拜占庭容错(BFT)介绍

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拜占庭容错(BFT)介绍

2023-01-07币圈百科302

自2008年比特币作为点对点电子现金系统出现以来,创造了许多加密货币,每种加密货币都有自己特定的机制。但是几乎所有的加密货币都有一个共同点,那就是区块链是它们架构的核心。

除了少数例外,区块链是一个数字分类帐,它被有意地设计成由计算机节点的分布式网络去中心化和维护。出于这个原因,区块链技术允许建立一个无信任的经济体系,在这个体系中,透明和可靠的金蓑衣网小编2022融交易可以在没有中介的情况下进行。加密货币正被用作传统银行和支付系统的可行替代方案,传统银行和支付系统严重依赖信任。就像大多数分蓑衣网小编2022布式计算系统一样,加密货币网络的参与者需要定期就区块链的当前状态达成一致,这就是我们所说的达成共识。然而,以安全可信的方式在分布式网络上达成共识绝非易事。那么,如果一些节点可能失败或行为不诚实,分布式计算机节点网络如何就决策达成一致?这就是所谓拜占庭一般问题的根本问题,由此诞生了拜占庭容错的概念。

拜占庭一般问题是什么?

简单来说,拜占庭将军问题在1982年被认为是一个逻辑困境。它说明了一群拜占庭将军在试图同意下一步行动时可能会遇到沟通问题。假设每个将军都有自己的军队,每个军队都位于他们打算进攻的城市周围的不同位置。将军需要同意进攻或撤退。只要全体将领达成共识,即经过协调,决定共同实施。他们是进攻还是撤退并不重要。因此,我们可以考虑以下目标:每个将军都必须做出决定:进攻还是撤退(是或否);一旦做了决定,就不能改变;*所有将军必须同意同一项决定,并同步执行。上面的沟通问题涉及到一个将军只能通过信使发来的信息与另一个人沟通。因此,拜占庭将军的核心挑战是信息可能会以某种方式被延迟、破坏或丢失。此外,即使消息传递成功,一个或多个将军也可以选择恶意行动(出于任何原因),发送欺诈性消息来迷惑其他将军,导致行动完全失败。如果我们将这个困境映射到区块链,每个将军代表一个网络节点,而这些节点需要就系统的当前状态达成共识。换句话说,分布式网络中的大多数参与者必须同意并执行相同的操作以避免失败。因此,在这些类型的分布式系统中达成共识的唯一方法是拥有至少2/3的可靠和诚实的网络节点。这意味着,如果大多数网络决定采取恶意行动,系统将容易受到故障和攻击(例如,51%的攻击)。

拜占庭容错(BFT)

简单来说,拜占庭容错(BFT)是一种系统属性,可以抵御拜占庭将军的问题导致的一系列失败。这意味着即使某些节点出现故障或恶意行为,拜占庭容错系统也能继续运行。拜占庭将军的问题有很多可能的解决方案,所以构建拜占庭容错系统的方法也有很多。蓑衣网小编2022同样,区块链有各种方法来实现拜占庭容错,这就是我们所说的共识算法。

区块链共识算法

我们可以将共识算法定义为区块链网络达成共识的机制。最常见的实现是工作负载证明(PoW)和公平证明(PoS)。我们以比特币为例。虽然比特币协议规定了系统的主要规则,但工作负载证明共识算法定义了如何遵循这些规则来达成共识(例如,在交易的验证和确认期间)。虽然工作量证明的概念比加密货币更早,但中本聪已经开发了算法的修改版本,可以将比特币创建为拜占庭容错系统。 请注意,拜占庭容错算法不能100%容忍拜占庭故障,但由于成本密集的挖掘和底层加密技术,工作负载证明已被证明是区块链网络最安全、最可靠的实现之一。在这个意义上,中本聪设计的工作负载证明一致性算法被许多人视为拜占庭最天才的容错解决方案之一。

结论

拜占庭将军的问题是一个有趣的困境,它最终导致了拜占庭容错系统,该系统正被广泛应用于各种场景。除了区块链工业,拜占庭容错系统的一些用例还包括航空、航天和核能工业。在加密货币领域,拥有有效的网络通信和良好的共识机制对于任何区块链生态系统都至关重要。保护这些系统需要持续的努力,但现有的一致性算法尚未克服一些限制(如可扩展性)。然而,作为拜占庭容错系统,工作量证明和公平性证明都是有趣的方法,它们的潜在应用将激发更多有趣的创新。

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