Τι είναι η Κατανεμημένη Υπολογιστική; Εξετάζοντας τη ραχοκοκαλιά του Blockchain

Ο κατανεμημένος υπολογισμός είναι μια θεμελιώδης υπολογιστική αρχή που στηρίζει την τεχνολογία blockchain, αλλά τι είναι ακριβώς;

Μια βασική κατανόηση του blockchain είναι ότι είναι ένα δίκτυο υπολογιστών που επαληθεύουν τις συναλλαγές. Ωστόσο, για όποιον ενδιαφέρεται να σκάψει λίγο πιο βαθιά, αναρωτιέται πώς λειτουργεί η κρυπτογράφηση κλειδιού, ή η μάθηση για τους κατανεμημένους υπολογιστές μπορεί να οδηγήσει σε καλύτερη κατανόηση της τεχνολογίας blockchain. Η κατανόηση του πώς λειτουργεί η τεχνολογία δεν είναι μόνο για τους επιστημονικά περίεργους. Μπορεί επίσης να σας βοηθήσει να λάβετε πιο ενημερωμένες επενδυτικές αποφάσεις εστιάζοντας σε έργα με σταθερή τεχνολογική βάση.

Αυτό το άρθρο αποτελείται από δύο μέρη.

Τα πρώτα εξώφυλλα τι είναι η κατανεμημένη πληροφορική, πώς χρησιμοποιείται και τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα.

Στο δεύτερο μέρος, εξετάζουμε περαιτέρω τις διαφορετικές αρχιτεκτονικές των κατανεμημένων συστημάτων και εμβαθύνουμε στην αρχιτεκτονική peer-to-peer του blockchain.

Τι είναι η Κατανεμημένη Υπολογιστική;

Στο απλούστερο επίπεδο, ο κατανεμημένος υπολογισμός είναι απλώς ένα δίκτυο υπολογιστών που συνεργάζονται ως ένα σύστημα. Τα μηχανήματα μπορούν να βρίσκονται σε κοντινή απόσταση μεταξύ τους και να συνδέονται φυσικά ως μέρος ενός τοπικού δικτύου. Ή, όπως σε δίκτυα που βασίζονται σε blockchain όπως το Bitcoin, οι υπολογιστές μπορούν να είναι γεωγραφικά διασκορπισμένοι.

Η κατανεμημένη πληροφορική υπάρχει για πολύ περισσότερο από το ίδιο το blockchain. Καθώς η χρήση των υπολογιστών σε πανεπιστήμια και ερευνητικά εργαστήρια αυξήθηκε κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1960, προέκυψε η ανάγκη οι υπολογιστές να αρχίσουν να μιλούν μεταξύ τους, να μοιράζονται υλικό όπως αποθήκευση και εκτυπωτές. Στη δεκαετία του 1970 ιδρύθηκαν τα πρώτα τοπικά δίκτυα. Τα πρώτα κατανεμημένα υπολογιστικά συστήματα ήταν τοπικά δίκτυα όπως το Ethernet, μια οικογένεια τεχνολογιών δικτύωσης που αναπτύχθηκε από τη Xerox. Τώρα είναι παντού. Κάθε φορά που συνδέεστε σε μια νέα σύνδεση Wi-Fi, μπαίνετε σε ένα νέο δίκτυο υπολογιστών.

Οι υπολογιστές σε κατανεμημένα δίκτυα δεν χρειάζεται να είναι σε κάποια συγκεκριμένη μορφή ή διαμόρφωση υλικού. Θα μπορούσαν να είναι φορητοί υπολογιστές ή μεγάλοι υπολογιστές, υπολογιστές ή Mac. Σε blockchains, μπορεί να είναι υπολογιστές που εκτελούν CPU ή GPU ή αποκλειστικό υλικό όπως ένας εξορύκτης ASIC.

