Криптовалюти - це децентралізовані цифрові активи, які працюють в мережі однорідних вузлів. Це означає, що вузли в мережі відповідальні за збереження безпеки та цілісності системи. Однією з ключових проблем, з якими стикаються ці мережі, є питання консенсусу, тобто те, як забезпечити згоду всіх вузлів щодо стану системи. Візантійська помилка (BFT) є механізмом консенсусу, який допомагає вирішити цю проблему. У цій статті ми розглянемо, що таке BFT, як він працює та його переваги.

Що таке консенсус?

Згода є критичним компонентом децентралізованих мереж, особливо в криптовалютах. У простих термінах згода вказує на процес, за допомогою якого група осіб або вузлів в мережі приходять до згоди щодо конкретного рішення або транзакції. У криптовалютах згода має вирішальне значення, оскільки вона забезпечує те, що всі вузли згодні зі станом системи і що жодні злоякісні актори не можуть втручатися у мережу.

Досягнення консенсусу в розподіленій мережі може бути викликом через кілька факторів. По-перше, в розподіленій мережі відсутній центральний орган або приймач рішень, що ускладнює встановлення довіри між вузлами. По-друге, вузли в мережі можуть знаходитися в різних частинах світу та мати різні інтереси, що ускладнює досягнення угоди з приводу конкретних рішень. Нарешті, мережа може бути вразливою до атак зловмисників, які мають на меті перешкоджати процесу консенсусу та маніпулювати системою для своїх користей.

Одним з ключових викликів досягнення консенсусу в децентралізованій мережі є проблема "візантійських генералів". Це стосується гіпотетичного сценарію, в якому група генералів повинна прийти до згоди щодо певного курсу дій, але деякі з генералів можуть бути зрадниками, які працюють проти групи. У такому сценарії важливо забезпечити, щоб всі вірні генерали погодилися з одним і тим же курсом дій, щоб запобігти зрадникам у розгортанні системи.

У децентралізованій мережі проблема візантійських генералів відома як проблема відмовостійкості Візантії (BFT). BFT відноситься до здатності децентралізованої мережі до досягнення консенсусу незважаючи на наявність зловмисних вузлів або відмов. Це є критичним компонентом технології блокчейн, забезпечуючи, що всі вузли погоджуються зі станом системи та що транзакції є безпечними.

Для досягнення консенсусу в децентралізованій мережі були розроблені різні механізми консенсусу. Серед них Proof of Work (PoW), Proof of Stake (PoS) та DeleGate.iod Proof of Stake (DPoS). Кожен механізм має свої переваги й недоліки, що робить його придатним для різних застосувань блокчейну.

У PoW шахраї змагаються у вирішенні складних математичних задач для підтвердження транзакцій та додавання нових блоків до ланцюжка блоків. Перший шахраїн, який вирішує проблему, отримує винагороду та може додати блок до ланцюжка. Однак PoW потребує значної обчислювальної потужності, що робить його енергоємним та повільним.

У PoS валідатори обираються на основі кількості монет, які вони утримують, і вони відповідальні за підтвердження транзакцій та додавання нових блоків до ланцюжка. PoS менше вимагає енергії, ніж PoW, і швидше, але він може бути вразливим перед атаками з боку зловмисників, які утримують значну кількість монет.

DPoS схожий на PoS, але валідатори обираються власниками монет, і вони відповідальні за підтвердження транзакцій та додавання нових блоків до ланцюжка. DPoS працює швидше та енергоефективніше, ніж PoW та PoS, але може бути вразливим на зговір між валідаторами.

Незважаючи на переваги цих механізмів консенсусу, вони можуть бути не підходять для всіх застосувань блокчейну, особливо для тих, які потребують високого рівня безпеки та надійності. Це те, де входить BFT, надаючи більш міцний і безпечний механізм для досягнення консенсусу в децентралізованій мережі.

Що таке Візантійська помилкова стійкість (BFT)?

Толерантність до помилок Візантійського фолту (BFT) - це механізм згоди, який дозволяє децентралізованій мережі досягти згоди незважаючи на наявність несправних або зловмисних вузлів. BFT вперше був представлений у 1982 році Леслі Лампортом, Робертом Шостаком і Маршаллом Пізом у їх статті під назвою "Проблема Візантійських генералів". Стаття була натхненна проблемою візантійських генералів, гіпотетичною ситуацією, у якій генерали повинні прийти до згоди щодо певного курсу дій, але деякі з генералів можуть бути зрадниками, які діють проти групи.

BFT працює шляхом забезпечення того, що всі вузли в мережі узгоджуються щодо певного рішення або транзакції, перш ніж вони вважаються дійсними. У системі на основі BFT всі вузли спілкуються один з одним та обмінюються повідомленнями, щоб прийти до згоди. Кожен вузол має копію блокчейну або реєстру та перевіряє транзакції перед їх додаванням до ланцюжка.

Щоб забезпечити, що мережа може витримати несправних або зловісних вузлів, BFT вимагає певного порогу вузлів, які погоджуються з рішенням або транзакцією, перш ніж вони вважаються дійсними. Цей поріг відомий як поріг терпимості до помилок Візантії, і він змінюється в залежності від розміру та складності мережі. Наприклад, в мережі з трьома вузлами поріг може становити два, що означає, що два вузли повинні погодитися з рішенням або транзакцією, перш ніж вони вважаються дійсними.

