Pasitikėjimas ir saugumas yra gyvybiškai svarbūs blokų grandinės technologijai, o Bizantijos gedimų tolerancijos (BFT) sutarimo mechanizmas yra blokų grandinės saugumo pagrindas.
BFT užtikrina, kad blokų grandinės ir toliau veiktų, net jei kai kurie tinklo dalyviai yra nepatikimi ar kenkėjiški. Taigi, kas yra BFT, kaip jis veikia ir kodėl jis toks svarbus blokų grandinės technologijai?
Kas yra Bizantijos gedimų tolerancija?
Bizantijos gedimų tolerancija reiškia tinklo ar sistemos gebėjimą toliau veikti, net jei kai kurie komponentai yra sugedę arba sugedo.
Naudojant BFT sistemą, blokų grandinės tinklai veikia arba atlieka suplanuotus veiksmus tol, kol dauguma tinklo dalyvių yra patikimi ir tikri. Tai reiškia, kad daugiau nei pusė arba du trečdaliai blokų grandinės tinklo mazgų turi sutikti patvirtinti operaciją ir pridėti ją prie bloko.
Kad pažeidžiami mazgai sukeltų piktavališkumą Bizantijos gedimams atsparioje grandinėje, jų turi būti dauguma. Šis piktumas gali būti dvigubų išlaidų forma, a
51% atakuoja, a Sybil ataka, ir taip toliau.Bizantijos gedimų tolerancija blokų grandinės technologijoje kyla iš bendros Bizantijos problemos, kurios pradininkai buvo Leslie Lamport, Marshall'as Pease'as ir Robertas Shostakas. Ši koncepcija išryškėjo, kai jie paskelbė popierių su kopija Priglobta Microsoft, pavadinta „Bizantijos generolų problema“ (PDF)“ 1982 metais.
Lamportas, Pease'as ir Shostakas aprašė atvejį, kai Bizantijos armijos generolų grupė stovyklavo už priešo miesto. Kiekvienas generolas turėjo savo kariuomenę ir turėjo bendrauti bei vienbalsiai nuspręsti, pulti ar trauktis.
Problema buvo bendrų veiksmų vykdymas tarp kai kurių susikompromitavusių generolų. Ši dilema buvo vadinama Bizantijos gedimu, o kai sistema sėkmingai išsprendžia šią problemą, sakoma, kad ji yra atspari Bizantijos gedimams.
Tada Bizantijos gedimams tolerantiška koncepcija buvo pritaikyta kriptovaliutų blokų grandinės tinklui. Kriptografijos erdvėje generolai yra mazgai, patvirtinantys kriptovaliutų operacijas.
Kaip veikia Bizantijos gedimų tolerancija?
Decentralizuoti tinklai įgyvendina Bizantijos gedimų toleranciją pagal konsensuso taisykles arba protokolus. Visi tinklo mazgai turi laikytis šių protokolų ar algoritmų, jei nori dalyvauti tikrinant ir apdorojant operacijas.
Kad operacija būtų patvirtinta, apdorota ir įtraukta į augantį bloką, dauguma mazgų turi sutikti, kad operacija yra autentiška naudojant tinklo konsensuso algoritmą. „Bitcoin“, „Ethereum“ ir kitose darbo (PoW) ir akcijų paketų (PoS) blokų grandinėse naudojami BFT algoritmai.
Taikant PoW konsensuso algoritmą, tinklo kalnakasiai sprendžia kriptografinius galvosūkius, kad patvirtintų ir sudarytų blokus, įrašančius operacijas. Miner, kuris pirmasis išsprendžia galvosūkius, laimi teisę pridėti operaciją prie augančio bloko ir uždirbti bloko atlygį. Tačiau kalnakasys turi paskelbti įrodymą, kad išsprendė galvosūkį, kad pridėtų bloką.
Kasybos procesui PoW blokų grandinėse reikia brangių kompiuterių arba kasybos įrenginių. Šios didelės išlaidos atgraso kalnakasius nuo dalinimosi klaidinga informacija, nes kiti dalyviai ją atmes. Tai taip pat sumažina tikimybę, kad kenkėjiški veikėjai perims daugumos sistemos mazgų kontrolę.
Tuo tarpu, naudodami PoS konsensuso mechanizmą, turite pastatyti tam tikrą kiekį kriptovaliutų žetonų įgyti teisę patvirtinti sandorį. Tada, jei tinklo protokolas jus pasirinks, galite pridėti operaciją prie augančio bloko ir uždirbti bloko atlygį.
PoS sistemos sprendžia Bizantijos gedimus įvairiais metodais. Pavyzdžiui, Ethereum naudoja Casper algoritmą, kuriam reikia bent dviejų trečdalių mazgų, kad būtų pasiektas sutarimas dėl blokų. Galiausiai PoS sistemoms reikia daugumos mazgų, kad susitartų dėl blokų, kad juos būtų galima pridėti.
Šios blokų grandinės naudoja BFT konsensuso algoritmus, kad atsispirtų mažumos mazgams, kurie nesutinka su konsensusu. Tokiu būdu „blockchain“ tinklas gali tęsti savo funkciją, atmesdamas klaidingas ar nesąžiningas operacijas.
Bizantijos gedimų tolerancijos vaidmuo blokų grandinės technologijoje
Blockchain technologija remiasi Bizantijos gedimų tolerancija dėl šių priežasčių:
- BFT palaiko „blockchain“ tinklo veikimą nuolat, net ir kai kurie nesutariantys mazgai.
