Co to jest przetwarzanie rozproszone? Badanie szkieletu Blockchain

Przetwarzanie rozproszone to podstawowa zasada obliczeniowa leżąca u podstaw technologii blockchain, ale co to właściwie jest?

Podstawowa koncepcja blockchain jest taka, że ​​jest to sieć komputerów weryfikujących transakcje. Jednak dla każdego, kto interesuje się kopaniem nieco głębiej, zastanawiam się jak działa szyfrowanie kluczylub zdobywanie wiedzy na temat przetwarzania rozproszonego może prowadzić do lepszego zrozumienia technologii blockchain. Zrozumienie, jak działa technologia, jest nie tylko dla osób ciekawskich naukowo. Może również pomóc w podejmowaniu bardziej świadomych decyzji inwestycyjnych poprzez skupienie się na projektach opartych na solidnych podstawach technologicznych.

Ten artykuł składa się z dwóch części.

Pierwsze okładki czym jest przetwarzanie rozproszone, jak jest wykorzystywane oraz zalety i wady.

W Druga część, przyglądamy się bliżej różnym architekturom systemów rozproszonych i zagłębiamy się w architekturę blockchain typu peer-to-peer.

Co to jest przetwarzanie rozproszone?

Na najprostszym poziomie przetwarzanie rozproszone to po prostu sieć komputerów pracujących razem jako jeden system. Maszyny mogą być zlokalizowane blisko siebie i połączone fizycznie w ramach sieci lokalnej. Lub, podobnie jak w sieciach opartych na blockchain, takich jak Bitcoin, komputery mogą być rozproszone geograficznie.

Przetwarzanie rozproszone istnieje znacznie dłużej niż sam blockchain. Wraz ze wzrostem wykorzystania komputerów na uniwersytetach i w laboratoriach badawczych w latach sześćdziesiątych XX wieku pojawiła się potrzeba, aby komputery zaczęły ze sobą rozmawiać, dzieląc się sprzętem, takim jak pamięć masowa i drukarki. W latach 1960. XX w. powstały pierwsze sieci lokalne. Pierwszymi rozproszonymi systemami obliczeniowymi były sieci lokalne, takie jak Ethernet, rodzina technologii sieciowych opracowanych przez firmę Xerox. Teraz są wszędzie. Za każdym razem, gdy łączysz się z nowym połączeniem Wi-Fi, wchodzisz do nowej sieci komputerowej.

Komputery w sieciach rozproszonych nie muszą mieć żadnego określonego formatu ani konfiguracji sprzętowej. Mogą to być laptopy lub komputery typu mainframe, komputery PC lub Mac. W blockchainach mogą to być komputery PC z procesorem lub procesorem graficznym lub dedykowany sprzęt, taki jak górnik ASIC.

Jednak niezależnie od typu maszyny w sieci, wszystkie muszą działać jako pojedynczy komputer. Użytkownik końcowy nie powinien być w stanie stwierdzić, że za interfejsem znajduje się rozproszona sieć komputerowa.

Dlaczego warto korzystać z przetwarzania rozproszonego?

Aby zilustrować podstawy tego, czym jest przetwarzanie rozproszone, pomyślmy o firmie, która jest właścicielem i obsługuje aplikację internetową, powiedzmy witrynę z ogłoszeniami o pracę. W miarę jak aplikacja zyskuje coraz więcej użytkowników, zarówno kandydatów, jak i rekruterów, firma potrzebuje coraz większych zasobów obliczeniowych, aby móc dalej prowadzić witrynę.

Na początku firma może zaktualizować infrastrukturę serwerową, aby dostosować ją do potrzeb nowych użytkowników, dodając więcej pamięci i przepustowości. Nazywamy ten typ ekspansją skalowanie pionowe. Jednak na poziomie krytycznym staje się to niepraktyczne zarówno fizycznie, jak i ekonomicznie.

W tym krytycznym momencie przetwarzanie rozproszone zapewnia rozwiązanie w postaci skalowanie w poziomie. Zamiast modernizować istniejącą infrastrukturę komputerową, firma dodaje do systemu więcej komputerów, aby sprostać zwiększonemu obciążeniu.

W naszym przykładzie z tablicami ogłoszeń firma wie, że większość ruchu stanowią osoby przeglądające tablice ogłoszeń. Może więc dodać serwer podrzędny, który przejmie ciężar aktywności przeglądania. Serwer podrzędny otrzymuje informacje od serwera głównego, który aktualizuje bazę danych o nowe rekordy kandydatów i stanowisk.

Blockchain to sieć typu peer-to-peer, która jest innym rodzajem systemu rozproszonego niż pokazano w tym przykładzie. Zagłębimy się w różne typy systemów rozproszonych część druga, obejmujący rozproszone architektury obliczeniowe.

Zalety przetwarzania rozproszonego

Odpowiadając na pytanie: „Co to jest przetwarzanie rozproszone”, warto również przyjrzeć się zaletom i wadom. Kiedy spojrzymy na te zalety i wady, weźmy pod uwagę, że przetwarzanie rozproszone to coś więcej niż tylko blockchain. Firma wdrażająca rozproszony system obliczeniowy może mieć problemy, które nie mają wpływu na publiczne łańcuchy bloków i odwrotnie.

