Máy tính phân tán là gì? Kiểm tra xương sống của Blockchain

Điện toán phân tán là nguyên tắc điện toán cơ bản làm nền tảng cho công nghệ blockchain, nhưng chính xác thì nó là gì?

Hiểu biết cơ bản về blockchain là nó là một mạng lưới các máy tính xác minh các giao dịch. Tuy nhiên, đối với những ai muốn tìm hiểu sâu hơn một chút, đang thắc mắc cách mã hóa khóa hoạt độnghoặc tìm hiểu về điện toán phân tán có thể giúp hiểu rõ hơn về công nghệ blockchain. Hiểu cách thức hoạt động của công nghệ không chỉ dành cho những người tò mò về mặt khoa học. Nó cũng có thể giúp bạn đưa ra quyết định đầu tư sáng suốt hơn bằng cách tập trung vào các dự án có nền tảng công nghệ vững chắc.

Bài viết này có hai phần.

Những bản cover đầu tiên Điện toán phân tán là gì, nó được sử dụng như thế nào cũng như những ưu và nhược điểm.

Trong tạp chí phần thứ hai, chúng tôi xem xét kỹ hơn các kiến ​​trúc khác nhau của hệ thống phân tán và đi sâu vào kiến ​​trúc ngang hàng của blockchain.

Máy tính phân tán là gì?

Ở mức độ đơn giản nhất, điện toán phân tán chỉ đơn thuần là một mạng lưới các máy tính làm việc cùng nhau như một hệ thống. Các máy có thể được đặt gần nhau và được kết nối vật lý như một phần của mạng cục bộ. Hoặc, như trong các mạng dựa trên blockchain như Bitcoin, các máy tính có thể được phân tán về mặt địa lý.

Điện toán phân tán đã tồn tại lâu hơn nhiều so với chính blockchain. Khi việc sử dụng máy tính trong các trường đại học và phòng thí nghiệm nghiên cứu tăng lên trong những năm 1960, nhu cầu về máy tính bắt đầu giao tiếp với nhau, chia sẻ phần cứng như bộ lưu trữ và máy in đã nảy sinh. Những năm 1970 chứng kiến ​​sự ra đời của các mạng cục bộ đầu tiên. Các hệ thống máy tính phân tán đầu tiên là các mạng cục bộ như Ethernet, một nhóm công nghệ mạng được phát triển bởi Xerox. Bây giờ họ ở khắp mọi nơi. Mỗi lần bạn tham gia một kết nối Wifi mới tức là bạn đang vào một mạng máy tính mới.

Máy tính trong mạng phân tán không cần phải có bất kỳ định dạng hoặc cấu hình phần cứng cụ thể nào. Chúng có thể là máy tính xách tay hoặc máy tính lớn, PC hoặc Mac. Trong blockchain, chúng có thể là PC chạy CPU hoặc GPU hoặc phần cứng chuyên dụng như công cụ khai thác ASIC.

Tuy nhiên, bất kể loại máy nào trên mạng, chúng đều phải hoạt động như một máy tính duy nhất. Người dùng cuối sẽ không thể xác định được rằng có một mạng máy tính phân tán đằng sau giao diện.

Tại sao nên sử dụng máy tính phân tán?

Để minh họa những điều cơ bản về điện toán phân tán là gì, hãy nghĩ về một công ty sở hữu và điều hành một ứng dụng web, chẳng hạn như một trang web tuyển dụng. Khi ứng dụng ngày càng thu hút được nhiều người dùng, cả ứng viên và nhà tuyển dụng, công ty ngày càng cần nhiều tài nguyên máy tính hơn để tiếp tục vận hành trang web.

Khi bắt đầu, công ty có thể nâng cấp cơ sở hạ tầng máy chủ của mình để đáp ứng người dùng mới, bổ sung thêm bộ nhớ và băng thông. Chúng tôi gọi kiểu mở rộng này mở rộng quy mô dọc. Tuy nhiên, ở mức độ quan trọng, điều này trở nên không thực tế cả về mặt vật chất và kinh tế.

Tại thời điểm quan trọng này, điện toán phân tán cung cấp một giải pháp, dưới dạng chia tỷ lệ ngang. Thay vì nâng cấp cơ sở hạ tầng máy tính hiện có, công ty bổ sung thêm nhiều máy tính vào hệ thống để đáp ứng khối lượng công việc ngày càng tăng.

Trong ví dụ về trang web tuyển dụng của chúng tôi, công ty biết rằng hầu hết lưu lượng truy cập là những người duyệt các bảng tuyển dụng. Vì vậy, nó có thể thêm một máy chủ nô lệ để đảm nhận vai trò của hoạt động duyệt web. Máy chủ phụ nhận thông tin từ máy chủ chính, cập nhật cơ sở dữ liệu với hồ sơ ứng viên và công việc mới.

Blockchain là một mạng ngang hàng, là một loại hệ thống phân tán khác với minh họa trong ví dụ này. Chúng ta sẽ đi sâu vào các loại hệ thống phân tán khác nhau trong phần hai, bao gồm các kiến ​​trúc điện toán phân tán.

Ưu điểm của máy tính phân tán

Khi trả lời câu hỏi “Điện toán phân tán là gì”, việc xem xét những ưu và nhược điểm cũng có liên quan. Khi chúng ta xem xét những ưu và nhược điểm này, hãy xem xét rằng điện toán phân tán không chỉ là blockchain. Một công ty triển khai hệ thống điện toán phân tán có thể gặp sự cố không ảnh hưởng đến chuỗi khối công cộng và ngược lại.

