در شبکه P2P، دستگاهها برای تبادل داده لزوماً به یک سرور مرکزی وابسته نیستند. هر Peer میتواند مستقیماً با Peerهای دیگر ارتباط بگیرد و بسته به ساختار شبکه، هم دریافتکننده داده باشد و هم بخشی از منابع را در اختیار دیگران بگذارد. همین تفاوت، P2P را از معماری رایج Client-Server جدا میکند. در این مطلب از مجلۀ VPSmarket میبینیم شبکه همتا به همتا چگونه کار میکند، چه انواع و کاربردهایی دارد و در کنار مزایایش با چه محدودیتهایی روبهروست.
شبکه P2P چیست؟
شبکه Peer-to-Peer یا همتا به همتا، نوعی معماری شبکه است که در آن دستگاههای عضو شبکه، یا همان Peerها، میتوانند بدون وابستگی کامل به یک سرور مرکزی با یکدیگر داده و منابع ردوبدل کنند. در این ساختار، هر Peer ممکن است همزمان هم داده دریافت کند و هم بخشی از منابع خود را در اختیار دیگر اعضای شبکه بگذارد.
برای درک بهتر این موضوع که شبکه Peer to Peer چیست، میتوان آن را با معماری Client-Server مقایسه کرد. در Client-Server معمولاً یک سرور مرکزی داده یا سرویس را ارائه میدهد و کاربران به آن متصل میشوند. در P2P، این نقشها میتوانند میان چند Peer توزیع شوند و تمام منابع در یک نقطه متمرکز نباشند.
مثلاً، فرض کنید چند کامپیوتر عضو یک شبکه P2P هستند و هرکدام بخشی از یک فایل را در اختیار دارند. دستگاهی که به فایل نیاز دارد، میتواند قطعات مختلف آن را از چند Peer دریافت کند و در همان زمان، بخشهایی را که در اختیار دارد برای دیگران بفرستد. در چنین مدلی، مرز میان دریافتکننده و ارائهدهندۀ داده به اندازۀ معماری Client-Server ثابت نیست.
شبکه Peer to Peer چگونه کار میکند؟
برای کار کردن این مدل، Peerها باید بتوانند یکدیگر را پیدا کنند و طبق قواعد شبکه با هم ارتباط بگیرند. هر Peer میتواند بسته به معماری شبکه، از دیگران داده بخواهد یا داده و منابعی را در اختیار آنها قرار دهد. در یک شبکه P2P، هر Node میتواند از Nodeهای دیگر اطلاعات درخواست کند یا برای آنها داده بفرستد. روش پیدا کردن Peerها، شکل برقراری ارتباط، نحوۀ تقسیم داده و کنترل دسترسی در همۀ شبکههای P2P یکسان نیست و به معماری همان شبکه بستگی دارد.
برای نمونه در شبکههای اشتراک فایل، فایل میتواند به قطعات کوچکتری تقسیم شود. کاربر این قطعات را از چند Peer دریافت میکند و همزمان بخشهایی را که قبلاً گرفته است در اختیار کاربران دیگر میگذارد.
به این ترتیب، انتقال داده فقط به یک سرور مرکزی گره نمیخورد. در بعضی معماریها، با بیشتر شدن تعداد Peerها منابع بیشتری نیز برای توزیع داده وارد شبکه میشود.
تفاوت P2P با Client-Server
تفاوت اصلی این دو معماری در محل توزیع نقشها و منابع است. در Client-Server، ارائۀ سرویس و کنترل معمولاً متمرکزتر است؛ اما در P2P، یک دستگاه میتواند بسته به شرایط هم نقش Client و هم نقش Server را داشته باشد.
|
Client-Server |
P2P |
معیار |
|
متمرکز |
توزیعشده | ساختار |
|
نقش Client و Server معمولاً جداست |
هر دستگاه میتواند هم Client و هم Server باشد |
نقش دستگاهها |
| بیشتر | کمتر |
وابستگی به مرکز |
|
معمولاً متمرکزتر |
در شبکههای بزرگتر میتواند پیچیدهتر باشد | مدیریت |
|
وابسته به ظرفیت سرور |
بسته به معماری میتواند مقیاسپذیر باشد |
مقیاسپذیری |
| بیشتر | محدودتر |
کنترل مرکزی |
این تفاوتها به معنی برتری همیشگی یکی از این دو معماری نیست. انتخاب میان P2P و Client-Server به نوع سرویس، سطح امنیت و کنترل موردنیاز و شیوۀ توزیع داده بستگی دارد.
