Home-theater-designers
Vertrauen und Sicherheit sind für die Blockchain-Technologie von entscheidender Bedeutung – und der Konsensmechanismus der byzantinischen Fehlertoleranz (BFT) ist der Kern der Sicherheit einer Blockchain.
BFT stellt sicher, dass Blockchains weiter funktionieren, auch wenn einige Netzwerkteilnehmer unzuverlässig oder böswillig sind. Was ist BFT, wie funktioniert es und warum ist es für die Blockchain-Technologie so wichtig?
MAKEUSEOF VIDEO DES TAGES
Was ist byzantinische Fehlertoleranz?
Byzantinische Fehlertoleranz bezieht sich auf die Fähigkeit eines Netzwerks oder Systems, auch dann weiter zu funktionieren, wenn einige Komponenten fehlerhaft oder ausgefallen sind.
Mit einem BFT-System funktionieren Blockchain-Netzwerke weiter oder führen geplante Aktionen durch, solange die meisten Netzwerkteilnehmer zuverlässig und echt sind. Dies bedeutet, dass mehr als die Hälfte oder zwei Drittel der Knoten im Blockchain-Netzwerk zustimmen müssen, eine Transaktion zu validieren und sie dem Block hinzuzufügen.
Damit kompromittierte Knoten auf einer byzantinischen fehlertoleranten Blockchain Schaden anrichten können, müssen sie in der Mehrheit sein. Diese Bosheit kann in Form von Doppelausgaben bestehen, a 51 % Angriff , A Sybil-Angriff , usw.
Die byzantinische Fehlertoleranz in der Blockchain-Technologie hat ihren Ursprung in dem allgemeinen byzantinischen Problem, das von Leslie Lamport, Marshall Pease und Robert Shostak entwickelt wurde. Dieses Konzept wurde bekannt, als sie ein Papier mit einer Kopie veröffentlichten gehostet von Microsoft, mit dem Titel „The Byzantine Generals Problem“ (PDF) ' im Jahr 1982.
So entfernen Sie unerwünschte Programme aus Windows 10
Lamport, Pease und Shostak beschrieben den Fall einer Gruppe von Generälen der byzantinischen Armee, die vor einer feindlichen Stadt kampierten. Jeder General hatte seine eigene Armee und musste kommunizieren und eine einstimmige Entscheidung treffen, ob er angreifen oder sich zurückziehen sollte.
Das Problem bestand darin, inmitten einiger kompromittierter Generäle eine gemeinsame Aktion durchzuführen. Dieses Dilemma wurde als byzantinischer Fehler bezeichnet, und wenn ein System dieses Problem erfolgreich bewältigt, wird es als byzantinische Fehlertoleranz bezeichnet.
Das byzantinische fehlertolerante Konzept wurde dann auf das Kryptowährungs-Blockchain-Netzwerk angewendet. Im Kryptoraum sind die Generäle die Knoten, die Kryptotransaktionen validieren.
Wie funktioniert die byzantinische Fehlertoleranz?
Dezentralisierte Netzwerke implementieren byzantinische Fehlertoleranz über Konsensregeln oder Protokolle. Alle Knoten im Netzwerk müssen sich an diese Protokolle oder Algorithmen halten, wenn sie an der Validierung und Verarbeitung von Transaktionen teilnehmen möchten.
Damit eine Transaktion validiert, verarbeitet und zu einem wachsenden Block hinzugefügt werden kann, müssen die meisten Nodes durch den Konsensalgorithmus des Netzwerks zustimmen, dass die Transaktion authentisch ist. Bitcoin, Ethereum und andere Proof of Work (PoW)- und Proof of Stake (PoS)-Blockchains verwenden BFT-Algorithmen.
Im PoW-Konsensalgorithmus lösen die Bergleute im Netzwerk kryptografische Rätsel, um Transaktionen zu validieren und Blöcke zu erstellen, die Aufzeichnungen aufzeichnen. Der Miner, der die Rätsel zuerst löst, gewinnt das Recht, die Transaktion dem wachsenden Block hinzuzufügen und die Blockbelohnung zu verdienen. Aber der Miner muss den Beweis veröffentlichen, dass er das Rätsel gelöst hat, um den Block hinzuzufügen.
Der Mining-Prozess in PoW-Blockchains erfordert teure Computer oder Mining-Rigs. Diese hohen Kosten halten Bergleute davon ab, falsche Informationen weiterzugeben, da andere Teilnehmer sie ablehnen würden. Es verringert auch die Wahrscheinlichkeit, dass böswillige Akteure die Kontrolle über die meisten Knoten im System erlangen.
