Încrederea și securitatea sunt vitale pentru tehnologia blockchain – iar mecanismul de consens de toleranță la erori bizantine (BFT) se află în centrul siguranței unui blockchain.
BFT asigură că blockchain-urile continuă să funcționeze, chiar dacă unii participanți la rețea nu sunt de încredere sau rău intenționați. Deci, ce este BFT, cum funcționează și de ce este atât de crucial pentru tehnologia blockchain?
Ce este toleranța la greșeală bizantină?
Toleranța bizantină la erori se referă la capacitatea unei rețele sau a unui sistem de a continua să funcționeze chiar și atunci când unele componente sunt defecte sau s-au defectat.
Cu un sistem BFT, rețelele blockchain continuă să funcționeze sau să implementeze acțiuni planificate atâta timp cât majoritatea participanților la rețea sunt de încredere și autentici. Aceasta înseamnă că peste jumătate sau două treimi dintre nodurile din rețeaua blockchain trebuie să fie de acord să valideze o tranzacție și să o adauge la bloc.
Pentru ca nodurile compromise să provoace răutate pe un blockchain bizantin tolerant la erori, acestea trebuie să fie majoritatea. Această răutate poate fi sub forma unei duble cheltuieli, a 51% atac, A Atacul Sybil, și așa mai departe.
Toleranța bizantină la erori în tehnologia blockchain provine din problema generală bizantină inițiată de Leslie Lamport, Marshall Pease și Robert Shostak. Acest concept a devenit proeminent atunci când au publicat o lucrare, cu o copie găzduit de Microsoft, numit „The Byzantine Generals Problem (PDF)' în 1982.
Lamport, Pease și Shostak au descris cazul unui grup de generali din armata bizantină care campau în afara unui oraș inamic. Fiecare general avea propria sa armată și trebuia să comunice și să ia o decizie unanimă dacă să atace sau să se retragă.
Problema a fost desfășurarea unei acțiuni comune în mijlocul unor generali compromisi. Această dilemă a fost numită o greșeală bizantină și, atunci când un sistem abordează cu succes această problemă, se spune că este bizantin tolerant la erori.
Conceptul bizantin tolerant la greșeli a fost apoi aplicat rețelei blockchain de criptomonede. În spațiul cripto, generalii sunt nodurile care validează tranzacțiile cripto.
Cum funcționează toleranța la greșeală bizantină?
Rețelele descentralizate implementează toleranța la erori bizantină prin reguli sau protocoale de consens. Toate nodurile din rețea trebuie să adere la aceste protocoale sau algoritmi dacă doresc să participe la validarea și procesarea tranzacțiilor.
Pentru ca o tranzacție să fie validată, procesată și adăugată la un bloc în creștere, majoritatea nodurilor trebuie să fie de acord că tranzacția este autentică prin algoritmul de consens al rețelei. Blockchain-urile Bitcoin, Ethereum și alte dovezi de lucru (PoW) și proof of stake (PoS) folosesc algoritmi BFT.
În algoritmul de consens PoW, minerii din rețea rezolvă puzzle-uri criptografice pentru a valida și produce blocuri de înregistrare a tranzacțiilor. Minerul care rezolvă mai întâi puzzle-urile câștigă dreptul de a adăuga tranzacția la blocul în creștere și de a câștiga recompensa blocului. Dar minerul trebuie să publice dovada că a rezolvat puzzle-ul pentru a adăuga blocul.
Procesul de exploatare în blockchains PoW necesită computere scumpe sau platforme de exploatare. Acest cost ridicat îi descurajează pe mineri de a împărtăși informații false, deoarece alți participanți le-ar respinge. De asemenea, reduce probabilitatea ca actorii rău intenționați să obțină controlul asupra majorității nodurilor din sistem.
Între timp, cu mecanismul de consens PoS, trebuie mizați o anumită cantitate de jetoane cripto pentru a câștiga dreptul de a valida tranzacția. Apoi, dacă protocolul de rețea vă selectează, puteți adăuga tranzacția la blocul în creștere și puteți câștiga recompensa pentru bloc.
Sistemele PoS rezolvă defecțiunile bizantine folosind diferite metode. De exemplu, Ethereum folosește algoritmul Casper, care necesită cel puțin două treimi din noduri pentru a ajunge la un consens asupra blocurilor. În cele din urmă, sistemele PoS au nevoie de majoritatea nodurilor pentru a conveni asupra blocurilor înainte de a putea fi adăugate.
Aceste blockchain-uri folosesc algoritmi de consens BFT pentru a rezista nodurilor din minoritate care nu sunt de acord cu consensul. În acest fel, rețeaua blockchain poate continua cu funcția sa, respingând tranzacțiile defecte sau necinstite.
Rolul toleranței bizantine la erori în tehnologia blockchain
Tehnologia Blockchain se bazează pe toleranța bizantină la erori din aceste motive:
- BFT menține rețeaua blockchain în mod continuu funcțională, chiar și cu unele noduri care nu sunt de acord.
