تحمل خطای بیزانس در فضای بلاک چین به چه معناست؟

خطای بیزانس در فضای بلاک چین به معنای وقوع خطا در شبکه بلاک چین است که ممکن است ناشی از رفتار نادرست یا تقلبی یک یا چند شخص در شبکه باشد. برای مثال، در شبکه بیت کوین،

خطای بیزانس ممکن است به دلیل تلاش برای ایجاد بلاک های جعلی یا تلاش برای تغییر تراکنش های قبلی باشد. این خطا می‌تواند منجر به تغییر تاریخچه تراکنش ها و بلاک های بلاک چین شود و باعث تخریب اعتماد و اعتبار شبکه شود. برای جلوگیری از خطای بیزانس در بلاک چین، اغلب از الگوریتم های مثل Proof of Work یا Proof of Stake استفاده می‌شود که تلاش برای تقلب در شبکه را به شدت کاهش می‌دهند.

تحمل خطای بیزانس (BFT)

تحمل خطای بیزانس (BFT) یک رویکرد برای ایجاد اعتماد و اطمینان در سیستم های پردازش توزیع شده است. در سیستم های BFT، مجموعه ای از گره های شبکه با هم همکاری می کنند تا به صورت هماهنگ و موثر ترین راه حل ها را برای مسائل مختلف پیدا کنند. با توجه به اینکه هر گره قادر به انجام عملیات بر روی داده ها است، بنابراین هرگز نمی توان به یک گره وابسته بود. به عبارت دیگر، در سیستم های BFT، اگر حداقل یک سوم از گره های شبکه به درستی عمل کنند، سیستم به درستی کار خود را انجام خواهد داد و قابلیت تحمل خطای بیزانس را دارا خواهد بود.

در سیستم های BFT، الگوریتم های مختلفی مانند PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance) و Tendermint استفاده می شوند که به واسطه طراحی خاص خود، توانایی تحمل خطای بیزانس را دارند و از این رو به عنوان یکی از روش های محبوب برای سیستم های پردازش توزیع شده در دنیای بلاک چین مورد استفاده قرار می گیرند.

الگوریتم های توافق بلاک چین

الگوریتم های توافق بلاک چین، الگوریتم هایی هستند که در شبکه های بلاک چین برای تصمیم گیری در مورد اعتبار تراکنش ها و ایجاد بلاک ها استفاده می شوند. این الگوریتم ها سعی می کنند با توجه به قوانین مشخص و قابل بررسی، تصمیم بگیرند که کدام تراکنش ها باید به عنوان معتبر شناخته شوند و به بلاک های بلاک چین اضافه شوند. در ادامه، به برخی از الگوریتم های توافق بلاک چین معروف اشاره می کنیم:

1. Proof of Work (PoW): در این الگوریتم، برای ایجاد بلاک جدید، یک محاسبه سخت و پراکنده انجام می شود و اولین گره ای که موفق به حل مسئله محاسباتی مشخص شده است، بلاک جدید را ایجاد می کند. این الگوریتم در بلاک چین بیت کوین استفاده می شود.

2. Proof of Stake (PoS): در این الگوریتم، برای ایجاد بلاک جدید، گره ها بر اساس میزان سکه هایی که در اختیار دارند، انتخاب می شوند. به عبارت دیگر، گره هایی که بیشترین تعداد سکه را دارند، احتمال بیشتری برای ایجاد بلاک جدید دارند. این الگوریتم در بلاک چین اتریوم استفاده می شود.

3. Delegated Proof of Stake (DPoS): در این الگوریتم، به جای تمام گره ها، تعدادی از گره ها به عنوان نمایندگان انتخاب می شوند و به طور مستقیم تصمیم گیری در مورد ایجاد بلاک ها را برعهده دارند. این الگوریتم در بلاک چین استیمیت استفاده می شود.

4. Byzantine Fault Tolerance (BFT): در این الگوریتم، گره های شبکه به صورت هماهنگ تصمیم می گیرند و براساس اکثریت صحیح تصمیم می گیرند. این الگوریتم در بلاک چین های خصوصی و مجوز داده شده مانند Corda استفاده می شود.

این الگوریتم ها هر کدام دارای مزایا و معایب خود هستند و انتخاب الگوریتم مناسب برای هر شبکه بلاک چین بستگی به موارد مختلفی مانند هدف اصلی شبکه، تعداد گره ها و میزان پردازش مورد نیاز دارد.

