【解説】P2Pネットワークとは?メリット・デメリット

【解説】P2Pネットワークとは?メリット・デメリット

ビットコインに使われている技術である「P2Pネットワーク」、この技術のおかげでビットコインが支持されていると言っても過言ではありません。この記事では、ネットワークなどの知識がない方でも簡単に理解できるよう、このネットワークについて分かりやすく解説しています。


P2Pネットワークとは?

P2Pネットワークとは、一文で言うと

メインのサーバーが存在せず、個々の端末(Peer)が持つ権限が同一であり、それが互いに信頼し合うネットワークのことです。

P2P の端末(Peer)は他の端末に繋いで情報を交換することが出来、若しくは他の端末からリクエストがあった場合に情報を共有することが出来ます。

ビットコインは P2P ネットワークを用いることでデータのやり取りを行っています。したがって、特定の管理者がいなくても安定した運営が可能になっています。しかしその代わりにデータの整合性を担保するのが難しくなります。

ここまで聞いても、P2Pネットワークについてイマイチ分かりにくいですよね。それでも大丈夫。次の章の「”中央集権型システム”と”非中央集権型システム”」で、詳しく既存のシステムとの違いを解説するので焦らなくても大丈夫です!

”中央集権型システム”と”非中央集権型システム”

中央集権型システム代表例:クライアント・サーバーモデル

この章では、銀行システムを例にとって説明致します。
さて、皆さんに問題です。既存の銀行システムは"中央集権型""非中央集権型"、どちらで運用されているでしょうか?

正解は、"中央集権型"です。

ならばどのようにして、中央集権型のシステムで運用しているのでしょうか。 これは今更人に聞けないビットコインのい・ろ・はでも解説しているように、既存システムでは銀行のATMからお金を引き出す際に、カードからご自身の口座に関する情報を読み込み(口座番号、名義人、口座種類、預金額等)、その情報を銀行のメインのサーバーに問い合わせた上でOKが出ると、取引を行えるという形態を取っていました。

このメインのサーバー中央に位置していると考えてください。つまり、章の最初に掲示している写真でいうと右側の黒い筐体、これがメインのサーバーです。

私達がATMで取引する際には取引の都度、その黒い筐体に許可を貰いに行ってその後に取引ができるのです。ならばこの黒い筐体が故障などにより、動作しなくなるとどうなるでしょうか。

そう、私達は取引できなくなるのです。今年、ある大きなメガバンクがシステム移行によってATMでの取引が不可能になる期間がありましたね。あれは銀行システムの変更によって、この黒い筐体の動作を止める必要があったのです。そのため、私達は取引が出来なくなったのです。

こうしたモデルのことを一般的に、クライアント・サーバーモデルと言います。図でいう黒い筐体がサーバー、各所に設置されているATMがクライアントと呼びます。

このモデルではデータを全てサーバーが管理しているので、上記の例以外でもハッキングによってサーバーが攻撃され、システム全体がダウンすることもあるのです。

こうした1つの場所が機能しなくなることで、システム全体が機能しなくなるような場所のことを単一障害点と呼びます。

非中央集権型システム代表例:P2Pネットワーク

話をP2Pネットワークに戻します。


P2Pネットワークではメインのサーバーが存在せず、個々の端末(Peer)が持つ権限が同一であり、それが互いに信頼し合うネットワークという風に冒頭で述べました。


そのため、クライアント・サーバーモデルが”中央集権型”のモデルの代表格であると言われることに対して、P2Pネットワークは”非中央集権型”の代表格と呼ばれているのです。


つまりクライアント・サーバーモデルと異なるのは、データの管理を全て自分たち自身で行うという民主的なシステム構造にあります。


つまりこのネットワークでは、システムを構成する全ての端末(Peer)に分散してデータを管理させるので、故障などのトラブルに見舞われてもシステム全体がダウンすることが無いのです。


またクライアント・サーバーモデルのサーバーは、設置や管理に大きな費用がかかります。ですが、P2Pネットワークではサーバーが存在しないことから、安価に運用できることがメリットだと考えられます。
しかし、勿論P2Pネットワークにおいても問題点が存在します。
それはセキュリティに関する脆弱性です。


まず、P2Pネットワークではデータの改ざんを容易に行うことが出来ます。P2Pネットワークでは、システムを構成する全ての端末(Peer)に分散してデータを管理させると述べました。つまり端末側がデータに対して改ざんすると、データの整合性が取れなくなってしまいます。


2つ目の問題点として、データ流出時に食い止める手段がないことが挙げられます。P2Pネットワークは写真のように非常に多くの端末(Peer)が蜘蛛の巣の様に接続されています。そのため一度他の端末にデータが流出すると、データを見つけ出す手段はほぼありません。


メリット・デメリット

P2Pのメリット・デメリット
メリット
  1. システム全体がダウンすることが無い
  2. サーバーが無いので安価な運用が可能
デメリット
  1. 端末からデータを書き換えられる可能性がある
  2. データの流出時に食い止める手段がない


クライアント・サーバーのメリット・デメリット
メリット
  1. 管理者にとってサーバ管理が簡易的
  2. クライアントの計算負荷を減らすことが出来る
デメリット
  1. サーバの運用コストがかかる
  2. サーバがダウンしたときのリスク高


P2Pネットワークではサーバーダウンしにくいなど利点があるものの、セキュリティに関して脆弱性が大きな問題点になっていました。

ブロックチェーン技術によってP2Pネットワークが進化した

ビットコインなど現行している仮想通貨のバックエンドではP2Pネットワークのシステム構成を採用しています。セキュリティに脆弱性のあるP2Pを採用しているのでしょうか?
これにはブロックチェーン技術の登場が関連しています。
ブロックチェーン技術を導入することによって、1.簡単に改ざんが出来ない(=というよりほぼ不可能)2.データの追跡が可能になるという、P2Pの弱点を補填できるという恩恵をもたらせます。ブロックチェーンに関する詳しい解説は、こちらでしていますので、是非御覧ください。


すなわち、ビットコインではブロックチェーンxP2Pネットワーク技術を実装することで、
  1. システムがダウンしにくい
  2. 比較的安価な運用が可能
  3. データの改ざんが難しい
  4. データの追跡が可能


といったサーバークライアントモデルでは持ち得ない特性を得ることに成功しました。

おわりに

いかがでしたでしょうか。


P2Pネットワークは古くからある技術なのですが、セキュリティに関する脆弱性があることから中々注目されてきませんでした。ですが、ブロックチェーンの登場によって再び注目を浴びています。

これからもこういった技術解説の記事を投稿していきたいと思います。
ご覧いただき有難う御座います。

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