Пиринговые сети и P2P-технологии¶

P2P (peer-to-peer, «равный-равному») — модель сетевого взаимодействия, в которой все участники (пиры, узлы) имеют равные права и функции, обмениваясь ресурсами напрямую, без центрального сервера-посредника. Термин применяется к архитектуре компьютерных сетей, протоколам обмена файлами, распределённым вычислениям, а также к схемам финансовых операций (P2P-кредитование, P2P-обмен валюты).

¶Принцип работы

В классической клиент-серверной модели клиенты запрашивают данные у выделенного сервера, который централизованно управляет доступом. В P2P-сети каждый узел одновременно является и клиентом, и сервером: он запрашивает данные у соседних пиров и отдаёт им собственные ресурсы — файлы, пропускную способность канала, вычислительные мощности.

Ключевые особенности:

• отказ одного узла не приводит к остановке сети;
• нагрузка распределяется между всеми участниками;
• отсутствует единая точка отказа и единая точка контроля;
• с ростом числа пиров растёт суммарная ёмкость сети.

Для поиска нужного ресурса используются различные методы: централизованные индексные серверы (гибридная модель, как в Napster), распределённые хеш-таблицы (DHT, как в Kademlia, применяемой в BitTorrent и IPFS) или широковещательные запросы в локальных сетях (как в Gnutella).

¶Основные протоколы и системы

¶BitTorrent

Наиболее массовая P2P-технология обмена файлами. Файл разбивается на сегменты (чанки), каждый пир раздаёт уже скачанные сегменты другим участникам. Механизм «жадных» и «оптимистических» раздач (tit-for-tat) стимулирует участников отдавать данные, а не только скачивать. По оценкам, трафик BitTorrent составляет значительную долю всего мирового интернет-трафика.

¶Применение

¶Распределённые вычисления

P2P-сети используются для объединения вычислительных ресурсов добровольцев. Известные проекты:

• SETI@home (1999–2020) — поиск внеземных сигналов, кульминация проекта BOINC;
• Folding@home — расчёты свёртывания белков, в 2020 году привлёкший мощности сотен тысяч видеокарт для исследования коронавируса SARS-CoV-2;
• BOINC — открытая платформа добровольных распределённых вычислений, разработанная Калифорнийским университетом в Беркли.

¶Криптовалюты

Блокчейн-системы (Bitcoin, Ethereum и другие) построены на P2P-сети узлов-нод, которые хранят полную копию реестра транзакций, проверяют блоки и распространяют их. Майнинг и валидация выполняются без центрального регулятора.

¶P2P-финансы

• P2P-кредитование (социальное инвестирование) — платформы напрямую связывают заёмщиков и инвесторов, минуя банки. В России работают ЦФИ «Первый Официальный Каталог» и ряд других платформ.
• P2P-обмен валюты — прямой обмен фиата между пользователями, в том числе через систему «СБП» (Система быстрых платежей), которая позволяет переводить рубли между картами разных банков без участия карт-схем.

¶Мессенджеры

Протокол Matrix и мессенджер Element, а также Tox и Briar, используют P2P или гибридные схемы для обмена сообщениями без единого сервера хранения переписки.

¶P2P и правовые аспекты

В России и ряде других стран обмен защищённым авторским правом контентом через P2P-сети неоднократно признавался нарушением авторских прав. Судебные иски к пользователям торрент-ресурсов подавались правообладателями, а Роскомнадзор блокировал крупнейшие торрент-трекеры, включая RuTracker (блокировка отменена судом в 2015 году после перерегистрации сайта) иrutracker.org.

Вместе с тем P2P-технологии имеют широкое легальное применение: раздача дистрибутивов Linux (Ubuntu, Debian официально распространяют образы через торрент), обновление игр в Steam, резервное копирование (Tresorit, Syncthing).

¶Критика и ограничения

Недостатки P2P-сетей:

• сложность модерации контента — децентрализация затрудняет удаление запрещённых материалов;
• уязвимость к атакам Sybil (создание множества фиктивных узлов) и eclipse;
• зависимость скорости от активности пиров и наличия «сидов»;
• юридические риски для участников при обмене контентом, охраняемым авторским правом.

¶См. также

• Клиент-серверная архитектура
• Распределённая хеш-таблица
• Блокчейн
• Торрент
• Система быстрых платежей

¶Источники

1. Петров Н. Н. «Компьютерные сети» — СПб.: БХВ-Петербург, 2016.
2. Куроше Дж. Ф., Росс К. W. «Компьютерные сети: системный подход» — М.: Вильямс, 2014.
3. Andrade E., Mowbray M., Lima A. «On the scalability of peer-to-peer networks» — Computer Networks, 2005.
4. Cohen B. «Incentives Build Robustness in BitTorrent» — 1st Workshop on the Economics of Peer-to-Peer Systems, 2003.
5. Роскомнадзор — реестр заблокированных сайтов, сведения о блокировках торрент-ресурсов.