Pri nastavitvi porazdeljenega računalniškega omrežja se lahko uporabijo različne vrste arhitekture porazdeljenega sistema. V tem članku podrobneje preučujemo vrste arhitekture porazdeljenega sistema, s posebnim poudarkom na peer-to-peer porazdeljeni sistemski arhitekturi blockchain.

Vrste arhitekture porazdeljenega sistema

Model odjemalec-strežnik

Aplikacije, kot so e-poštni ali omrežni tiskalniki, običajno uporabljajo arhitekturo odjemalec-strežnik. V bistvu imajo ponudniki (imenovani strežniki) in naročniki (imenovani odjemalci) različne vloge. Strežnik obravnava vse zahteve glede obdelave, upravljanja podatkov in računalništva, ki so na voljo stranki na zahtevo. Če se vnos v bazo podatkov spremeni, odjemalcu ni treba storiti ničesar. Spremeniti je treba samo podatke na strežniku.

V tem modelu strežnik ni nujno ena naprava; za razporeditev delovne obremenitve je lahko več strežnikov, ki izvajajo podobne naloge. Model se nanaša na vlogo odjemalca in strežnika in ne na določeno strojno opremo.

Diagram modela odjemalec-strežnik

Diagram modela odjemalec-strežnik. Vir: Wikimedia Commons

Interakcije odjemalec-strežnik uporabljamo vsak dan, vsakič, ko z brskalnikom po spletu ali pametnem telefonu brskamo po spletu, uporabljamo aplikacije za družabna omrežja, igramo mobilne igre ali gledamo film na Netflixu. Arhitektura porazdeljenega sistema odjemalca in strežnika je tisto, na kar se sklicujemo, ko govorimo o “centraliziranih” računalniških sistemih, v nasprotju z blockchainom kot decentralizirano porazdeljeno sistemsko arhitekturo.

Čeprav je to preprosta razlaga, obstajajo različne vrste arhitekture odjemalca in strežnika, na primer tristopenjska. Ta model vključuje ločitev strežnika, ki izvaja samo aplikacijo, od strežnika, v katerem so podatki za aplikacijo. Obstajajo tudi drugi, a ker niso pomembni za verigo verig, jih tukaj ne bomo analizirali.

Peer-to-peer model

Peer-to-peer (P2P) porazdeljena sistemska arhitektura nima posebnih odjemalcev ali strežnikov. Omrežje P2P je porazdeljeni sistem strojev, imenovanih vozlišča. Vsa vozlišča lahko opravljajo vlogo odjemalca in strežnika hkrati ali v različnih časovnih obdobjih. Model je neločljivo povezan s samim imenom – v omrežju P2P je vsak računalnik enakovreden, namesto da bi bil odjemalec ali strežnik.

Omrežja P2P postanejo priljubljena po izdaji storitev za izmenjavo datotek, kot je spletno mesto za izmenjavo glasbe Napster. Zamisel o P2P je dobila nekakšen kultni status, ker so lahko sistemi delovali neodvisno od katerega koli centraliziranega nadzora. Danes je zunaj verige blokov protokol za izmenjavo datotek BitTorrent verjetno največje in najbolj prepoznavno ime, povezano z omrežji P2P..

Nestrukturirana v primerjavi s strukturiranimi omrežji


Glede na to, kako se vozlišča povezujejo med seboj in kako se podatki indeksirajo in odkrijejo, so omrežja P2P razvrščena kot strukturirana ali nestrukturirana. V nestrukturiranem sistemu vozlišča preprosto tvorijo naključne povezave med seboj. Nestrukturirana omrežja je enostavno zgraditi in razširiti navzgor ali navzdol.

Nestrukturirani diagram omrežja med enakovrednimi omrežji (Vir: Wikimedia Commons)

Ker pa so nestrukturirani, je indeksiranje veliko težje. Če želi vozlišče najti določen del podatkov ali drugo vozlišče, mora preplaviti omrežje, da doseže čim več vozlišč, ki so lahko potencialni cilj iskanja. To porabi več omrežne moči, saj morajo vsa vozlišča obdelati vse zahteve. Če so podatki redki, jih morda ne bo mogoče najti, če vsa vozlišča v omrežju ne bodo mogla obdelati vseh zahtev. Primeri nestrukturiranih omrežij vključujejo Kazaa in Limewire.

Po drugi strani pa je iskanje podatkov v strukturiranem omrežju enostavno. Strukturirana omrežja uporabljajo porazdeljeno razpršilno tabelo, da ugotovijo, kateri vrstniki imajo katere datoteke in različice datotek. Chord je en primer strukturiranega omrežja P2P.

Porazdeljena hash tabela

Diagram porazdeljene hash tabele, kot se uporablja v strukturiranih omrežjih P2P. Vir: Wikimedia Commons

Zakaj je Blockchain poseben

Kot čisti model za porazdeljeno sistemsko arhitekturo imajo omrežja P2P različne prednosti in izzive. Ključna prednost je odpornost na izpad, ker ni osrednje točke okvare.

Ker pa vozlišča v omrežju P2P delujejo kot odjemalec in strežnik, so bolj ranljiva za napade. Takšni napadi lahko vključujejo zavrnitev storitve ali distribucijo zlonamerne programske opreme ali poškodovanih podatkov. Ena študija ugotovil, da je bilo 15 odstotkov pol milijona datotek, prenesenih iz Kazae, okuženih z 52 različnimi virusi.

Čeprav verige blokov niso 100-odstotno pokvarljive, je Satoshi iznašel iznajdljivo rešitev problema ranljivosti, ko je pisal Bitcoin bel papir. Z uvedbo konsenznega protokola se morajo vsa vozlišča v Bitcoin omrežju strinjati, da je transakcija veljavna. Uporaba teorije iger vsakega vozlišča tekmuje za izkopavanje naslednjega bloka.

Za uspešno kopanje naslednjega bloka pride nagrada, ki operaterjem vozlišč daje spodbudo, da omrežje ostane čisto. Če 51 odstotkov ali več operaterjev vozlišč deluje v tandemu, da še naprej tekmuje za naslednjo nagrado blokov, veriga blokov še naprej deluje brez napadov.

Zaključek

Seveda obstajajo drugi elementi Bitcoina, na primer uporaba zgoščevanja in kriptografskih podpisov, ki ustvarjajo zalogo digitalne vrednosti. Vendar pa rešitev, ki jo je izumil Satoshi za premagovanje lastnih pomanjkljivosti P2P porazdeljene sistemske arhitekture, ostaja ena najbolj privlačnih in inovativnih komponent verige blokov.

Od ustanovitve Bitcoina so številni drugi prišli do inventivnega razvoja, ki temelji na Satoshijevi ideji. Ta razvoj se nadaljuje še danes. Blockchain predstavlja revolucionaren korak v arhitekturi porazdeljenega sistema. Poleg tega se bo tehnologija še naprej razvijala še vrsto let.

Predstavljena slika iz ljubezni Pixabay

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