4 نوع شبکه P2P
شبکههای P2P یک ساختار واحد ندارند و بسته به میزان وابستگی به مرکز و نحوۀ سازماندهی Peerها، میتوانند شکلهای متفاوتی داشته باشند. 4 مدل رایج را میتوان اینطور توضیح داد:
- شبکه P2P متمرکز: در این مدل، ارتباط میان Peerها برقرار است، اما یک سرور مرکزی هنوز ممکن است وظایفی مانند پیدا کردن Peerها یا نگهداری اطلاعات اولیه را بر عهده داشته باشد.
- شبکه P2P غیرمتمرکز: در این معماری، وابستگی به سرور مرکزی کمتر است و Peerها برای پیدا کردن منابع و ارتباط با یکدیگر از سازوکارهای توزیعشده استفاده میکنند.
- شبکه P2P ساختاریافته: Peerها براساس یک ساختار مشخص سازماندهی میشوند تا داده یا Node موردنظر با الگوریتم مشخصی پیدا شود.
- شبکه P2P غیرساختاریافته: Peerها از ساختار ثابت و ازپیشتعیینشدهای پیروی نمیکنند و داده معمولاً با روشهایی مانند جستوجو میان Peerهای متصل پیدا میشود.
کاربردهای شبکه همتا به همتا
کاربرد P2P فقط به اشتراک فایل محدود نمیشود. این معماری در سیستمهای مختلف به کار میرود و شکل استفاده از آن، به نیاز سرویس و نحوۀ طراحی شبکه بستگی دارد. در ادامه به تعدادی از کاربردهای اصلی شبکه p2p اشاره میکنیم:
- اشتراک فایل: شناختهشدهترین نمونۀ P2P، انتقال و توزیع فایل میان کاربران است؛ جایی که Peerها میتوانند بخشهایی از فایل را دریافت کنند و در اختیار دیگران بگذارند.
- بلاکچین: برخی شبکههای بلاکچینی برای ارتباط میان Nodeهای مختلف از معماریهای توزیعشده استفاده میکنند (برای آشنایی بیشتر با پایۀ این فناوری، مقالۀ بلاکچین چیست؟ را مطالعه کنید).
- ارتباطات: بعضی سیستمهای ارتباطی برای انتقال داده میان کاربران از ارتباط مستقیم یا نیمهمستقیم Peer-to-Peer استفاده میکنند.
- شبکههای توزیعشده: P2P در سیستمهایی هم به کار میرود که داده یا منابع میان چند Node توزیع شدهاند.
- انتقال محتوا: برخی سیستمها برای رساندن بخشی از محتوای موردنیاز کاربران، از Peerها در فرایند توزیع استفاده میکنند.
P2P را نباید با CDN یکسان دانست. CDN معمولاً محتوا را از طریق مجموعهای از سرورها در نقاط مختلف شبکه توزیع میکند و معماری متفاوتی دارد.
چرا برای اجرای Peer یا Node از سرور مجازی استفاده میشود؟
یکی از موقعیتهایی که P2P به زیرساخت «همیشه آنلاین» نیاز دارد، اجرای یک Peer یا Node برای مدت طولانی است. برای مثال، بعضی Nodeهای بلاکچینی باید پیوسته به شبکه متصل بمانند و با Nodeهای دیگر داده ردوبدل کنند. در چنین شرایطی، اتکا به کامپیوتر شخصی همیشه عملی نیست و خاموش شدن دستگاه، قطعی اینترنت یا محدودیتهای شبکۀ خانگی میتواند ارتباط Node را مختل کند.
