p2p соединение что это
Как устроена одноранговая сеть Peer-to-Peer
Если вы регулярно пользуетесь Интернетом, маловероятно, что вы не слышали о терминах peer-to-peer или аббревиатуре P2P. Было ли это упомянуто в новостной статье, на телевидении или в разговоре с другом, который сказал вам, что он только что загрузил последний эпизод «Игры престолов», вы, возможно, наткнулись на этот термин. Если вы хотите знать, что такое peer-to-peer, и для чего он используется, вы должны прочитать эту статью.
Что такое P2P или Peer-to-Peer?
Peer-to-peer или P2P в сокращенной форме относится к компьютерным сетям, использующим распределенную архитектуру. Это означает, что все компьютеры или устройства, входящие в нее, совместно используют рабочие нагрузки в сети. Компьютеры или устройства, которые являются частью одноранговой сети, называются одноранговыми. Каждый одноранговый узел из одноранговой сети равен другим одноранговым узлам. Нет привилегированных сверстников, и в центре сети нет центрального административного устройства.
В некотором роде, одноранговые сети — это социалистические сети в мире вычислений. Каждый сверстник равен другим, и каждый партнер имеет те же права и обязанности, что и другие. Одноранговые клиенты одновременно являются клиентами и серверами.
Кроме того, каждый ресурс, доступный в одноранговой сети, является общим для одноранговых узлов без участия центрального сервера. Общие ресурсы в сети P2P могут быть такими, как использование процессора, дисковое пространство или пропускная способность сети.
Что делают сети P2P (peer-to-peer)?
Основная цель одноранговых сетей заключается в совместном использовании ресурсов и совместной работе компьютеров и устройств, предоставлении конкретной услуги или выполнении конкретной задачи. Как мы уже упоминали ранее, P2P используется для совместного использования всех видов вычислительных ресурсов, таких как вычислительная мощность, пропускная способность сети или дисковое пространство. Однако наиболее распространенным вариантом использования одноранговых сетей является обмен файлами в Интернете. Одноранговые сети идеально подходят для обмена файлами, поскольку они позволяют подключенным к ним компьютерам получать файлы и отправлять файлы одновременно.
Рассмотрите эту ситуацию: вы открываете свой веб-браузер и посещаете веб-сайт, где вы загружаете файл. В этом случае сайт работает как сервер, а ваш компьютер действует как клиент, который получает файл. Вы можете сравнить его с дорогой с односторонним движением: загружаемый файл — это автомобиль, который идет от точки A (веб-сайт) до точки B (ваш компьютер).
Если вы загружаете один и тот же файл через одноранговую сеть, используя сайт BitTorrent в качестве отправной точки, загрузка выполняется по-разному. Файл загружается на ваш компьютер в битах и частях, которые поступают со многих других компьютеров в сети P2P, у которых уже есть этот файл. В то же время файл также отправляется (загружается) с вашего компьютера другим лицам, которые его запрашивают. Эта ситуация похожа на двухстороннюю дорогу: файл похож на несколько небольших автомобилей, которые приходят на ваш компьютер, но также оставляют другим, когда они запрашиваются.
Почему одноранговые сети полезны?
Сети P2P имеют несколько характеристик, которые делают их нужными:
Зачем нам нужны одноранговые сети? Правовые прецеденты для P2P
Нам нужны одноранговые сети для подключения компьютеров и устройств без необходимости настройки сервера. При создании сервера для всего очень дорого и сложно управлять, и люди используют более дешевые альтернативы, такие как P2P. Вот несколько примеров распространенных случаев использования сетей P2P:
Сети P2P — самый дешевый способ распространения контента, потому что они используют пропускную способность одноранговых узлов, а не пропускную способность создателя контента.
