分散コンピューティングネットワークをセットアップする場合、展開できる分散システムアーキテクチャにはさまざまな種類があります。この記事では、ブロックチェーンのピアツーピア分散システムアーキテクチャに特に焦点を当てて、分散システムアーキテクチャのタイプについて詳しく見ていきます。.
分散システムアーキテクチャの種類
クライアントサーバーモデル
電子メールやネットワークプリンタなどのアプリケーションは、通常、クライアントサーバーアーキテクチャを使用します。基本的に、プロバイダー（サーバーと呼ばれる）とリクエスター（クライアントと呼ばれる）には異なる役割があります。サーバーは、クライアントがオンデマンドで利用できるすべての処理、データ管理、およびコンピューティングの要件を処理します。データベースエントリが変更された場合、クライアントは必ずしも何もする必要はありません。サーバー上のデータのみを変更する必要があります.
このモデルでは、サーバーは単一のデバイスである必要はありません。ワークロードを分散するために同様のタスクを実行する複数のサーバーである可能性があります。モデルは、特定のハードウェアではなく、クライアントとサーバーの役割を参照します.
クライアント/サーバーモデル図。出典：ウィキメディアコモンズ
ラップトップやスマートフォンを使用してウェブを閲覧したり、ソーシャルメディアアプリを使用したり、モバイルゲームをプレイしたり、Netflixで映画を視聴したりするたびに、クライアントサーバーインタラクションを毎日使用しています。クライアントサーバー分散システムアーキテクチャは、分散分散システムアーキテクチャとしてのブロックチェーンとは対照的に、「集中型」コンピュータシステムについて話すときに参照するものです。.
これは簡単な説明ですが、3層など、さまざまなタイプのクライアントサーバーアーキテクチャがあります。このモデルでは、アプリケーション自体を実行しているサーバーを、アプリケーションの背後にあるデータを格納しているサーバーから分離します。他にもありますが、ブロックチェーンとは関係がないため、ここではすべてを分析しません。.
ピアツーピアモデル
ピアツーピア（P2P）分散システムアーキテクチャには、特定のクライアントやサーバーはありません。 P2Pネットワークは、ノードと呼ばれるマシンの分散システムです。すべてのノードは、同時にまたは異なる時点でクライアントとサーバーの役割を実行できます。モデルは名前自体に固有のものです。P2Pネットワークでは、各マシンはクライアントやサーバーではなく、同等のピアです。.
P2Pネットワークは、音楽共有サイトNapsterなどのファイル共有サービスのリリース後に普及しました。 P2Pのアイデアは、システムが集中制御から独立して動作できるため、一種のカルトステータスを獲得しました。今日、ブロックチェーンの外では、ファイル共有プロトコルBitTorrentは、おそらくP2Pネットワークに関連する最大かつ最も認識可能な名前です。.
非構造化ネットワークと構造化ネットワーク
ノードが相互にリンクする方法、およびデータのインデックス付けと検出の方法に基づいて、P2Pネットワークは構造化または非構造化として分類されます。非構造化システムでは、ノードは単に相互にランダムな接続を形成します。非構造化ネットワークは、構築とスケールアップまたはスケールダウンが簡単です.
非構造化ピアツーピアネットワーク図（出典：ウィキメディアコモンズ）
ただし、構造化されていないため、インデックス作成がはるかに困難になります。ノードが特定のデータまたは別のノードを検索する場合、検索の潜在的なターゲットとなる可能性のあるできるだけ多くのノードに到達するために、ネットワークをフラッディングする必要があります。すべてのノードがすべての要求を処理する必要があるため、これはより多くのネットワーク電力を使用します。さらに、データがまれである場合、ネットワーク上のすべてのノードがすべての要求を処理できない場合、データが見つからない可能性があります。非構造化ネットワークの例には、KazaaやLimewireが含まれます.
一方、構造化ネットワーク上のデータの検索は簡単です。構造化ネットワークは、分散ハッシュテーブルを使用して、どのピアがどのファイルとファイルのバージョンを保持しているかを識別します。コードは構造化されたP2Pネットワークの一例です.
構造化されたP2Pネットワークで使用される分散ハッシュテーブルの図。出典：ウィキメディアコモンズ
ブロックチェーンが特別な理由
分散システムアーキテクチャの純粋なモデルとして、P2Pネットワークにはさまざまな利点と課題があります。主な利点は、障害の中心点がないため、ダウンタイムに対する回復力です。.
ただし、P2Pネットワーク内のノードはクライアントとサーバーの両方として機能しているため、攻撃に対してより脆弱です。このような攻撃には、サービス拒否、マルウェアまたは破損したデータの配布が含まれる場合があります。. 1つの研究 Kazaaからダウンロードされた50万のファイルの15％が52の異なるウイルスに感染していることがわかりました.
ブロックチェーンは100％腐敗しないわけではありませんが、サトシはビットコインを書いたときに脆弱性の問題に対する独創的な解決策を思いつきました 白書. コンセンサスプロトコルを導入することにより、ビットコインネットワーク上のすべてのノードはトランザクションが有効であることに同意する必要があります。ゲーム理論を使用すると、各ノードが次のブロックをマイニングするために競合します.
次のブロックのマイニングに成功すると、報酬が得られ、ノードオペレーターにネットワークをクリーンに保つインセンティブが提供されます。ノードオペレーターの51％以上が連携して次のブロック報酬を求めて競争し続ければ、ブロックチェーンは攻撃を受けずに稼働し続けます.
結論
もちろん、ハッシュや暗号署名の使用など、ビットコインにはデジタル価値のストアを作成する他の要素があります。ただし、P2P分散システムアーキテクチャに固有の弱点を克服するためにSatoshiによって発明されたソリューションは、依然としてブロックチェーンの最も魅力的で革新的なコンポーネントの1つです。.
ビットコインの開始以来、他の多くの人がサトシのアイデアに基づいて独創的な開発を考え出しました。それらの開発は今日まで続いています。ブロックチェーンは、分散システムアーキテクチャの革新的なステップを表しています。さらに、この技術は今後何年にもわたって進化していきます.
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