuje v běhu bez útoků.

Závěr

Samozřejmě existují další prvky bitcoinu, jako je použití hashování a kryptografických podpisů, které vytvářejí úložiště digitální hodnoty. Řešení, které vynalezl Satoshi k překonání inherentních slabin architektury distribuovaného systému P2P, však zůstává jednou z nejpřesvědčivějších a nejinovativnějších součástí blockchainu.

Od vzniku bitcoinů přišlo mnoho dalších s vynalézavým vývojem založeným na Satoshiho nápadu. Tento vývoj pokračuje dodnes. Blockchain představuje revoluční krok v architektuře distribuovaného systému. Kromě toho se tato technologie bude vyvíjet ještě mnoho dalších let.

Doporučený obrázek s laskavým svolením Pixabay

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me