История сетей P2P
Предшественником одноранговых сетей является USENET, который был разработан в 1979 году. Это была система, которая позволяла пользователям читать и публиковать сообщения/новости. Сегодня это была сетевая система, подобная онлайн-форумам, но с той разницей, что USENET не полагался на центральный сервер или администратор. USENET скопировал одно и то же сообщение / новости на все серверы, найденные в сети. Аналогично, сети P2P распространяют и используют все доступные им ресурсы.
Следующей большой вещью в истории P2P был 1999 год, когда Napster ожил. Napster был файлообменным программным обеспечением, которое люди использовали для распространения и загрузки музыки. Музыка, распространенная на Napster, обычно защищалась авторским правом и, таким образом, была незаконной для распространения. Однако это не помешало людям получить его. Хотя Napster был тем, кто получил P2P в мейнстриме, Napster в конечном итоге потерпел неудачу и был закрыт властями из-за всего содержания, которое было незаконно распространено на нем. В настоящее время P2P остается одной из самых популярных технологий для обмена файлами через Интернет, как законно, так и незаконно.
Незаконное использование одноранговых сетей
P2P — спорная технология, потому что она широко используется для пиратства. Из-за преимуществ этой технологии существует множество веб-сайтов в Интернете, которые предлагают доступ к защищенному авторским правом контенту, например, кино, музыке, программному обеспечению или играм, через сети P2P. Хотя сама технология не является незаконной и имеет много законных случаев использования, которые не связаны с пиратством, то, как некоторые люди используют P2P, является незаконным. При использовании P2P убедитесь, что вы не занимаетесь пиратством или другими случаями использования, которые наказываются по закону.
Вывод
Как вы видели в этом руководстве, peer-to-peer представляет собой сложную технологию, которая родилась и основана на простом принципе: децентрализация. Мы также знаем теперь, что его цель честна, но ее использование не всегда навсегда. Некоторые люди утверждают, должно ли это быть запрещено или нет, потому что P2P остается самым важным средством незаконного распространения контента, защищенного авторским правом. Однако, если ручка должна быть запрещена к использованию, потому что писатель плох на своем ремесле?
Peer-to-peer
Понравилась статья? Поделись:
Peer-to-peer (P2P, П2П) – это одноранговая, децентрализованная компьютерная сеть, основанная на равных правах всех участников. Такая структура делает сеть более защищенной, так как нет возможности перекрыть ее отдельные серверы — все участники сети являются и серверами, и клиентами. Технология блокчейна строится на базе P2P-сети.
Содержание
Описание развития технологии peer-to-peer [ править ]
Хотя системы пир-ту-пир ранее использовались во многих областях приложений, архитектура была популяризирована системой обмена файлами Napster, выпущенной в 1999 году. Эта концепция вдохновила новые структуры и философии во многих областях человеческого взаимодействия.
Технические особенности [ править ]
В одноранговой сети задачи или рабочая нагрузка распределяется равномерно между одноранговыми сетями с равными привилегиями. Отдельные узлы предоставляют всем участникам сети часть своих ресурсов, таких как вычислительная мощность, пространство дискового хранилища или пропускная способность сети. При этом отсутствует необходимость централизованной координации серверами или стабильными хостами.
То есть, в отличие от традиционной модели «клиент-сервер» отдельные узлы сети выполняют и функции серверов, и функции клиентов, то есть являются и потребителями, и поставщиками ресурсов сети. В первом случае узел посылает запрос на нужные ресурсы, во втором — реагирует на такой запрос, предлагая собственные ресурсы.
В некоторых случаях в частично децентрализованных сетях присутствуют отдельные серверы, которые координируют работу сети, а также предоставляют информацию о действующих узлах и их статусе.
Новые совместные системы P2P ищут решения, при которых отдельные участники сети предлагают не одинаковые ресурсы, а уникальные, но которые приносят пользу всему виртуальному сообществу. Это позволяет решать более сложные задачи в рамках сети, чем когда все ее узлы делают одно и то же.