Ωστόσο, ανεξάρτητα από τον τύπο του μηχανήματος στο δίκτυο, πρέπει όλα να λειτουργούν ως ένας ενιαίος υπολογιστής. Ο τελικός χρήστης δεν θα πρέπει να είναι σε θέση να αναγνωρίσει ότι υπάρχει ένα κατανεμημένο υπολογιστικό δίκτυο πίσω από τη διεπαφή.

Γιατί να χρησιμοποιήσετε Κατανεμημένους Υπολογιστές;

Για να δείξετε τα βασικά του τι είναι η κατανεμημένη πληροφορική, σκεφτείτε μια εταιρεία που κατέχει και διαχειρίζεται μια εφαρμογή Ιστού, ας πούμε έναν ιστότοπο εργαστηρίου. Καθώς η εφαρμογή κερδίζει όλο και περισσότερους χρήστες, τόσο υποψήφιους όσο και υπαλλήλους προσλήψεων, η εταιρεία χρειάζεται όλο και περισσότερους υπολογιστικούς πόρους για να συνεχίσει να λειτουργεί τον ιστότοπο.

Στην αρχή, η εταιρεία μπορεί να αναβαθμίσει την υποδομή διακομιστή της για να φιλοξενήσει νέους χρήστες, προσθέτοντας περισσότερη μνήμη και εύρος ζώνης. Ονομάζουμε αυτό το είδος επέκτασης κάθετη κλιμάκωση. Ωστόσο, σε ένα κρίσιμο επίπεδο, αυτό καθίσταται μη πρακτικό τόσο φυσικά όσο και οικονομικά.

Σε αυτό το κρίσιμο σημείο, η κατανεμημένη πληροφορική παρέχει μια λύση, με τη μορφή οριζόντια κλιμάκωση. Αντί να αναβαθμίσει την υπάρχουσα υποδομή υπολογιστών, η εταιρεία προσθέτει περισσότερους υπολογιστές στο σύστημα για να αντιμετωπίσει τον αυξημένο φόρτο εργασίας.

Στο παράδειγμα της τοποθεσίας μας στον πίνακα εργασίας, η εταιρεία γνωρίζει ότι το μεγαλύτερο μέρος της επισκεψιμότητας είναι άτομα που περιηγούνται στους πίνακες θέσεων εργασίας. Έτσι, μπορεί να προσθέσει έναν slave server για να πάρει το βάρος της δραστηριότητας περιήγησης. Ο υποτελής διακομιστής λαμβάνει πληροφορίες από έναν κύριο διακομιστή, ο οποίος ενημερώνει τη βάση δεδομένων με νέα αρχεία υποψηφίων και εργασιών.

Το blockchain είναι ένα δίκτυο peer-to-peer, το οποίο είναι ένα διαφορετικό είδος κατανεμημένου συστήματος από αυτό που απεικονίζεται σε αυτό το παράδειγμα. Θα εξετάσουμε τους διαφορετικούς τύπους κατανεμημένων συστημάτων μέρος δεύτερο, καλύπτοντας κατανεμημένες αρχιτεκτονικές υπολογιστών.

Πλεονεκτήματα του Κατανεμημένου Υπολογισμού

Όταν απαντάτε στην ερώτηση «Τι είναι η κατανεμημένη υπολογιστική», είναι επίσης σημαντικό να εξετάσετε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα. Όταν εξετάζουμε αυτά τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα, σκεφτείτε ότι ο κατανεμημένος υπολογισμός είναι κάτι περισσότερο από μια απλή αλυσίδα μπλοκ. Μια εταιρεία που εφαρμόζει ένα κατανεμημένο υπολογιστικό σύστημα μπορεί να έχει προβλήματα που δεν επηρεάζουν τις δημόσιες αλυσίδες μπλοκ και αντίστροφα.

