Byzantine Fault Tolerance ໃນ Blockchain: ການເບິ່ງທີ່ໃກ້ຊິດ

ພາກສະຫນາມຂອງ cryptocurrencies ໄດ້ຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນໄລຍະສອງສາມປີຜ່ານມາ. ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງໂຄງການໃຫມ່ຍັງນໍາສະເຫນີວິທີການຕ່າງໆທີ່ນັກພັດທະນາກໍາລັງແກ້ໄຂບັນຫາທີ່ມີຢູ່ແລ້ວໃນພາກສະຫນາມ.

ຄຳ ສັບ ໜຶ່ງ ທີ່ຖືກໂຍນລົງເລື້ອຍໆແມ່ນ "ກົນໄກການເຫັນດີຂອງ BFT." BFT ຫຍໍ້ມາຈາກ Byzantine Fault Tolerance, ແລະມັນສະເຫນີບັນຫາທາງທິດສະດີໃນລະບົບຄອມພິວເຕີທີ່ມີມາດົນກ່ອນ Bitcoin.

ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໂປໂຕຄອນທີ່ອີງໃສ່ blockchain ຈໍານວນຫຼາຍແມ່ນມີສ່ວນຮ່ວມໃນການແກ້ໄຂບັນຫາທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມທົນທານຕໍ່ຄວາມຜິດຂອງ Byzantine, ແລະຕໍ່ໄປນີ້ຈະພິຈາລະນາຢ່າງລະອຽດກ່ຽວກັບເລື່ອງແລະສິ່ງທີ່ມາຈາກມັນ.

ບັນຫານາຍພົນ Byzantine ໄດ້ຖືກອະທິບາຍ

ບັນຫານາຍພົນ Byzantine ແມ່ນຫນຶ່ງໃນສະຖານະການທາງທິດສະດີທີ່ຖືກປຶກສາຫາລືຫຼາຍທີ່ສຸດທຸກຄັ້ງທີ່ຫົວຂໍ້ຂອງຄວາມເຫັນດີນໍາມາ.

ບັນຫາໄດ້ຖືກຮັບຮູ້ຄັ້ງທໍາອິດໃນເອກະສານຈາກປີ 1982 ທີ່ເອີ້ນວ່າ ບັນຫານາຍພົນ Byzantine ໂດຍ Leslie Lamport, Robert Shostak, ແລະ Marshall Pease. ເອກະສານອ່ານວ່າ:

ລະບົບຄອມພິວເຕີທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ຈະຕ້ອງສາມາດຮັບມືກັບຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງຫນຶ່ງຫຼືຫຼາຍອົງປະກອບຂອງມັນ. ອົງປະກອບທີ່ລົ້ມເຫລວອາດຈະສະແດງປະເພດຂອງພຶດຕິກໍາທີ່ມັກຈະຖືກມອງຂ້າມ - ຄື, ການສົ່ງຂໍ້ມູນທີ່ຂັດແຍ້ງກັບພາກສ່ວນຕ່າງໆຂອງລະບົບ. ບັນຫາການຮັບມືກັບຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງປະເພດນີ້ແມ່ນສະແດງອອກຢ່າງບໍ່ມີຕົວຕົນເປັນບັນຫານາຍພົນ Byzantine.

ຊື່ແມ່ນມາຈາກການປຽບທຽບທີ່ນໍາສະເຫນີໃນເອກະສານ. ໂດຍສະເພາະ, ຜູ້ຂຽນອະທິບາຍສະຖານະການທາງທິດສະດີທີ່ຫຼາຍໆພະແນກຂອງກອງທັບ Byzantine ຕັ້ງຄ້າຍຢູ່ນອກເມືອງຂອງສັດຕູ. ແຕ່ລະພະແນກແມ່ນບັນຊາໂດຍນາຍພົນຂອງຕົນເອງ, ທັງຫມົດນີ້ນັ່ງຢູ່ໃນ camps ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ຜູ້ບັນຊາການຈໍາເປັນຕ້ອງມີແຜນການປະຕິບັດທົ່ວໄປ (ບໍ່ວ່າຈະເປັນການໂຈມຕີຫຼືຖອຍຫລັງ), ແລະພວກເຂົາສາມາດສື່ສານກັບຂໍ້ຄວາມເທົ່ານັ້ນ. ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ນາຍພົນບາງຄົນອາດຈະເປັນຄົນທໍລະຍົດ ແລະພະຍາຍາມປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ນາຍພົນທີ່ສັດຊື່ບໍ່ໃຫ້ບັນລຸຂໍ້ຕົກລົງ (ຄວາມເຫັນດີເຫັນພ້ອມ).