Использование P2P в криптовалюте [ править ]
Пиринговые сети используются в целях обмена файлами. В этом случае пользователь дает доступ к файлу на своем компьютере для других участников сети, выступая сервером. Клиент находит файл и начинает скачивать его с компьютера. Возможно скачивание одного файла сразу из нескольких источников.
Другое применение пиринговых сетей — распределенные вычисления. В этом случае сложная задача разбивается на множество маленьких, которые решают участники сети, затем «собирая» результат в единое целое.
Наконец, на базе распределенных сетей разработаны современные пиринговые платежные системы, которые предлагают более справедливые условия для использования. По такому принципу работают все криптовалюты.
Сеть P2P
Однако, хотя технология P2P применяется в приложениях для обмена файлами, это вовсе не означает, что она не может использоваться в других приложениях. На самом деле эта технология может применяться в целом ряде других приложений, и она становится все более и более важной в современном мире повсеместных коммуникаций.
В Microsoft тоже не обошли стороной появление технологии P2P и стали разрабатывать собственные инструменты и средства для ее применения. Так появилась платформа Microsoft Windows Peer-to-Peer Networking, исполняющая роль своего рода каркаса для коммуникаций в приложениях P2P. В состав этой платформы входят такие важные компоненты, как PNRP (Peer Name Resolution Protocol — протокол преобразования имен членов) и PNM (People Near Me — соседние пользователи).
Обзор технологии P2P
Технология P2P представляет собой альтернативный подход к организации сетевых коммуникаций. Для того чтобы понять, чем P2P отличается от «стандартного» подхода к обеспечению коммуникаций, не помешает сделать шаг назад и вспомнить, что собой представляет связь типа «клиент-сервер». Коммуникации такого типа очень часто применяется в современных сетевых приложениях.
Архитектура типа «клиент-сервер»
Традиционно взаимодействие с приложениями по сети (в том числе Интернет) организуется с использованием архитектуры типа «клиент-сервер». Прекрасным примером могут служить веб-сайты. При просмотре веб-сайта происходит отправка по Интернет соответствующего запроса веб-серверу, который затем возвращает требуемую информацию. Если необходимо загрузить какой-то файл, это делается напрямую с веб-сервера.
Аналогично, настольные приложения, имеющие возможность подключения к локальной или глобальной сети, обычно устанавливают соединение с каким-то одним сервером, например, сервером баз данных или сервером, предоставляющим набор служб.
На рисунке ниже показан простой вариант архитектуры типа «клиент-сервер»:
Ничего по сути неправильного в такой архитектуре нет, и на самом деле во многих случаях она будет оказываться именно тем, что нужно. Однако ей присуща проблема с масштабируемостью. На следующем рисунке показано, как она будет масштабироваться при добавлении дополнительных клиентов:
С добавлением каждого клиента нагрузка на сервер, который должен взаимодействовать с каждым клиентом, будет увеличиваться. Если снова взять пример с веб-сайтом, то такое увеличение нагрузки может стать причиной выхода веб-сайта из строя. При слишком большом трафике сервер просто перестанет реагировать на запросы.
Конечно, существуют варианты масштабирования, с помощью которых можно смягчить подобную ситуацию. Один из них предусматривает масштабирование «вверх» за счет увеличения мощи и ресурсов сервера, а другой — масштабирование «вширь» путем добавления дополнительных серверов. Первый способ, естественно, ограничивается доступными технологиями и стоимостью более мощного оборудования. Второй способ потенциально более гибкий, но требует добавления дополнительного уровня в инфраструктуру для обеспечения клиентов возможностью либо взаимодействовать с отдельными серверами, либо поддерживать состояние сеанса независимо от сервера, с которым осуществляется взаимодействие. Для этого доступна масса решений, таких как продукты, позволяющие создавать веб-фермы или фермы серверов.
