Comprendre le concept des réseaux peer-to-peer

Basics

En informatique, un groupe d'appareils qui stockent et partagent collectivement des fichiers est connu sous le nom de réseau peer-to-peer (P2P). Chaque nœud du réseau agit comme un pair individuel et possède une puissance égale, effectuant les mêmes tâches. L'architecture P2P a diverses utilisations, mais elle a gagné en popularité dans les années 1990 avec la création des premiers programmes de partage de fichiers.

En technologie financière, P2P fait référence à l'échange de cryptomonnaies ou d'actifs numériques via un réseau distribué. Les plateformes P2P permettent aux acheteurs et vendeurs d'exécuter des transactions sans intermédiaires. De plus, certains sites proposent un environnement P2P qui met en relation prêteurs et emprunteurs.

La plupart des cryptomonnaies utilisent des réseaux P2P, qui constituent une part importante de l'industrie de la blockchain. L'architecture P2P est également utilisée dans diverses autres applications d'informatique distribuée, notamment les moteurs de recherche web, les places de marché en ligne, les plateformes de streaming et le protocole web InterPlanetary File System (IPFS).

How Does P2P Work? 

Les systèmes peer-to-peer sont maintenus par un réseau distribué d'utilisateurs, qui n'a pas d'administrateur ou de serveur central. Chaque nœud du réseau conserve une copie des fichiers et agit à la fois comme client et serveur pour les autres nœuds. Cela permet à chaque nœud de télécharger des fichiers depuis et d'uploader des fichiers vers d'autres nœuds, ce qui le distingue des systèmes client-serveur traditionnels où les appareils clients téléchargent des fichiers depuis un serveur centralisé.

À l'aide d'applications logicielles, les utilisateurs peuvent interroger d'autres appareils sur le réseau pour trouver et télécharger des fichiers stockés sur leurs disques durs. Après avoir téléchargé un fichier, un utilisateur peut agir comme source de ce fichier et le mettre en ligne pour d'autres nœuds. En pratique, les deux fonctions peuvent être exécutées simultanément.

Puisque chaque nœud stocke, transmet et reçoit des fichiers, les réseaux P2P deviennent plus rapides et plus efficaces à mesure que leur base d'utilisateurs croît. De plus, contrairement aux modèles traditionnels, leur architecture distribuée rend les systèmes P2P très résistants aux cyberattaques.

Les systèmes P2P peuvent être classés selon leur architecture en trois principaux types : réseaux P2P non structurés, structurés et hybrides.

Unstructured P2P Networks 

Dans les réseaux P2P non structurés, les nœuds n'ont pas d'organisation particulière et la communication entre eux se fait de manière aléatoire. Ces réseaux sont connus pour leur résilience face à une forte activité de churn, comme les entrées et sorties fréquentes de nœuds.

Cependant, comme les requêtes de recherche sont envoyées au plus grand nombre possible de pairs, les réseaux P2P non structurés peuvent exiger une utilisation CPU et mémoire plus élevée. Cela peut provoquer un encombrement du réseau par les requêtes, en particulier si quelques nœuds seulement offrent le contenu recherché. Bien que les réseaux P2P non structurés soient plus faciles à construire, ils peuvent ne pas être le choix le plus efficace.

Structured P2P Networks 

Les réseaux P2P structurés offrent une architecture organisée qui permet aux nœuds de rechercher des fichiers de manière efficace, même lorsque le contenu n'est pas largement disponible. Cela est rendu possible par l'utilisation de fonctions de hachage qui facilitent les recherches dans la base de données.

Bien que les réseaux structurés soient généralement plus efficaces, ils ont aussi tendance à être plus centralisés et peuvent nécessiter des coûts de mise en place et de maintenance plus élevés. De plus, les réseaux structurés peuvent être moins robustes face à des taux de churn élevés.

Hybrid P2P Networks 

Un troisième type de réseau P2P est appelé réseau P2P hybride, qui combine des éléments du modèle client-serveur et de l'architecture P2P. Ces réseaux comportent souvent un serveur central qui aide à la connexion des pairs.

Les réseaux P2P hybrides ont tendance à offrir de meilleures performances globales que les réseaux non structurés ou structurés. En incorporant les avantages des deux approches, ces réseaux atteignent des niveaux élevés d'efficacité et de décentralisation.

Distributed vs. Decentralized 

Il convient de reconnaître que bien que l'architecture P2P soit fondamentalement distribuée, tous les réseaux P2P ne peuvent pas être considérés comme entièrement décentralisés. Certains systèmes nécessitent encore une autorité centrale pour coordonner l'activité du réseau, conduisant ainsi à une approche plus centralisée.

