No campo da ciência da computação, uma rede peer-to-peer (P2P) consiste em um grupo de dispositivos que coletivamente armazenam e compartilham arquivos. Cada participante, conhecido como nó, age como um peer individual. Normalmente, todos os nós têm o mesmo poder e executam as mesmas tarefas.
Na área de tecnologia financeira, o termo peer-to-peer geralmente se refere à troca de criptomoedas ou ativos digitais por meio de uma rede distribuída. Uma plataforma P2P permite que compradores e vendedores executem negociações sem a necessidade de intermediários. Em alguns casos, sites também podem fornecer um ambiente P2P que conecta credores e tomadores de empréstimos.
A arquitetura P2P pode ser adequada para vários casos de uso, mas se tornou especialmente popular na década de 1990, quando os primeiros programas de compartilhamento de arquivos foram criados. Hoje, as redes P2P estão no cerne da maioria das criptomoedas, representando uma grande parte da indústria de blockchain. No entanto, elas também são utilizadas em outras aplicações de computação distribuída, incluindo motores de busca na web, plataformas de streaming, mercados online e o protocolo web InterPlanetary File System (IPFS).
Como o P2P funciona?
Essencialmente, um sistema P2P é mantido por uma rede distribuída de usuários. Geralmente, eles não possuem um administrador ou servidor central, pois cada nó possui uma cópia dos arquivos – atuando como cliente e servidor para outros nós. Assim, cada nó pode baixar arquivos de outros nós ou fazer upload de arquivos para eles. Isso é o que diferencia as redes P2P dos sistemas cliente-servidor mais tradicionais, nos quais os dispositivos clientes baixam arquivos de um servidor centralizado.
Nas redes P2P, os dispositivos conectados compartilham arquivos armazenados em seus discos rígidos. Usando aplicativos de software projetados para mediar o compartilhamento de dados, os usuários podem consultar outros dispositivos na rede para encontrar e baixar arquivos. Uma vez que um usuário tenha baixado um determinado arquivo, ele pode se tornar uma fonte desse arquivo.
Em outras palavras, quando um nó age como cliente, ele baixa arquivos de outros nós da rede. Mas quando ele está trabalhando como servidor, ele é a fonte de onde outros nós podem baixar arquivos. Na prática, no entanto, ambas as funções podem ser executadas ao mesmo tempo (por exemplo, baixando o arquivo A e fazendo upload do arquivo B).
Como cada nó armazena, transmite e recebe arquivos, as redes P2P tendem a ser mais rápidas e eficientes à medida que sua base de usuários cresce. Além disso, sua arquitetura distribuída torna os sistemas P2P muito resistentes a ataques cibernéticos. Ao contrário dos modelos tradicionais, as redes P2P não possuem um único ponto de falha.
Podemos categorizar os sistemas peer-to-peer de acordo com sua arquitetura. Os três principais tipos são chamados de redes P2P não estruturadas, estruturadas e híbridas.
Redes P2P não estruturadas
As redes P2P não estruturadas não apresentam nenhuma organização específica dos nós. Os participantes se comunicam aleatoriamente uns com os outros. Esses sistemas são considerados robustos contra alta atividade de rotatividade (ou seja, vários nós entrando e saindo da rede com frequência).
Embora seja mais fácil de construir, as redes P2P não estruturadas podem exigir maior uso de CPU e memória, pois as consultas de pesquisa são enviadas para o maior número possível de pares. Isso tende a inundar a rede com consultas, especialmente se um pequeno número de nós estiver oferecendo o conteúdo desejado.
Redes P2P estruturadas
Em contraste, as redes P2P estruturadas apresentam uma arquitetura organizada, permitindo que os nós pesquisem eficientemente arquivos, mesmo que o conteúdo não esteja amplamente disponível. Na maioria dos casos, isso é alcançado por meio do uso de funções de hash que facilitam a consulta de bancos de dados.
Embora as redes estruturadas possam ser mais eficientes, elas tendem a apresentar níveis mais altos de centralização e geralmente exigem maiores custos de configuração e manutenção. Além disso, as redes estruturadas são menos robustas quando enfrentam altas taxas de rotatividade.
Redes P2P híbridas
As redes P2P híbridas combinam o modelo cliente-servidor convencional com alguns aspectos da arquitetura peer-to-peer. Por exemplo, seu design pode conter um servidor central que facilita a conexão entre os pares.
Em comparação com os outros dois tipos, os modelos híbridos tendem a apresentar um desempenho geral melhorado. Normalmente, eles combinam algumas das principais vantagens de cada abordagem, alcançando graus significativos de eficiência e descentralização simultaneamente.
Distribuído vs descentralizado
Embora a arquitetura P2P seja inerentemente distribuída, é importante observar que existem graus variados de descentralização. Nem todas as redes P2P são descentralizadas.
De fato, muitos sistemas dependem de uma autoridade central para guiar a atividade da rede, tornando-os um tanto centralizados. Por exemplo, alguns sistemas de compartilhamento de arquivos P2P permitem que os usuários pesquisem e baixem arquivos de outros usuários, mas eles não podem participar de outros processos, como gerenciar consultas de pesquisa.
Além disso, redes pequenas controladas por um número limitado de usuários com metas compartilhadas também podem ter um grau maior de centralização, apesar da ausência de uma infraestrutura de rede centralizada.
O papel do P2P nas blockchains
Nos estágios iniciais do Bitcoin, Satoshi Nakamoto definiu a criptomoeda como um “Sistema de Dinheiro Eletrônico Peer-to-Peer”. O Bitcoin foi criado como uma forma digital de dinheiro. Ele pode ser transferido de um usuário para outro por meio de uma rede P2P, que gerencia um livro-razão distribuído chamado blockchain.