Архитектура типа P2P
Одноранговый (peer-to-peer) подход полностью отличается от подхода с масштабированием «вверх» или «вширь». В случае применения P2P вместо того, чтобы сосредоточить усилия на попытках улучшить коммуникации между сервером и его клиентами, все внимание уделяется поиску способов, которыми клиенты могут взаимодействовать между собой.
Давайте для примера представим, что веб-сайтом, с которым взаимодействуют клиенты, является www.williamspublishing.com, а издательство Williams объявило о выходе новой книги на этом сайте и предоставлении его для бесплатной загрузки всем желающим, но лишь на протяжении одного дня. Не трудно догадаться, что при таком положении дел накануне появления книги веб-сайт начнет просматривать масса людей, которые будут постоянно обновлять его содержимое в своих браузерах и ожидать появления файла. Как только файл станет доступным, все они одновременно начнут пытаться загрузить его и, скорее всего, веб-сервер, который обслуживает веб-сайт, не выдержит такого натиска и выйдет из строя.
Чтобы предотвратить выход веб-сервера из строя, можно воспользоваться технологией P2P. Вместо отправки файла прямо с сервера сразу всем клиентам он может быть отправлен только определенному числу клиентов. Несколько остальных клиентов могут далее загрузить его у тех клиентов, у которых он уже есть. После этого еще несколько клиентов могут загрузить его у клиентов, получивших его вторыми, и т.д. По сути, этот процесс может происходить даже быстрее благодаря разбиению файла на куски и распределению этих кусков среди клиентов, одни из которых будут загружать их прямо с сервера, а другие — из других клиентов. Именно так и работают технологии файлообменных систем вроде BitTorrent, как показано на рисунке:
Особенности архитектуры P2P
Тем не менее, в описанной здесь архитектуре обмена файлами все равно остались кое-какие проблемы, которые должны быть решены. Для начала, каким образом клиенты узнают о том, что существуют другие клиенты, и как они будут обнаруживать фрагменты файла, которые, возможно, имеются у других клиентов? Кроме того, каким образом гарантировать оптимальное взаимодействие между клиентами, если их могут отделять друг от друга континенты?
Каждый клиент, участвующий в работе сетевого приложения P2P, для преодоления этих проблем должен быть способен выполнять следующие операции:
обнаруживать других клиентов;
подключаться к другим клиентам;
взаимодействовать с другими клиентами.
В том, что касается способности обнаруживать других клиентов, возможны два очевидных решения: поддержка списка клиентов на сервере, чтобы клиенты могли получать его и связываться с другими клиентами (называемыми peers— равноправными участниками), либо использование инфраструктуры (например, PNRP), которая позволяет клиентам обнаруживать друг друга напрямую. В большинстве файлообменных систем применяется решение с поддержкой списка на сервере и используются серверы, называемые «трекерами» (trackers).
В файлообменных системах в роли сервера может также выступать и любой клиент, как показано на рисунке выше, объявляя, что у него имеется доступный файл, и регистрируя его на сервере-трекере. На самом деле в чистой сети P2P вообще не нужны никакие серверы, а лишь равноправные участники.
Проблема подключения к другим клиентам является более тонкой и распространяется на всю структуру используемой приложением P2P сети. При наличии одной группы клиентов, в которой все должны иметь возможность взаимодействовать друг с другом, топология соединений между этими клиентами может приобретать чрезвычайно сложный вид. Зачастую производительность удается улучшать за счет создания нескольких групп клиентов с возможностью установки подключения между клиентами в каждой из них, но не с клиентами в других группах.
В случае создания этих групп по принципу локальности можно добиться дополнительного повышения производительности, поскольку в таком случае клиенты получают возможность взаимодействовать друг с другом по более коротким (с меньшим числом прыжков) сетевым путям между машинами.
