Dôvera a bezpečnosť sú pre technológiu blockchainu životne dôležité – a mechanizmus byzantskej tolerancie chýb (BFT) je jadrom bezpečnosti blockchainu.
BFT zaisťuje, že blockchainy naďalej fungujú, aj keď sú niektorí účastníci siete nespoľahliví alebo zlomyseľní. Čo je teda BFT, ako funguje a prečo je pre technológiu blockchain taký kľúčový?
Čo je byzantská odolnosť voči chybám?
Byzantská odolnosť voči chybám označuje schopnosť siete alebo systému pokračovať v činnosti, aj keď sú niektoré komponenty chybné alebo zlyhali.
So systémom BFT fungujú blockchainové siete alebo implementujú plánované akcie, pokiaľ je väčšina účastníkov siete spoľahlivá a originálna. To znamená, že viac ako polovica alebo dve tretiny uzlov v sieti blockchain musí súhlasiť s overením transakcie a jej pridaním do bloku.
Aby napadnuté uzly spôsobili zlobu na byzantskom blockchaine odolnom voči chybám, musia byť vo väčšine. Táto zloba môže byť vo forme dvojitého utrácania, a
51% útok, a Útok Sybil, a tak ďalej.Byzantská tolerancia chýb v technológii blockchain pochádza z byzantského všeobecného problému, ktorého priekopníkmi boli Leslie Lamport, Marshall Pease a Robert Shostak. Tento koncept sa stal prominentným, keď vydali článok s kópiou hostiteľom spoločnosti Microsoft s názvom „Problém byzantských generálov (PDF)“ v roku 1982.
Lamport, Pease a Šostak opísali prípad skupiny generálov z byzantskej armády táboriacich pri nepriateľskom meste. Každý generál mal vlastnú armádu a potreboval komunikovať a jednomyseľne sa rozhodnúť, či zaútočí alebo ustúpi.
Problémom bolo uskutočnenie spoločnej akcie medzi niektorými skompromitovanými generálmi. Táto dilema sa nazývala byzantská chyba a keď systém úspešne rieši tento problém, hovorí sa, že je byzantský chyba odolný.
Byzantský koncept odolný voči chybám bol následne aplikovaný na kryptomenovú blockchainovú sieť. V krypto priestore sú generáli uzly, ktoré overujú krypto transakcie.
Ako funguje byzantská odolnosť proti chybám?
Decentralizované siete implementujú byzantskú odolnosť voči chybám prostredníctvom konsenzuálnych pravidiel alebo protokolov. Všetky uzly v sieti musia dodržiavať tieto protokoly alebo algoritmy, ak sa chcú podieľať na overovaní a spracovaní transakcií.
Aby bola transakcia overená, spracovaná a pridaná do rastúceho bloku, väčšina uzlov musí súhlasiť s tým, že transakcia je autentická prostredníctvom konsenzuálneho algoritmu siete. Bitcoin, Ethereum a ďalšie blockchainy na dôkaz o práci (PoW) a dôkaz o vklade (PoS) využívajú algoritmy BFT.
V konsenzuálnom algoritme PoW baníci v sieti riešia kryptografické hádanky, aby overili a vytvorili bloky zaznamenávajúce transakcie. Baník, ktorý ako prvý vyrieši hádanky, získa právo pridať transakciu do rastúceho bloku a získať odmenu za blok. Baník však musí zverejniť dôkaz, že vyriešil hádanku, aby pridal blok.
Proces ťažby v PoW blockchainoch vyžaduje drahé počítače alebo ťažobné zariadenia. Táto vysoká cena odrádza baníkov od zdieľania nepravdivých informácií, pretože ostatní účastníci by ich odmietli. Znižuje tiež pravdepodobnosť, že zlomyseľní aktéri získajú kontrolu nad väčšinou uzlov v systéme.
Medzitým s mechanizmom konsenzu PoS musíte vsadiť určité množstvo kryptotokenov získať právo na potvrdenie transakcie. Potom, ak vás sieťový protokol vyberie, môžete transakciu pridať do rastúceho bloku a získať odmenu za blok.
PoS systémy riešia byzantské chyby rôznymi metódami. Napríklad Ethereum používa Casperov algoritmus, ktorý vyžaduje aspoň dve tretiny uzlov na dosiahnutie konsenzu o blokoch. V konečnom dôsledku systémy PoS potrebujú, aby sa väčšina uzlov dohodla na blokoch predtým, ako ich možno pridať.
Tieto blockchainy používajú konsenzuálne algoritmy BFT, aby odolali uzlom v menšine, ktoré nesúhlasia s konsenzom. Takto môže blockchainová sieť pokračovať vo svojej funkcii a odmietnuť chybné alebo nepoctivé transakcie.
Úloha byzantskej odolnosti voči chybám v technológii blockchain
Technológia blockchain sa spolieha na byzantskú toleranciu chýb z týchto dôvodov:
- BFT udržiava blockchainovú sieť nepretržite funkčnú, dokonca aj s niektorými nesúhlasnými uzlami.
- Udržuje sieť v bezpečí a zabraňuje zlomyseľnosti, ktorá môže prísť vo forme 51% útoku (alebo útokov Sybil) alebo dvojitého míňania.
