Ключові висновки
Візантійська відмовостійкість (BFT) — це властивість, що дозволяє розподіленим системам, зокрема блокчейнам, продовжувати працювати навіть тоді, коли деякі вузли виходять з ладу або діють недоброчесно.
Ця ідея походить із задачі про візантійських генералів — уявного експерименту про те, як незалежні учасники можуть досягати згоди, коли деякі можуть бути ненадійними.
Більшість блокчейнів використовують алгоритм консенсусу, наприклад доказ роботи або доказ частки, щоб досягти BFT та зберегти мережу захищеною.
Зазвичай мережі потрібно щонайменше дві третини чесних учасників, щоб BFT працювала.
Вступ
Відтоді як у 2008 році Bitcoin запустили як однорангову систему електронних грошей, блокчейни спиралися на одну ключову властивість: здатність досягати згоди між багатьма незалежними учасниками без необхідності довіряти комусь одному з них. Це складніше, ніж може здаватися, особливо коли деякі учасники можуть поводитися непередбачувано або недоброчесно.
Концепція, яка вирішує цю проблему, називається візантійською відмовостійкістю. Її розуміння допомагає пояснити, чому блокчейн-мережі можуть працювати безпечно навіть за наявності зловмисників або відмов апаратного забезпечення.
Що таке задача про візантійських генералів?
Задачу про візантійських генералів вперше описали в 1982 році. Вона використовує військовий уявний експеримент, щоб показати складність досягнення згоди в розподіленій системі, коли деяких учасників не можна вважати надійними.
Уявіть групу генералів: кожен командує окремим військом, оточуючи місто. Вони мають погодити план: нападати разом чи відступати разом. Якщо вони діятимуть незалежно, вони програють. Проблема в тому, що вони можуть спілкуватися лише через посланців, і деякі генерали можуть бути зрадниками, які надсилають суперечливі або хибні повідомлення.
Головна складність така: як вірні генерали можуть погодитися на план, якщо вони не можуть визначити, хто бреше? У контексті блокчейну кожен генерал уособлює вузол мережі, а рішення «напад чи відступ» замінюється узгодженням того, які транзакції є дійсними.
Висновок із початкового дослідження такий: BFT-система потребує щонайменше дві третини чесних учасників. Якщо третина або більше є несправними чи зловмисними, досягнення надійного консенсусу стає неможливим.
Візантійська відмовостійкість (BFT)
Візантійська відмовостійкість — це властивість системи, яка може продовжувати працювати коректно навіть тоді, коли деякі компоненти виходять з ладу або поводяться зловмисно. BFT-система може витримувати певну кількість несправних вузлів, не порушуючи цілісність усієї мережі.
На практиці це означає, що BFT-блокчейн може впоратися з сценаріями, де вузли падають (crash), втрачають зв’язок, надсилають дубльовані повідомлення або навмисно намагаються маніпулювати мережею. Система досягає правильного результату, доки частка несправних вузлів залишається нижчою за допустимий поріг.
Існує кілька способів побудувати BFT-систему. Підхід, який обирає блокчейн, залежить від його пріоритетів у дизайні, таких як швидкість, децентралізація та безпека. Це призводить до розробки різних алгоритмів консенсусу.
Алгоритми консенсусу блокчейну
Алгоритм консенсусу — це механізм, який блокчейн використовує, щоб узгодити стан реєстру. Найпоширеніші підходи — доказ роботи (PoW) і доказ частки (PoS).
Bitcoin використовує PoW, який Сатоші Накамото адаптував у те, що відомо як консенсус Накамото. У цій моделі вузли змагаються, щоб розв’язати обчислювально складну задачу й додати новий блок. Вартість цієї роботи робить економічно невигідним для зловмисника переписати ланцюжок без контролю понад половину всієї обчислювальної потужності. Такий тип атаки називається атакою 51%.
PoW не є на 100% стійким до візантійських збоїв, але вартість майнінгу та криптографічна безпека ланцюжка зробили його дуже надійним на практиці.