Tolerancja błędów i redundancja

Jedną z najważniejszych zalet przetwarzania rozproszonego jest to, że nie ma znaczenia, czy jeden lub więcej komputerów w sieci ulegnie awarii, ponieważ reszta może nadrobić luki. Oznacza to, że sieć może być zawsze włączona. Umożliwia to handel kryptowalutami 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, jednak w kontekście blockchain ma to również inne zalety. Na przykład firmy takie jak Walmart, które korzystają blockchain w swoich systemach łańcucha dostaw, nie doświadczysz przestojów. Jest to ogromna premia za działanie w globalnym łańcuchu dostaw.

Opłacalność i ogólna wydajność

Systemy rozproszone oferują lepszą efektywność zarówno pod względem kosztów, jak i ogólnej wydajności w porównaniu z systemami scentralizowanymi. Scentralizowane systemy są wydajne do pewnego momentu. Jednak nasz przykład tablicy ogłoszeń pokazuje, że gdy potrzeby obliczeniowe osiągną określony rozmiar, bardziej sensowne jest skalowanie w poziomie niż w pionie. Dodanie większej liczby maszyn do sieci jest bardziej efektywne zarówno technologicznie, jak i ekonomicznie.

Skalowalność

Jeśli chodzi o czystą moc obliczeniową, przetwarzanie rozproszone zapewnia łatwiejszą skalowalność niż przetwarzanie scentralizowane. Stosunkowo łatwo jest dodać więcej maszyn, aby uzyskać większą moc obliczeniową i zmniejszyć ją, gdy zapotrzebowanie na energię jest mniejsze.

Blockchain ma jednak różne problemy ze skalowalnością. W blockchainie liczba transakcji przetwarzanych w ustalonym okresie ogranicza szybkość transakcji. Dlatego problemem skalowalności jest szybkość transakcji. To ograniczenie skalowalności wynika z konieczności osiągnięcia przez węzły łańcucha bloków konsensusu w sprawie zachodzących transakcji. Dlatego też, chociaż przetwarzanie rozproszone samo w sobie oferuje wysoki stopień skalowalności, element teorii gier w łańcuchu bloków jest generalnie tym, co utrudnia skalowalność w zakresie prędkości transakcji.

Wady przetwarzania rozproszonego

Przetwarzanie rozproszone oferuje wiele korzyści. Wiąże się to jednak z pewnymi wadami.

Złożoność – jak skomplikowane jest utworzenie zdecentralizowanego, rozproszonego systemu komputerowego?

Systemy rozproszone są bardziej złożone i trudniejsze do rozwiązywania problemów niż systemy scentralizowane. W kontekście blockchain zarządzanie społecznością programistów, operatorów węzłów i inwestorów może być wyzwaniem bez żadnej scentralizowanej jednostki sprawującej kontrolę. Dlatego duża część złożoności działania blockchainu wynika z potrzeby zdecentralizowane zarządzanie na dużą skalę.

Jak bezpieczne jest przetwarzanie rozproszone?

Firmy wdrażające systemy rozproszone muszą zadbać o bezpieczeństwo każdego urządzenia w sieci, a także zapewnić spójność danych pomiędzy różnymi maszynami.

Blockchain radzi sobie z tym za pomocą protokołów konsensusu, które zapewniają, że cała sieć zgadza się na jedno źródło prawdy. Protokół konsensusu pomaga również chronić przed złośliwymi aktorami. Dopóki 51 procent sieci działa w interesie grupy, sieć pozostaje bezpieczna. Staje się to wyzwaniem, jeśli pule wydobywcze zgromadzą wystarczającą moc mieszającą przeprowadzić atak 51-procentowy. Ryzyko to jest powodem, dla którego tak wielu członków społeczności blockchain naciska na pełną decentralizację, krytykując takie firmy jak Bitmain, które dominują w wydobywaniu głównych kryptowalut.

Ile kosztuje przetwarzanie rozproszone?

Organizacja wdrażająca rozproszony system obliczeniowy poniesie wyższy koszt początkowej konfiguracji niż system scentralizowany. Dzieje się tak po prostu dlatego, że systemy rozproszone wymagają więcej sprzętu.

In blockchain, koszty uderzyły w nieco inny sposób. W przypadku zdecentralizowanego blockchainu projekt musi stworzyć początkową bazę operatorów węzłów uruchamiających oprogramowanie blockchain na swoich maszynach. Chociaż projekt blockchain nie kupuje tych maszyn, musi przyciągnąć operatorów węzłów do uruchamiania oprogramowania blockchain na oprogramowaniu innych projektów. Z tego powodu wiele ICO odkłada część początkowych środków zebranych na cele marketingowe i promocyjne, z których część dotyczy budowy bazy użytkowników operatorów węzłów do obsługi sieci.

Podsumowanie

W tym artykule omówiono wszystkie główne punkty, aby odpowiedzieć na większość pytań dotyczących przetwarzania rozproszonego. Przyjrzeliśmy się także zaletom i wadom przetwarzania rozproszonego w kontekście blockchain. The następna część W tym artykule skupiono się na architekturze przetwarzania rozproszonego typu peer-to-peer w technologii blockchain oraz jej działaniu w porównaniu z innymi architekturami przetwarzania rozproszonego.