تحمل گسل بیزانسی (BFT) چیست؟ BFT چگونه کار می کند؟

گسل بیزانس، یا مشکل ژنرال های بیزانس، موضوعی است که به طور گسترده در زمینه های مختلف مانند علوم کامپیوتر یا سیستم های توزیع شده مورد بحث قرار گرفته است. در کریپتو، به‌ویژه فناوری بلاک چین، تحمل خطا بیزانس (BFT) نقش بسیار مهمی دارد. بیایید در این مقاله درباره BFT بیشتر بدانیم!

تحمل گسل بیزانسی (BFT) چیست؟

تحمل خطا بیزانس توانایی نحوه عملکرد یک سیستم یا شبکه توزیع شده و دستیابی به اجماع (توافق خنثی) است، با در نظر گرفتن اینکه برخی از شرکت کنندگان ممکن است در اقدامی مخربانه شکست بخورند یا این کار را انجام دهند. نام آن از پارادوکسی به نام مشکل ژنرال های بیزانسی گرفته شده است، در حالی که تحمل گسل بیزانس راه حل این مشکل است.

برای اینکه شبکه به درستی کار کند، حتی اگر برخی از شرکت کنندگان آن (عمدا یا ناخواسته) با مشکلاتی مواجه شوند، باید قوانین و شرایط مشترکی وجود داشته باشد تا مشارکت کنندگان عملکردی بتوانند اجماع شبکه را تضمین کنند.

مشکل ژنرال های بیزانس چیست؟

مشکل ژنرال های بیزانس برای اولین بار در سال 1982 در مقاله ای توسط گروهی از افراد در مایکروسافت ریسرچ معرفی شد. مشکل به طور واضح به شرح زیر بود:

«تصور کنید که چندین لشکر از ارتش بیزانس در خارج از یک شهر دشمن اردو زده اند و هر لشکر توسط ژنرال خود فرماندهی می شود. ژنرال ها فقط از طریق پیام رسان می توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. پس از مشاهده دشمن، آنها باید در مورد یک برنامه اقدام مشترک تصمیم بگیرند.

با این حال، برخی از ژنرال ها ممکن است خائن باشند و سعی کنند از دستیابی ژنرال های وفادار به توافق جلوگیری کنند. ژنرال ها باید در مورد زمان حمله به شهر تصمیم بگیرند، اما برای حمله همزمان به اکثریت قوی ارتش خود نیاز دارند. 

ژنرال‌ها باید الگوریتمی داشته باشند که تضمین کند (الف) همه ژنرال‌های وفادار در مورد یک برنامه عمل تصمیم می‌گیرند و (ب) تعداد کمی از خائنان نمی‌توانند باعث شوند ژنرال‌های وفادار برنامه بدی را اتخاذ کنند. ژنرال‌های وفادار همه آنچه را که الگوریتم می‌گوید انجام می‌دهند، اما خائنان ممکن است هر کاری که بخواهند انجام دهند. الگوریتم باید شرط (الف) را بدون توجه به کاری که خائنان انجام می دهند تضمین کند. ژنرال های وفادار نه تنها باید به توافق برسند، بلکه باید بر روی یک برنامه معقول توافق کنند.»

مسئله ژنرال های بیزانسی، اگرچه شبیه به مسئله دو ژنرال (پارادوکس دو ژنرال) است، نسخه کلی تری است. به شیوه ای پیچیده تر، مسئله ژنرال های بیزانسی می تواند تغییرات بیشتری را تحمیل کند. به عنوان مثال، پیام رسان ها می توانند پیام را در راه تحویل ندهند یا حتی عمداً محتوای اصلی را تغییر دهند.

BFT در کریپتو چیست؟

در کریپتو، به‌ویژه فناوری بلاک چین ، تحمل خطای بیزانسی نقش بسیار مهمی دارد. وقتی مسئله ژنرال های بیزانسی را برای رمزنگاری اعمال می کنیم، کلیات گره ها هستند . همه گره‌ها در یک شبکه بلاک چین باید با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و راهی برای رسیدن به اجماع پیدا کنند، که منجر به روش‌هایی می‌شود که ما آن را الگوریتم‌های اجماع می‌نامیم .

راه های متعددی برای دستیابی به تحمل گسل بیزانسی وجود دارد. بنابراین، الگوریتم‌های اجماع مختلفی نیز در فضای بلاک چین وجود دارد که هر کدام راه‌حل‌های خاص خود را برای مشکل برای کارایی بهینه دارند.

بیت کوین ، با الگوریتم اجماع اثبات کار، جزو اولین مواردی است که به تحمل خطای بیزانسی در رمزارزها رسیده است. از زمان معرفی آن در سال 2008، Proof of Work در کنار موفقیت بیت کوین، ثابت کرده است که یکی از مطمئن ترین و مطمئن ترین راه حل ها برای این مشکل است.

چگونه اثبات کار به تحمل خطای بیزانسی می رسد

تحمل خطا عملی بیزانس چگونه کار می کند؟

تحمل خطا عملی بیزانس (pBFT) یک الگوریتم اجماع است که در اواخر دهه 90 توسط باربارا لیسکوف و میگل کاسترو با هدف حل مشکلات موجود راه‌حل‌های تحمل خطا بیزانسی در حال حاضر موجود معرفی شد.

