ビザンチンフォールトトレランス（BFT）とは何ですか？BFTはどのように機能しますか？

ビザンチン将軍問題、またはビザンチン将軍問題は、コンピュータサイエンスや分散システムなどのさまざまな分野で広く議論されてきました。暗号通貨、特にブロックチェーンテクノロジーでは、ビザンチンフォールトトレランス（BFT）が非常に重要な役割を果たします。この記事でBFTについてもっと知りましょう！

ビザンチンフォールトトレランス（BFT）とは何ですか？

ビザンチンフォールトトレランスは、一部の参加者が悪意を持って行動しなかったり、行動しなかったりする可能性があることを考慮して、分散システムまたはネットワークがどのように動作し、コンセンサス（中立合意）に達することができるかを示します。その名前は、ビザンチン将軍問題と呼ばれるパラドックスに由来していますが、ビザンチンフォールトトレランスは問題の解決策です。

ネットワークが正しく機能するためには、一部の参加者が（意図的または意図せずに）問題に遭遇した場合でも、機能的な参加者がネットワークのコンセンサスを保証できるように、いくつかの共通のルールと条件が必要です。

ビザンチン将軍の問題は何ですか？

ビザンチン将軍問題は、1982年にMicrosoftResearchの人々のグループによる論文で最初に紹介されました。問題は次のように明確に説明されました。

「ビザンチン軍のいくつかの師団が敵の都市の外に陣取っていると想像してみてください。各師団はそれぞれの将軍によって指揮されています。将軍はメッセンジャーによってのみ互いに​​通信することができます。敵を観察した後、彼らは共通の行動計画を決定しなければなりません。

しかし、一部の将軍は裏切り者であり、忠実な将軍が合意に達するのを阻止しようとしている可能性があります。将軍はいつ都市を攻撃するかを決定しなければなりませんが、同時に攻撃するには軍隊の大多数が必要です。 

将軍は、（a）すべての忠実な将軍が同じ行動計画を決定し、（b）少数の裏切り者が忠実な将軍に悪い計画を採用させることができないことを保証するアルゴリズムを持たなければなりません。忠実な将軍はすべてアルゴリズムが言うべきことをしますが、裏切り者は彼らが望むことを何でもするかもしれません。アルゴリズムは、裏切り者が何をするかに関係なく、条件（a）を保証する必要があります。忠実な将軍は合意に達するだけでなく、合理的な計画に合意する必要があります。」

ビザンチン将軍問題は、二人の将軍問題（二人の将軍のパラドックス）に似ていますが、より一般的なバージョンです。より複雑な方法で、ビザンチン将軍問題はより多くのバリエーションを課すことができます。たとえば、メッセンジャーは途中でメッセージを配信できなかったり、元のコンテンツを意図的に変更したりする可能性があります。

暗号のBFTとは何ですか？

暗号通貨、特にブロックチェーンテクノロジーでは、ビザンチンフォールトトレランスが非常に重要な役割を果たします。ビザンチン将軍問題を暗号に適用すると、将軍はノードになります。ブロックチェーンネットワーク内のすべてのノードは、相互に通信し、コンセンサスに到達する方法を見つける必要があります。これにより、コンセンサスアルゴリズムと呼ばれるメソッドが導き出されます。

ビザンチンフォールトトレランスを実現する方法はたくさんあります。したがって、ブロックチェーン空間にはさまざまなコンセンサスアルゴリズムも存在し、それぞれが最適な効率のための問題に対する独自のソリューションを備えています。

プルーフオブワークコンセンサスアルゴリズムを備えたビットコインは、暗号通貨でビザンチンフォールトトレランスに最初に到達したものの1つです。2008年の導入以来、プルーフオブワークは、ビットコインの成功とともに、この問題に対する最も安全で信頼性の高いソリューションの1つであることが証明されています。

プルーフオブワークがビザンチンフォールトトレランスに到達する方法

実用的なビザンチンフォールトトレランスはどのように機能しますか？

実用的なビザンチンフォールトトレランス（pBFT）は、すでに利用可能なビザンチンフォールトトレランスソリューションの既存の問題を解決することを目的として、バーバラリスコフとミゲルカストロによって90年代後半に導入されたコンセンサスアルゴリズムです。