Par exemple, certains réseaux de partage de fichiers P2P n'autorisent les utilisateurs qu'à rechercher et télécharger des fichiers depuis d'autres utilisateurs sans offrir la possibilité de participer à d'autres processus comme la gestion des requêtes de recherche.

De plus, même de petits réseaux avec une base d'utilisateurs limitée et des objectifs partagés peuvent tout de même présenter un certain niveau de centralisation, malgré l'absence d'une infrastructure réseau centralisée.

The Significance of P2P for Blockchain

La technologie blockchain repose sur l'architecture P2P inhérente pour gérer le registre distribué qui alimente le Bitcoin et d'autres cryptomonnaies. Satoshi Nakamoto a défini Bitcoin comme un "Peer-to-Peer Electronic Cash System" permettant le transfert d'argent numérique entre utilisateurs via un réseau P2P. L'architecture P2P permet aux utilisateurs de transiger sans intermédiaires ni serveurs centraux. N'importe qui peut mettre en place un nœud Bitcoin pour participer à la vérification et à la validation des blocs.

Les transactions sur le réseau Bitcoin sont traitées et enregistrées par la blockchain, qui agit comme un registre numérique. Chaque nœud détient une copie de la blockchain et la compare aux autres pour garantir l'exactitude des données, en rejetant rapidement les activités malveillantes ou inexactes. Les nœuds peuvent assumer différents rôles dans les blockchains de cryptomonnaies, les nœuds complets fournissant une sécurité en vérifiant les transactions selon les règles de consensus du système.

Les nœuds complets conservent une copie complète et mise à jour de la blockchain, ce qui leur permet de vérifier collectivement l'état réel du registre distribué. Il est important de noter que tous les nœuds validants complets ne sont pas des mineurs. L'architecture de la blockchain assure un réseau décentralisé et sécurisé, éliminant le besoin de banques ou d'intermédiaires pour traiter les transactions.

Benefits

L'utilisation de l'architecture P2P dans les blockchains apporte divers avantages. L'un des plus importants est sa sécurité renforcée par rapport aux configurations client-serveur traditionnelles. Avec des blockchains distribuées sur de nombreux nœuds, les attaques par déni de service qui affectent couramment de nombreux systèmes deviennent presque impossibles.

De plus, comme le consensus d'une majorité de nœuds est requis avant qu'une donnée puisse être ajoutée à une blockchain, il est compliqué pour un attaquant de manipuler les données, surtout dans des réseaux étendus comme Bitcoin. Dans des blockchains plus petites, une personne ou un groupe pourrait potentiellement contrôler la majorité des nœuds, conduisant à une attaque des 51 pour cent.

C'est ainsi que les blockchains, y compris Bitcoin, ont pu atteindre la tolérance aux pannes byzantines. Le réseau P2P distribué, combiné à l'exigence d'un consensus majoritaire, rend les blockchains très résistantes aux activités malveillantes.

En plus d'une sécurité accrue, l'architecture P2P dans les blockchains de cryptomonnaies les rend également résistantes à la censure par des autorités centrales. Contrairement aux comptes bancaires, les gouvernements ne peuvent pas geler ou vider des portefeuilles de cryptomonnaies. Cette résistance à la censure s'étend également au traitement privé des paiements et aux plateformes de contenu. Certains créateurs de contenu et commerçants en ligne ont adopté les paiements en cryptomonnaies pour éviter que leurs transactions soient bloquées par des tiers.

Limitations 

L'utilisation des réseaux P2P dans les blockchains offre de nombreux avantages mais présente aussi certaines limites.

La principale limite des réseaux P2P est la puissance de calcul importante requise pour mettre à jour les registres distribués sur chaque nœud, ce qui réduit l'efficacité et représente un défi majeur pour la scalabilité. Cependant, les développeurs explorent des alternatives potentielles pour répondre à cette limitation, y compris le protocole Mimblewimble, le Lightning Network et Ethereum Plasma.

Une autre limite provient des événements de hard fork, où des groupes de nœuds peuvent copier et modifier le code pour créer un nouveau réseau parallèle. Si certaines mesures de sécurité ne sont pas adoptées, les deux chaînes peuvent devenir vulnérables aux attaques par rejeu.

La nature distribuée des réseaux P2P les rend difficiles à contrôler et à réglementer, ce qui a conduit à des activités illégales et des violations de droits d'auteur par plusieurs entreprises et applications P2P. Ce problème n'est pas unique à la blockchain mais constitue plutôt un défi plus large associé aux réseaux P2P en général.

Conclusion

L'architecture P2P est essentielle aux blockchains et permet des registres de transactions distribués sur des réseaux de nœuds, offrant sécurité, décentralisation et résistance à la censure. Au-delà de la blockchain, les systèmes P2P ont diverses applications en informatique distribuée, notamment les réseaux de partage de fichiers et les plateformes d'échange d'énergie.