مشکل ژانرال های بیزانس چیست؟

مشکل ژنرال های بیزانس (Byzantine Generals Problem) یک مسئله در محاسبات توزیع شده است که در آن یک گروه از ژنرال های بیزانس برای حمله به شهر دشمن در نظر گرفته شده‌اند و ارتباط آن‌ها با یکدیگر توسط یک شبکه‌ی ارتباطی بی‌اطمینان صورت می‌گیرد. این مسئله در واقع یک مسئله‌ی تصمیم‌گیری است که در آن هر ژنرال باید تصمیم بگیرد که آیا به حمله بپردازد یا نه. در این مسئله، ژنرال‌های بیزانس ممکن است با یکدیگر توافق نداشته باشند و فرض کنیم که برخی از آن‌ها دروغ بگویند یا به دیگران تصمیم‌های نادرستی بدهند.

مشکل در اینجاست که اگر چند ژنرال بیزانس دروغ بگویند یا به دیگران تصمیم‌های نادرستی بدهند، تصمیم گیری در مورد حمله به شهر دشمن به‌خطر می‌افتد و ممکن است شانس موفقیت حمله به شدت کاهش یابد. برای حل این مسئله، الگوریتم‌های مختلفی مانند الگوریتم PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance) و Tendermint ارائه شده‌اند که به واسطه طراحی خاص خود، توانایی تحمل خطای بیزانس را دارند و در سیستم‌های پردازش توزیع شده مانند بلاک‌چین استفاده می‌شوند.

آیا الگوریتم PBFT در بلاک‌چین استفاده می‌شود؟

بله، الگوریتم PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance) در بلاک‌چین استفاده می‌شود. در واقع، PBFT یکی از الگوریتم‌های توافق بلاک‌چین است که برای تضمین امنیت و قابلیت اطمینان سیستم بلاک‌چین مورد استفاده قرار می‌گیرد. این الگوریتم برای اولین بار در سال ۱۹۹۹ توسط میگوئل کاسترو و بقیه پژوهشگران در مقاله‌ای با عنوان "Practical Byzantine Fault Tolerance" ارائه شد.

در الگوریتم PBFT، برای تصمیم‌گیری در مورد اعتبار تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌ها، یک مجموعه از گره‌ها به نام کمیته (committee) ایجاد می‌شود که هر کدام از اعضای آن به نام نماینده (replica) شناخته می‌شوند. در هر دور، یک نماینده به عنوان رهبر (leader) برای انجام تراکنش‌ها و اضافه کردن بلاک‌های جدید به شبکه انتخاب می‌شود. سپس، تراکنش‌ها به همراه شناسه بلاک جدید توسط رهبر ایجاد می‌شوند و به نمایندگان ارسال می‌شوند. در این مرحله، نمایندگان با استفاده از الگوریتم PBFT، به توافق در مورد اعتبار تراکنش‌ها و ایجاد بلاک جدید می‌رسند. به عنوان نمونه، بلاک‌چین Quorum، بر پایه‌ی الگوریتم PBFT طراحی شده است و در بسیاری از سیستم‌های بلاک‌چین مورد استفاده قرار می‌گیرد.

آیا الگوریتم PBFT تنها برای بلاک‌چین‌های خصوصی استفاده می‌شود؟

نه، الگوریتم PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance) در واقع یک الگوریتم توافق برای سیستم‌های پردازش توزیع شده است و می‌تواند در هر نوع سیستمی که به توزیع شده بودن و امنیت و قابلیت اطمینان آن نیاز دارد، استفاده شود. به عنوان نمونه، این الگوریتم در سیستم‌های بانکداری، سیستم‌های پرداخت الکترونیکی، سیستم‌های حمل و نقل هوشمند، سیستم‌های رای‌گیری الکترونیکی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد.

با این حال، یکی از کاربردهای اصلی الگوریتم PBFT، در سیستم‌های بلاک‌چین است. در بلاک‌چین، این الگوریتم به عنوان یکی از الگوریتم‌های توافق برای ایجاد بلاک‌ها و تأیید تراکنش‌ها به کار می‌رود. به عنوان نمونه، این الگوریتم در بلاک‌چین‌هایی مانند Hyperledger Fabric، Corda، Quorum و بسیاری دیگر از بلاک‌چین‌های خصوصی و عمومی استفاده می‌شود.

