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Tolérance aux pannes byzantine dans la blockchain
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Tolérance aux pannes byzantine dans la blockchain

établi Forex ClubMars 22 2023

Au cours des dernières décennies, l'industrie de la crypto-monnaie s'est considérablement développée. De nouveaux projets apparaissent constamment, obligeant les développeurs à trouver de nouvelles façons de résoudre les problèmes existants dans l'industrie. Un terme assez courant est le mécanisme de consensus BFT. BFT signifie Byzantine Fault Tolerance et est considéré comme problème théorique des systèmes informatiques, auquel les créateurs ont dû faire face bien avant l'apparition de Bitcoin.

Cependant, de nombreux développeurs de protocoles basés sur la blockchain sont confrontés à des problèmes de tolérance aux pannes byzantines. Examinons donc la nature du problème et les implications auxquelles nous sommes confrontés lorsque ce problème survient.

Le problème de la tolérance aux fautes byzantines

Problème La tolérance aux pannes byzantines est l'une des situations théoriques les plus fréquemment envisagées lors de l'examen des nuances du consensus. Ce problème a d'abord été reconnu comme existant dans l'étude "Major Problems of Byzantine Failure" de Leslie Lappport, Robert Szostak et Marshall Pease parue en 1982.

L'étude a trouvé:

Un système informatique fiable doit faire face à la défaillance d'un ou plusieurs composants. Un composant défaillant peut se comporter d'une manière qui est souvent négligée, à savoir envoyer des informations contradictoires à différentes parties du système. Le problème de la résolution de ce type de panne est appelé dans l'abstrait "Problème général de tolérance aux pannes byzantines".

Le nom vient de l'analogie présentée dans l'étude.

Plus précisément, les auteurs décrivent une situation théorique dans laquelle plusieurs unités de l'armée byzantine étaient stationnées à l'extérieur de la ville ennemie. Chaque détachement avait son commandant et chaque détachement était dans un camp séparé. Les commandants devaient concevoir un plan d'action conjointe (avance ou retraite), mais ne pouvaient communiquer que par messagers. D'autre part, il pourrait y avoir des traîtres parmi les généraux qui pourraient empêcher les généraux fidèles d'atteindre un dénominateur commun (consensus).

Par conséquent, les généraux devaient trouver un moyen de s'assurer que :

  • tous les généraux fidèles suivent le même plan d'action,
  • une petite poignée de traîtres ne pourra empêcher les généraux d'adopter le bon plan.

Nous parlons donc d'un système qui peut résoudre le problème décrit ci-dessus et il s'appelle Solution byzantine de tolérance aux pannes (BFS). C'est de là que vient l'algorithme de consensus BFT. Dans l'ensemble, la solution Byzantine Fault Tolerance empêche les plantages du système dus à des participants non fiables (invalides).

Résoudre le problème des généraux byzantins

Pour résoudre le problème des généraux byzantins et créer une solution de tolérance aux pannes byzantines (FTS), la plupart des généraux doivent utiliser la même stratégie. Ceci est réalisé de différentes manières selon la nature du système et son objectif. Dans la blockchain, deux mécanismes, la preuve de participation et la preuve de travail, peuvent également parvenir à un consensus sur une solution d'urgence byzantine en utilisant différentes approches.

La plupart des blockchains de preuve de participation peuvent fonctionner lorsque un tiers de ses nœuds existants tomberont en panne, laissant libre cours à la règle « 3f+1 », où F i désigne le nombre de nœuds non fonctionnels. La formule elle-même calcule le nombre de nœuds qui doivent être présents dans le système pour qu'il fonctionne correctement.

Par exemple, pour satisfaire la règle (3f+1), dans un système à 4 nœuds, trois nœuds doivent être entièrement fonctionnels.

Comment la blockchain peut-elle résoudre ce problème ?

La technologie basée sur la blockchain aurait plusieurs façons de résoudre le problème des généraux byzantins. La seule différence est l'algorithme de consensus nécessaire et la manière dont le BFTS est appliqué. Différentes solutions peuvent être trouvées à la fois du côté de la preuve de travail et de la preuve de l'enjeu.

Fait intéressant, Satoshi Nakamoto n'a pas mentionné le "problème des généraux byzantins" dans le livre blanc original sur le bitcoin. Cependant, après le lancement du réseau Bitcoin, le créateur inconnu de la première crypto-monnaie a proposé une solution au problème susmentionné en utilisant un consensus de "preuve de travail". Satoshi a créé un moyen d'utiliser la sécurité cryptographique et le chiffrement à clé publique sur un réseau numérique. Pour éviter toute fuite de données, la sécurité cryptographique utilise le hachage et l'identité de l'utilisateur du réseau est vérifiée à l'aide d'une clé publique.

Les transactions sont capturées dans des blocs qui sont liés au reste au détriment du hachage et sont protégés par cryptographie. Il convient également de noter que la blockchain utilise un arbre Merkle pour vérifier les hachages provenant du bloc principal. Tout le monde le bloc issu du bloc genesis est valide. Ces blocs sont vérifiés par des mineurs qui résolvent des énigmes cryptographiques lors d'un concours de création de blocs par consensus.

Bitcoin a établi un ensemble de règles claires et définitivement objectives que la blockchain doit suivre afin de surmonter le problème des généraux byzantins. Un participant au réseau doit publier une preuve de travail afin d'ajouter des informations à la blockchain (donc Preuve de travail). Cela coûte cher au participant et le décourage de partager de fausses informations car elles seront réfutées par les autres participants du réseau.

Toutes les règles sont claires et objectives, ce qui signifie que les informations ne peuvent pas être modifiées.

Qu'en est-il de la preuve de participation ?

Les réseaux gouvernés par l'algorithme de consensus de preuve de participation ne sont pas basés sur l'exploitation minière, mais sur le jalonnement. Pour devenir un validateur de réseau, un utilisateur doit d'abord déposer des fonds dans le système. Ceux qui détiennent une plus grande part peuvent également engager plus de blocs et recevoir de plus grandes récompenses. Ceux qui tentent de falsifier les informations risquent de perdre leur mise.

Différents systèmes traitent ce problème de différentes manières. Par exemple, Ethereum 2.0 utilise l'algorithme Casper. Il faut que au moins les deux tiers de la majorité des nœuds ont accepté un bloc donnéavant sa création et son ajout au réseau.

Il existe différentes tentatives pour résoudre le problème en fonction des besoins du système et de l'approche de l'équipe. Par exemple, avec la preuve de participation déléguée (dPoS), le consensus est atteint beaucoup plus rapidement. D'autre part, certains systèmes utilisent la tolérance aux pannes byzantine dans la pratique.

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