Konsensusmodeller er en hovedkomponent i distribuerte blockchain-systemer og definitivt en av de viktigste for funksjonaliteten. De er ryggraden for brukere å kunne samhandle med hverandre på en tillitsfull måte, og deres korrekte implementering i kryptovaluta-plattformer har skapt et nytt utvalg av nettverk med ekstraordinært potensial..
I sammenheng med distribuerte systemer, Bysantinsk feiltoleranse er evnen til et distribuert datanettverk til å fungere som ønsket og korrekt oppnå tilstrekkelig konsensus til tross for at ondsinnede komponenter (noder) i systemet mislykkes eller overfører feil informasjon til andre jevnaldrende.
Målet er å forsvare seg mot katastrofale systemfeil ved å redusere innflytelsen disse ondsinnede nodene har på riktig funksjon av nettverket og riktig konsensus som oppnås med de ærlige nodene i systemet..
Avledet fra Bysantinske generalers problem, dette dilemmaet er grundig undersøkt og optimalisert med et mangfoldig sett av løsninger i praksis og aktivt utviklet.
| # | Crypto Exchange | Benefits |
|---|---|---|
1 | Best exchange  VISIT SITE |
|
2 | Ideal for newbies  Visit SITE |
|
3 | Crypto + Trading  VISIT SITE |
|
Byzantine Generals ’Problem, Bilde av Debraj Ghosh
Praktisk bysantinsk feiltoleranse (pBFT) er en av disse optimaliseringene og ble introdusert av Miguel Castro og Barbara Liskov i en vitenskapelig artikkel i 1999 med tittelen “Praktisk bysantinsk feiltoleranse”.
Det tar sikte på å forbedre originale BFT-konsensusmekanismer og er implementert og forbedret i flere moderne distribuerte datasystemer, inkludert noen populære blockchain-plattformer.
Contents
En oversikt over praktisk bysantinsk feiltoleranse
PBFT-modellen fokuserer primært på å gi en praktisk bysantinsk maskinreplikasjon som tolererer bysantinske feil (ondsinnede noder) gjennom en antagelse om at det er uavhengige nodefeil og manipulerte meldinger spredt av spesifikke, uavhengige noder.
Algoritmen er designet for å fungere i asynkrone systemer og er optimalisert for å være høy ytelse med en imponerende overhead kjøretid og bare en liten økning i ventetid.
| # | CRYPTO BROKERS | Benefits |
|---|---|---|
1 | Best Crypto Broker VISIT SITE |
|
2 | Cryptocurrency Trading VISIT SITE |
|
| # | BITCOIN CASINO | Benefits |
|---|---|---|
1 | Best Crypto Casino  VISIT SITE |
|
2 | Fast money transfers  VISIT SITE |
|
- I hovedsak er alle nodene i pBFT-modellen ordnet i en sekvens med en node som den primære noden (leder) og de andre referert til som backupnoder.
- Alle nodene i systemet kommuniserer med hverandre, og målet er at alle de ærlige nodene skal bli enige om systemets tilstand gjennom et flertall.
- Noder kommuniserer tungt med hverandre, og trenger ikke bare å bevise at meldinger kom fra en bestemt node-node, men må også verifisere at meldingen ikke ble endret under overføring.
Praktisk bysantinsk feiltoleranse, bilde av Altoros
For at pBFT-modellen skal fungere, er antagelsen at mengden ondsinnede noder i nettverket ikke samtidig kan være lik eller overstige ⅓ av de totale nodene i systemet i et gitt sårbarhetsvindu.
Jo flere noder i systemet er, desto mer matematisk er det lite sannsynlig at et tall som nærmer seg ⅓ av de totale nodene er skadelig. Algoritmen gir effektivt både livskraft og sikkerhet så lenge som mest (n-1) / ⅓), hvor n representerer totale noder, er ondsinnet eller feil samtidig.
Det påfølgende resultatet er at til slutt svarene som klientene har mottatt fra deres forespørsler, er korrekte pga lineariserbarhet.
Hver runde av pBFT-konsensus (kalt visninger) kommer ned i fire faser. Denne modellen følger mer et “Commander and Lieutenant” -format enn et rent bysantinsk generalproblem, der alle generaler er like, på grunn av tilstedeværelsen av en ledernode. Fasene er under.
- En klient sender en forespørsel til ledernoden om å påkalle en tjenesteoperasjon.
- Ledernoden multicaster forespørselen til sikkerhetskopinodene.
- Nodene utfører forespørselen og sender deretter et svar til klienten.
- Klienten venter på f + 1 (f representerer det maksimale antallet noder som kan være feil) svar fra forskjellige noder med samme resultat. Dette resultatet er resultatet av operasjonen.
Kravene til nodene er at de er deterministiske og starter i samme tilstand. Det endelige resultatet er at alle ærlige noder blir enige om rekkefølgen på posten, og de godtar den eller avviser den.
Ledernoden endres i rundformatformat under hver visning og kan til og med erstattes med en protokoll kalt visningsendring hvis en bestemt tid har gått uten at ledernoden multikaster forespørselen..
En overlegenhet av ærlige noder kan også avgjøre om en leder er feil og fjerne dem med neste leder i kø som erstatning.
Fordeler og bekymringer med pBFT-modellen
PBFT-konsensusmodellen ble designet for praktiske anvendelser, og dens spesifikke mangler er nevnt i den opprinnelige akademiske artikkelen sammen med noen viktige optimaliseringer for å implementere algoritmen i virkelige systemer.