Dung sai lỗi và dự phòng

Một trong những lợi thế quan trọng nhất của điện toán phân tán là việc một hoặc nhiều máy trên mạng gặp sự cố cũng không thành vấn đề vì những máy còn lại có thể giải quyết vấn đề. Điều này có nghĩa là mạng có thể luôn bật. Điều này cho phép giao dịch tiền điện tử 24/7, tuy nhiên, trong bối cảnh blockchain, nó cũng có những lợi thế khác. Ví dụ: các công ty như Walmart sử dụng blockchain trong hệ thống chuỗi cung ứng của họ, không có thời gian chết. Đây là một phần thưởng lớn cho hoạt động của chuỗi cung ứng toàn cầu.

Hiệu quả chi phí và hiệu quả tổng thể

Các hệ thống phân tán mang lại hiệu quả tốt hơn về cả chi phí và hiệu quả tổng thể so với các hệ thống tập trung. Các hệ thống tập trung hoạt động hiệu quả ở một mức độ nào đó. Tuy nhiên, ví dụ về bảng việc làm của chúng tôi cho thấy rằng khi nhu cầu tính toán đạt đến một quy mô nhất định, việc mở rộng quy mô theo chiều ngang sẽ hợp lý hơn theo chiều dọc. Việc bổ sung thêm nhiều máy vào mạng sẽ hiệu quả hơn cả về mặt công nghệ và kinh tế.

khả năng mở rộng

Liên quan đến sức mạnh tính toán thuần túy, tính toán phân tán mang lại khả năng mở rộng dễ dàng hơn tính toán tập trung. Việc bổ sung thêm nhiều máy là tương đối dễ dàng để đạt được nhiều sức mạnh tính toán hơn và giảm bớt chúng khi nhu cầu điện năng thấp hơn.

Tuy nhiên, blockchain có các vấn đề về khả năng mở rộng khác nhau. Trong blockchain, số lượng giao dịch được xử lý trong một khoảng thời gian cố định sẽ giới hạn tốc độ giao dịch. Do đó, vấn đề về khả năng mở rộng là tốc độ giao dịch. Hạn chế về khả năng mở rộng này là do các nút trong chuỗi khối cần đạt được sự đồng thuận về các giao dịch diễn ra. Do đó, trong khi bản thân điện toán phân tán cung cấp khả năng mở rộng ở mức độ cao thì yếu tố lý thuyết trò chơi của blockchain nói chung lại là yếu tố cản trở khả năng mở rộng về tốc độ giao dịch.

Nhược điểm của máy tính phân tán

Điện toán phân tán mang lại nhiều lợi ích. Tuy nhiên, nó đi kèm với một số nhược điểm.

Độ phức tạp – Việc thiết lập một hệ thống máy tính phân tán, phi tập trung phức tạp đến mức nào?

Hệ thống phân tán phức tạp và khó khắc phục sự cố hơn hệ thống tập trung. Trong bối cảnh blockchain, việc quản lý cộng đồng các nhà phát triển, nhà điều hành nút và nhà đầu tư có thể gặp nhiều thách thức nếu không có bất kỳ thực thể tập trung nào kiểm soát. Do đó, phần lớn sự phức tạp của việc vận hành một blockchain xuất phát từ nhu cầu về quản trị phi tập trung ở quy mô.

Điện toán phân tán an toàn đến mức nào?

Các công ty triển khai hệ thống phân tán cần đảm bảo tính bảo mật của từng thiết bị trên mạng, cũng như đảm bảo tính nhất quán của dữ liệu giữa các máy khác nhau.

Blockchain giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng các giao thức đồng thuận, đảm bảo rằng toàn bộ mạng đồng ý về một nguồn sự thật duy nhất. Giao thức đồng thuận cũng giúp bảo vệ chống lại các tác nhân độc hại. Miễn là 51% mạng hoạt động vì lợi ích của nhóm thì mạng vẫn an toàn. Điều này sẽ trở thành một thách thức nếu các nhóm khai thác tổng hợp đủ sức mạnh băm để khởi động một cuộc tấn công 51 phần trăm. Rủi ro này là lý do tại sao rất nhiều người trong cộng đồng blockchain thúc đẩy phân cấp hoàn toàn, chống lại các công ty như Bitmain, công ty thống trị việc khai thác các loại tiền điện tử lớn.

Điện toán phân tán có giá bao nhiêu?

Một tổ chức triển khai hệ thống máy tính phân tán sẽ phải chịu chi phí thiết lập ban đầu cao hơn hệ thống tập trung. Điều này đơn giản là vì hệ thống phân tán cần nhiều phần cứng hơn.

In blockchain, chi phí đạt được theo một cách hơi khác. Trong một blockchain phi tập trung, dự án cần thiết lập cơ sở ban đầu gồm các nhà khai thác nút chạy phần mềm blockchain trên máy của họ. Mặc dù một dự án blockchain không mua những máy đó, nhưng họ cần thu hút các nhà khai thác nút chạy phần mềm blockchain của họ thay vì phần mềm của các dự án khác. Vì lý do này, nhiều ICO dành một phần số tiền ban đầu huy động được cho mục đích tiếp thị và quảng cáo, một phần trong đó là xây dựng cơ sở người dùng gồm các nhà khai thác nút để vận hành mạng.

Tổng kết

Bài viết này đã đề cập đến tất cả các điểm chính để trả lời phần lớn các câu hỏi về điện toán phân tán. Chúng tôi cũng đã xem xét những ưu và nhược điểm của điện toán phân tán trong bối cảnh blockchain. Các phần tiếp theo của bài viết này tập trung vào kiến ​​trúc điện toán phân tán ngang hàng của blockchain và cách thức hoạt động của nó khi so sánh với các kiến ​​trúc điện toán phân tán khác.