Способность взаимодействовать с другими клиентами, пожалуй, не так важна, поскольку существуют хорошо зарекомендовавшие себя протоколы вроде TCP/IP, которые вполне могут применяться и здесь. Конечно, допускается привносить свои улучшения, как в высокоуровневые технологии (например, использовать службы WCF, получая в распоряжение все предлагаемые ими функциональные возможности), так и в низкоуровневые протоколы (например, применять протоколы многоадресной рассылки и тем самым обеспечивать отправку данных во множество конечных точек одновременно).
Обеспечение клиентов возможностью обнаруживать, подключаться и взаимодействовать друг с другом играет центральную роль в любой реализации P2P.
Терминология P2
В предыдущих разделах уже было представлено понятие равноправного участника (peer) — именно так называют клиентов в сети P2P. Слово «клиент» в сети P2P не имеет никакого смысла, потому что здесь нет обязательного сервера, клиентом которого нужно быть.
Группы равноправных участников, которые соединяются друг с другом, называются ячейками (meshes), облаками (clouds) или графами (graphs). Каждая отдельная группа считается хорошо соединенной, если соблюдено хотя бы какое-то одно из следующих условий:
Между каждой парой равноправных участников существует путь соединения, позволяющий каждому участнику подключаться к другому равноправному участнику требуемым образом.
Между каждой парой равноправных участников существует относительно небольшое количество соединений, по которым они могут связываться.
Удаление одного равноправного участника из группы не лишает остальных равноправных участников возможности взаимодействия друг с другом.
Обратите внимание, что это вовсе не означает, что каждый равноправный участник должен обязательно иметь возможность подключаться к каждому другому равноправному участнику напрямую. На самом деле, если проанализировать сеть с математической точки зрения, то можно обнаружить, что для соблюдения упомянутых выше условий равноправным участникам необходимо иметь возможность подключаться к относительно небольшому количеству других равноправных участников.
Еще одним понятием в технологии P2P, о котором следует знать, является волновое распространение(flooding). Под волновым распространением подразумевается способ, которым один фрагмент данных может передаваться по сети всем равноправным участникам и которым может производиться опрос других узлов в сети для обнаружения конкретного фрагмента данных. В неструктурированных сетях P2P этот процесс протекает довольно произвольно; при этом сначала устанавливается связь с ближайшими соседними равноправными участниками, которые затем, в свою очередь, связываются со своими ближайшими соседями, и т.д. до тех пор, пока не будет охвачен каждый равноправный участник в сети.
Также допускается создавать и структурированные сети P2P с четко определенными путями, по которым должно происходить распространение запросов и данных среди равноправных участников.
Решения P2P
При наличии подходящей инфраструктуры для P2P можно начинать разрабатывать не просто улучшенные версии клиент-серверных приложений, но и совершенно новые приложения. Технология P2P особенно подходит для приложений следующих классов:
приложения, предназначенные для распространения содержимого, в том числе упоминавшиеся ранее приложения обмена файлами;
приложения, предназначенные для совместной работы, такие как приложения, позволяющие открывать общий доступ к рабочему столу и «белой доске» (whiteboard);
приложения, предназначенные для обеспечения многопользовательской связи и позволяющие пользователям общаться и обмениваться данными напрямую, а не через сервер;
приложения, предназначенные для распределения обработки, как альтернатива приложениям для суперкомпьютеров, которые обрабатывают огромные объемы данных;
приложения Web 2.0, объединяющие в себе некоторые или все перечисленные выше приложения и превращающие их в динамические веб-приложения следующего поколения.
P2P: где используются одноранговые сети
Децентрализованные технологии существовали задолго до того, как криптовалюты принесли им популярность. Основой современных блокчейнов послужили P2P-сети. В статье рассказываем, какие бывают одноранговые сети и где они используются.
Что такое архитектура сети
Архитектурой сети называется принцип, по которому происходит обмен информацией в интернете. Выделяют два основных типа архитектур: «клиент-сервер» и P2P.
