ما هو تحمل الخطأ البيزنطي (BFT)؟ كيف يعمل ال BFT؟

كانت مشكلة الصدع البيزنطي ، أو مشكلة الجنرالات البيزنطيين ، موضوعًا نوقش على نطاق واسع في مختلف المجالات مثل علوم الكمبيوتر أو الأنظمة الموزعة. في التشفير ، وتحديداً تقنية blockchain ، يلعب التسامح البيزنطي للخطأ (BFT) دورًا مهمًا للغاية. دعنا نتعرف على المزيد حول BFT في هذه المقالة!

ما هو تحمل الخطأ البيزنطي (BFT)؟

التسامح مع الخطأ البيزنطي هو القدرة على كيفية عمل نظام أو شبكة موزعة والوصول إلى توافق في الآراء (اتفاق محايد) ، مع الأخذ في الاعتبار أن بعض المشاركين قد يفشلون في التصرف أو القيام بذلك بشكل ضار. اسمها مشتق من مفارقة تسمى مشكلة الجنرالات البيزنطيين ، في حين أن التسامح مع الخطأ البيزنطي هو الحل للمشكلة.

لكي تعمل الشبكة بشكل صحيح ، على الرغم من أن بعض المشاركين يواجهون مشاكل (عن قصد أو عن غير قصد) ، يجب أن تكون هناك بعض القواعد والشروط المشتركة حتى يتمكن المشاركون الوظيفيون من ضمان إجماع الشبكة.

ما هي مشكلة الجنرالات البيزنطيين؟

تم تقديم مشكلة الجنرالات البيزنطيين لأول مرة في عام 1982 في ورقة من قبل مجموعة من الأشخاص في Microsoft Research. تم وصف المشكلة بوضوح على النحو التالي:

تخيل أن عدة فرق من الجيش البيزنطي تخييم خارج مدينة معادية ، كل فرقة يقودها قائدها. يمكن للجنرالات التواصل مع بعضهم البعض فقط عن طريق الرسول. بعد مراقبة العدو ، يجب أن يقرروا خطة عمل مشتركة.

ومع ذلك ، قد يكون بعض الجنرالات خونة ، في محاولة لمنع الجنرالات الموالين من التوصل إلى اتفاق. يجب أن يقرر الجنرالات متى يهاجمون المدينة ، لكنهم يحتاجون إلى أغلبية قوية من جيشهم للهجوم في نفس الوقت. 

يجب أن يكون لدى الجنرالات خوارزمية لضمان (أ) أن يقرر جميع الجنرالات المخلصين نفس خطة العمل و (ب) لا يمكن لعدد صغير من الخونة أن يتسببوا في تبني الجنرالات المخلصين لخطة سيئة. سيفعل الجنرالات المخلصون ما تقول الخوارزمية إنهم يجب أن يفعلوا ، لكن الخونة قد يفعلون أي شيء يرغبون فيه. يجب أن تضمن الخوارزمية الشرط (أ) بغض النظر عما يفعله الخونة. يجب ألا يتوصل الجنرالات المخلصون إلى اتفاق فحسب ، بل يجب أن يتفقوا على خطة معقولة ".

مشكلة الجنرالات البيزنطيين ، على الرغم من تشابهها مع مشكلة الجنرالات (مفارقة الجنرالات) ، هي نسخة أكثر عمومية. بطريقة أكثر تعقيدًا ، يمكن أن تفرض مشكلة الجنرالات البيزنطيين المزيد من الاختلافات. على سبيل المثال ، يمكن أن يفشل الرسل في توصيل الرسالة في الطريق أو حتى تغيير المحتوى الأصلي عن عمد.

ما هو BFT في التشفير؟

في التشفير ، وتحديداً تقنية blockchain ، يلعب التسامح البيزنطي مع الخطأ دورًا مهمًا للغاية. عندما نطبق مشكلة الجنرالات البيزنطيين على التشفير ، فإن الجنرالات هم العقد . يجب على جميع العقد داخل شبكة blockchain التواصل مع بعضها البعض وإيجاد طريقة للتوصل إلى إجماع ، مما يؤدي إلى طرق نسميها خوارزميات الإجماع .

هناك طرق عديدة لتحقيق التسامح البيزنطي مع الخطأ. لذلك ، توجد أيضًا خوارزميات إجماع مختلفة في مساحة blockchain ، لكل منها حلوله الخاصة للمشكلة لتحقيق الكفاءة المثلى.

تعد Bitcoin ، مع خوارزمية إجماع إثبات العمل ، من بين أول من وصل إلى التسامح البيزنطي مع الخطأ في التشفير. منذ تقديمه في عام 2008 ، أثبت إثبات العمل أنه أحد الحلول الأكثر أمانًا وموثوقية لهذه المشكلة ، إلى جانب نجاح Bitcoin.

كيف يصل إثبات العمل إلى التسامح البيزنطي مع الخطأ

كيف يعمل التسامح البيزنطي العملي؟

التسامح البيزنطي العملي للخطأ (pBFT) هو خوارزمية إجماع تم تقديمها في أواخر التسعينيات من قبل باربرا ليسكوف وميغيل كاسترو بهدف حل المشكلات الحالية لحلول التسامح البيزنطي المتاحة بالفعل.