ສະນັ້ນ, ບັນດານາຍພົນຕ້ອງຊອກຫາວິທີຮັບປະກັນວ່າ:

• ນາຍພົນທີ່ສັດຊື່ທັງໝົດຕັດສິນໃຈຕາມແຜນການປະຕິບັດອັນດຽວກັນ.
• ຈໍານວນຜູ້ທໍລະຍົດຈໍານວນນ້ອຍບໍ່ສາມາດເຮັດໃຫ້ນາຍພົນທີ່ສັດຊື່ຮັບຮອງເອົາແຜນການທີ່ບໍ່ດີ.

ລະບົບທີ່ສາມາດແກ້ໄຂຂ້າງເທິງນີ້ແມ່ນຖືວ່າມີຄວາມທົນທານຕໍ່ຄວາມຜິດຂອງ Byzantine (BFT). ນີ້ແມ່ນບ່ອນທີ່ algorithm consensus BFT ມາຈາກ.

ໂດຍເນື້ອແທ້ແລ້ວ, Byzantine Fault Tolerance ແມ່ນເງື່ອນໄຂທີ່ປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ລະບົບທົນທຸກຈາກຜູ້ເຂົ້າຮ່ວມທີ່ບໍ່ຫນ້າເຊື່ອຖື (ບໍ່ສັດຊື່).

ການແກ້ໄຂບັນຫາຂອງນາຍພົນ Byzantine

ເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫານາຍພົນ Byzantine ແລະບັນລຸຄວາມທົນທານຕໍ່ຄວາມຜິດຂອງ Byzantine (BFT), ຕ້ອງມີຂໍ້ຕົກລົງສ່ວນໃຫຍ່ໃນບັນດານາຍພົນກ່ຽວກັບຍຸດທະສາດຂອງພວກເຂົາ.

ນີ້ແມ່ນບັນລຸໄດ້ໃນຮູບແບບຕ່າງໆໂດຍອີງຕາມລະບົບແລະຄວາມຈໍາເປັນຂອງມັນ. ໃນສະພາບການຂອງ blockchain, ທັງສອງຫຼັກຖານສະແດງການເຮັດວຽກແລະຫຼັກຖານສະແດງການມີສ່ວນຮ່ວມແມ່ນສາມາດບັນລຸຄວາມທົນທານຕໍ່ຄວາມຜິດຂອງ Byzantine, ແຕ່ວິທີການທັງສອງແມ່ນແຕກຕ່າງກັນ.

blockchains ຫຼັກຖານສະແດງການຖືຫຸ້ນສ່ວນໃຫຍ່ສາມາດທົນທານໄດ້ເຖິງຫນຶ່ງສ່ວນສາມຂອງຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງພວກເຂົາ, ເຮັດໃຫ້ເສັ້ນທາງໄປສູ່ຄວາມຜິດ. 3f+1 ກົດລະບຽບທີ່ F ແມ່ນຈໍານວນຂອງ nodes unloyal, ແລະສູດໃຫ້ຈໍານວນຂອງ nodes loyal ທີ່ລະບົບຕ້ອງການທີ່ຈະມີ.

ຕົວຢ່າງ, ໃນລະບົບທີ່ມີ 4 nodes, ມີພຽງແຕ່ຫນຶ່ງຂອງພວກມັນສາມາດຜິດພາດເພື່ອໃຫ້ເຫມາະສົມກັບເງື່ອນໄຂ (3f+1).