سرور مجازی میتواند برای چنین سناریویی محیطی همیشه روشن با اتصال اینترنت پایدارتر فراهم کند. به همین دلیل، از VPS میتوان برای اجرای بعضی Nodeهای بلاکچینی، سرویسهای اشتراک فایل یا نرمافزارهای مبتنی بر P2P استفاده کرد. البته نیاز هر سرویس متفاوت است، بنابراین پیش از انتخاب VPS باید CPU و RAM، فضای ذخیرهسازی، پهنای باند و پورتهای موردنیاز را بررسی کرد.
برای سرویسهایی که باید بهطور مداوم با Peerهای زیادی در ارتباط باشند، مشخصات سختافزاری تنها عامل تعیینکننده نیست و موقعیت جغرافیایی دیتاسنتر و کیفیت مسیر شبکه هم میتواند بر عملکرد Node اثر بگذارد.
چالشهای استفاده از P2P برای کاربران ایرانی
برای کاربران ایرانی، اجرای بعضی سرویسهای P2P ممکن است با محدودیتهای شبکه، فیلترینگ برخی سرویسها یا ناپایداری اینترنت خانگی همراه باشد. این مسئله زمانی مهمتر میشود که Peer یا Node باید ساعتها یا روزها بدون وقفه آنلاین بماند؛ چون قطعی یا تغییرات اتصال میتواند ارتباط آن با دیگر Peerها را مختل کند.
محدودیتهای پرداخت بینالمللی نیز ممکن است تهیۀ بعضی سرویسهای خارجی را دشوار کند. به همین دلیل، استفاده از سرور مجازی در لوکیشن مناسب میتواند برای اجرای یک Node همیشه آنلاین، عملیتر از نگهداشتن آن روی سیستم خانگی باشد. با این حال، لوکیشن سرور باید براساس مسیر شبکه، کاربران و نیاز خود سرویس انتخاب شود.
مزایای شبکه P2P
یکی از مهمترین مزیتهای شبکه P2P این است که دادهها و منابع میان چند Peer توزیع میشوند و شبکه لزوماً به یک سرور مرکزی وابسته نمیماند. همین ساختار میتواند وابستگی به یک نقطۀ مرکزی را کاهش دهد؛ بنابراین از کار افتادن یک Peer همیشه به معنی توقف کل شبکه نیست، هرچند میزان تحمل خطا به معماری و نحوه طراحی سیستم بستگی دارد.
در بعضی شبکههای P2P، افزایش تعداد Peerها به معنی اضافهشدن منابع بیشتر برای انتقال و توزیع داده است و همین موضوع میتواند به مقیاسپذیری شبکه کمک کند. از طرف دیگر، بخشی از توان پردازشی، فضای ذخیرهسازی یا پهنای باند دستگاههای عضو نیز میتواند در اختیار شبکه قرار بگیرد. به این ترتیب، منابع بهجای تمرکز روی یک سرور، میان دستگاههای مختلف توزیع میشوند.
معایب شبکه P2P
توزیعشدن نقشها و منابع در P2P در کنار مزایایی که دارد، مدیریت شبکه را هم پیچیدهتر میکند. وقتی تعداد زیادی Peer در شبکه حضور دارند، مدیریت هویت کاربران، سطح دسترسی و میزان اعتماد میان دستگاهها دشوارتر میشود. این مسئله در شبکههای بزرگ یا عمومی، که کنترل مستقیم روی همه اعضا وجود ندارد، اهمیت بیشتری پیدا میکند.
نظارت بر تعداد زیادی Node نیز معمولاً از مدیریت یک ساختار کاملاً متمرکز دشوارتر است. علاوه بر این، تمام Peerها از نظر قدرت سختافزاری، پهنای باند و کیفیت اتصال در شرایط یکسانی نیستند و همین تفاوت میتواند عملکرد شبکه را تحت تأثیر قرار دهد. در شبکههای عمومی باید احتمال حضور Peerهای مخرب را هم در نظر گرفت؛ به همین دلیل، سازوکارهایی مانند احراز هویت، رمزنگاری و اعتبارسنجی دادهها نقش مهمتری در حفظ امنیت شبکه پیدا میکنند.