Когда вы общаетесь с человеком вживую, вы обмениваетесь информацией напрямую. Но если вы переписываетесь в WhatsApp, процесс превращается в длинную цепочку действий. Два шага этой цепочки — изменение цвета и количества галочек под каждым сообщением. Сервером здесь выступает мессенджер, который хранит, обрабатывает и передает информацию. А клиентом — собеседники, которые отправляют и получают информацию.
Общение в жизни и общение в WhatsApp
В примере с WhatsApp, архитектура называется «клиент-сервер». Это самый распространенный тип — с 1970-х годов подобным образом работают все сайты в интернете.
Альтернативой такому методу является сеть, в которой люди общаются между собой без посредника. В интернете подобную архитектуру удалось реализовать лишь в 1990-х годах. Каждое устройство в такой сети может выполнять одновременно и роль сервера и роль клиента. Такую архитектуру называют P2P.
P2P — сеть, в которой нету центрального элемента и передача информации происходит напрямую. Встречаются и другие названия данной архитектуры: «одноранговые сети», «пиринговые сети», «peer to peer». Все эти термины равнозначны.
Рассмотрим разные типы P2P-сетей подробнее.
Как работает P2P-сеть: обмен файлами
Если вашему другу необходимо передать вещи, а сделать это лично невозможно, приходится обращаться к посреднику. Вы упаковываете вещи и передаете их курьеру, курьер — отвозит вещи по нужному адресу, а ваш друг их забирает. У каждого человека в этой цепочке своя функция. Если подобное происходит в интернете, то говорят, что у каждого узла в сети своя роль.
Обмен вещами с помощью курьера и без
P2P-сети стали популярны благодаря первым программам для обмена файлами. Принцип их работы заключается в том, что пользователи могут открывать доступ к выбранным файлам на компьютере. Используя поиск, любой пользователь может найти у другого участника файлообменной сети нужные файлы и скачать их напрямую.
Как устроены пиринговые сети: электронные платежи
Теперь представим, что другу необходимо отправить деньги. Современная платежная система устроена централизовано — обработкой и регистрацией всех транзакций занимаются банки. Люди платят банкам за то, что они выступают посредниками и обеспечивают надежность и сохранность их денег.
Для создания платежной системы, которая могла бы регулироваться без постороннего воздействия, используется блокчейн. Каждый узел хранит копию всех данных и сравнивает ее с копиями остальных узлов, чтобы убедиться в точности. Таким образом, пиринговые сети на блокчейне быстро реагирует на любые вредоносные действия или неточности.
Банковский перевод и перевод с помощью блокчейна
Впервые пример подобной пиринговой сети был описан в 2008 году, когда создавался Биткоин. Разработчики называют свою криптовалюту «P2P системой электронной наличности» («a P2P Electronic Cash System»). Отправка биткоинов на другой кошелек означает создание записи о том, что у криптовалюты изменился владелец. Чтобы запись призналась верной, ее должны подтвердить другие участники сети. Таким образом, удается обойтись без вмешательства посредника с более высокими полномочиями.
Применение P2P в других сферах
P2P придумали IT-специалисты, но подобный подход используют и экономисты. В области финансов под этим термином понимают обмен цифровых активов без посредников. P2P-платформы связывают покупателей с продавцами и кредиторов с заемщиками.
P2P-обменник Bitzlato представляет собой доску объявлений для покупки и продажи криптовалют. Пользователи находят друг друга и определяют условия сделки лично. Например, можно найти человека, который хочет продать биткоин по текущему курсу и получить деньги на карту Сбербанка. Bitzlato лишь поможет защитить сделку, заблокировав криптовалюту на время сделки. Обычные обменники менее выгодны, так как назначают завышенный курс и взимают комиссии с каждой сделки.
Заключение
Одноранговые типы сетей служат альтернативой модели «клиент- сервер». Технология обеспечивает безопасность, децентрализацию и устойчивость к цензуре. P2P послужила основой для создания файлообменников, криптовалют и множества децентрализованных приложений.