- Păstrează rețeaua în siguranță, prevenind răul care poate veni sub forma unui atac de 51% (sau atacuri Sybil) sau a cheltuielilor duble.
Limitările toleranței la greșeli bizantine
Toleranța bizantină la erori a adus beneficii uriașe industriei blockchain. Cu toate acestea, sistemul are încă probleme, în special algoritmul practic de consens bizantin tolerant la erori (pBFT).
Toleranța practică la defecțiuni bizantină este o formă optimizată a toleranței bizantine originale la erori. pBFT funcționează printr-un sistem asincron format dintr-un nod lider primar și alte noduri de rezervă. În acest sistem, nodurile rău intenționate nu pot fi mai mult decât nodurile cinstite, de obicei nu până la o treime. Nodurile comunică întotdeauna între ele pentru a se asigura că majoritatea nodurilor (cele cinstite) sunt de acord cu starea rețelei.
Unele limitări ale pBFT includ următoarele:
- Comunicare ridicată: Pentru a rămâne funcțional, sistemul necesită o comunicare sporită între noduri. Acest proces necesită timp și duce la probleme de scalabilitate.
- Probleme de scalabilitate: pBFT are probleme cu scalabilitatea, în special cu rețelele care sunt foarte extinse.
- Securitate scăzută: pBFT este predispus la atacuri Sybil, în care un nod din rețea pretinde a fi 51% din celelalte noduri pentru a domina rețeaua și a cauza răutate.
Șase platforme populare bazate pe blockchain BFT
Iată câteva blockchain-uri care integrează mecanismele bizantine de toleranță la erori.
1. Bitcoin
Bitcoin încorporează toleranța bizantină la erori în rețeaua sa prin protocolul de consens pentru dovada muncii. Algoritmul de consens PoW al blockchain-ului obligă toate nodurile din blockchain să verifice structura datelor, dimensiunea blocului, marcajul temporal al blocului, hashul antetului blocului și prima tranzacție pentru fiecare dată. Acest proces, numit hashing de date, folosește puterea de calcul.
2. Ethereum
Folosind anterior PoW, blockchain-ul Ethereum a trecut la un sistem PoS care îi rezolvă problemele bizantine. Validatorii de rețea își pun în joc jetoanele Ether, iar protocolul selectează validatori onești pentru a procesa tranzacțiile, a valida blocurile și a vota pentru un șef al lanțului. Protocolul îi obligă pe stakeri să fie sinceri, făcând atacarea rețelei extrem de costisitoare.
3. EOS
Blockchain-ul EOSIO atinge un consens prin intermediul unui strat bizantin asincron tolerant la erori (aBFT) și a unui strat delegat de dovadă a mizei (DPoS). Stratul aBFT confirmă fiecare bloc de tranzacții până când acesta este ultimul bloc ireversibil (LIB). Stratul DPoS confirmă apoi LIB ca bloc final, ireversibil.
4. Clipoci
Ripple nu utilizează niciunul dintre mecanismele de consens PoW sau PoS. În schimb, utilizează protocolul de consens XRP Ledger, un mecanism de consens bizantin tolerant la erori. Blockchain-ul continuă să funcționeze normal dacă validatorii neîncrezători sunt mai puțin de 20% din totalul validatorilor. Acest sistem previne dubla cheltuieli și îmbunătățește integritatea blockchain.
5. Kadena
Kadena folosește un mecanism de consens ScalableBFT pentru a confirma blocurile. Blockchain-ul combină sistemul PoW al Bitcoin cu modificarea consensului descentralizat de blockchain paralel multiplu mecanisme care sunt eficiente din punct de vedere energetic, scalabile și sigure și oferă o producție mult îmbunătățită decât cea a Bitcoin sistem. Această configurație, numită „Chainweb”, permite Kadenei să efectueze până la 480.000 de tranzacții pe secundă (TPS) cu 20 de lanțuri rulând simultan.
6. Cvorum
Mecanismul de consens pentru criptosistemul Quorum este mecanismul de consens de toleranță la erori bizantine de la Istanbul (IBFT). QuorumChain deleagă drepturile de vot unui grup de noduri (validatori); un nod este făcut să inițieze confirmarea blocului în timp ce celelalte noduri validează blocul. Dacă mai mult de 1/3 din nodurile din pool se comportă incorect, blocul nu va fi introdus.
Viitorul toleranței bizantine la greșeală este strălucitor
Atâta timp cât criptomonedele și tehnologia blockchain continuă să existe, toleranța la greșeală bizantină și alte mecanisme de consens vor exista și ele. Cu toate acestea, aceste mecanisme vor continua probabil să evolueze.
Inițial, Ethereum a integrat BFT folosind PoW, dar Ethereum a trecut de la PoW la PoS și și-a actualizat algoritmul BFT. De asemenea, veți continua să vedeți sisteme mai noi și mai bune cu timpul. Amintiți-vă, spațiul cripto este în continuă evoluție.