آیا شبکه P2P امن است؟
نمیتوان P2P را ذاتاً امن یا ناامن دانست. سطح امنیت یک شبکه P2P به نوع شبکه و سازوکارهایی بستگی دارد که برای محافظت از آن در نظر گرفته شدهاند. در شبکههای عمومی، موضوعاتی مانند رمزنگاری ارتباطات، احراز هویت Peerها، کنترل دسترسی، اعتبارسنجی دادهها و مقابله با Nodeهای مخرب باید از همان ابتدا در طراحی شبکه در نظر گرفته شوند.
در عمل، باید مشخص باشد چه کسانی اجازۀ ورود به شبکه دارند، Peerها چگونه شناسایی میشوند و دادههای دریافتی با چه روشی اعتبارسنجی خواهند شد.
آیا P2P برای تمام کاربردها مناسب است؟
P2P برای هر سناریویی انتخاب مناسبی نیست. اگر یک سازمان به کنترل مرکزی، مدیریت دقیق کاربران، ثبت متمرکز لاگها یا سیاستهای امنیتی یکپارچه نیاز داشته باشد، معماری Client-Server میتواند انتخاب مناسبتری باشد.
از طرف دیگر، وقتی توزیع داده، کاهش وابستگی به یک نقطۀ مرکزی یا ارتباط میان تعداد زیادی Node اهمیت بیشتری دارد، P2P میتواند گزینۀ قابلبررسی باشد.
در بسیاری از سیستمهای مدرن، این دو مدل هم لزوماً جدا از یکدیگر استفاده نمیشوند و ممکن است یک سیستم ترکیبی از هر دو معماری را به کار بگیرد. بنابراین انتخاب میان P2P و Client-Server همیشه یک تصمیم صفر و یکی نیست.
جمعبندی
شبکه P2P یا Peer to Peer معماریای است که در آن نقش دریافت و ارائه داده میان Peerها توزیع میشود و دستگاهها میتوانند بدون وابستگی کامل به یک سرور مرکزی با یکدیگر ارتباط داشته باشند. همین ساختار در کاربردهایی مانند اشتراک فایل، بعضی سیستمهای توزیعشده و شبکههای بلاکچینی دیده میشود.
با این حال، P2P برای هر کاربردی مناسب نیست. امنیت، نحوۀ مدیریت Peerها، مقیاس شبکه، نوع داده و میزان کنترل موردنیاز از عواملی هستند که باید پیش از انتخاب این معماری بررسی شوند.
سؤالات متداول
شبکه Peer-to-Peer چیست؟
شبکه Peer to Peer همان شبکه همتا به همتاست؛ معماریای که در آن دستگاهها یا Nodeها میتوانند بدون وابستگی کامل به یک سرور مرکزی با یکدیگر ارتباط داشته باشند. این مدل در کاربردهایی مانند اشتراک فایل، سیستمهای توزیعشده و برخی شبکههای بلاکچینی استفاده میشود.
P2P مخفف چیست؟
P2P مخفف Peer-to-Peer است و در فارسی معمولاً «همتا به همتا» ترجمه میشود. این اصطلاح به معماریای اشاره دارد که در آن دستگاهها برای ارتباط و تبادل داده، لزوماً به یک سرور مرکزی وابسته نیستند.
آیا شبکه P2P امن است؟
P2P ذاتاً امن یا ناامن نیست. امنیت آن به روش احراز هویت، رمزنگاری، کنترل دسترسی، اعتبارسنجی دادهها و نحوۀ مدیریت Peerها بستگی دارد. در شبکههای عمومی، Peerهای ناشناس یا مخرب میتوانند ریسک امنیتی ایجاد کنند.