Nesse contexto, a arquitetura P2P inerente à tecnologia blockchain é o que permite que o Bitcoin e outras criptomoedas sejam transferidos globalmente, sem a necessidade de intermediários ou qualquer servidor central. Além disso, qualquer pessoa pode configurar um nó Bitcoin se desejar participar do processo de verificação e validação dos blocos.
Portanto, não há bancos processando ou registrando transações na rede Bitcoin. Em vez disso, a blockchain atua como um livro-razão digital que registra publicamente todas as atividades. Basicamente, cada nó possui uma cópia da blockchain e a compara com outros nós para garantir que os dados sejam precisos. A rede rapidamente rejeita qualquer atividade maliciosa ou imprecisão.
No contexto das blockchains de criptomoedas, os nós podem desempenhar uma variedade de funções diferentes. Os nós completos, por exemplo, são aqueles que fornecem segurança à rede, verificando transações em conformidade com as regras de consenso do sistema.
Cada nó completo mantém uma cópia completa e atualizada da blockchain, permitindo que eles participem do trabalho coletivo de verificar o verdadeiro estado do livro-razão distribuído. No entanto, vale ressaltar que nem todos os nós completos de validação são mineradores.
Vantagens
A arquitetura peer-to-peer das blockchains oferece muitos benefícios. Entre os mais importantes está o fato de que as redes P2P oferecem maior segurança do que os arranjos tradicionais cliente-servidor. A distribuição das blockchains em grande número de nós as torna praticamente imunes a ataques de negação de serviço (DoS) que afetam inúmeros sistemas.
Da mesma forma, como a maioria dos nós deve estabelecer consenso antes que os dados sejam adicionados a uma blockchain, é quase impossível para um atacante alterar os dados. Isso é especialmente verdadeiro para grandes redes como a do Bitcoin. Blockchains menores são mais suscetíveis a ataques porque uma pessoa ou grupo eventualmente poderia obter controle sobre a maioria dos nós (isso é conhecido como ataque de 51%).
Como resultado, a rede distribuída peer-to-peer, combinada com o requisito de consenso da maioria, confere às blockchains um grau relativamente alto de resistência a atividades maliciosas. O modelo P2P é uma das razões pelas quais o Bitcoin (e outras blockchains) foram capazes de alcançar a chamada tolerância a falhas bizantinas.
Além da segurança, o uso da arquitetura P2P nas blockchains de criptomoedas também as torna resistentes à censura por autoridades centrais. Ao contrário das contas bancárias tradicionais, as carteiras de criptomoedas não podem ser congeladas ou esvaziadas por governos. Essa resistência também se estende aos esforços de censura por plataformas privadas de processamento de pagamentos e de conteúdo. Alguns criadores de conteúdo e comerciantes online adotaram pagamentos em criptomoedas como forma de evitar que seus pagamentos sejam bloqueados por terceiros.
Limitações
Apesar de suas muitas vantagens, o uso de redes P2P em blockchains também tem algumas limitações.
Devido ao fato de os registros distribuídos precisarem ser atualizados em todos os nós em vez de em um servidor central, adicionar transações a uma blockchain requer uma quantidade massiva de poder de computação. Embora isso forneça maior segurança, reduz consideravelmente a eficiência e é um dos principais obstáculos quando se trata de escalabilidade e adoção generalizada.
No entanto, criptógrafos e desenvolvedores de blockchain estão pesquisando alternativas que podem ser usadas como soluções de escalabilidade. Exemplos proeminentes incluem a Lightning Network, Ethereum Plasma e o protocolo Mimblewimble.
Outra limitação potencial está relacionada a ataques que podem surgir durante eventos de hard fork. Como a maioria das blockchains é descentralizada e de código aberto, grupos de nós são livres para copiar e modificar o código e se separar da cadeia principal para formar uma nova rede paralela. Os hard forks são completamente normais e não representam uma ameaça por si só. Mas se certos métodos de segurança não forem adotados corretamente, ambas as cadeias podem se tornar vulneráveis a ataques de reprodução.
Além disso, a natureza distribuída das redes P2P torna-as relativamente difíceis de controlar e regular, não apenas no âmbito das blockchains. Várias aplicações e empresas P2P se envolveram em atividades ilegais e violações de direitos autorais.
Pensamentos finais
A arquitetura peer-to-peer pode ser desenvolvida e usada de várias maneiras diferentes e está no cerne das blockchains que tornam as criptomoedas possíveis. Ao distribuir os registros de transações por uma grande rede de nós, a arquitetura P2P oferece segurança, descentralização e resistência à censura.
Além de sua utilidade na tecnologia blockchain, os sistemas P2P também podem servir a outras aplicações de computação distribuída, desde redes de compartilhamento de arquivos até plataformas de negociação de energia.
Perguntas Frequentes Sobre P2P
Os dispositivos P2P precisam de uma conexão à internet?
Sim, os dispositivos P2P se comunicam por meio de uma rede, que geralmente é a Internet.
Quais são os benefícios do P2P em relação a servidores centralizados?
O P2P oferece maior resiliência, eficiência na distribuição de conteúdo e autonomia do usuário em comparação com servidores centralizados.
As redes P2P são seguras?
A segurança depende da implementação e das medidas de segurança adotadas, uma vez que os dispositivos se comunicam diretamente.
O P2P é usado apenas na tecnologia?
Não, embora seja comum na tecnologia, o modelo P2P também tem aplicações em outros campos, como economia e governança.
Quais são os desafios legais do P2P?
O compartilhamento de conteúdo ilegal e a violação de direitos autorais são desafios legais associados às redes P2P.
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