BFT можна реалізувати різними способами, включаючи практичне візантійське відхилення (PBFT), Федеративну візантійську угоду (FBA) та ByzCoin. PBFT - це механізм консенсусу на основі BFT, який широко використовується в мережах блокчейн з дозволеним доступом. Він працює, розділяючи вузли на різні ролі, включаючи основні, резервні та реплікаційні вузли. Основний вузол відповідає за збір запитів на транзакції та їх упорядкування перед відправленням до резервних вузлів для перевірки. Якщо резервні вузли перевіряють транзакції, вони відправляють своє підтвердження назад основному вузлу, який потім транслює схвалені транзакції до реплікаційних вузлів для виконання.

FBA - це механізм консенсусу на основі BFT, який широко використовується в децентралізованих системах, включаючи Stellar та Ripple. Він працює, дозволяючи вузлам голосувати за певне рішення або транзакцію. Як тільки певний поріг вузлів погоджується з рішенням, воно вважається дійсним.

ByzCoin - це механізм консенсусу на основі BFT, який використовується в мережі блокчейн ByzCoin. Він працює, дозволяючи вузлам голосувати за певну транзакцію або рішення. Як тільки певний поріг вузлів погоджується щодо транзакції, вона вважається дійсною та додається до блокчейну.

Як працює візантійська відмінність помилок?

У системі з високою стійкістю до помилок Візантійців (BFT) валідатори відіграють важливу роль у забезпеченні досягнення консенсусу в мережі. Валідатори відповідальні за перевірку транзакцій та блоків перед їх додаванням до блокчейну. Цих валідаторів вибирають з вузлів мережі на підставі певних критеріїв, таких як репутація чи стейк в мережі.

Після вибору валідаторів починається процес перевірки блоку. У BFT блоки перевіряються за допомогою багатоетапного процесу. Спочатку валідатор пропонує блок, який потім транслюється іншим валідаторам для перевірки. Кожен валідатор перевіряє блок і транслює своє схвалення або відхилення іншим валідаторам.

Для досягнення консенсусу необхідно, щоб певний поріг валідаторів схвалив блок. Цей поріг зазвичай встановлюється на дві третини від загальної кількості валідаторів у мережі. Як тільки поріг буде досягнутий, блок вважається дійсним та додається до блокчейну.

Процес перевірки блоків у BFT спроектований так, щоб бути відмовостійким, що означає, що він може витримати присутність несправних або зловмисних перевіряючих. Якщо перевіряючий виявляється зловмисним, його можна вилучити з мережі, і може бути вибраний новий перевіряючий для заміни.

Однією з ключових переваг BFT є остаточність. Остаточність означає, що якщо блок додано до блокчейну, його не можна вилучити або змінити. У інших механізмах консенсусу, таких як Proof of Work (PoW), блоки вважаються дійсними, якщо вони додаються до ланцюга з певним рівнем впевненості. Однак завжди є невеликий шанс того, що блок може бути вилучений або змінений, якщо зловмисник отримає контроль над мережею. BFT усуває цю можливість, забезпечуючи, що як тільки блок додається до ланцюга, він є остаточним і не може бути змінений.

Для досягнення остаточності в BFT блок повинен бути підтверджений певною кількістю валідаторів. Як тільки блок підтверджено, вважається, що він остаточний і не може бути змінений. Це забезпечує високий рівень безпеки для мережі і робить її придатною для додатків, які вимагають високого рівня довіри та безпеки.

Які переваги має відмінність Візантійської несприйнятливості до помилок?

Візантійська помилка терпимості (BFT) має кілька переваг перед іншими механізмами консенсусу. Однією з найважливіших переваг BFT є його здатність швидко і надійно досягати консенсусу. Це робить його придатним для застосувань, які вимагають швидкого оброблення транзакцій та високого рівня надійності, таких як фінансові транзакції та управління ланцюгом поставок.

Ще однією перевагою BFT є його здатність витримувати атаки від зловмисників. BFT призначений для того, щоб бути відмовостійким, що означає, що він може продовжувати працювати навіть у випадку компрометації певної кількості перевіряючих. Це робить його високо безпечним і стійким до атак, що робить його популярним вибором для додатків, які потребують високого рівня безпеки.

BFT також має високу масштабованість, що означає, що він може обробляти велику кількість транзакцій та користувачів. Цю масштабованість досягається за допомогою паралельної обробки та технік розщеплення, які дозволяють мережі обробляти кілька транзакцій одночасно.

Реальні приклади застосування BFT в дії включають протокол Ripple та алгоритм консенсусу Tendermint. Ripple використовує варіант BFT під назвою алгоритм консенсусу Ripple Protocol (RPCA), щоб досягти згоди серед своїх перевіряючих. Це дозволило Ripple обробляти тисячі транзакцій на секунду, зробивши його однією з найшвидших та найнадійніших платіжних мереж у світі.

Tendermint - це ще один приклад алгоритму згоди, заснованого на BFT. Він використовується кількома мережами блокчейнів, включаючи Cosmos та Binance Smart Chain. Tendermint має високу масштабованість, здатний обробляти тисячі транзакцій за секунду, що робить його відповідним для використання в додатках з великим трафіком.

Ще одним прикладом використання BFT на практиці є блокчейн-платформа Hyperledger Fabric. Hyperledger Fabric використовує модифіковану версію BFT під назвою Практична Візантійська Помилка Терпіння (PBFT), щоб досягти згоди серед своїх перевіряючих. Це зробило його популярним вибором для корпоративних додатків, які потребують високого рівня безпеки та масштабованості.

Висновок

Помилка Візантійців є важливим механізмом консенсусу, який допомагає забезпечити безпеку та цілісність децентралізованих мереж. Його здатність впоратися з помилками візантійців та досягти консенсусу в децентралізованій системі зробила його популярним вибором для багатьох додатків блокчейну. При продовженні еволюції криптовалют, Помилка Візантійців імовірно залишиться важливою частиною консенсусного ландшафту.