Zaupanje in varnost sta ključnega pomena za tehnologijo veriženja blokov – mehanizem soglasja za bizantinsko toleranco napak (BFT) pa je jedro varnosti veriženja blokov.
BFT zagotavlja, da verige blokov še naprej delujejo, tudi če so nekateri udeleženci omrežja nezanesljivi ali zlonamerni. Kaj je torej BFT, kako deluje in zakaj je tako ključen za tehnologijo veriženja blokov?
Kaj je bizantinska toleranca napak?
Bizantinska toleranca napak se nanaša na sposobnost omrežja ali sistema, da nadaljuje z delovanjem, tudi če so nekatere komponente okvarjene ali odpovedane.
S sistemom BFT omrežja blockchain še naprej delujejo ali izvajajo načrtovane akcije, dokler je večina udeležencev omrežja zanesljivih in pristnih. To pomeni, da se mora več kot polovica ali dve tretjini vozlišč v omrežju blockchain strinjati s potrditvijo transakcije in jo dodati v blok.
Da bi ogrožena vozlišča povzročila zlonamernost v bizantinski verigi blokov, odporni na napake, morajo biti v večini. Ta zloba je lahko v obliki dvojne porabe, a 51% napad, a Napad Sybil, in tako naprej.
Bizantinska toleranca napak v tehnologiji veriženja blokov izvira iz bizantinskega splošnega problema, ki so ga zasnovali Leslie Lamport, Marshall Pease in Robert Shostak. Ta koncept je postal pomemben, ko so objavili članek s kopijo gostuje Microsoft, z naslovom 'The Byzantine Generals Problem (PDF)' leta 1982.
Lamport, Pease in Shostak so opisali primer skupine generalov iz bizantinske vojske, ki je taborila zunaj sovražnega mesta. Vsak general je imel svojo vojsko in je moral komunicirati in sprejeti soglasno odločitev o napadu ali umiku.
Težava je bila izvedba skupne akcije med nekaterimi kompromitiranimi generali. To dilemo so poimenovali bizantinska napaka in ko se sistem uspešno spopade s to težavo, pravijo, da je toleranten na bizantinske napake.
Bizantinski koncept odpornosti na napake je bil nato uporabljen za omrežje blokovne verige kriptovalut. V kripto prostoru so generali vozlišča, ki potrjujejo kripto transakcije.
Kako deluje bizantinska toleranca napak?
Decentralizirana omrežja izvajajo bizantinsko toleranco napak prek soglasnih pravil ali protokolov. Vsa vozlišča v omrežju se morajo držati teh protokolov ali algoritmov, če želijo sodelovati pri potrjevanju in obdelavi transakcij.
Da je transakcija potrjena, obdelana in dodana v rastoči blok, se mora večina vozlišč strinjati, da je transakcija pristna prek algoritma soglasja omrežja. Bitcoin, Ethereum in druge verige blokov z dokazi o delu (PoW) in dokazi o deležu (PoS) uporabljajo algoritme BFT.
V algoritmu soglasja PoW rudarji v omrežju rešujejo kriptografske uganke za potrditev in izdelavo blokov, ki beležijo transakcije. Rudar, ki prvi reši uganke, pridobi pravico, da doda transakcijo v rastoči blok in si prisluži nagrado za blok. Vendar mora rudar objaviti dokaz, da je rešil uganko, da doda blok.
Proces rudarjenja v blokovnih verigah PoW zahteva drage računalnike ali rudarske naprave. Ta visoka cena odvrača rudarje od deljenja lažnih informacij, ker bi jih drugi udeleženci zavrnili. Prav tako zmanjša verjetnost, da bi zlonamerni akterji pridobili nadzor nad večino vozlišč v sistemu.
Medtem morate z mehanizmom soglasja PoS stavite določeno količino kriptožetonov pridobiti pravico do potrditve transakcije. Nato, če vas omrežni protokol izbere, lahko transakcijo dodate v rastoči blok in si prislužite nagrado za blok.
PoS sistemi rešujejo bizantinske napake z različnimi metodami. Ethereum na primer uporablja algoritem Casper, ki zahteva vsaj dve tretjini vozlišč, da dosežejo soglasje o blokih. Konec koncev potrebujejo sistemi PoS, da se večina vozlišč dogovori o blokih, preden jih je mogoče dodati.
Te verige blokov uporabljajo algoritme soglasja BFT, da se uprejo vozliščem v manjšini, ki se ne strinjajo s soglasjem. Na ta način lahko omrežje blockchain nadaljuje s svojo funkcijo in zavrne napačne ali nepoštene transakcije.
Vloga bizantinske tolerance napak v tehnologiji veriženja blokov
Tehnologija veriženja blokov se opira na bizantinsko toleranco napak iz naslednjih razlogov:
- BFT ohranja omrežje blockchain neprekinjeno funkcionalno, tudi z nekaterimi nesoglasnimi vozlišči.
