Giải Thích Về Khả Năng Chống Chịu Lỗi Byzantine

Vấn đề của các Tướng lĩnh Byzantine

Vấn đề của các Tướng lĩnh Byzantine giải thích những khó khăn của các bên phi tập trung trong việc đạt được sự đồng thuận khi không có cơ quan trung ương để thực thi quy định và giám sát người tham gia. Do lỗi kỹ thuật hoặc thông tin sai lệch, các thành phần có thể không đạt được thỏa thuận. Đây là vấn đề: " Chúng ta hãy tưởng tượng một số sư đoàn của quân đội Byzantine đang đóng quân bên ngoài một thành phố địch, mỗi sư đoàn được chỉ huy bởi một vị tướng. Các tướng lĩnh chỉ có thể liên lạc với nhau qua người đưa tin. Sau khi quan sát kẻ thù, họ phải quyết định một kế hoạch hành động chung. Tuy nhiên, một số tướng lĩnh có thể là kẻ phản bội, cố gắng ngăn cản các tướng lĩnh trung thành đạt được thỏa thuận. Các tướng lĩnh phải có một thuật toán để đảm bảo rằng (A) Tất cả các tướng lĩnh trung thành quyết định cùng một kế hoạch hành động và (B) Một số ít kẻ phản bội không thể khiến các tướng lĩnh trung thành chấp nhận một kế hoạch xấu " ( Vấn đề của các Tướng lĩnh Byzantine, 1982 ). Marshall Pease, Robert Shostak và Leslie Lamport đã đề xuất Vấn đề của các Tướng lĩnh Byzantine vào năm 1982, "được diễn đạt một cách trừu tượng về một nhóm các tướng lĩnh của quân đội Byzantine đang cắm trại với binh lính của họ xung quanh một thành phố địch."

Hình thành Vấn đề Byzantine

Trong kịch bản dưới đây, một trong các chỉ huy hoặc Trung úy là kẻ phản bội, ngăn cản nhóm đạt được sự đồng thuận. Hãy xem kẻ phản bội như một bên độc hại đang cố gắng tạo điều kiện cho các giao dịch gian lận trong bối cảnh sổ cái tài chính.

Khi số lượng các bên trong hệ thống tăng lên, số lượng các tuyến đường giao tiếp và khả năng không tin tưởng và thông tin sai lệch cũng tăng theo. Hãy xem xét độ khó của việc đạt được thỏa thuận với hàng nghìn hoặc hàng triệu trung úy hoặc tướng lĩnh tham gia. Đây là khó khăn mà các nút quản lý hệ thống phi tập trung phải đối mặt, điều này đã nảy sinh trong quá trình phát triển các mô hình Chống lỗi Byzantine để giải quyết vấn đề này.

Giải thích về Khả năng Chống lỗi Byzantine

Khả năng Chống lỗi Byzantine (BFT) là đặc điểm của các hệ thống phi tập trung, không cần cấp phép có thể phát hiện và từ chối thông tin sai hoặc không chính xác một cách thành công. Trong hệ thống Chống lỗi Byzantine, bất kỳ bên nào cũng có thể tham gia mạng lưới theo kiểu ngang hàng mà không có cơ quan trung ương quản lý và kiểm soát mạng lưới của những người tham gia. Hệ thống Chống lỗi Byzantine là phi tập trung và không cần cấp phép, bất kỳ ai cũng có thể là một phần của mạng lưới. Nếu không có Khả năng Chống lỗi Byzantine, bất kỳ người tham gia mạng nào cũng có thể gửi thông tin sai, gây nguy hiểm cho độ tin cậy của nó. Trong bối cảnh mạng blockchain Bitcoin, mỗi người tham gia được gọi là một nút, một nút có thể nhanh chóng tham gia mạng Bitcoin và bắt đầu phát sóng các khối và giao dịch. Hệ thống chống lỗi Byzantine áp dụng trong blockchain là giải pháp cho Vấn đề của các Tướng lĩnh Byzantine.

Khả năng Chống lỗi Byzantine liên quan như thế nào đến Blockchain?