PoS досягає схожих цілей інакше. Замість обчислювальної роботи валідатори розміщують криптовалюту як заставу. Недоброчесна поведінка може призвести до втрати цієї застави, що створює сильний економічний стимул брати чесну участь.
У 2022 році Ethereum перейшов на PoS, а механізм фінальності спирається на принципи BFT, що використовуються в таких протоколах, як Tendermint. Ці протоколи дозволяють мережі підтверджувати блоки як фінальні після того, як достатня кількість валідаторів підпише їх, покращуючи і швидкість, і безпеку порівняно з імовірнісною фінальністю в PoW-ланцюжках.
Часті запитання
Що означає візантійська відмовостійкість?
Візантійська відмовостійкість означає, що система може продовжувати працювати правильно навіть тоді, коли деякі її компоненти поводяться непередбачувано або недоброчесно. У блокчейні це означає, що мережа може досягати консенсусу щодо дійсних транзакцій навіть у разі, якщо деякі вузли надсилають хибну або суперечливу інформацію.
Чому це називається візантійською відмовостійкістю?
Назва походить від Задачі про візантійських генералів (Byzantine Generals' Problem) — уявного експерименту з 1982 року, який використовував історію про військових генералів, щоб описати складність досягнення згоди, коли деяких учасників неможливо вважати надійними. У обчисленнях термін "візантійська" описує довільні або зловмисні збої, на відміну від простих аварій (зупинок).
Якої частки мережі потрібно бути чесною, щоб BFT працювала?
Зазвичай BFT-система вимагає, щоб щонайменше дві третини учасників поводилися чесно. Якщо третина або більше мережі діє зловмисно чи виходить з ладу, більшість протоколів BFT більше не можуть гарантувати коректний результат. Цей поріг дещо змінюється залежно від конкретного протоколу консенсусу.
Чи є доказ роботи (proof-of-work) візантійською відмовостійкістю?
Доказ роботи не є ідеальною візантійською відмовостійкістю, але досягає практичної стійкості завдяки високій вартості майнінгу. Зловмиснику потрібно контролювати понад 50% загальної обчислювальної потужності мережі, щоб послідовно маніпулювати ланцюжком, тому такі атаки стають дорогими й складними для підтримання.
Заключні думки
Візантійська відмовостійкість — фундаментальна концепція в дизайні блокчейнів. Вона пояснює, чому мережі на кшталт Bitcoin і Ethereum можуть працювати надійно навіть у середовищі, де учасники є анонімними та дехто може намагатися обманювати. Незалежно від того, чи йдеться про доказ роботи, доказ частки, чи про новіші BFT-протоколи, що використовуються в сучасних мережах, мета одна: дати незалежним вузлам узгодити істину без необхідності довіряти одне одному окремо.
Додаткове читання
Що таке алгоритм консенсусу блокчейну?
Що таке доказ роботи (PoW)?
Що таке доказ частки (PoS)?
Що таке атака 51%?
Застереження: Цей матеріал надається вам у форматі «як є» лише для загальної інформації та з освітньою метою і без будь-яких заяв чи гарантій будь-якого роду. Його не слід тлумачити як фінансову, юридичну чи іншу професійну консультацію, а також він не призначений для рекомендації придбання будь-якого конкретного продукту або послуги. Вам слід звернутися по власну консультацію до відповідних професійних радників. Якщо контент надано третьою стороною, майте на увазі, що висловлені там погляди належать цій третій стороні та не обов’язково відображають позицію Binance Academy. Ціни на цифрові активи можуть бути волатильними. Вартість вашої інвестиції може знижуватися або зростати, і ви можете не повернути вкладену суму. Ви самі несете відповідальність за рішення щодо інвестицій, а Binance Academy не несе відповідальності за будь-які збитки, які ви можете зазнати. Для отримання додаткової інформації див. наші Умови користування, Повідомлення про ризики та Умови Binance Academy.