一般に、pBFTは、最初に1つのノードをプライマリ（リーダー）ノードとして割り当て、他のノードをセカンダリ（バックアップ）ノードとして割り当てることによって機能します。現在のノードが動作に失敗した場合、どのノードもプライマリになることができます。

さらに、pBFTシステムは、悪意のあるノードの最大数がシステム内のすべてのノードの3分の1以上であってはならない場合にのみ機能します。

pBFTコンセンサスラウンドには4つのフェーズがあります。

• 要求：クライアントは、プライマリ（リーダー）ノードに要求を送信します。
• 事前準備：プライマリ（リーダー）ノードは、すべてのセカンダリ（バックアップ）ノードに要求をブロードキャストします。
• 準備：ノード（プライマリおよびセカンダリ）は、要求されたサービスを実行します。
• コミット：有効な場合、応答はクライアントに送信されます。

ビザンチンフォールトトレランス（pBFT）の実用性

中央集権化と地方分権化

ご覧のとおり、ビザンチンフォールトトレランスに到達するには、ネットワーク内の各ノード（または参加者）が相互に通信および連携する必要があります。誰もが信頼できる信頼できる情報源はありません。したがって、分散型ネットワークのみがビザンチンフォールトトレランスを考慮する必要があります。

一方、集中型ネットワークの場合、各参加者間の仲介役として機能するサードパーティが常に1つ以上存在するため、コミュニケーションとコンセンサスがはるかに容易になります。各参加者は、もう他の参加者を信頼する必要はありません。彼らは単にすべての情報を仲介者に届けることができます。

中央集権化と地方分権化におけるビザンチンフォールトトレランス

暗号のBFTに関するFAQ

プルーフオブステークビザンチンフォールトトレランスですか？

上記のように、ブロックチェーンテクノロジーには、ビザンチンフォールトトレランスに到達するためのコンセンサスアルゴリズムが必要です。それらの1つであるため、プルーフオブステークは、プルーフオブワークと同様にビザンチンフォールトトレランスの要件を満たすことができます。

詳細： PoSとは何ですか？なぜビザンチンフォールトトレランスなのですか？

テンダーミントはBFTですか？

2014年に最初に導入されたテンダーミントは、実用的なビザンチン将軍問題耐性（PBFT）アルゴリズムから派生したプルーフオブステークコンセンサスの最初の適応です。したがって、これはBFTプルーフオブステークコンセンサスアルゴリズムと見なされます。

イーサリアムビザンチンフォールトトレランスですか？

イーサリアムは現在、ビットコインが使用しているものと同様に、プルーフオブワークコンセンサスアルゴリズムを使用しています。将来的には、イーサリアムはそのネットワークをプルーフオブステークに切り替えます。

いずれにせよ、イーサリアムはビザンチンフォールトトレランスを満たすことができます。

結論

ビザンチンフォールトトレランスは、一部の参加者が悪意を持って行動しなかったり、行動しなかったりする可能性があることを考慮して、分散システムまたはネットワークがどのように動作し、コンセンサス（中立合意）に達することができるかを示します。

その名前は、ビザンチン将軍問題と呼ばれるパラドックスに由来していますが、ビザンチンフォールトトレランスは問題の解決策です。

要するに、ビザンチン将軍問題とは、複数の将軍が要塞を攻撃したい場合に、グループとして攻撃するか撤退するかを決定しなければならない問題を指します。悪意のある行為や通信の試みの失敗に関係なく、これらの将軍がどのように合意に達することができるかを知る必要があります。 

ビザンチン将軍問題を暗号に適用すると、将軍がノードになります。ブロックチェーンネットワーク内のすべてのノードは、相互に通信し、コンセンサスに到達する方法を見つける必要があります。これにより、コンセンサスアルゴリズムと呼ばれるメソッドが導き出されます。

ビザンチンフォールトトレランスを実現する方法はたくさんあります。したがって、ブロックチェーン空間にはさまざまなコンセンサスアルゴリズムも存在し、それぞれが最適な効率のための問題に対する独自のソリューションを備えています。