Vad är distribuerad datoranvändning? Undersöker Blockchains ryggrad

Distribuerad datoranvändning är en grundläggande datorprincip som ligger till grund för blockchain-teknik, men vad är det exakt?

En grundläggande förståelse för en blockchain är att det är ett nätverk av datorer som verifierar transaktioner. Men för alla som är intresserade av att gräva lite djupare, undrar hur nyckelkryptering fungerar, eller att ta reda på om distribuerad datoranvändning kan leda till en bättre förståelse för blockchain-teknik. Att förstå hur teknik fungerar är inte bara för den vetenskapligt nyfikna. Det kan också hjälpa dig att fatta mer välgrundade investeringsbeslut genom att fokusera på projekt med en solid teknisk grund.

Den här artikeln är i två delar.

De första omslagen vad distribuerad datoranvändning är, hur den används och för- och nackdelar.

I andra delen, tittar vi vidare på de olika arkitekturerna för distribuerade system och fördjupar oss i peer-to-peer-arkitekturen för blockchain.

Vad är distribuerad datoranvändning?

På den enklaste nivån är distribuerad datoranvändning bara ett nätverk av datorer som arbetar tillsammans som ett system. Maskinerna kan placeras i nära anslutning till varandra och kopplas fysiskt som en del av ett lokalt nätverk. Eller, som i blockchain-baserade nätverk som Bitcoin, kan datorerna vara geografiskt spridda.

Distribuerad datoranvändning har funnits mycket längre än blockchain i sig. När användningen av datorer på universitet och forskningslabb växte under 1960-talet uppstod behovet av datorer att börja prata med varandra och dela hårdvara som lagring och skrivare. På 1970-talet etablerades de första lokala nätverken. De första distribuerade datorsystemen var lokala nätverk som Ethernet, en familj av nätverksteknologier utvecklade av Xerox. Nu finns de överallt. Varje gång du går med i en ny wifi-anslutning går du in i ett nytt datornätverk.

Datorer i distribuerade nätverk behöver inte ha något specifikt format eller hårdvarukonfiguration. De kan vara bärbara datorer eller stordatorer, PC eller Mac. I blockkedjor kan de vara datorer som kör en CPU eller GPU, eller dedikerad hårdvara som en ASIC-gruvarbetare.

Men oavsett vilken typ av maskin som finns i nätverket måste de alla fungera som en enda dator. Slutanvändaren ska inte kunna identifiera att det finns ett distribuerat datanätverk bakom gränssnittet.

Varför använda distribuerad datoranvändning?

För att illustrera grunderna i vad distribuerad datoranvändning är, tänk på ett företag som äger och driver en webbapplikation, låt oss säga en jobbportal. I takt med att applikationen får fler och fler användare, både kandidater och rekryterare, behöver företaget fler och fler datorresurser för att fortsätta driva sajten.

I början kan företaget uppgradera sin serverinfrastruktur för att ta emot nya användare och lägga till mer minne och bandbredd. Vi kallar denna typ av expansion vertikal skalning. Men på en kritisk nivå blir detta opraktiskt både fysiskt och ekonomiskt.

Vid denna kritiska punkt ger distribuerad beräkning en lösning, i form av horisontell skalning. Istället för att uppgradera den befintliga datorinfrastrukturen lägger företaget till fler datorer till systemet för att klara den ökade arbetsbelastningen.

I vårt exempel på en jobbbräda vet företaget att det mesta av trafiken är människor som surfar på jobbbrädorna. Så det kan lägga till en slavserver för att ta tyngden av surfaktiviteten. Slavservern tar emot information från en masterserver, som uppdaterar databasen med nya kandidat- och jobbposter.

En blockchain är ett peer-to-peer-nätverk, vilket är en annan sorts distribuerat system än som illustreras i detta exempel. Vi kommer att dyka in i de olika typerna av distribuerade system i del två, som täcker distribuerade datorarkitekturer.

Fördelar med distribuerad datoranvändning

När man svarar på frågan "Vad är distribuerad datoranvändning" är det också relevant att titta på för- och nackdelarna. När vi tittar på dessa för- och nackdelar, tänk på att distribuerad datoranvändning är mer än bara blockchain. Ett företag som implementerar ett distribuerat datorsystem kan ha problem som inte påverkar offentliga blockkedjor och vice versa.

