Que sont les réseaux peer-to-peer (P2P) ?

Définition et architecture de base

1. Un réseau peer-to-peer est un modèle de communication décentralisé dans lequel chaque participant, ou nœud, agit à la fois en tant que client et serveur.

2. Contrairement aux systèmes client-serveur traditionnels, aucune autorité centrale ne régit le flux de données ni ne valide les transactions dans un réseau P2P.

3. Les nœuds se connectent directement les uns aux autres, partageant des ressources telles que la bande passante, le stockage et la puissance de calcul sans intermédiaires.

4. La topologie peut être structurée (par exemple, à l'aide de tables de hachage distribuées) ou non structurée (par exemple, connexions graphiques aléatoires), selon la conception du protocole.

5. Le routage des messages repose sur les connaissances locales : chaque nœud ne conserve que des informations partielles sur l'état global du réseau.

Rôle dans l'infrastructure de crypto-monnaie

1. Le livre blanc original de Bitcoin décrit explicitement un système de paiement électronique P2P dans lequel tous les participants vérifient et propagent les transactions.

2. Les nœuds complets téléchargent et valident l’intégralité de la blockchain, appliquant les règles de consensus indépendamment des tiers.

3. La diffusion des transactions se produit par inondation : lorsqu'un utilisateur signe et envoie une transaction, celle-ci se propage à ses homologues connectés jusqu'à ce qu'elle soit largement observée.

4. Les pools miniers coordonnent la répartition du travail via des protocoles P2P, bien que les opérateurs de pool introduisent une centralisation partielle au sein de couches autrement décentralisées.

5. Les clients légers s'appuient sur des nœuds complets de confiance pour les en-têtes et les preuves, mais la véritable autosouveraineté nécessite une participation directe à la couche P2P.

Implications en matière de sécurité et vecteurs d'attaque

1. Les attaques Eclipse isolent un nœud cible en contrôlant la plupart de ses connexions entrantes et sortantes, en lui fournissant des données manipulées.

2. Les attaques Sybil impliquent un adversaire déployant de nombreuses fausses identités pour obtenir une influence disproportionnée sur la topologie du réseau ou les mécanismes de vote.

3. Les attaques de partitionnement coupent délibérément la communication entre des sous-ensembles de nœuds pour créer des forks temporaires ou retarder la visibilité de la confirmation.

4. La manipulation des graines DNS a été utilisée historiquement pour orienter les nouveaux nœuds vers des pairs d'amorçage compromis lors de la connexion initiale.

5. La censure au niveau du réseau devient possible lorsque les principaux FAI ou gouvernements limitent ou bloquent le trafic des ports P2P connus, en particulier sur les ports TCP comme 8333.

Variantes de mise en œuvre dans les blockchains

1. Ethereum utilise devp2p, une pile personnalisée basée sur RLPx prenant en charge plusieurs sous-protocoles, notamment la découverte (Discv4/Discv5) et le cryptage de transport.

2. Monero applique le relais Dandelion++ obligatoire pour masquer les adresses IP d'origine avant de diffuser les transactions sur le maillage P2P.

3. Solana utilise Turbine, un protocole de diffusion P2P optimisé pour les réseaux fragmentés à haut débit, réduisant ainsi la transmission redondante de paquets.

4. Ouroboros Genesis de Cardano introduit une sélection de pairs pondérée en fonction des enjeux pour donner la priorité aux connexions avec des nœuds à enjeux plus élevés afin d'améliorer la stabilité du consensus.

5. La mise à niveau Coordicide d'IOTA remplace le coordinateur par une couche P2P basée sur les potins appelée Hornet, intégrant l'autopeering et la propagation des messages pondérés en mana.

Foire aux questions

T1. Un réseau P2P peut-il fonctionner sans connexion Internet ? Oui : les réseaux locaux ou les configurations isolées peuvent héberger des superpositions P2P isolées, bien qu'ils ne puissent pas se synchroniser avec un consensus mondial sans points de synchronisation externes.

Q2. Tous les portefeuilles de crypto-monnaie interagissent-ils directement avec le réseau P2P ? Non : les portefeuilles de garde et les interfaces Web acheminent généralement les requêtes via des API centralisées plutôt que d'établir des connexions directes de nœud à nœud.

Q3. Comment la traversée NAT affecte-t-elle la découverte des nœuds P2P ? Des techniques de traversée NAT telles que UPnP, STUN ou la redirection manuelle de port sont nécessaires pour que les nœuds derrière des pare-feu restrictifs acceptent les connexions entrantes et deviennent des pairs accessibles.

Q4. La journalisation des adresses IP est-elle courante parmi les nœuds de crypto-monnaie P2P ? Certaines implémentations enregistrent les adresses IP des homologues pour le débogage ou la gestion des listes d'interdiction ; cependant, les forks axés sur la confidentialité désactivent ou anonymisent souvent ce comportement par défaut.