Ανοχή σφαλμάτων και πλεονασμός

Ένα από τα πιο σημαντικά πλεονεκτήματα των κατανεμημένων υπολογιστών είναι ότι δεν έχει σημασία αν μία ή περισσότερες μηχανές στο δίκτυο πέφτουν εκτός λειτουργίας, επειδή οι υπόλοιπες μπορούν να σηκώσουν τη χαλάρωση. Αυτό σημαίνει ότι ένα δίκτυο μπορεί να είναι πάντα ενεργοποιημένο. Αυτό επιτρέπει τη διαπραγμάτευση κρυπτογράφησης 24/7, ωστόσο, σε ένα πλαίσιο blockchain έχει και άλλα πλεονεκτήματα. Για παράδειγμα, εταιρείες όπως η Walmart που χρησιμοποιούν blockchain στα συστήματα εφοδιαστικής τους αλυσίδας, χωρίς διακοπές. Αυτό είναι ένα τεράστιο μπόνους για μια παγκόσμια λειτουργία της εφοδιαστικής αλυσίδας.

Κόστους Αποτελεσματικότητα και Συνολική Αποδοτικότητα

Τα κατανεμημένα συστήματα προσφέρουν καλύτερη απόδοση τόσο όσον αφορά το κόστος όσο και τη συνολική απόδοση σε σύγκριση με τα κεντρικά συστήματα. Τα κεντρικά συστήματα είναι αποτελεσματικά μέχρι ένα σημείο. Ωστόσο, το παράδειγμα του πίνακα εργασιών μας δείχνει ότι όταν οι υπολογιστικές ανάγκες φτάσουν ένα συγκεκριμένο μέγεθος, είναι πιο λογικό να κλιμακώνεται οριζόντια παρά κάθετα. Η προσθήκη περισσότερων μηχανών σε ένα δίκτυο είναι πιο αποτελεσματική τόσο τεχνολογικά όσο και οικονομικά.

Απεριόριστες δυνατότητες

Όσον αφορά την καθαρή υπολογιστική ισχύ, ο κατανεμημένος υπολογισμός προσφέρει ευκολότερη επεκτασιμότητα από τον κεντρικό υπολογιστή. Είναι σχετικά εύκολο να προσθέσετε περισσότερα μηχανήματα για να αποκτήσετε περισσότερη υπολογιστική ισχύ και να τα μειώσετε όταν οι ανάγκες σε ενέργεια είναι χαμηλότερες.

Ωστόσο, το blockchain έχει διαφορετικά προβλήματα επεκτασιμότητας. Σε ένα blockchain, ο αριθμός των συναλλαγών που υποβάλλονται σε επεξεργασία σε μια καθορισμένη περίοδο περιορίζει την ταχύτητα συναλλαγής. Επομένως, το ζήτημα της επεκτασιμότητας είναι ένα θέμα της ταχύτητας συναλλαγής. Αυτός ο περιορισμός επεκτασιμότητας οφείλεται στην ανάγκη οι κόμβοι σε μια αλυσίδα μπλοκ να επιτύχουν συναίνεση σχετικά με τις συναλλαγές που πραγματοποιούνται. Επομένως, ενώ η ίδια η κατανεμημένη πληροφορική προσφέρει υψηλό βαθμό επεκτασιμότητας, το στοιχείο της θεωρίας παιχνιδιών του blockchain είναι γενικά αυτό που εμποδίζει την επεκτασιμότητα στις ταχύτητες συναλλαγών.

Μειονεκτήματα του Κατανεμημένου Υπολογισμού

Η κατανεμημένη πληροφορική προσφέρει πολλά οφέλη. Ωστόσο, έρχεται με ορισμένα μειονεκτήματα.

Πολυπλοκότητα – Πόσο περίπλοκη είναι η δημιουργία ενός αποκεντρωμένου, κατανεμημένου υπολογιστικού συστήματος;

Τα κατανεμημένα συστήματα είναι πιο περίπλοκα και δύσκολα στην αντιμετώπιση προβλημάτων από ένα κεντρικό σύστημα. Σε ένα πλαίσιο blockchain, η διαχείριση της κοινότητας των προγραμματιστών, των χειριστών κόμβων και των επενδυτών μπορεί να είναι προκλητική χωρίς να έχει έλεγχο κάποια κεντρική οντότητα. Επομένως, ένα μεγάλο μέρος της πολυπλοκότητας της λειτουργίας ενός blockchain προέρχεται από την ανάγκη για αποκεντρωμένη διακυβέρνηση σε κλίμακα.

