ما هو تحمل الأخطاء البيزنطية ، وكيف يضمن استقرار Blockchain؟

الثقة والأمان أمران حيويان لتكنولوجيا blockchain - وآلية الإجماع البيزنطية للتسامح مع الخطأ (BFT) هي في صميم أمان blockchain.

يضمن BFT استمرار عمل blockchains ، حتى لو كان بعض المشاركين في الشبكة غير موثوقين أو ضارين. إذن ما هو BFT ، وكيف يعمل ، ولماذا هو بالغ الأهمية لتقنية blockchain؟

ما هو التسامح البيزنطي مع الخطأ؟

يشير التسامح مع الخطأ البيزنطي إلى قدرة الشبكة أو النظام على الاستمرار في العمل حتى عندما تكون بعض المكونات معيبة أو معطلة.

مع نظام BFT ، تستمر شبكات blockchain في العمل أو تنفيذ الإجراءات المخطط لها طالما أن معظم المشاركين في الشبكة موثوق بهم وحقيقيون. هذا يعني أن أكثر من نصف أو ثلثي العقد على شبكة blockchain يجب أن توافق على التحقق من صحة المعاملة وإضافتها إلى الكتلة.

لكي تتسبب العقد المخترقة في الخبث على blockchain البيزنطي المتسامح مع الأخطاء ، يجب أن تكون في الأغلبية. يمكن أن يكون هذا الحقد في شكل إنفاق مزدوج ، أ 51٪ هجوم، أ هجوم سيبيل، وما إلى ذلك وهلم جرا.

ينشأ تحمل الخطأ البيزنطي في تقنية blockchain من المشكلة العامة البيزنطية التي ابتكرها ليزلي لامبورت ومارشال بيز وروبرت شوستاك. أصبح هذا المفهوم بارزًا عندما نشروا ورقة ، مع نسخة استضافته شركة Microsoft ، بعنوان `` مشكلة الجنرالات البيزنطيين (PDF)في عام 1982.

وصف لامبورت وبيز وشوستاك حالة مجموعة من الجنرالات من الجيش البيزنطي كانوا يخيمون خارج مدينة معادية. كان لكل جنرال جيش خاص به ويحتاج إلى التواصل واتخاذ قرار بالإجماع بشأن الهجوم أو التراجع.

كانت المشكلة هي القيام بعمل مشترك وسط بعض الجنرالات المشبوهين. سميت هذه المعضلة بالخطأ البيزنطي ، وعندما نجح النظام في معالجة هذه المشكلة ، يُقال إنها متسامحة مع الأخطاء البيزنطية.

ثم تم تطبيق المفهوم البيزنطي المتسامح مع الأخطاء على شبكة blockchain للعملات المشفرة. في مساحة التشفير ، الجنرالات هم العقد التي تتحقق من صحة معاملات التشفير.

كيف يعمل التسامح البيزنطي مع الخطأ؟

تطبق الشبكات اللامركزية التسامح البيزنطي للأخطاء من خلال قواعد أو بروتوكولات الإجماع. يجب أن تلتزم جميع العقد في الشبكة بهذه البروتوكولات أو الخوارزميات إذا أرادت المشاركة في التحقق من المعاملات ومعالجتها.

لكي يتم التحقق من صحة المعاملة ومعالجتها وإضافتها إلى كتلة متنامية ، يجب أن توافق معظم العقد على أن المعاملة أصلية من خلال خوارزمية إجماع الشبكة. Bitcoin و Ethereum وغيرها من سلاسل إثبات العمل (PoW) وإثبات الحصة (PoS) تستخدم خوارزميات BFT.

في خوارزمية إجماع إثبات العمل ، يقوم عمال المناجم على الشبكة بحل ألغاز التشفير للتحقق من صحة معاملات تسجيل الكتل وإنتاجها. يفوز عامل التعدين الذي يحل الألغاز أولاً بالحق في إضافة المعاملة إلى الكتلة المتنامية وكسب مكافأة الكتلة. لكن يجب أن ينشر عامل المنجم دليلاً على أنه حل اللغز لإضافة الكتلة.