بشكل عام ، يعمل pBFT من خلال تعيين عقدة واحدة في البداية كعقدة أساسية (رائدة) والبعض الآخر كعقدة ثانوية (احتياطية). يمكن أن تصبح أي عقدة أساسية في حالة فشل العقدة الحالية في العمل.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يعمل نظام pBFT عندما وفقط عندما يجب ألا يكون الحد الأقصى لعدد العقد الضارة أكبر من أو يساوي ثلث جميع العقد داخل النظام.

هناك 4 مراحل من جولات إجماع pBFT:

• الطلب: يرسل العميل طلبًا إلى العقدة الأساسية (الرائدة).
• التحضير المسبق: تقوم العقدة الأولية (الرائدة) ببث الطلب إلى جميع العقد الثانوية (الاحتياطية).
• التحضير: العقد (الأولية والثانوية) تؤدي الخدمة المطلوبة.
• الالتزام: يتم إرسال الرد إلى العميل إذا كان صالحًا.

كيف يعمل التسامح البيزنطي للخطأ (pBFT) العملي

المركزية واللامركزية

كما ترى ، للوصول إلى التسامح البيزنطي مع الخطأ ، يجب على كل عقدة (أو مشارك) داخل الشبكة أن تتواصل وتتعاون مع الأخرى. لا يوجد مصدر معلومات جدير بالثقة يمكن لأي شخص الاعتماد عليه. لذلك ، يجب على الشبكات اللامركزية فقط النظر في التسامح البيزنطي للخطأ.

من ناحية أخرى ، بالنسبة للشبكات المركزية ، هناك دائمًا طرف ثالث أو أكثر يعمل كوسيط بين كل مشارك ، مما يجعل التواصل والتوافق أسهل كثيرًا. لم يعد على كل مشارك أن يثق بالآخر ؛ يمكنهم ببساطة تسليم جميع المعلومات إلى الوسيط.

التسامح البيزنطي مع الخطأ في المركزية واللامركزية

أسئلة وأجوبة حول BFT في Crypto

هل إثبات الحصة البيزنطية للتسامح مع الخطأ؟

كما ذكرنا أعلاه ، تتطلب تقنية blockchain خوارزميات الإجماع للوصول إلى التسامح البيزنطي للخطأ. نظرًا لكونه واحدًا منهم ، يمكن لـ Proof of Stake تلبية متطلبات التسامح البيزنطي للخطأ تمامًا مثل Proof of Work.

اكتشف المزيد:  ما هي نقاط البيع؟ لماذا هو التسامح البيزنطي مع الخطأ؟

هل Tendermint BFT؟

تم تقديم Tendermint لأول مرة في عام 2014 ، وهو أول تعديل لإجماع إثبات الحصة المستمد من خوارزمية التسامح البيزنطي العملي (PBFT). وبالتالي ، فهي تعتبر خوارزمية إجماع BFT Proof-of-Stake.

هل Ethereum البيزنطية خطأ التسامح؟

تستخدم Ethereum حاليًا خوارزمية إجماع إثبات العمل ، على غرار ما تستخدمه Bitcoin. في المستقبل ، ستحول Ethereum شبكتها إلى Proof-of-Stake.

في كلتا الحالتين ، لا يزال Ethereum قادرًا على تلبية تسامح الخطأ البيزنطي.

استنتاج

التسامح مع الخطأ البيزنطي هو القدرة على كيفية عمل نظام أو شبكة موزعة والوصول إلى توافق في الآراء (اتفاق محايد) ، مع الأخذ في الاعتبار أن بعض المشاركين قد يفشلون في التصرف أو القيام بذلك بشكل ضار.

اسمها مشتق من مفارقة تسمى مشكلة الجنرالات البيزنطيين ، في حين أن التسامح مع الخطأ البيزنطي هو الحل للمشكلة.

باختصار ، تشير مشكلة الجنرالات البيزنطيين إلى مشكلة عندما يريد العديد من الجنرالات مهاجمة قلعة ويجب أن يقرروا كمجموعة ما إذا كانوا سيهاجمون أو يتراجعون. علينا أن نكتشف كيف يمكن لهؤلاء الجنرالات أن يتوصلوا إلى إجماع بغض النظر عن الأعمال الخبيثة أو محاولات الاتصال الفاشلة. 

عندما نطبق مشكلة الجنرالات البيزنطيين على التشفير ، فإن الجنرالات هم العقد. يجب على جميع العقد داخل شبكة blockchain التواصل مع بعضها البعض وإيجاد طريقة للتوصل إلى إجماع ، مما يؤدي إلى طرق نسميها خوارزميات الإجماع.

هناك طرق عديدة لتحقيق التسامح البيزنطي مع الخطأ. لذلك ، توجد أيضًا خوارزميات إجماع مختلفة في مساحة blockchain ، لكل منها حلوله الخاصة للمشكلة لتحقيق الكفاءة المثلى.