به طور کلی، pBFT در ابتدا با اختصاص 1 گره به عنوان گره اصلی (رهبر) و سایر گره ها به عنوان گره ثانویه (پشتیبان) کار می کند. در صورتی که گره فعلی کار نکند، هر گره می تواند به عنوان اصلی تبدیل شود.

علاوه بر این، یک سیستم pBFT زمانی و تنها زمانی می‌تواند کار کند که حداکثر تعداد گره‌های مخرب نباید بیشتر یا برابر با یک سوم تمام گره‌های درون سیستم باشد.

4 مرحله از دور اجماع pBFT وجود دارد:

• درخواست: مشتری درخواستی را به گره اصلی (رهبر) ارسال می کند.
• Pre-prepare: گره اولیه (رهبر) درخواست را به تمام گره های ثانویه (پشتیبان) ارسال می کند.
• آماده سازی: گره ها (اولیه و ثانویه) سرویس درخواستی را انجام می دهند.
• تعهد: در صورت معتبر بودن پاسخ برای مشتری ارسال می شود.

نحوه عملی تحمل خطا بیزانس (pBFT)

تمرکز و عدم تمرکز

همانطور که می بینید، برای رسیدن به تحمل خطا بیزانس، هر گره (یا شرکت کننده) در شبکه باید با دیگری ارتباط برقرار کرده و همکاری کند. هیچ منبع اطلاعاتی قابل اعتمادی وجود ندارد که کسی به آن تکیه کند. بنابراین، فقط شبکه های غیرمتمرکز باید تحمل گسل بیزانسی را در نظر بگیرند.

از سوی دیگر، برای شبکه های متمرکز، همیشه یک یا چند شخص ثالث وجود دارند که به عنوان واسطه بین هر یک از شرکت کنندگان عمل می کنند و ارتباط و اجماع را بسیار آسان تر می کنند. هر شرکت کننده دیگر مجبور نیست به دیگری اعتماد کند. آنها به سادگی می توانند تمام اطلاعات را به واسطه تحویل دهند.

تحمل گسل بیزانس در تمرکز و عدم تمرکز

سوالات متداول در مورد BFT در Crypto

آیا اثبات سهام تحمل گسل بیزانسی است؟

همانطور که در بالا ذکر شد، فناوری بلاک چین برای رسیدن به تحمل خطای بیزانسی به الگوریتم‌های اجماع نیاز دارد. به عنوان یکی از آنها، Proof of Stake می تواند الزامات تحمل خطای بیزانسی را درست مانند Proof of Work برآورده کند.

بیشتر بیابید:  PoS چیست؟ چرا تحمل گسل بیزانسی است؟

آیا Tendermint BFT است؟

Tendermint که برای اولین بار در سال 2014 معرفی شد، اولین اقتباس از اجماع اثبات سهام است که از الگوریتم عملی تحمل خطا بیزانس (PBFT) مشتق شده است. بنابراین، یک الگوریتم اجماع اثبات سهام BFT در نظر گرفته می شود.

آیا اتریوم تحمل خطای بیزانسی دارد؟

اتریوم در حال حاضر از الگوریتم اجماع Proof-of-Work، مشابه آنچه بیت کوین استفاده می کند، استفاده می کند. در آینده، اتریوم شبکه خود را به Proof-of-Stake تغییر خواهد داد.

در هر صورت، اتریوم همچنان می‌تواند به تحمل خطای بیزانسی پاسخ دهد.

نتیجه

تحمل خطا بیزانس توانایی نحوه عملکرد یک سیستم یا شبکه توزیع شده و دستیابی به اجماع (توافق خنثی) است، با در نظر گرفتن اینکه برخی از شرکت کنندگان ممکن است در اقدامی مخربانه شکست بخورند یا این کار را انجام دهند.

نام آن از پارادوکسی به نام مشکل ژنرال های بیزانسی گرفته شده است، در حالی که تحمل گسل بیزانس راه حل این مشکل است.

به طور خلاصه، مشکل ژنرال های بیزانسی به مشکلی اشاره دارد که چندین ژنرال می خواهند به یک قلعه حمله کنند و باید به عنوان گروه تصمیم بگیرند که آیا حمله کنند یا عقب نشینی کنند. ما باید دریابیم که چگونه این ژنرال ها می توانند بدون توجه به اقدامات مخرب یا تلاش های ارتباطی ناموفق به اجماع برسند. 

وقتی مسئله ژنرال های بیزانسی را برای رمزنگاری اعمال می کنیم، کلیات گره ها هستند. همه گره‌ها در یک شبکه بلاک چین باید با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و راهی برای رسیدن به اجماع پیدا کنند، که منجر به روش‌هایی می‌شود که آن‌ها را الگوریتم‌های اجماع می‌نامیم.

راه های متعددی برای دستیابی به تحمل گسل بیزانسی وجود دارد. بنابراین، الگوریتم‌های اجماع مختلفی نیز در فضای بلاک چین وجود دارد که هر کدام راه‌حل‌های خاص خود را برای مشکل برای کارایی بهینه دارند.