Che cos'è il calcolo distribuito? Esaminando la spina dorsale della Blockchain

Il calcolo distribuito è uno dei principi informatici fondamentali alla base della tecnologia blockchain, ma di cosa si tratta esattamente?

Una comprensione di base di una blockchain è che si tratta di una rete di computer che verificano le transazioni. Tuttavia, per chiunque sia interessato a scavare un po' più a fondo, si chiede come funziona la crittografia a chiaveo scoprire il calcolo distribuito può portare a una migliore comprensione della tecnologia blockchain. Capire come funziona la tecnologia non è solo per gli scienziati curiosi. Può anche aiutarti a prendere decisioni di investimento più informate concentrandoti su progetti con una solida base tecnologica.

Questo articolo è diviso in due parti.

Le prime copertine cos'è il calcolo distribuito, come viene utilizzato e i pro e i contro.

Nel seconda parte, esaminiamo ulteriormente le diverse architetture dei sistemi distribuiti e approfondiamo l'architettura peer-to-peer della blockchain.

Che cos'è il calcolo distribuito?

Al livello più semplice, il calcolo distribuito è semplicemente una rete di computer che lavorano insieme come un unico sistema. Le macchine possono essere posizionate una accanto all'altra e collegate fisicamente come parte di una rete locale. Oppure, come nelle reti basate su blockchain come Bitcoin, i computer possono essere geograficamente dispersi.

Il calcolo distribuito esiste da molto più tempo della stessa blockchain. Con la crescita dell'uso dei computer nelle università e nei laboratori di ricerca nel corso degli anni '1960, è emersa la necessità che i computer iniziassero a parlare tra loro, condividendo hardware come dispositivi di archiviazione e stampanti. Gli anni '1970 videro la realizzazione delle prime reti locali. I primi sistemi informatici distribuiti erano reti locali come Ethernet, una famiglia di tecnologie di rete sviluppate da Xerox. Adesso sono ovunque. Ogni volta che accedi a una nuova connessione Wi-Fi, entri in una nuova rete di computer.

Non è necessario che i computer nelle reti distribuite abbiano un formato o una configurazione hardware specifici. Potrebbero essere laptop o mainframe, PC o Mac. Nelle blockchain, possono essere PC che eseguono una CPU o una GPU oppure hardware dedicato come un minatore ASIC.

Tuttavia, indipendentemente dal tipo di macchina in rete, devono funzionare tutte come un unico computer. L'utente finale non dovrebbe essere in grado di identificare la presenza di una rete informatica distribuita dietro l'interfaccia.

Perché utilizzare il calcolo distribuito?

Per illustrare le basi di cosa sia il calcolo distribuito, pensa a un'azienda che possiede e gestisce un'applicazione web, diciamo un sito di annunci di lavoro. Poiché l'applicazione acquisisce sempre più utenti, sia candidati che reclutatori, l'azienda ha bisogno di sempre più risorse informatiche per continuare a gestire il sito.

All'inizio, l'azienda può aggiornare la propria infrastruttura server per accogliere nuovi utenti, aggiungendo più memoria e larghezza di banda. Chiamiamo questo tipo di espansione ridimensionamento verticale. Tuttavia, a un livello critico, ciò diventa impraticabile sia fisicamente che economicamente.

A questo punto critico, il calcolo distribuito fornisce una soluzione, sotto forma di ridimensionamento orizzontale. Invece di aggiornare l’infrastruttura informatica esistente, l’azienda aggiunge più computer al sistema per far fronte all’aumento del carico di lavoro.

Nel nostro esempio di bacheca di lavoro, l'azienda sa che la maggior parte del traffico è costituita da persone che navigano nelle bacheche di lavoro. Quindi può aggiungere un server slave per sostenere il peso dell'attività di navigazione. Il server slave riceve informazioni da un server master, che aggiorna il database con nuovi record di candidati e lavori.

Una blockchain è una rete peer-to-peer, che è un tipo diverso di sistema distribuito rispetto a quello illustrato in questo esempio. Approfondiremo i diversi tipi di sistemi distribuiti in seconda parte, che copre le architetture informatiche distribuite.

Vantaggi del calcolo distribuito

Quando si risponde alla domanda: "Cos'è il calcolo distribuito?", è importante considerare anche i pro e i contro. Quando esaminiamo questi pro e contro, consideriamo che il calcolo distribuito è più di una semplice blockchain. Un'azienda che implementa un sistema informatico distribuito può avere problemi che non riguardano le blockchain pubbliche e viceversa.