Công nghệ blockchain được sử dụng để xác thực, xử lý và ghi lại các giao dịch trong tiền điện tử. Một nhóm các nút phải đồng ý rằng một giao dịch là hợp lệ trước khi nó có thể được hoàn thành. Mỗi mạng blockchain có một thuật toán đồng thuận, đó là tập hợp các quy tắc mà các nút của nó sử dụng để đồng ý về các giao dịch. Một mạng blockchain được tạo thành từ các nút được kết nối ngang hàng. Một nút blockchain là bất kỳ người tham gia mạng nào kết nối với mạng bằng bất kỳ thiết bị nào (máy tính). Các nút blockchain giao tiếp với nhau theo cách phi tập trung thông qua sự đồng thuận. Trong một blockchain hoàn toàn phi tập trung, không nút nào có quyền lực hơn các nút khác. Các nút trong mạng blockchain sử dụng sự đồng thuận để đạt được thỏa thuận. Trong bối cảnh hệ thống Chống lỗi Byzantine, sự đồng thuận là "thỏa thuận của các Tướng lĩnh." Đồng thuận là nhiệm vụ quan trọng nhất nhưng cũng khó khăn nhất trong hệ thống phi tập trung không có cơ quan trung ương quản lý mạng lưới. Để một giao dịch trên blockchain phi tập trung thành công, đa số các nút phải đồng ý về tính hợp lệ của giao dịch, đảm bảo hoạt động hiệu quả và tính minh bạch của mạng blockchain.

Các nút Byzantine là các nút độc hại trong blockchain cố gắng phá vỡ hệ thống. Những nút này thường được gọi là nút phản bội vì chúng có thể cố ý đánh lừa các nút khác trong mạng để đánh cắp từ hệ thống (chi tiêu hai lần) hoặc đơn giản là phá vỡ hệ thống. Một mạng blockchain hoạt động đúng cách sẽ đảm bảo rằng Khả năng Chống lỗi Byzantine của blockchain giúp nó vượt qua các lỗi.

Khả năng Chống lỗi Byzantine Thực tế và Bất đồng bộ

Khả năng Chống lỗi Byzantine Thực tế (pBFT) là một mô hình cung cấp sao chép trạng thái byzantine thực tế để khắc phục những hạn chế của hệ thống chống lỗi byzantine. Bằng cách giả định rằng có các lỗi nút độc lập và tin nhắn bị thao túng được thực hiện bởi các nút độc lập cụ thể, pBFT giải quyết các lỗi byzantine. Mô hình pBFT được phát triển chỉ để giải quyết các vấn đề và thiếu sót của các giải pháp chống lỗi byzantine đã có sẵn. Blockchain và điện toán phân tán là ứng dụng chính của các mô hình Chống lỗi Byzantine Thực tế (pBFT). Các mô hình Chống lỗi Byzantine Thực tế giảm ảnh hưởng của các nút độc hại, bảo vệ hệ thống phi tập trung khỏi các lỗi và thời gian ngừng hoạt động. Thuật toán có hiệu suất cao và được tối ưu hóa để hoạt động trong các hệ thống bất đồng bộ với chỉ một chút tăng độ trễ.

Một tính năng của mô hình Chống lỗi Byzantine được gọi là khả năng chống lỗi byzantine bất đồng bộ (aBFT). Hệ thống Chống lỗi Byzantine Bất đồng bộ (aBFT) cho phép các nút mạng đáng tin cậy đảm bảo rằng họ sẽ đồng ý về thời gian và trình tự của một tập hợp các giao dịch một cách công bằng và an toàn. Tính chất 'bất đồng bộ' của khả năng chống lỗi byzantine vượt qua các thách thức về thời gian của hệ thống chống lỗi byzantine. Trong hệ thống chống lỗi byzantine truyền thống, khi đạt được sự đồng thuận, các nút giả định rằng có một ngưỡng tối đa về độ trễ tin nhắn. Giả định về thời gian này trong hệ thống chống lỗi byzantine khiến một số tin nhắn bị mất hoặc bị trì hoãn vô thời hạn được loại bỏ bởi mạng chống lỗi byzantine bất đồng bộ (aBFT).