Kopš Bitcoin kā vienādranga elektroniskās kases sistēmas dzimšanas 2008. gadā pamazām ir radušās daudzas citas digitālās valūtas, un katrai digitālajai valūtai ir savs īpašs mehānisms. Taču gandrīz visām digitālajām valūtām ir viena kopīga iezīme, kas ir blokķēdes galvenā arhitektūra.
Vairumā gadījumu blokķēdes ir paredzētas decentralizētām, elektroniskām virsgrāmatām, kuras uztur sadalīts mezglu tīkls. Tādējādi blokķēdes sistēmas ļauj veikt finanšu darījumus pilnīgi pārskatāmi un uzticami bez starpniekiem. Digitālās valūtas pakāpeniski aizstāj tradicionālās banku maksājumu sistēmas, kurām nepieciešama augsta uzticamība.
Tāpat kā lielākajā daļā izplatīto skaitļošanas sistēmu, digitālās valūtas tīkla dalībniekiem ir regulāri jāapspriež un jāvienojas par pašreizējo blokķēdes stāvokli. To mēs saucam par konsensu. Tomēr vienprātības panākšana dalītā tīklā nav viegls uzdevums drošā un efektīvā veidā.
Tātad, kā sadalīts datoru mezglu tīkls var vienoties par lēmumiem situācijās, kad daži mezgli var darboties nepareizi vai rīkoties negodīgi? Tā ir tā sauktās Bizantijas ģenerāļu problēmas sakne, kas radīja bizantiešu kļūdu tolerances koncepciju.
Kāda ir Bizantijas ģenerāļu problēma?
Vienkārši sakot, 1982. gadā Bizantijas ģenerāļu problēma tika uzskatīta par loģisku dilemmu, kas ilustrē komunikācijas problēmas, kas varētu rasties bizantiešu ģenerāļu grupai, mēģinot vienoties par vienotu viedokli par savu nākamo soli.
Dilemma paredz, ka katram ģenerālim ir sava armija, katra atrodas citā vietā ap pilsētu, kurai viņi plāno uzbrukt. Šiem ģenerāļiem ir jāvienojas par to, vai uzbrukt vai atkāpties. Nav svarīgi, vai tas ir uzbrukums vai atkāpšanās, kamēr visi ģenerāļi panāk konsensu, tas ir, saskaņo un nolemj to izpildīt kopā.
Tāpēc mēs varam apsvērt šādus nosacījumus:
Katram ģenerālim jāpieņem lēmums: uzbrukt vai atkāpties (jā vai nē);
Kad lēmums ir pieņemts, to nevar mainīt;
Visiem ģenerāļiem ir jāvienojas par vienotu lēmumu un tas jāizpilda vienlaikus.
Iepriekš minētā komunikācijas problēma ir saistīta ar faktu, ka viens ģenerālis var sazināties ar otru ģenerāli tikai ar izlūkošanas aģentu nosūtītajām ziņām. Tāpēc Bizantijas ģenerāļu problēmas galvenais izaicinājums ir tas, ka informācija var kaut kādā veidā aizkavēties, tikt bojāta vai pazaudēta.
Turklāt, pat ja ziņojums ir veiksmīgi piegādāts, viens vai vairāki ģenerāļi var izvēlēties rīkoties ļaunprātīgi (jebkura iemesla dēļ) un sūtīt krāpnieciskus ziņojumus, lai sajauktu citus ģenerāļus, izraisot operācijas neveiksmi.
Ja mēs attiecinām šo dilemmu uz blokķēdi, katrs vispārīgais apzīmē tīkla mezglu, un mezgliem ir jāpanāk vienprātība par pašreizējo sistēmas stāvokli. Citiem vārdiem sakot, lielākajai daļai sadalītā tīkla dalībnieku ir jāpiekrīt un jāveic tādas pašas darbības, lai izvairītos no neveiksmēm.
Tāpēc vienīgais veids, kā panākt vienprātību šāda veida sadalītajās sistēmās, ir vismaz divas trešdaļas tīkla mezglu, kas ir uzticami un godīgi. Tas nozīmē, ka sistēma ir neaizsargāta pret kļūmēm un uzbrukumiem (piemēram, 51% uzbrukumu), ja lielākā daļa tīkla mezglu nolemj rīkoties ļaunprātīgi.
Bizantijas kļūdu tolerance (BFT)
Vienkārši sakot, Bizantijas kļūdu tolerance (BFT) ir sistēmas īpašība, kas var izturēt vairākas kļūdas, ko izraisa Bizantijas ģenerāļu problēma. Tas nozīmē, ka Bizantijas defektu toleranta sistēma var turpināt darboties pat tad, ja daži mezgli neizdodas vai rīkojas ļaunprātīgi.
Bizantijas ģenerāļu problēmai ir daudzi iespējamie risinājumi, un tāpēc ir daudz veidu, kā izveidot Bizantijas defektu tolerantu sistēmu. Tāpat blokķēdēm ir dažādi veidi, kā panākt Bizantijas kļūdu toleranci, ko mēs saucam par konsensa algoritmiem.
Blockchain konsensa algoritms
Mēs varam definēt vienprātības algoritmu kā mehānismu, ar kuru blokķēdes tīkls sasniedz vienprātību. Visizplatītākie piemēri ir Proof of Work (PoW) un Proof of Stake (PoS). Šeit mēs ņemam Bitcoin kā piemēru.
Bitcoin protokols nosaka sistēmas galvenos noteikumus, un darba pierādīšanas konsensa algoritms izskaidro, kā šie noteikumi tiek ievēroti, lai panāktu vienprātību (piemēram, darījumu verifikācijas un verifikācijas laikā).
Lai gan darba pierādījuma koncepcija ir izstrādāta pirms digitālās valūtas, Satoshi Nakamoto modificēja sākotnējo versiju un izstrādāja uzlabotu darba pierādīšanas algoritmu, kas var ģenerēt Bitcoin kā bizantiešu kļūdu izturīgu sistēmu.
Lūdzu, ņemiet vērā, ka šis darba pierādīšanas algoritms nav pilnībā izturīgs pret bizantiešu kļūmēm, taču dārgā ieguves procesa un pamatā esošās šifrēšanas tehnoloģijas dēļ darba pierādīšana ir izrādījusies viena no drošākajām un uzticamākajām metodēm pasaulē. blokķēdes tīkli. Šajā ziņā daudzi uzskata, ka Satoši Nakamoto izstrādātais darba pierādījuma konsensa algoritms ir viens no vismodernākajiem Bizantijas kļūdu tolerances risinājumiem.
noslēgumā
Bizantijas ģenerāļu problēma ir interesanta dilemma, kas galu galā radīja Bizantijas defektu tolerantās sistēmas, kuras tiek plaši izmantotas dažādos scenārijos. Papildus blokķēžu nozarei daži Bizantijas kļūdu tolerances sistēmu lietošanas gadījumi ietver arī aviācijas, kosmosa un kodolenerģijas nozares.
Digitālās valūtas jomā efektīva tīkla komunikācija un labs vienprātības mehānisms ir ļoti svarīgi jebkurai blokķēdes ekosistēmai. Šo sistēmu nodrošināšana prasa pastāvīgus centienus, un pastāv ierobežojumi (piemēram, mērogojamība), kurus esošie konsensa algoritmi nav spējuši pārvarēt. Tomēr darba pierādīšana un likmju pierādīšana ir efektīvas metodes Bizantijas defektizturīgām sistēmām, un to potenciālais pielietojums iedvesmos vairāk inovāciju.