Tvert imot gir pBFT-modellen noen betydelige fordeler i forhold til andre konsensusmodeller.
Fordeler med pBFT, Image by Zilliqa
En av de primære fordelene med pBFT-modellen er dens evne til å gi transaksjonsfinalitet uten behov for bekreftelser som i Proof-of-Work-modeller som den Bitcoin bruker.
Hvis en foreslått blokk er enige om nodene i et pBFT-system, er den blokken endelig. Dette er muliggjort av det faktum at alle ærlige noder er enige om tilstanden til systemet på det bestemte tidspunktet som et resultat av deres kommunikasjon med hverandre.
En annen viktig fordel med pBFT-modellen sammenlignet med PoW-systemer er dens betydelige reduksjon i energibruk.
I en Proof-of-Work-modell som i Bitcoin kreves en PoW-runde for hver blokk. Dette har ført til det elektriske forbruket av Bitcoin-nettverket av gruvearbeidere som konkurrerer med små land på årsbasis.
Hva er Bitcoin? Den ultimate guiden for nybegynnere
Da pBFT ikke er beregningsintensivt, er en betydelig reduksjon i elektrisk energi uunngåelig, ettersom gruvearbeidere ikke løser en PoW beregningsintensiv hashingalgoritme hver blokk..
Til tross for tydeliggjøringen og lovende fordeler, er det noen viktige begrensninger for pBFT-konsensusmekanismen. Spesielt fungerer modellen bare bra i sin klassiske form med små konsensusgruppestørrelser på grunn av den tungvint kommunikasjonen som kreves mellom nodene.
Papiret nevner å bruke digitale signaturer og MAC-er (Method Authentication Codes) som format for autentisering av meldinger, men bruk av MAC-er er ekstremt ineffektivt med mengden kommunikasjon som er nødvendig mellom nodene i store konsensusgrupper som kryptovaluta-nettverk, og med MAC-er er det en iboende manglende evne til å bevise ektheten av meldinger til en tredjepart.
Selv om digitale signaturer og multisigs gir en enorm forbedring i forhold til MAC-er, er det den viktigste utviklingen som trengs for ethvert system som ønsker å implementere det effektivt, for å overvinne kommunikasjonsbegrensningen til pBFT-modellen samtidig som sikkerheten opprettholdes..
PBFT-modellen er også utsatt for sybilangrep der en enkelt part kan opprette eller manipulere et stort antall identiteter (noder i nettverket), og dermed kompromittere nettverket.
Dette reduseres med større nettverksstørrelser, men skalerbarhet og høy gjennomstrømningsevne for pBFT-modellen reduseres med større størrelser og må derfor optimaliseres eller brukes i kombinasjon med en annen konsensusmekanisme.
Plattformer som implementerer optimaliserte versjoner av pBFT Today
I dag er det en håndfull blockchain-plattformer som bruker optimaliserte eller hybridversjoner av pBFT-algoritmen som sin konsensusmodell eller i det minste en del av den, i kombinasjon med en annen konsensusmekanisme.
Zilliqa
Zilliqa benytter en svært optimalisert versjon av klassisk pBFT i kombinasjon med en PoW-konsensusrunde hver ~ 100 blokker. De bruker multisignaturer for å redusere kommunikasjonsomkostningene til klassisk pBFT, og i sine egne testmiljøer har de nådd en TPS på noen få tusen med håp om å skalere til enda mer, flere noder blir lagt til.
Dette er også et direkte resultat av implementeringen av pBFT i deres skjæringsarkitektur, slik at pBFT-konsensusgrupper forblir mindre innenfor spesifikke skjær, og dermed beholder mekanismen med høy gjennomstrømning mens begrensning av konsensusgruppestørrelse.
Hyperledger
Hyperledger stoff er et åpen kildekode-samarbeidsmiljø for blockchain-prosjekter og teknologier som er vert for Linux Foundation og bruker en tillatt versjon av pBFT-algoritmen for plattformen.
Siden tillatte kjeder bruker små konsensusgrupper og ikke trenger å oppnå desentralisering av åpne og offentlige blokkjeder som Ethereum, er pBFT en effektiv konsensusprotokoll for å tilby transaksjoner med høy gjennomstrømning uten å måtte bekymre seg for å optimalisere plattformen for å skalere til store konsensusgrupper..
I tillegg er tillatte blokkjeder private og ved invitasjon med kjente identiteter, så tillit mellom partene eksisterer allerede, noe som reduserer det iboende behovet for et tillitsløst miljø, siden det antas at mindre enn ⅓ av de kjente partiene med vilje vil kompromittere systemet.
Konklusjon
Byzantine Fault Tolerance er et godt studert konsept i distribuerte systemer, og dens integrering gjennom den praktiske byzantinske Fault Tolerance-algoritmen i virkelige systemer og plattformer, enten gjennom en optimalisert versjon eller hybridform, er fortsatt en viktig infrastrukturkomponent i kryptovalutaer i dag.
Ettersom plattformer fortsetter å utvikle og innovere innen konsensusmodeller for store offentlige blockchain-systemer, vil det være avgjørende for å opprettholde avanserte bysantinske feiltoleransemekanismer for å opprettholde ulike systems integritet og deres tillitsfulle natur.
