Uzticēšanās un drošība ir ļoti svarīga blokķēdes tehnoloģijai, un Bizantijas kļūdu tolerances (BFT) vienprātības mehānisms ir blokķēdes drošības pamatā.
BFT nodrošina, ka blokķēdes turpina darboties, pat ja daži tīkla dalībnieki ir neuzticami vai ļaunprātīgi. Tātad, kas ir BFT, kā tas darbojas un kāpēc tas ir tik svarīgi blokķēdes tehnoloģijai?
Kas ir bizantiešu kļūdu tolerance?
Bizantijas kļūdu tolerance attiecas uz tīkla vai sistēmas spēju turpināt darboties pat tad, ja daži komponenti ir bojāti vai atteicās.
Izmantojot BFT sistēmu, blokķēdes tīkli turpina darboties vai īstenot plānotās darbības, kamēr lielākā daļa tīkla dalībnieku ir uzticami un patiesi. Tas nozīmē, ka vairāk nekā pusei vai divām trešdaļām blokķēdes tīkla mezglu ir jāpiekrīt apstiprināt darījumu un pievienot to blokam.
Lai apdraudēti mezgli Bizantijas kļūmju izturīgā blokķēdē izraisītu ļaunprātību, tiem ir jābūt vairākumā. Šī ļaunprātība var izpausties divkāršu tēriņu veidā, a
51% uzbrukums, a Sybil uzbrukums, un tā tālāk.Bizantijas kļūdu tolerance blokķēdes tehnoloģijā ir radusies no bizantiešu vispārējās problēmas, kuras aizsācēji ir Leslijs Lamports, Māršals Pīzs un Roberts Šostaks. Šī koncepcija kļuva pamanāma, kad viņi publicēja rakstu ar kopiju mitina Microsoft, ar nosaukumu "Bizantijas ģenerāļu problēma (PDF)' 1982. gadā.
Lamports, Pīzs un Šostaks aprakstīja gadījumu, kad bizantiešu armijas ģenerāļu grupa apmetās ārpus ienaidnieka pilsētas. Katram ģenerālim bija sava armija, un viņam bija jāsazinās un jāpieņem vienprātīgs lēmums par uzbrukumu vai atkāpšanos.
Problēma bija kopīgas darbības veikšana dažu kompromitētu ģenerāļu vidū. Šo dilemmu sauca par Bizantijas kļūdu, un, kad sistēma veiksmīgi risina šo problēmu, tā tiek uzskatīta par bizantiešu defektu tolerantu.
Pēc tam kriptovalūtas blokķēdes tīklā tika izmantota Bizantijas defektu tolerantā koncepcija. Kripto telpā ģenerāļi ir mezgli, kas apstiprina kriptogrāfijas darījumus.
Kā darbojas Bizantijas defektu tolerance?
Decentralizētie tīkli ievieš Bizantijas kļūdu toleranci, izmantojot vienprātības noteikumus vai protokolus. Visiem tīkla mezgliem ir jāievēro šie protokoli vai algoritmi, ja tie vēlas piedalīties transakciju validēšanā un apstrādē.
Lai transakcija tiktu apstiprināta, apstrādāta un pievienota augošajam blokam, lielākajai daļai mezglu ir jāpiekrīt, ka darījums ir autentisks, izmantojot tīkla konsensa algoritmu. Bitcoin, Ethereum un citi pierādījumi par darbu (PoW) un pierādījumi par likmēm (PoS) blokķēdes izmanto BFT algoritmus.
PoW konsensa algoritmā tīkla kalnrači risina kriptogrāfiskas mīklas, lai apstiprinātu un izveidotu blokus, kas ieraksta darījumus. Kalnracis, kurš pirmais atrisina mīklas, iegūst tiesības pievienot darījumu augošajam blokam un nopelnīt bloka atlīdzību. Bet kalnračiem ir jāpublicē pierādījums, ka viņi atrisināja mīklu, lai pievienotu bloku.
Ieguves procesam PoW blokķēdēs ir nepieciešami dārgi datori vai kalnrūpniecības iekārtas. Šīs augstās izmaksas attur kalnračus no nepatiesas informācijas apmaiņas, jo citi dalībnieki to noraidītu. Tas arī samazina iespēju, ka ļaunprātīgi dalībnieki pārņems kontroli pār lielāko daļu sistēmas mezglu.
Tikmēr, izmantojot PoS konsensa mehānismu, jums tas ir jādara uzlikt noteiktu daudzumu kriptovalūtu lai nopelnītu tiesības apstiprināt darījumu. Pēc tam, ja tīkla protokols jūs atlasa, varat pievienot darījumu augošajam blokam un nopelnīt bloka atlīdzību.
PoS sistēmas atrisina Bizantijas defektus, izmantojot dažādas metodes. Piemēram, Ethereum izmanto Casper algoritmu, kuram ir vajadzīgas vismaz divas trešdaļas mezglu, lai panāktu vienprātību par blokiem. Galu galā PoS sistēmām ir nepieciešams lielākajai daļai mezglu, lai vienotos par blokiem, pirms tos var pievienot.
Šīs blokķēdes izmanto BFT konsensa algoritmus, lai pretotos mazākuma mezgliem, kas nepiekrīt vienprātībai. Tādā veidā blokķēdes tīkls var turpināt savu funkciju, noraidot kļūdainus vai negodīgus darījumus.
Bizantijas kļūdu tolerances loma blokķēdes tehnoloģijā
Blockchain tehnoloģija balstās uz Bizantijas kļūdu toleranci šādu iemeslu dēļ:
- BFT nodrošina blokķēdes tīkla nepārtrauktu darbību, pat ar dažiem mezgliem, kas nepiekrīt.