تتطلب عملية التعدين في بلوكشين إثبات العمل (PoW) أجهزة كمبيوتر باهظة الثمن أو منصات تعدين. هذه التكلفة المرتفعة تثني عمال المناجم عن مشاركة معلومات خاطئة لأن المشاركين الآخرين سيرفضونها. كما أنه يقلل من احتمالية سيطرة الجهات الخبيثة على معظم العقد في النظام.

في غضون ذلك ، مع آلية توافق نقاط البيع ، يجب عليك ذلك حصة كمية معينة من العملات المشفرة لكسب الحق في التحقق من صحة المعاملة. بعد ذلك ، إذا حددك بروتوكول الشبكة ، فيمكنك إضافة المعاملة إلى الكتلة المتنامية وكسب مكافأة الكتلة.

تعمل أنظمة PoS على حل العيوب البيزنطية بطرق مختلفة. على سبيل المثال ، يستخدم Ethereum خوارزمية Casper ، والتي تتطلب ما لا يقل عن ثلثي العقد للوصول إلى توافق في الآراء بشأن الكتل. في النهاية ، تحتاج أنظمة PoS إلى معظم العقد للاتفاق على الكتل قبل إضافتها.

تستخدم هذه البلوكشين خوارزميات إجماع BFT لمقاومة العقد في الأقلية التي لا توافق على الإجماع. بهذه الطريقة ، يمكن لشبكة blockchain المضي قدمًا في وظيفتها ، ورفض المعاملات المعيبة أو غير النزيهة.

دور تحمل الأخطاء البيزنطية في تقنية Blockchain

تعتمد تقنية Blockchain على التسامح البيزنطي للأخطاء للأسباب التالية:

• تحافظ BFT على عمل شبكة blockchain باستمرار ، حتى مع وجود بعض العقد المخالفة.
• إنه يحافظ على الشبكة آمنة ، ويمنع الخبث الذي يمكن أن يأتي في شكل هجوم 51٪ (أو هجمات Sybil) أو الإنفاق المزدوج.

حدود التسامح البيزنطي مع الخطأ

جلب التسامح البيزنطي مع الأخطاء فوائد هائلة لصناعة blockchain. ومع ذلك ، لا يزال النظام يواجه مشكلات ، لا سيما خوارزمية الإجماع البيزنطية المتسامحة مع الأخطاء (pBFT).

إن التسامح العملي مع الخطأ البيزنطي هو الشكل الأمثل للتسامح الأصلي للخطأ البيزنطي. يعمل pBFT من خلال نظام غير متزامن يتكون من عقدة رئيسية رئيسية وعقد احتياطية أخرى. في هذا النظام ، لا يمكن أن تكون العقد الخبيثة أكثر من العقد الصادقة ، وعادة لا تصل إلى الثلث. تتواصل العقد دائمًا مع بعضها البعض للتأكد من أن معظم العقد (الصادقة) توافق على حالة الشبكة.

تتضمن بعض قيود pBFT ما يلي:

• اتصال عالي: للبقاء على مستوى وظيفي ، يتطلب النظام اتصالاً متزايدًا بين العقد. هذه العملية تستغرق وقتًا طويلاً وتؤدي إلى مشاكل قابلية التوسع.
• مشاكل قابلية التوسع: يواجه pBFT مشاكل في قابلية التوسع ، خاصة مع الشبكات الواسعة للغاية.
• الأمان المنخفض: pBFT عرضة لهجمات Sybil ، حيث تتظاهر عقدة واحدة على الشبكة بأنها 51٪ من العقد الأخرى تهيمن على الشبكة وتتسبب في الخبث.

ستة منصات شعبية قائمة على BFT Blockchain

فيما يلي بعض سلاسل الكتل التي تدمج آليات تحمل الأخطاء البيزنطية.