Πόσο ασφαλής είναι η κατανεμημένη πληροφορική;

Οι εταιρείες που εφαρμόζουν κατανεμημένα συστήματα πρέπει να διασφαλίζουν την ασφάλεια κάθε συσκευής στο δίκτυο, καθώς και να διασφαλίζουν τη συνοχή των δεδομένων μεταξύ διαφορετικών μηχανημάτων.

Το Blockchain το ξεπερνά αυτό χρησιμοποιώντας πρωτόκολλα συναίνεσης, τα οποία διασφαλίζουν ότι ολόκληρο το δίκτυο συμφωνεί σε μια ενιαία πηγή αλήθειας. Το πρωτόκολλο συναίνεσης βοηθά επίσης στην προστασία από κακόβουλους παράγοντες. Εφόσον το 51 τοις εκατό του δικτύου ενεργεί προς τα συμφέροντα του ομίλου, το δίκτυο παραμένει ασφαλές. Αυτό γίνεται πρόκληση εάν οι δεξαμενές εξόρυξης συγκεντρώνουν επαρκή ισχύ κατακερματισμού να εξαπολύσει επίθεση κατά 51 τοις εκατό. Αυτός ο κίνδυνος είναι ο λόγος για τον οποίο τόσοι πολλοί στην κοινότητα του blockchain πιέζουν για πλήρη αποκέντρωση, στρέφοντας κατά εταιρειών όπως η Bitmain, η οποία κυριαρχεί στην εξόρυξη μεγάλων κρυπτονομισμάτων.

Πόσο κοστίζει η κατανεμημένη πληροφορική;

Ένας οργανισμός που εφαρμόζει ένα κατανεμημένο υπολογιστικό σύστημα θα έχει υψηλότερο αρχικό κόστος εγκατάστασης από ένα κεντρικό σύστημα. Αυτό συμβαίνει απλώς επειδή τα κατανεμημένα συστήματα χρειάζονται περισσότερο υλικό.

In blockchain, το κόστος χτυπά με ελαφρώς διαφορετικό τρόπο. Σε μια αποκεντρωμένη αλυσίδα μπλοκ, το έργο πρέπει να δημιουργήσει μια αρχική βάση χειριστών κόμβων που εκτελούν το λογισμικό blockchain στις μηχανές τους. Παρόλο που ένα έργο blockchain δεν αγοράζει αυτές τις μηχανές, χρειάζεται να προσελκύσει τους χειριστές των κόμβων να τρέξουν το λογισμικό blockchain τους πάνω από το λογισμικό άλλων έργων. Για το λόγο αυτό, πολλά ICO παραμερίζουν ένα μέρος των αρχικών κεφαλαίων που συγκεντρώθηκαν για σκοπούς μάρκετινγκ και προώθησης, μέρος των οποίων αφορά τη δημιουργία μιας βάσης χρηστών από χειριστές κόμβων για τη λειτουργία του δικτύου.

Χαρακτηριστικά

Αυτό το άρθρο έχει καλύψει όλα τα κύρια σημεία για την απάντηση στο μεγαλύτερο μέρος των ερωτήσεων κατανεμημένων υπολογιστών. Εξετάσαμε επίσης τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του κατανεμημένου υπολογισμού στο πλαίσιο του blockchain. ο επόμενο μέρος αυτού του άρθρου εστιάζει στην αρχιτεκτονική κατανεμημένης υπολογιστικής αλληλουχίας του blockchain και πώς λειτουργεί σε σύγκριση με άλλες αρχιτεκτονικές κατανεμημένων υπολογιστών.