Объяснение Византийской Отказоустойчивости

Задача византийских генералов

Задача византийских генералов объясняет трудности децентрализованных сторон в достижении консенсуса при отсутствии центрального органа для обеспечения соблюдения правил и контроля за участниками. Из-за технических неисправностей или дезинформации компоненты могут не достичь соглашения. Проблема заключается в следующем: " Представим несколько дивизий византийской армии, расположенных лагерем возле вражеского города, каждой дивизией командует свой генерал. Генералы могут общаться друг с другом только через посыльного. После наблюдения за противником они должны принять общий план действий. Однако некоторые генералы могут оказаться предателями, пытающимися помешать верным генералам достичь соглашения. Генералы должны иметь алгоритм, гарантирующий, что (А) Все верные генералы примут один и тот же план действий и (Б) Небольшое число предателей не сможет заставить верных генералов принять плохой план " ( Задача византийских генералов, 1982 ). Маршалл Пис, Роберт Шостак и Лесли Лампорт предложили Задачу византийских генералов в 1982 году, "выраженную абстрактно в терминах группы генералов византийской армии, расположившихся лагерем со своими солдатами вокруг вражеского города."

Формирование византийской проблемы

В приведенном ниже сценарии один из командиров или лейтенант является предателем, препятствующим достижению группой консенсуса. В контексте финансового реестра предателя можно рассматривать как злоумышленника, пытающегося способствовать мошенническим транзакциям.

По мере увеличения количества участников в системе растет количество каналов связи и возможностей для недоверия и дезинформации. Представьте сложность достижения соглашения при участии тысяч или миллионов лейтенантов или генералов. Это та трудность, с которой сталкиваются узлы, управляющие децентрализованной системой, что привело к разработке моделей византийской отказоустойчивости для решения этой проблемы.

Объяснение византийской отказоустойчивости

Византийская отказоустойчивость (BFT) - это характеристика децентрализованных систем без разрешений, которые могут успешно обнаруживать и отклонять ложную или неточную информацию. В системе с византийской отказоустойчивостью любая сторона может присоединиться к сети в одноранговом режиме без центрального органа, управляющего сетью участников. Системы с византийской отказоустойчивостью являются децентрализованными и не требуют разрешений, любой может стать частью сети. Без византийской отказоустойчивости любой участник сети мог бы отправлять ложную информацию, ставя под угрозу ее надежность. В контексте сети блокчейна Bitcoin каждый участник называется узлом, узел может быстро присоединиться к сети Bitcoin и начать транслировать блоки и транзакции. Система византийской отказоустойчивости, применимая в блокчейнах, является решением задачи византийских генералов.

Как византийская отказоустойчивость связана с блокчейном?

Технология блокчейн используется для проверки, обработки и записи транзакций в криптовалютах. Группа узлов должна согласиться с тем, что транзакция действительна, прежде чем она может быть завершена. Каждая сеть блокчейн имеет алгоритм консенсуса - набор правил, которые используют узлы для согласования транзакций. Сеть блокчейн состоит из узлов, соединенных по принципу peer-to-peer. Узел блокчейна - это любой участник сети, подключающийся к сети с помощью любого устройства (компьютера). Узлы блокчейна общаются друг с другом децентрализованным способом через консенсус. В полностью децентрализованном блокчейне ни один узел не имеет больше власти, чем другие узлы. Узлы в сети блокчейн используют консенсус для достижения соглашения. В контексте систем византийской отказоустойчивости консенсус является "соглашением генералов". Консенсус является наиболее важной, но и наиболее сложной задачей в децентрализованной системе без центрального органа управления сетью. Для успешного проведения транзакции в децентрализованном блокчейне большинство узлов должны согласиться с действительностью транзакции, обеспечивая эффективную работу и прозрачность сети блокчейн.

Византийские узлы - это вредоносные узлы в блокчейне, которые пытаются нарушить работу системы. Эти узлы обычно называют узлами-предателями, поскольку они могут намеренно вводить в заблуждение другие узлы в сети с целью кражи из системы (двойной траты) или просто нарушения работы системы. Правильно функционирующая сеть блокчейн обеспечит, чтобы византийская отказоустойчивость блокчейна помогла ему преодолеть сбои.

Практическая и асинхронная византийская отказоустойчивость

Практическая византийская отказоустойчивость (pBFT) - это модель, обеспечивающая практическую византийскую репликацию состояния машины для преодоления ограничений систем византийской отказоустойчивости. Предполагая наличие независимых отказов узлов и манипулированных сообщений, распространяемых определенными независимыми узлами, pBFT решает проблему византийских отказов. Модель pBFT была разработана исключительно для решения проблем и недостатков уже существующих решений византийской отказоустойчивости. Блокчейны и распределенные вычисления являются основным применением моделей практической византийской отказоустойчивости (pBFT). Модели практической византийской отказоустойчивости уменьшают влияние вредоносных узлов, защищая децентрализованную систему от сбоев и простоев. Алгоритм обладает высокой производительностью и оптимизирован для работы в асинхронных системах с лишь незначительным увеличением задержки.

Особенностью модели византийской отказоустойчивости является асинхронная византийская отказоустойчивость (aBFT). Системы асинхронной византийской отказоустойчивости (aBFT) позволяют надежным сетевым узлам гарантировать, что они справедливо и безопасно согласуют время и последовательность набора транзакций. "Асинхронное" свойство византийской отказоустойчивости преодолевает временные проблемы систем византийской отказоустойчивости. В традиционных системах византийской отказоустойчивости при достижении консенсуса узлы предполагают наличие максимального порога задержки сообщений. Это временное предположение в системах византийской отказоустойчивости, которое приводит к потере или бесконечной задержке некоторых сообщений, устраняется сетью асинхронной византийской отказоустойчивости (aBFT).