ໃນເດືອນກຸມພາ 1999, Miguel Castro ແລະ Barbara Liskov ຈາກຫ້ອງທົດລອງວິທະຍາສາດຄອມພິວເຕີຂອງ Massachusetts Institute of Technology (MIT), ຈັດພີມມາເອກະສານສະເຫນີການແກ້ໄຂບັນຫາໂດຍຜ່ານອັນທີ່ເອີ້ນວ່າ. ການປະຕິບັດຄວາມທົນທານຄວາມຜິດຂອງ Byzantine.

Blockchain ແກ້ໄຂບັນຫານາຍພົນ Byzantine ແນວໃດ?

ເທກໂນໂລຍີທີ່ໃຊ້ Blockchain ນໍາສະເຫນີການແກ້ໄຂຫຼາຍອັນຕໍ່ກັບບັນຫາ Byzantine Generals. ຄວາມແຕກຕ່າງແມ່ນມາຈາກຂັ້ນຕອນການເປັນເອກະສັນກັນທີ່ໄດ້ກໍານົດໄວ້ ແລະວິທີການຂອງເຂົາເຈົ້າຕໍ່ກັບ BFT, ແຕ່ທັງການພິສູດການເຮັດວຽກ ແລະຫຼັກຖານຂອງສະເຕກ ສະຫນອງການແກ້ໄຂທີ່ເປັນໄປໄດ້.

Bitcoin ແກ້ໄຂບັນຫານາຍພົນ Byzantine ແນວໃດ?

ຫນ້າສົນໃຈພຽງພໍ, ໃນຫນັງສືປົກຂາວຕົ້ນສະບັບ, Satoshi Nakamoto ບໍ່ໄດ້ກ່າວເຖິງບັນຫາຂອງນາຍພົນ Byzantine, ແຕ່ດ້ວຍການແນະນໍາຂອງເຄືອຂ່າຍ Bitcoin, ຜູ້ສ້າງທີ່ມີນາມສະກຸນໄດ້ແກ້ໄຂມັນຜ່ານຂັ້ນຕອນການເປັນເອກະສັນກັນຂອງ Proof-of-Work (PoW).

ເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫາ, Satoshi ສ້າງວິທີການນໍາໃຊ້ຄວາມປອດໄພຂອງລະຫັດລັບເຊັ່ນດຽວກັນກັບການເຂົ້າລະຫັດສາທາລະນະໃນເຄືອຂ່າຍດິຈິຕອນ. ເພື່ອປ້ອງກັນການລົບກວນຂໍ້ມູນໃດໆ, ຄວາມປອດໄພຂອງລະຫັດລັບໃຊ້ hashing, ໃນຂະນະທີ່ຕົວຕົນຂອງຜູ້ໃຊ້ເຄືອຂ່າຍຖືກກວດສອບຜ່ານລະຫັດສາທາລະນະຂອງພວກເຂົາ.

ການເຮັດທຸລະກໍາແມ່ນຮັບປະກັນໃນບລັອກ, ເຊິ່ງເຊື່ອມຕໍ່ກັບບລັອກອື່ນໆໂດຍມູນຄ່າ hash ຂອງພວກເຂົາແລະຮັບປະກັນໂດຍການເຂົ້າລະຫັດລັບ. ມັນເປັນສິ່ງສໍາຄັນທີ່ຈະສັງເກດວ່າ blockchain ໃຊ້ Merkle Tree ເພື່ອກວດສອບ hashes ທີ່ມາຈາກ genesis (ເບື້ອງຕົ້ນ). ທຸກໆຕັນທີ່ມາຈາກ genesis block ແມ່ນຖືກຕ້ອງ. ຕັນເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນຖືກຕ້ອງໂດຍຜູ້ແຮ່ທາດທີ່ແກ້ໄຂປິດສະ cryptographic ໃນການແຂ່ງຂັນເພື່ອຜະລິດຕັນເປັນສ່ວນຫນຶ່ງຂອງວິທີການເປັນເອກະສັນກັນ.