- Tas nodrošina tīkla drošību, novēršot ļaunprātību, kas var izpausties 51% uzbrukuma (vai Sybil uzbrukumu) vai dubultu tēriņu veidā.
Bizantijas kļūdu tolerances ierobežojumi
Bizantijas kļūdu tolerance ir devusi milzīgus ieguvumus blokķēdes nozarei. Tomēr sistēmai joprojām ir problēmas, jo īpaši praktiskais Bizantijas defektu tolerantā konsensa algoritms (pBFT).
Praktiskā Bizantijas defektu tolerance ir optimizēta sākotnējās Bizantijas defektu tolerances forma. pBFT darbojas, izmantojot asinhronu sistēmu, kas sastāv no primārā vadošā mezgla un citiem rezerves mezgliem. Šajā sistēmā ļaunprātīgo mezglu nevar būt vairāk par godīgajiem mezgliem, parasti ne līdz vienai trešdaļai. Mezgli vienmēr sazinās viens ar otru, lai nodrošinātu, ka lielākā daļa mezglu (godīgo) vienojas par tīkla stāvokli.
Daži pBFT ierobežojumi ir šādi:
- Augsta komunikācija: lai sistēma darbotos, tai ir nepieciešama pastiprināta saziņa starp mezgliem. Šis process ir laikietilpīgs un rada mērogojamības problēmas.
- Mērogojamības problēmas: pBFT ir problēmas ar mērogojamību, īpaši ar ļoti plašiem tīkliem.
- Zema drošība: pBFT ir pakļauts Sybil uzbrukumiem, kur viens tīkla mezgls izliekas par 51% no citiem mezgliem, kas dominē tīklā un izraisa ļaunprātību.
Sešas populāras BFT blokķēdes platformas
Šeit ir dažas blokķēdes, kas integrē Bizantijas kļūdu tolerances mehānismus.
1. Bitcoin
Bitcoin savā tīklā iekļauj bizantiešu kļūdu toleranci, izmantojot darba vienprātības protokolu. Blokķēdes PoW konsensa algoritms pilnvaro visus blokķēdes mezglus pārbaudīt datu struktūru, bloka lielumu, bloka laikspiedolu, bloka galvenes hash un pirmo darījumu ar visiem datiem. Šis process, ko sauc par datu jaukšanu, izmanto skaitļošanas jaudu.
2. Ethereum
Iepriekš, izmantojot PoW, Ethereum blokķēde ir pārgājusi uz PoS sistēmu kas atrisina tās Bizantijas problēmas. Tīkla pārbaudītāji izmanto savus ētera marķierus, un protokols atlasa godīgus pārbaudītājus, lai apstrādātu darījumus, apstiprinātu blokus un balsotu par ķēdes vadītāju. Protokols liek ieinteresētajiem būt godīgiem, padarot uzbrukumu tīklam pārmērīgi dārgu.
3. EOS
EOSIO blokķēde panāk vienprātību, izmantojot asinhrono bizantiešu defektu toleranto (aBFT) slāni un deleģēto likmes apliecinājuma (DPoS) slāni. ABFT slānis apstiprina katru darījumu bloku, līdz tas ir pēdējais neatgriezeniskais bloks (LIB). Pēc tam DPoS slānis apstiprina LIB kā galīgo, neatgriezenisko bloku.
4. Ripple
Ripple neizmanto ne PoW, ne PoS vienprātības mehānismus. Tā vietā tiek izmantots XRP Ledger Consensus Protocol — Bizantijas kļūmju izturīgs vienprātības mehānisms. Blokķēde turpina darboties normāli, ja neuzticamo pārbaudītāju ir mazāk nekā 20% no kopējiem pārbaudītājiem. Šī sistēma novērš dubultu tēriņu un uzlabo blokķēdes integritāti.
5. Kadena
Kadena izmanto ScalableBFT vienprātības mehānismu, lai apstiprinātu blokus. Blokķēde apvieno Bitcoin PoW sistēmu ar decentralizētas vairāku paralēlu blokķēdes vienprātības maiņu mehānismi, kas ir energoefektīvi, mērogojami un droši un nodrošina daudz labāku izvadi nekā Bitcoin sistēma. Šī iestatīšana, ko sauc par "Chainweb", ļauj Kadena veikt līdz 480 000 transakciju sekundē (TPS) ar 20 ķēdēm, kas darbojas vienlaikus.
6. Kvorums
Vienprātības mehānisms Quorum kriptosistēmai ir Stambulas Bizantijas kļūdu tolerances (IBFT) vienprātības mehānisms. QuorumChain deleģē balsstiesības mezglu (validatoru) pūlam; vienam mezglam tiek likts ierosinātājs uzsākt bloka apstiprināšanu, bet pārējie mezgli apstiprina bloku. Ja vairāk nekā 1/3 no kopas mezgliem darbojas nepareizi, bloks netiks ievietots.
Bizantijas defektu tolerances nākotne ir gaiša
Kamēr pastāvēs kriptovalūtas un blokķēdes tehnoloģija, darbosies arī Bizantijas kļūdu tolerance un citi vienprātības mehānismi. Tomēr šie mehānismi, visticamāk, turpinās attīstīties.
Sākotnēji Ethereum integrēja BFT, izmantojot PoW, bet Ethereum pārgāja no PoW uz PoS un atjaunināja savu BFT algoritmu. Tāpat ar laiku jūs turpināsit redzēt jaunākas un labākas sistēmas. Atcerieties, ka kriptogrāfijas telpa nepārtraukti attīstās.
