امروز در این مقاله آموزش ارز دیجیتال به مفهوم تحمل خطای بیزانس Byzantine Fault Tolerance (BFT) میپردازیم. با تیم فیبوتک همراه باشید. هر زمان که بحث اجماع به میان می آید، مشکل ژنرال بیزانسی یکی از پیچیده ترین و بحث برانگیزترین هاست. در سال 2008، با شروع بیت کوین، ساتوشی ناکاموتو ادعا کرد که مشکل بیزانسی را با مکانیسم اجماع اثبات کار (PoW) حل میکند.
با این حال، این فقط اولین گام برای دستیابی به اجماع در یک شبکه غیرمتمرکز بود. این مقاله مشکل بیزانس و سازوکار اجماع تحمل خطای بیزانس (BFT) در بلاک چین را توضیح میدهد.
تحمل خطای بیزانس Byzantine Fault Tolerance (BFT) چیست؟
مسئله ژنرال های بیزانسی یک موضوع تئوری است که نشان میدهد چگونه چندین ژنرال بیزانسی ممکن است در هنگام تصمیم گیری در مورد حرکت آتی خود برای برقراری ارتباط با یکدیگر مبارزه کنند. موضوع حاکی از آن است که هر ژنرال نیروهای خود را دارد و هر واحد در اطراف منطقه پراکنده شده است. ژنرال ها باید یا عقب نشینی کنند. برای هر ژنرال فقط یک گزینه وجود دارد: حمله یا عقب نشینی. انتخاب ژنرال پس از انجام آن قابل تغییر نیست. باید بین ژنرال ها اجماع جهانی وجود داشته باشد که چه کاری باید انجام شود و آنها باید آن را هماهنگ اجرا کنند.
یک ژنرال ممکن است فقط از طریق پیک با دیگری تماس بگیرد و باعث ایجاد چالش‌های مختلف شود. در نتیجه، مشکل اصلی مشکل ژنرال های بیزانسی این است که ارتباطات ممکن است متوقف شود، آسیب ببیند یا به طور کامل از بین برود. علاوه بر این، حتی اگر یک پیام به درستی ارسال شود، هر ژنرال ممکن است یک پیام نادرست برای گمراه کردن دیگران ارسال کند و باعث شکست کامل شود.
هر ژنرال نماد یک گره شبکه در بلاک چین است و گره ها باید در مورد وضعیت سیستم به توافق برسند. به عبارت دیگر، اکثریت اعضا در یک سیستم غیرمتمرکز باید به توافق برسند و برای جلوگیری از شکست همان اقدام را انجام دهند. حداقل 66% یا بیشتر گره های شبکه قابل اعتماد و صادق میتوانند در این سیستم های توزیع شده اتفاق نظر ایجاد کنند.
تحمل خطای بیزانس (BFT) چگونه کار میکند؟
تحمل خطای بیزانسی ظرفیت یک شبکه کامپیوتری برای فعال ماندن است حتی اگر برخی از گره های آن بد کار کنند یا به طور مخرب رفتار کنند. تحمل خطای بیزانسی در فناوری مدرن قابل توجه است زیرا به یک سیستم اجازه میدهد حتی اگر برخی از اجزای آن از کار بیفتند. یک سیستم کامپیوتری، مانند سیستم هواپیما، باید بتواند حتی اگر همه گره های آن کار نمیکنند، کار کند. برای اینکه بلاک چین تراکنش های رمزنگاری را پردازش کند، تحمل خطای بیزانس اجباری است.
تراکنش‌های ارزهای دیجیتال با استفاده از بلاک چین تایید، پردازش و ثبت میشوند. قبل از تکمیل تراکنش باید بین گره‌ها اتفاق نظر وجود داشته باشد. الگوریتم اجماع مجموعه‌ای از قوانین است که همه گره‌ها در یک شبکه بلاک چین باید از آنها پیروی کنند تا بر سر تراکنش‌ها توافق کنند. حساب کردن روی آرای گره ها و دستیابی به توافق با اکثریت بزرگ ایده یک رویکرد جایگزین برای مشکل است که این مزیت را دارد که نیازی به رویه‌هایی نیست که برای کامپیوتر منابع فشرده هستند.
عیب استفاده از این روش این است که فقط تا زمانی که اکثریت قابل توجهی از گره‌های زنجیره بلوکی به شیوه‌ای قانونی رفتار کنند، امنیت را در برابر گسل‌های بیزانسی ایجاد میکند. گره ها در سیستم تحمل خطای بیزانسی (BFT) برای توافق بر سر زمان و توافق تراکنش ها در شبکه تضمین میشوند. این مهم نیست که آیا یک سوم یا بیشتر از گره ها عمداً تراکنش ها را متوقف میکنند یا سیستم را به روش دیگری دستکاری میکنند تا از دستیابی به توافق جلوگیری کنند.
مزایای BFT
اول از همه، سهولت و سرعت انجام معاملات است. توافق و زمان بندی تراکنش ها در شبکه تحمل خطای بیزانس (BFT) تضمین شده است. بنابراین، مهم نیست که چه تعداد گره عمداً تراکنش ها را مسدود کرده یا از سیستم سوء استفاده میکنند تا از توافق جلوگیری کنند. تراکنش ها نیازی به تاییدیه های متعدد ندارند.