Bitcoin ໄດ້ສ້າງປື້ມກົດລະບຽບທີ່ຊັດເຈນແລະຊັດເຈນສໍາລັບ blockchain ເພື່ອປະຕິບັດຕາມເພື່ອເອົາຊະນະບັນຫາ Byzantine Generals. ສະມາຊິກເຄືອຂ່າຍຕ້ອງເຜີຍແຜ່ຫຼັກຖານວ່າພວກເຂົາສໍາເລັດການເຮັດວຽກເພື່ອໃຫ້ສາມາດເພີ່ມຂໍ້ມູນໃສ່ blockchain (ເພາະສະນັ້ນ, ຫຼັກຖານສະແດງການເຮັດວຽກ). ອັນນີ້ມາໃນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍທີ່ສູງສໍາລັບສະມາຊິກແລະເຮັດໃຫ້ມັນ disincentivizing ສໍາລັບພວກເຂົາທີ່ຈະແບ່ງປັນຂໍ້ມູນທີ່ຜິດພາດຍ້ອນວ່າມັນຈະຖືກປະຕິເສດໂດຍສະມາຊິກລັດອື່ນໆ.

ກົດລະບຽບທັງຫມົດແມ່ນຈະແຈ້ງແລະມີຈຸດປະສົງ, ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າບໍ່ສາມາດຖືກລົບກວນຂໍ້ມູນ.

ຫຼັກຖານສະແດງຂອງສະເຕກແກ້ໄຂບັນຫານາຍພົນ Byzantine ແນວໃດ?

ເຄືອຂ່າຍທີ່ຄວບຄຸມໂດຍຂັ້ນຕອນການເປັນເອກະສັນກັນຂອງຫຼັກຖານສະເຕກບໍ່ໄດ້ອີງໃສ່ການຂຸດຄົ້ນບໍ່ແຮ່ – ເຂົາເຈົ້າອີງໃສ່ການວາງສະເຕກ. ເພື່ອກາຍເປັນຜູ້ກວດສອບເຄືອຂ່າຍ, ຜູ້ໃຊ້ຕ້ອງເອົາເງິນລົງທຶນໃນລະບົບກ່ອນ. ຜູ້ທີ່ເປັນເຈົ້າຂອງສ່ວນແບ່ງທີ່ໃຫຍ່ກວ່າຍັງສາມາດກວດສອບບລັອກໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນ ແລະໄດ້ຮັບຮາງວັນຫຼາຍກວ່າເກົ່າ. ຜູ້ທີ່ພະຍາຍາມບິດເບືອນຂໍ້ມູນແມ່ນມີຄວາມສ່ຽງທີ່ຈະສູນເສຍຈໍານວນເງິນທີ່ວາງໄວ້ຂອງພວກເຂົາ.

ວິທີທີ່ລະບົບເຫຼົ່ານີ້ແກ້ໄຂບັນຫາແຕກຕ່າງກັນ. ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ, Ethereum 2.0 ໃຊ້ Casper algorithm. ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງມີຕໍາ່ສຸດທີ່ສອງສ່ວນສາມຂອງບັນດາ nodes ທັງຫມົດເພື່ອຕົກລົງກ່ຽວກັບບລັອກສະເພາະກ່ອນທີ່ຈະສາມາດສ້າງແລະເພີ່ມເຂົ້າໃນເຄືອຂ່າຍ.

ມີຄວາມພະຍາຍາມທີ່ຈະປ່ຽນແປງບັນຫາໂດຍອີງໃສ່ຄວາມຈໍາເປັນຂອງລະບົບແລະວິທີການຂອງທີມງານ. ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ, ດ້ວຍ Delegated Proof of Stake (dPoS), ການບັນລຸຄວາມເຫັນດີເຫັນພ້ອມແມ່ນໄວຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ບາງລະບົບປະຕິບັດຄວາມທົນທານຕໍ່ຄວາມຜິດຂອງ Byzantine.