- Tai apsaugo tinklą, užkertant kelią piktumui, kuris gali pasireikšti 51% atakų (arba „Sybil“ atakų) arba dvigubų išlaidų pavidalu.
Bizantijos atsparumo gedimams apribojimai
Bizantijos gedimų tolerancija atnešė didžiulę naudą blokų grandinės pramonei. Tačiau sistemoje vis dar yra problemų, ypač dėl praktinio Bizantijos gedimams atsparaus konsensuso algoritmo (pBFT).
Praktinė Bizantijos gedimų tolerancija yra optimizuota originalios Bizantijos gedimų tolerancijos forma. pBFT veikia per asinchroninę sistemą, susidedančią iš pirminio pagrindinio mazgo ir kitų atsarginių mazgų. Šioje sistemoje kenkėjiškų mazgų negali būti daugiau nei sąžiningų mazgų, paprastai ne iki trečdalio. Mazgai visada bendrauja tarpusavyje, kad užtikrintų, jog dauguma mazgų (sąžiningų) susitartų dėl tinklo būsenos.
Kai kurie pBFT apribojimai yra šie:
- Aukštas ryšys: Kad sistema veiktų, jai reikalingas didesnis ryšys tarp mazgų. Šis procesas užima daug laiko ir sukelia mastelio problemų.
- Mastelio keitimo problemos: pBFT turi mastelio keitimo problemų, ypač su labai dideliais tinklais.
- Žemas saugumas: pBFT yra linkęs į Sybil atakas, kai vienas tinklo mazgas apsimeta, kad 51% kitų mazgų dominuoja tinkle ir sukelia piktybiškumą.
Šešios populiarios BFT Blockchain platformos
Štai keletas blokų grandinių, kurios integruoja Bizantijos gedimų tolerancijos mechanizmus.
1. Bitcoin
„Bitcoin“ į savo tinklą įtraukė Bizantijos gedimų toleranciją, naudodamas darbo konsensuso protokolą. „Blockchain“ PoW konsensuso algoritmas įpareigoja visus „blockchain“ mazgus patikrinti duomenų struktūrą, bloko dydį, bloko laiko žymą, bloko antraštės maišą ir pirmąją visų duomenų operaciją. Šis procesas vadinamas duomenų maiša, naudoja skaičiavimo galią.
2. Ethereum
Anksčiau naudodamas PoW, Ethereum blokų grandinė perėjo į PoS sistemą kuris išsprendžia Bizantijos problemas. Tinklo tikrintojai įklijuoja savo eterio žetonus, o protokolas atrenka sąžiningus tikrintojus, kurie apdoroja operacijas, patvirtina blokus ir balsuoja už grandinės vadovą. Protokolas verčia dalyvius būti sąžiningus, todėl užpuolimas tinkle yra pernelyg brangus.
3. EOS
EOSIO blokų grandinė pasiekia sutarimą per asinchroninį Bizantijos gedimams atsparų (aBFT) sluoksnį ir deleguotą akcijų paketo (DPoS) sluoksnį. ABFT sluoksnis patvirtina kiekvieną operacijų bloką, kol jis tampa paskutinis negrįžtamas blokas (LIB). Tada DPoS sluoksnis patvirtina LIB kaip galutinį, negrįžtamą bloką.
4. Ripple
Ripple nenaudoja nei PoW, nei PoS konsensuso mechanizmų. Vietoj to jis naudoja XRP Ledger Consensus Protocol – Bizantijos gedimams atsparų konsensuso mechanizmą. Blockchain ir toliau veikia normaliai, jei nepatikimų tikrintojų yra mažiau nei 20% visų tikrintuvų. Ši sistema apsaugo nuo dvigubų išlaidų ir pagerina blokų grandinės vientisumą.
5. Kadena
Kadena blokams patvirtinti naudoja ScalableBFT konsensuso mechanizmą. „Blockchain“ sujungia „Bitcoin“ PoW sistemą ir keičia decentralizuotą kelių lygiagrečių blokų grandinės sutarimą mechanizmai, kurie yra energiją taupantys, keičiamo dydžio ir saugūs bei užtikrina daug geresnę išvestį nei Bitcoin sistema. Ši sąranka, vadinama „Chainweb“, leidžia „Kadena“ atlikti iki 480 000 operacijų per sekundę (TPS), kai vienu metu veikia 20 grandinių.
6. Kvorumas
„Quorum“ kriptosistemos sutarimo mechanizmas yra Stambulo Bizantijos gedimų tolerancijos (IBFT) konsensuso mechanizmas. „QuorumChain“ deleguoja balsavimo teises mazgų (validatorių) telkiniui; vienas mazgas paverčiamas siūlytoju inicijuoti bloko patvirtinimą, o kiti mazgai patvirtina bloką. Jei daugiau nei 1/3 mazgų telkinyje elgiasi netinkamai, blokas nebus įterptas.
Bizantijos atsparumo gedimams ateitis yra šviesi
Kol egzistuos kriptovaliutos ir blokų grandinės technologija, Bizantijos gedimų tolerancija ir kiti konsensuso mechanizmai taip pat bus naudojami. Tačiau šie mechanizmai greičiausiai ir toliau vystysis.
Iš pradžių Ethereum integravo BFT naudodama PoW, tačiau Ethereum perėjo iš PoW į PoS ir atnaujino savo BFT algoritmą. Taip pat laikui bėgant ir toliau matysite naujesnes ir geresnes sistemas. Atminkite, kad kriptovaliutų erdvė nuolat vystosi.