Feltolerans och redundans

En av de mest betydande fördelarna med distribuerad datoranvändning är att det inte spelar någon roll om en eller flera maskiner i nätverket går ner eftersom resten kan ta tag i det. Detta innebär att ett nätverk alltid kan vara på. Detta möjliggör 24/7 handel med krypto, men i blockkedjesammanhang har det också andra fördelar. Till exempel företag som Walmart som använder blockchain i sina leveranskedjesystem, upplev inga stillestånd. Detta är en enorm bonus för en global leveranskedja.

Kostnadseffektivitet och övergripande effektivitet

Distribuerade system erbjuder bättre effektivitet vad gäller både kostnad och total effektivitet jämfört med centraliserade system. Centraliserade system är effektiva upp till en viss punkt. Men vårt exempel på jobbbräda visar att när datorbehoven når en viss storlek är det mer vettigt att skala horisontellt än vertikalt. Att lägga till fler maskiner i ett nätverk är mer effektivt både tekniskt och ekonomiskt.

skalbarhet

När det gäller ren datorkraft erbjuder distribuerad datoranvändning enklare skalbarhet än centraliserad datoranvändning. Det är relativt enkelt att lägga till fler maskiner för att få mer datorkraft och minska dem när energibehovet är lägre.

Blockchain har dock olika skalbarhetsproblem. I en blockkedja begränsar antalet transaktioner som behandlas under en bestämd period transaktionshastigheten. Därför handlar skalbarhetsfrågan om transaktionshastighet. Denna skalbarhetsbegränsning beror på behovet för noderna i en blockchain att nå konsensus om de transaktioner som äger rum. Därför, även om distribuerad datoranvändning i sig erbjuder en hög grad av skalbarhet, är det spelteorielementet i blockchain i allmänhet det som hämmar skalbarheten på transaktionshastigheter.

Nackdelar med distribuerad datoranvändning

Distribuerad datoranvändning erbjuder många fördelar. Det kommer dock med vissa nackdelar.

Komplexitet – Hur komplicerat är det att sätta upp ett decentraliserat, distribuerat datorsystem?

Distribuerade system är mer komplexa och svåra att felsöka än ett centraliserat system. I ett blockchain-sammanhang kan det vara en utmaning att hantera samhället av utvecklare, nodoperatörer och investerare utan någon centraliserad enhet som har kontroll. Därför kommer en stor del av komplexiteten i att driva en blockchain från behovet av decentraliserad styrning i stor skala.

Hur säker är distribuerad datoranvändning?

Företag som implementerar distribuerade system måste säkerställa säkerheten för varje enhet i nätverket, samt säkerställa konsistens av data mellan olika maskiner.

Blockchain kommer runt detta med hjälp av konsensusprotokoll, som säkerställer att hela nätverket kommer överens om en enda källa till sanning. Konsensusprotokollet hjälper också till att skydda mot illvilliga aktörer. Så länge som 51 procent av nätverket agerar i gruppens intressen förblir nätverket säkert. Detta blir en utmaning om gruvpooler samlar tillräckligt med hashkraft att inleda en attack på 51 procent. Den här risken är anledningen till att så många i blockchain-communityt trycker på för fullständig decentralisering, mot företag som Bitmain, som dominerar brytningen av stora kryptor.

Hur mycket kostar distribuerad datoranvändning?

En organisation som implementerar ett distribuerat datorsystem kommer att medföra en högre initial installationskostnad än ett centraliserat system. Detta beror helt enkelt på att distribuerade system behöver mer hårdvara.

In blockchain slår kostnaderna in på ett lite annorlunda sätt. I en decentraliserad blockchain behöver projektet etablera en initial bas av nodoperatörer som kör blockchain-mjukvaran på sina maskiner. Även om ett blockchain-projekt inte köper dessa maskiner, behöver de locka nodoperatörerna att köra sin blockchain-mjukvara över programvaran för andra projekt. Av denna anledning lägger många ICO:er åt sidan en del av de initiala insamlade medlen för marknadsförings- och reklamändamål, varav en del handlar om att bygga en användarbas av nodoperatörer för att driva nätverket.

Sammanfattning

Den här artikeln har täckt alla huvudpunkter för att svara på de flesta frågor om distribuerad datoranvändning. Vi har också tittat på fördelarna och nackdelarna med distribuerad datoranvändning i samband med blockchain. De nästa del i den här artikeln fokuserar på den peer-to-peer distribuerade datorarkitekturen för blockchain, och hur den fungerar jämfört med andra distribuerade datorarkitekturer.