چه الگوریتم‌هایی برای تحمل خطای بیزانس در فضای بلاک چین استفاده می‌شود؟

برای تحمل خطای بیزانس در فضای بلاک چین، الگوریتم‌های مختلفی وجود دارند که هدف آن‌ها افزایش امنیت و قابلیت اطمینان سیستم بلاک چین است. برخی از این الگوریتم‌ها عبارتند از:

1. PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance): این الگوریتم برای توافق در مورد اعتبار تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌ها در شبکه بلاک چین استفاده می‌شود. PBFT از روش‌های تأیید چند مرحله‌ای برای جلوگیری از خطای بیزانس استفاده می‌کند.

2. PoS (Proof of Stake): این الگوریتم برای تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌های جدید در شبکه بلاک چین استفاده می‌شود. در این الگوریتم، گره‌های شبکه بر اساس تعداد سکه‌هایی که در اختیار دارند، نسبت به تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌ها می‌پردازند.

3. PoW (Proof of Work): این الگوریتم برای ایجاد بلاک‌های جدید در شبکه بلاک چین استفاده می‌شود. در این الگوریتم، گره‌های شبکه با حل مسئله‌های ریاضی پیچیده، اثبات کاری خود را برای تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌ها ارائه می‌دهند.

4. PoA (Proof of Authority): این الگوریتم برای تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌های جدید در شبکه بلاک چین استفاده می‌شود. در این الگوریتم، گره‌های شبکه بر اساس اعتباری که دارند، نسبت به تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌ها می‌پردازند.

5. DPoS (Delegated Proof of Stake): این الگوریتم برای تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌های جدید در شبکه بلاک چین استفاده می‌شود. در این الگوریتم، گره‌های شبکه به صورت دلگری به بلاک‌چین رای می‌دهند و به دلیل داشتن بیشترین تعداد رای، به عنوان گره‌های تأیید کننده انتخاب می‌شوند.

این الگوریتم‌ها تنها بخشی از الگوریتم‌هایی هستند که برای تحمل خطای بیزانس در فضای بلاک چین استفاده می‌شوند. البته همه این الگوریتم‌ها نیز دارای مزایا و معایبی هستند که باید قبل از استفاده از آن‌ها، به دقت بررسی شوند.

آیا الگوریتم‌های دیگری برای تحمل خطای بیزانس در بلاک چین وجود دارند؟

بله، الگوریتم‌های دیگری برای تحمل خطای بیزانس در بلاک چین وجود دارند. در زمینه شبکه‌های بلاک چین، تحمل خطای بیزانس به عنوان یکی از مهم‌ترین چالش‌ها در برقراری امنیت و قابلیت اطمینان شبکه مطرح است و برای مقابله با این چالش، الگوریتم‌های مختلفی طراحی شده‌اند.

بعضی از الگوریتم‌های دیگری که برای تحمل خطای بیزانس در بلاک چین استفاده می‌شوند، عبارتند از:

1. PoET (Proof of Elapsed Time): در این الگوریتم، هر گره از شبکه به صورت تصادفی یک زمان اجرا را انتخاب می‌کند و گره‌هایی که زمان اجرای کمتری داشته باشند، برای تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌ها انتخاب می‌شوند.

2. dBFT (Delegated Byzantine Fault Tolerance): این الگوریتم برای توافق در مورد اعتبار تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌ها در شبکه بلاک چین استفاده می‌شود. در این الگوریتم، گره‌های شبکه به صورت دلگری به بلاک‌چین رای می‌دهند و به دلیل داشتن بیشترین تعداد رای، به عنوان گره‌های تأیید کننده انتخاب می‌شوند.

3. PoH (Proof of History): در این الگوریتم، هر گره به صورت تصادفی یک سری آرشیو از رویدادهای قبلی را دریافت می‌کند و بر اساس آن، برای تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌ها انتخاب می‌شود.

4. PoSv3 (Proof of Stake version 3): این الگوریتم برای تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌های جدید در شبکه بلاک چین استفاده می‌شود. در این الگوریتم، گره‌های شبکه بر اساس میزان سکه‌هایی که در اختیار دارند و همچنین زمانی که آن سکه‌ها در اختیار آن‌ها بوده است، نسبت به تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌ها می‌پردازند.

این الگوریتم‌ها تنها بخشی از الگوریتم‌هایی هستند که برای تحمل خطای بیزانس در بلاک چین استفاده می‌شوند و همچنین هر الگوریتم دارای مزایا و معایبی است که باید در نظر گرفته شود.