مفهوم تحمل گسل بیزانسی
از زمان معرفی بیت کوین در سال 2008 به عنوان یک سیستم الکترونیکی همتا به همتا، بسیاری از ارزهای دیجیتال دیگر ایجاد شده اند که هر کدام مکانیسم خاص خود را دارند. اما چیزی که تقریباً همه ارزهای دیجیتال مشترک هستند، بلاک چین به عنوان عنصر اصلی معماری آنهاست. به جز چند استثنا، بلاک چین ها عمداً به گونه ای طراحی شده اند که غیرمتمرکز باشند و مانند یک دفتر کل دیجیتال که توسط شبکه توزیع شده ای از گره های کامپیوتری نگهداری می شود، عمل کنند. به همین دلیل، فناوری بلاک چین امکان ایجاد سیستم‌های اقتصادی غیرقابل اعتماد را فراهم می‌کند که در آن تراکنش‌های مالی شفاف و قابل اعتماد بدون نیاز به واسطه‌ها قابل انجام است. ارزهای دیجیتال تا حدودی به عنوان یک جایگزین مناسب برای سیستم های بانکی و پرداخت سنتی که به شدت به اعتماد وابسته هستند پذیرفته شده اند. درست مانند اکثر سیستم‌های محاسباتی توزیع‌شده، شرکت‌کنندگان در یک شبکه ارزهای دیجیتال باید به طور منظم در مورد وضعیت فعلی بلاک چین به توافق برسند، و این همان چیزی است که ما آن را رسیدن به اجماع می‌نامیم. با این حال، دستیابی به اجماع در مورد شبکه های توزیع شده به شیوه ای ایمن و کارآمد کار آسانی نیست. پس چگونه یک شبکه توزیع شده از گره های محاسباتی می تواند در مورد راه حل توافق کند اگر برخی از گره ها ممکن است اشتباه کنند یا غیر صادقانه عمل کنند؟ این مسئله اساسی را مسئله کلیات بیزانسی می نامند و مفهوم تحمل خطای بیزانسی از همین موضوع نشات می گیرد.
مشکل سرداران بیزانسی چیست؟
در چند کلمه، مسئله ژنرال های بیزانسی در سال 1982 یک معضل منطقی تلقی می شد که نشان می داد چگونه گروهی از ژنرال های بیزانسی می توانند هنگام تلاش برای توافق بر سر حرکت بعدی خود، مشکلات ارتباطی داشته باشند. این معضل فرض می‌کند که هر ژنرال ارتش خود را دارد و هر گروه در مکان‌های مختلفی در اطراف شهری که قصد حمله به آن را دارند مستقر هستند. ژنرال ها باید توافق کنند که حمله کنند یا عقب نشینی کنند. مهم نیست که حمله کنند یا عقب نشینی کنند، تا زمانی که همه ژنرال ها به اجماع برسند، یعنی یک تصمیم مشترک برای اجرای هماهنگ آن را بپذیرند.
بنابراین می توانیم شرایط زیر را در نظر بگیریم:
- هر ژنرال باید تصمیم بگیرد: حمله یا عقب نشینی (بله یا خیر).
- وقتی تصمیمی گرفته می شود، نمی توان آن را تغییر داد.
- همه ژنرال ها باید روی یک تصمیم توافق کنند و آن را به طور هماهنگ اجرا کنند.
مشکلات ارتباطی فوق به این موضوع مربوط می شود که یک ژنرال فقط از طریق پیام های ارسال شده توسط پیک ها می تواند با ژنرال دیگر ارتباط برقرار کند. بنابراین، چالش اصلی مشکل ژنرال‌های بیزانسی این است که پیام‌ها می‌توانند به نوعی به تاخیر بیفتند، گم شوند یا گم شوند. همچنین، حتی اگر پیامی با موفقیت تحویل داده شود، ممکن است یک یا چند ژنرال (به هر دلیلی) ناصادق باشند و پیامی جعلی ارسال کنند تا سایر ژنرال ها را گیج کند و منجر به شکست کامل آنها شود.