- Ohranja omrežje varno in preprečuje zlonamernost, ki se lahko pojavi v obliki 51-odstotnega napada (ali napadov Sybil) ali dvojne porabe.
Omejitve bizantinske tolerance napak
Bizantinska toleranca napak je industriji blockchain prinesla izjemne koristi. Vendar ima sistem še vedno težave, zlasti praktični bizantinski konsenzni algoritem, odporen na napake (pBFT).
Praktična bizantinska toleranca napak je optimizirana oblika izvirne bizantinske tolerance napak. pBFT deluje prek asinhronega sistema, ki ga sestavljajo primarno vodilno vozlišče in druga rezervna vozlišča. V tem sistemu zlonamernih vozlišč ne sme biti več kot poštenih vozlišč, običajno ne do ene tretjine. Vozlišča med seboj vedno komunicirajo, da zagotovijo, da se večina vozlišč (tistih poštenih) strinja glede stanja omrežja.
Nekatere omejitve pBFT vključujejo naslednje:
- Visoka komunikacija: da sistem ostane funkcionalen, potrebuje izboljšano komunikacijo med vozlišči. Ta postopek je dolgotrajen in povzroča težave s skalabilnostjo.
- Težave s skalabilnostjo: pBFT ima težave s skalabilnostjo, zlasti z omrežji, ki so zelo obsežna.
- Nizka varnost: pBFT je nagnjen k napadom Sybil, kjer se eno vozlišče v omrežju pretvarja, da je 51 % drugih vozlišč, da prevladuje v omrežju in povzroča zlobo.
Šest priljubljenih platform BFT, ki temeljijo na verigi blokov
Tukaj je nekaj verig blokov, ki integrirajo bizantinske mehanizme tolerance napak.
1. Bitcoin
Bitcoin vključuje bizantinsko toleranco napak v svoje omrežje prek protokola soglasja o delu. Algoritem soglasja PoW verige blokov zahteva, da vsa vozlišča v verigi blokov preverijo podatkovno strukturo, velikost bloka, časovni žig bloka, zgoščeno vrednost glave bloka in prvo transakcijo za vsak podatek. Ta proces se imenuje zgoščevanje podatkov, uporablja računalniško moč.
2. Ethereum
Prejšnja uporaba PoW, veriga blokov Ethereum je prešla na sistem PoS ki rešuje svoje bizantinske probleme. Omrežni validatorji zastavijo svoje žetone Ether, protokol pa izbere poštene validatorje za obdelavo transakcij, potrjevanje blokov in glasovanje za glavo verige. Protokol sili stakerje, da so pošteni, zaradi česar je napad na omrežje prehibo drag.
3. EOS
Blokovna veriga EOSIO doseže soglasje prek asinhrone bizantinske plasti, odporne na napake (aBFT) in plasti delegiranega dokazila o deležu (DPoS). Plast aBFT potrdi vsak blok transakcij, dokler ni zadnji nepovratni blok (LIB). Sloj DPoS nato potrdi LIB kot končni, nepovratni blok.
4. Valovanje
Ripple ne uporablja mehanizmov soglasja PoW ali PoS. Namesto tega uporablja protokol soglasja XRP Ledger, bizantinski mehanizem soglasja, odporen na napake. Veriga blokov še naprej deluje normalno, če je nezaupnih validatorjev manj kot 20 % vseh validatorjev. Ta sistem preprečuje dvojno porabo in izboljšuje celovitost verige blokov.
5. Kadena
Kadena za potrditev blokov uporablja soglasni mehanizem ScalableBFT. Blockchain združuje Bitcoinov sistem PoW s spreminjanjem decentraliziranega več vzporednega soglasja blockchain mehanizme, ki so energijsko učinkoviti, razširljivi in varni ter zagotavljajo veliko boljši rezultat kot Bitcoin sistem. Ta nastavitev, imenovana "Chainweb", omogoča Kadeni, da izvede do 480.000 transakcij na sekundo (TPS) z 20 verigami, ki delujejo hkrati.
6. Sklepčnost
Mehanizem soglasja za kriptosistem Quorum je mehanizem soglasja za bizantinsko toleranco napak (IBFT). QuorumChain prenese glasovalne pravice na skupino vozlišč (validatorjev); eno vozlišče postane predlagatelj, ki sproži potrditev bloka, medtem ko druga vozlišča potrdijo blok. Če se več kot 1/3 vozlišč v bazenu obnaša nepravilno, blok ne bo vstavljen.
Prihodnost bizantinske tolerance napak je svetla
Dokler bodo obstajale kriptovalute in tehnologija veriženja blokov, bodo obstajali tudi bizantinska toleranca napak in drugi mehanizmi soglasja. Vendar se bodo ti mehanizmi verjetno še naprej razvijali.
Sprva je Ethereum integriral BFT z uporabo PoW, vendar je Ethereum preklopil s PoW na PoS in posodobil svoj algoritem BFT. Prav tako boste sčasoma videli novejše in boljše sisteme. Ne pozabite, da se kripto prostor nenehno razvija.