Obmedzenia byzantskej odolnosti voči chybám
Byzantská tolerancia chýb priniesla blockchainovému priemyslu obrovské výhody. Systém má však stále problémy, najmä praktický byzantský konsenzuálny algoritmus odolný voči chybám (pBFT).
Praktická byzantská tolerancia chýb je optimalizovanou formou pôvodnej byzantskej tolerancie chýb. pBFT pracuje prostredníctvom asynchrónneho systému pozostávajúceho z primárneho vedúceho uzla a ďalších záložných uzlov. V tomto systéme nemôže byť škodlivých uzlov viac ako čestných uzlov, zvyčajne nie do jednej tretiny. Uzly spolu vždy komunikujú, aby sa zabezpečilo, že väčšina uzlov (tých čestných) sa zhodne na stave siete.
Niektoré obmedzenia pBFT zahŕňajú nasledujúce:
- Vysoká komunikácia: Aby systém zostal funkčný, vyžaduje zvýšenú komunikáciu medzi uzlami. Tento proces je časovo náročný a vedie k problémom so škálovateľnosťou.
- Problémy so škálovateľnosťou: pBFT má problémy so škálovateľnosťou, najmä v sieťach, ktoré sú veľmi rozsiahle.
- Nízka bezpečnosť: pBFT je náchylný na útoky Sybil, kde jeden uzol v sieti predstiera, že je 51 % ostatných uzlov, aby dominoval v sieti a spôsobil zlobu.
Šesť populárnych platforiem založených na blockchaine BFT
Tu sú niektoré blockchainy, ktoré integrujú byzantské mechanizmy tolerancie chýb.
1. Bitcoin
Bitcoin začleňuje byzantskú odolnosť voči chybám do svojej siete prostredníctvom protokolu proof of work consensus. Algoritmus konsenzu PoW blockchainu nariaďuje všetkým uzlom na blockchaine, aby skontrolovali dátovú štruktúru, veľkosť bloku, časovú pečiatku bloku, hash hlavičky bloku a prvú transakciu s každým údajom. Tento proces sa nazýva hašovanie údajov, využíva výpočtový výkon.
2. Ethereum
Predtým používali PoW, blockchain Ethereum prešiel na systém PoS ktorý rieši jeho byzantské problémy. Sieťové validátory vkladajú svoje Ether tokeny a protokol vyberá čestných validátorov na spracovanie transakcií, validáciu blokov a hlasovanie za vedúceho reťazca. Protokol núti stávkarov, aby boli úprimní, vďaka čomu je útok na sieť neúmerne drahý.
3. EOS
Blockchain EOSIO dosahuje konsenzus prostredníctvom asynchrónnej byzantskej vrstvy tolerantnej voči chybám (aBFT) a vrstvy delegovaného dôkazu stávky (DPoS). Vrstva aBFT potvrdzuje každý blok transakcií, kým nejde o posledný ireverzibilný blok (LIB). Vrstva DPoS potom potvrdí LIB ako konečný, nezvratný blok.
4. Vlnenie
Ripple nepoužíva ani jeden z mechanizmov PoW ani PoS konsenzu. Namiesto toho používa protokol XRP Ledger Consensus Protocol, byzantský mechanizmus konsenzu odolný voči chybám. Blockchain naďalej funguje normálne, ak je nedôveryhodných overovateľov menej ako 20 % z celkového počtu overovateľov. Tento systém zabraňuje dvojitému míňaniu a zlepšuje integritu blockchainu.
5. Kadena
Kadena používa mechanizmus konsenzu ScalableBFT na potvrdenie blokov. Blockchain kombinuje bitcoinový systém PoW so zmenou decentralizovaného viacnásobného paralelného blockchainového konsenzu mechanizmy, ktoré sú energeticky efektívne, škálovateľné a bezpečné a poskytujú oveľa lepší výstup ako bitcoiny systém. Toto nastavenie s názvom „Chainweb“ umožňuje spoločnosti Kadena vykonávať až 480 000 transakcií za sekundu (TPS) s 20 súbežne bežiacimi reťazcami.
6. Kvórum
Mechanizmus konsenzu pre kryptosystém Quorum je mechanizmus konsenzu Istanbulskej byzantskej tolerancie chýb (IBFT). QuorumChain deleguje hlasovacie práva na skupinu uzlov (validátorov); jeden uzol sa stane navrhovateľom, aby inicioval potvrdenie bloku, zatiaľ čo ostatné uzly validujú blok. Ak sa viac ako 1/3 uzlov v bazéne správa nesprávne, blok sa nevloží.
Budúcnosť byzantskej odolnosti voči chybám je jasná
Pokiaľ budú kryptomeny a technológia blockchain naďalej existovať, bude existovať aj byzantská tolerancia chýb a iné mechanizmy konsenzu. Tieto mechanizmy sa však budú pravdepodobne naďalej vyvíjať.
Spočiatku Ethereum integrovalo BFT pomocou PoW, ale Ethereum prešlo z PoW na PoS a aktualizovalo svoj algoritmus BFT. Podobne budete časom vidieť novšie a lepšie systémy. Pamätajte, že kryptopriestor sa neustále vyvíja.