هنگامی که تمام گره های شبکه بر سر یک دسته از تراکنش ها به اجماع رسیدند، بلوک فورا تأیید میشود. زیرا ماینرهای زیادی درگیر فرآیند انجام محاسبات پیچیده برای هر بلوک تراکنش نیستند. نیازی به مقدار زیادی انرژی کامپیوتر یا مصرف انرژی وجود ندارد. به همین دلیل برای سلامت محیط زیست بسیار بهتر است.
این روش تحمل خطای بیزانسی مصرف انرژی کمتری نسبت به مکانیسم اجماع PoW دارد. مکانیسم اثبات کار به یک چرخه PoW جدید برای هر بلوک جدید نیاز دارد. ماینرهای رمزارز در شبکه بیت کوین به تدریج مصرف انرژی خود را افزایش میدهند. در حالی که سایر بلاک چین‌هایی که از BFT استفاده میکنند نیازی به پردازش گران قیمت ندارند و در نتیجه مصرف انرژی الکتریکی را کاهش میدهند.
معایب BFT
با این وجود، چند ایراد مرتبط با اعمال BFT وجود دارد. به عنوان مثال، سیستم BFT تنها زمانی میتواند به شکل سنتی خود مورد استفاده قرار گیرد که مورد استفاده عملی قرار گیرد. به همین دلیل، شما فقط میتوانید در اندازه گروه های اجماع محدود شرکت کنید. این امر به منظور جلوگیری از ارتباطات بیش از حدی که بین گره ها لازم است انجام میشود.
علاوه بر این، استفاده از امضای دیجیتال به منظور احراز هویت ارتباطات ممکن است سوالاتی را در مورد ناکارآمدی بالقوه آنها ایجاد کند. علاوه بر این، امنیت رویه با توجه به تعداد گره هایی که آن را اعمال میکنند افزایش مییابد و این تأثیر نامطلوبی بر انعطاف پذیری و همچنین پهنای باند شبکه دارد.
اگر اکثریت شبکه تصمیم به رفتار مخرب داشته باشند، این سیستم همچنین در برابر حملات سایبری و نقص در عملکرد آسیب پذیر است. حمله اکثریت، که به عنوان حمله 51 درصدی نیز شناخته میشود، زمانی اتفاق می‌افتد که یک فرد یا گروهی از افراد بیش از 50 درصد از قدرت محاسباتی یک بلاک چین را تحت تأثیر قرار دهند. متداول ترین روش برای انجام این کار، اجاره نیروی کامپیوتر ماینینگ از سایر اشخاص ثالث است.
علاوه بر خطر آشکار حمله به سرقت غیرقانونی دارایی ها یا خرج کردن آنها، خطر کمتر آشکار اما احتمالا جدی تر آسیب جدی به ایمان عمومی به سیستم بلاک چین نیز وجود دارد.
چرا BFT مهم است؟
برای افراد عادی، ممکن است به نظر برسد که نکات فنی BFT عمدتاً برای دانشمندان رایانه و علاقه مندان به رمزنگاری نگران کننده باشد. آنها تا حدی هستند. علاوه بر این، پس از ایجاد یک بلاک چین ایمن، عیوب بیزانسی دیگر نباید برای مصرف کنندگان نگران کننده باشد. در این میان، کسانی که علاقه مند به استفاده از بلاک چین برای اهدافی غیر از تراکنش های مالی هستند، میتوانند خود را با BFT آموزش دهند که در بسیاری از جاها هنوز در مراحل اولیه برنامه ریزی است.
برای برخی کاربردهای بلاک چین، راه حل بیت کوین برای مشکل گسل بیزانسی ممکن است موثر نباشد. BFT جزء حیاتی یک بلاک چین موفق است و ممکن است در چندین روش اعمال شود. انتخاب یک روش به معنای در نظر گرفتن نوع اکوسیستم بلاک چینی است که یک سازمان به دنبال ایجاد آن است و همچنین اهدافی که جامعه دارد.
نتیجه
در آخر مقاله، باید توجه داشت که به وضوح بدیهی است که تحمل گسل بیزانسی نقش مهمی در دگرگونی سیستم‌های مبتنی بر اجماع دارد. برنامه‌های کاربردی با استفاده از فناوری بلاک چین به تدریج در صنایع مختلف در حال گسترش هستند. با این حال، مسائل زیادی وجود دارد که در شبکه‌های بلاک چین اخیر آشکار شده است.
با توجه به این موضوع، ضروری است که BFT را به عنوان ابزاری ضروری برای اطمینان از ادامه عملکرد صحیح سیستم علیرغم وجود عوامل مخرب در نظر بگیریم. از آنجایی که بلاک چین باز و شفاف است، ممکن است طرف های غیراخلاقی را جذب کند. بنابراین، داشتن درک کامل از فرآیندهای اجماع، از جمله BFT، حیاتی است.