1. بيتكوين

تقوم Bitcoin بدمج التسامح مع الخطأ البيزنطي في شبكتها من خلال بروتوكول إثبات توافق العمل. تلزم خوارزمية إجماع blockchain PoW جميع العقد على blockchain للتحقق من بنية البيانات ، وحجم الكتلة ، والطابع الزمني للكتلة ، وتجزئة رأس الكتلة ، والمعاملة الأولى في كل بيانات. هذه العملية تسمى تجزئة البياناتيستخدم القوة الحسابية.

2. إيثيريوم

باستخدام PoW سابقًا ، تحولت سلسلة Ethereum blockchain إلى نظام PoS التي تحل مشاكلها البيزنطية. يشترك مدققو الشبكة في عملات إيثر المميزة الخاصة بهم ، ويختار البروتوكول مدققين صادقين لمعالجة المعاملات ، والتحقق من صحة الكتل ، والتصويت لرئيس سلسلة. يفرض البروتوكول على الأطراف أن يكونوا صادقين ، مما يجعل مهاجمة الشبكة باهظة التكلفة.

3. EOS

تحقق EOSIO blockchain إجماعًا عبر طبقة غير متزامنة متسامحة مع الخطأ البيزنطي (aBFT) وطبقة إثبات الحصة المفوضة (DPoS). تؤكد طبقة aBFT كل كتلة من المعاملات حتى تصبح آخر كتلة لا رجعة فيها (LIB). ثم تؤكد طبقة DPoS أن LIB هي الكتلة النهائية التي لا رجعة فيها.

4. تموج

لا تستخدم Ripple أيًا من آليات الإجماع في PoW أو PoS. بدلاً من ذلك ، يستخدم بروتوكول إجماع ليدجر XRP ، وهو آلية إجماع بيزنطية تتسامح مع الأخطاء. تستمر blockchain في العمل بشكل طبيعي إذا كان المدققون غير الموثوق بهم أقل من 20٪ من إجمالي المدققين. يمنع هذا النظام الإنفاق المزدوج ويحسن تكامل blockchain.

5. كادينا

يستخدم Kadena آلية إجماع ScalableBFT لتأكيد الكتل. تجمع blockchain بين نظام PoW الخاص بـ Bitcoin مع تغيير إجماع blockchain المتوازي المتعدد اللامركزي آليات فعالة في استخدام الطاقة وقابلة للتطوير وآمنة وتوفر مخرجات محسّنة كثيرًا عن Bitcoin نظام. هذا الإعداد ، المسمى "Chainweb" ، يسمح لـ Kadena بتنفيذ ما يصل إلى 480.000 معاملة في الثانية (TPS) مع 20 سلسلة تعمل بشكل متزامن.

6. النصاب

آلية الإجماع لنظام تشفير النصاب هي آلية توافق إسطنبول للتسامح مع الخطأ البيزنطي (IBFT). يفوض QuorumChain حقوق التصويت لمجموعة من العقد (المدققون) ؛ تُجعل إحدى العقدة المُقترح لبدء تأكيد الكتلة بينما تتحقق العقد الأخرى من صحة الكتلة. إذا كان أكثر من ثلث العقد في التجمع تتصرف بشكل غير صحيح ، فلن يتم إدراج الكتلة.

مستقبل التسامح مع الخطأ البيزنطي مشرق

طالما استمرت العملات المشفرة وتقنية blockchain في الوجود ، فإن التسامح البيزنطي مع الخطأ وآليات الإجماع الأخرى يجب أن يكون كذلك. ومع ذلك ، من المرجح أن تستمر هذه الآليات في التطور.

في البداية ، قامت Ethereum بدمج BFT باستخدام PoW ، لكن Ethereum تحول من PoW إلى PoS وقام بتحديث خوارزمية BFT الخاصة بها. وبالمثل ، ستستمر في رؤية أنظمة أحدث وأفضل بمرور الوقت. تذكر أن مساحة التشفير تتطور باستمرار.