Tolleranza agli errori e ridondanza

Uno dei vantaggi più significativi del calcolo distribuito è che non importa se una o più macchine sulla rete si guastano perché il resto può compensare il rallentamento. Ciò significa che una rete può essere sempre attiva. Ciò consente il trading di criptovalute 24 ore su 7, XNUMX giorni su XNUMX, tuttavia, in un contesto blockchain presenta anche altri vantaggi. Ad esempio, aziende come Walmart che utilizzano blockchain nei loro sistemi di catena di fornitura, non riscontrare tempi di inattività. Questo è un enorme vantaggio per un'operazione di catena di fornitura globale.

Efficacia dei costi ed efficienza complessiva

I sistemi distribuiti offrono migliori efficienze sia in termini di costi che di efficienza complessiva rispetto ai sistemi centralizzati. I sistemi centralizzati sono efficienti fino a un certo punto. Tuttavia, il nostro esempio di bacheca di lavoro mostra che una volta che le esigenze informatiche raggiungono una certa dimensione, ha più senso scalare orizzontalmente che verticalmente. Aggiungere più macchine a una rete è più efficiente sia dal punto di vista tecnologico che economico.

Scalabilità

Per quanto riguarda la pura potenza di calcolo, il calcolo distribuito offre una scalabilità più semplice rispetto al calcolo centralizzato. È relativamente facile aggiungere più macchine per ottenere più potenza di calcolo e ridurle quando il fabbisogno energetico è inferiore.

Tuttavia, la blockchain presenta diversi problemi di scalabilità. In una blockchain, il numero di transazioni elaborate in un periodo fisso limita la velocità delle transazioni. Pertanto, il problema della scalabilità riguarda la velocità delle transazioni. Questa limitazione di scalabilità è dovuta alla necessità che i nodi di una blockchain raggiungano il consenso sulle transazioni in corso. Pertanto, mentre il calcolo distribuito stesso offre un elevato grado di scalabilità, l’elemento della teoria dei giochi della blockchain è generalmente ciò che ostacola la scalabilità sulla velocità delle transazioni.

Contro del calcolo distribuito

Il calcolo distribuito offre molti vantaggi. Tuttavia, presenta alcuni inconvenienti.

Complessità: quanto è complicato impostare un sistema informatico decentralizzato e distribuito?

I sistemi distribuiti sono più complessi e difficili da risolvere rispetto a un sistema centralizzato. In un contesto blockchain, gestire la comunità di sviluppatori, operatori di nodi e investitori può essere difficile senza alcuna entità centralizzata che ne abbia il controllo. Pertanto, gran parte della complessità della gestione di una blockchain deriva dalla necessità di governance decentralizzata su larga scala.

Quanto è sicuro il calcolo distribuito?

Le aziende che implementano sistemi distribuiti devono garantire la sicurezza di ciascun dispositivo sulla rete, nonché garantire la coerenza dei dati tra le diverse macchine.

Blockchain aggira questo problema utilizzando protocolli di consenso, che garantiscono che l’intera rete concordi su un’unica fonte di verità. Il protocollo di consenso aiuta anche a proteggersi da soggetti malintenzionati. Finché il 51% della rete agisce nell’interesse del gruppo, la rete rimane sicura. Ciò diventa una sfida se i pool minerari aggregano un potere di hashing sufficiente lanciare un attacco del 51%.. Questo rischio è il motivo per cui così tanti nella comunità blockchain spingono per la completa decentralizzazione, inveendo contro aziende come Bitmain, che domina il mining delle principali criptovalute.

Quanto costa il calcolo distribuito?

Un'organizzazione che implementa un sistema informatico distribuito dovrà sostenere un costo di installazione iniziale più elevato rispetto a un sistema centralizzato. Ciò è semplicemente dovuto al fatto che i sistemi distribuiti necessitano di più hardware.

In blockchain, i costi colpiscono in modo leggermente diverso. In una blockchain decentralizzata, il progetto deve stabilire una base iniziale di operatori di nodi che eseguono il software blockchain sulle loro macchine. Anche se un progetto blockchain non acquista quelle macchine, è necessario che queste attraggano gli operatori dei nodi affinché eseguano il loro software blockchain sul software di altri progetti. Per questo motivo, molte ICO accantonano una parte dei fondi iniziali raccolti per scopi di marketing e promozionali, parte dei quali riguardano la costruzione di una base di utenti di operatori di nodi per gestire la rete.

Sommario

Questo articolo ha trattato tutti i punti principali per rispondere alla maggior parte delle domande sul calcolo distribuito. Abbiamo anche esaminato i pro e i contro del calcolo distribuito nel contesto della blockchain. IL parte successiva di questo articolo si concentra sull'architettura informatica distribuita peer-to-peer della blockchain e su come funziona rispetto ad altre architetture informatiche distribuite.