مشکل ژنرال های بیزانسی
اگر این مشکل را در زمینه بلاک چین اعمال کنیم، هر کلی نشان دهنده یک گره از شبکه است و گره ها باید در مورد وضعیت فعلی سیستم به اجماع برسند. به عبارت دیگر، اکثریت شرکت کنندگان در یک شبکه توزیع شده باید برای جلوگیری از شکست آنها، توافق کنند و همان اقدام را اجرا کنند. بنابراین، تنها راه برای دستیابی به اجماع در این نوع سیستم های توزیع شده این است که حداقل ⅔ یا بیشتر از گره های شبکه قابل اعتماد و صادق باشند. این بدان معنی است که اگر اکثریت شبکه تصمیم بگیرند که به طور مخرب عمل کنند، سیستم در برابر آسیب و حملات آسیب پذیر است (مانند حمله 51٪).
تحمل گسل بیزانس (BFT)
در چند کلمه، تحمل خطا بیزانس (BFT) مشخصه سیستمی است که در برابر مشکل خرابی های ناشی از مشکل ژنرال های بیزانسی مقاوم است. این بدان معنی است که یک سیستم BFT می تواند به کار خود ادامه دهد حتی اگر برخی از گره ها از کار بیفتند یا به طور مخرب عمل کنند. بیش از یک راه حل ممکن برای مشکل ژنرال های بیزانسی وجود دارد، و بنابراین راه های متعددی برای ساختن یک سیستم BFT وجود دارد. به همین ترتیب، رویکردهای زنجیره بلوکی مختلفی برای دستیابی به تحمل خطای بیزانسی وجود دارد، و این ما را به به اصطلاح الگوریتم‌های اجماع هدایت می‌کند.
الگوریتم های اجماع بلاک چین
ما می توانیم یک الگوریتم اجماع را به عنوان مکانیزمی تعریف کنیم که توسط آن شبکه بلاک چین به اجماع می رسد. متداول ترین روش های اجماع عبارتند از: اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS). اما بیایید بیت کوین را به عنوان مثال در نظر بگیریم. در حالی که پروتکل بیت کوین قوانین اساسی سیستم را تجویز می کند، الگوریتم اجماع Proof-of-Work چیزی است که تعیین می کند چگونه از این قوانین برای دستیابی به اجماع (مثلاً در حین تأیید و اعتبار سنجی تراکنش ها) پیروی شود.
اگرچه مفهوم اثبات کار قدیمی‌تر از ارزهای دیجیتال است، اما ساتوشی ناکاموتو نسخه اصلاح‌شده‌ای از آن را به عنوان الگوریتمی توسعه داد که امکان ایجاد بیت‌کوین را به عنوان یک سیستم BFT فراهم کرد. توجه داشته باشید که الگوریتم Proof-of-Stake (PoW) 100% بیزانسی ضد خطا نیست، اما به دلیل فرآیند استخراج گران قیمت و تکنیک های رمزنگاری، اثبات کار ثابت کرده است که یکی از امن ترین و قابل اطمینان ترین پیاده سازی ها برای شبکه بلاک چین است. در این راستا، الگوریتم اجماع اثبات کار طراحی شده توسط ساتوشی ناکاموتو توسط بسیاری به عنوان یکی از هوشمندانه ترین راه حل های تحمل خطا بیزانسی در نظر گرفته می شود.
الگوریتم های اجماع اثبات سهام و اثبات کار
آخرین کلمه
مغالطه ژنرال های بیزانسی یک مشکل جذاب است که در نهایت منجر به ایجاد سیستم های BFT شد که به طور گسترده در سناریوهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. فراتر از صنعت بلاک چین، چندین مورد استفاده برای سیستم های BFT شامل هوانوردی، فضا و انرژی هسته ای است. در حوزه ارزهای دیجیتال، داشتن ارتباطات شبکه ای موثر همراه با مکانیزم اجماع خوب برای هر اکوسیستم بلاک چین بسیار مهم است. ایمن سازی این سیستم ها یک تلاش مداوم است و الگوریتم های اجماع موجود هنوز بر برخی محدودیت ها (مانند مقیاس پذیری) غلبه نکرده اند. با این وجود، اثبات کار و اثبات سهام رویکردهای بسیار جالبی به عنوان سیستم‌های BFT هستند و برنامه‌های بالقوه مطمئناً الهام‌بخش نوآوری گسترده هستند.
برای مطالعه اخبار مرتبط با ارزهای رمزنگاری شده در ایران و جهان، وبلاگ و کانال خبری ما را دنبال کنید.