Alternativen zur info@-E-Mail-Adresse
In der Zwischenzeit müssen Sie mit dem PoS-Konsensmechanismus eine bestimmte Menge an Krypto-Token einsetzen um sich das Recht zu verdienen, die Transaktion zu validieren. Wenn Sie dann vom Netzwerkprotokoll ausgewählt werden, können Sie die Transaktion dem wachsenden Block hinzufügen und die Blockbelohnung verdienen.
PoS-Systeme lösen byzantinische Störungen mit unterschiedlichen Methoden. Zum Beispiel verwendet Ethereum den Casper-Algorithmus, der mindestens zwei Drittel der Knoten erfordert, um einen Konsens über Blöcke zu erzielen. Letztendlich benötigen PoS-Systeme die meisten Knoten, um sich auf Blöcke zu einigen, bevor sie hinzugefügt werden können.
Diese Blockchains verwenden BFT-Konsensalgorithmen, um den Knoten in der Minderheit zu widerstehen, die dem Konsens nicht zustimmen. Auf diese Weise kann das Blockchain-Netzwerk seine Funktion fortsetzen und fehlerhafte oder unehrliche Transaktionen ablehnen.
Die Rolle der byzantinischen Fehlertoleranz in der Blockchain-Technologie
Die Blockchain-Technologie stützt sich aus folgenden Gründen auf byzantinische Fehlertoleranz:
- BFT hält das Blockchain-Netzwerk kontinuierlich funktionsfähig, auch mit einigen widersprüchlichen Knoten.
- Es hält das Netzwerk sicher und verhindert Böswilligkeit, die in Form eines 51%-Angriffs (oder Sybil-Angriffe) oder doppelter Ausgaben auftreten kann.
Einschränkungen der byzantinischen Fehlertoleranz
Die byzantinische Fehlertoleranz hat der Blockchain-Industrie enorme Vorteile gebracht. Das System hat jedoch immer noch Probleme, insbesondere der praktische byzantinische fehlertolerante Konsensalgorithmus (pBFT).
Die praktische byzantinische Fehlertoleranz ist eine optimierte Form der ursprünglichen byzantinischen Fehlertoleranz. pBFT funktioniert über ein asynchrones System, das aus einem primären Leader-Knoten und anderen Backup-Knoten besteht. In diesem System können die böswilligen Knoten nicht mehr als die ehrlichen Knoten sein, normalerweise nicht bis zu einem Drittel. Die Knoten kommunizieren immer miteinander, um sicherzustellen, dass sich die meisten Knoten (die ehrlichen) über den Zustand des Netzwerks einig sind.
So reparieren Sie die Windows 10-Installation
Einige Einschränkungen des pBFT umfassen Folgendes:
- Hohe Kommunikation: Um funktionsfähig zu bleiben, erfordert das System eine erhöhte Kommunikation zwischen den Knoten. Dieser Prozess ist zeitaufwändig und führt zu Skalierbarkeitsproblemen.
- Skalierbarkeitsprobleme: pBFT hat Probleme mit der Skalierbarkeit, insbesondere bei sehr umfangreichen Netzwerken.
- Geringe Sicherheit: pBFT ist anfällig für Sybil-Angriffe, bei denen ein Knoten im Netzwerk vorgibt, 51 % der anderen Knoten zu sein, um das Netzwerk zu dominieren und Böswilligkeit zu verursachen.
Sechs beliebte Blockchain-basierte Plattformen von BFT
Hier sind einige Blockchains, die die byzantinischen Fehlertoleranzmechanismen integrieren.
1. Bitcoin
Bitcoin integriert byzantinische Fehlertoleranz in sein Netzwerk durch das Proof-of-Work-Konsensprotokoll. Der PoW-Konsensalgorithmus der Blockchain beauftragt alle Knoten in der Blockchain, die Datenstruktur, die Blockgröße, den Blockzeitstempel, den Blockheader-Hash und die erste Transaktion für alle Daten zu überprüfen. Dieser Prozess wird als Daten-Hashing bezeichnet , verbraucht Rechenleistung.
2. Astraleum
Bisher mit PoW, Die Ethereum-Blockchain ist zu einem PoS-System übergegangen das löst seine byzantinischen Probleme. Netzwerk-Validierer setzen ihre Ether-Token ein, und das Protokoll wählt ehrliche Validierer aus, um Transaktionen zu verarbeiten, Blöcke zu validieren und für den Kopf einer Kette zu stimmen. Das Protokoll zwingt Staker zur Ehrlichkeit und macht Angriffe auf das Netzwerk unerschwinglich teuer.
3. EOS
Die EOSIO-Blockchain erreicht einen Konsens über eine asynchrone byzantinische fehlertolerante (aBFT) Schicht und eine delegierte Proof-of-Stake (DPoS)-Schicht. Die aBFT-Schicht bestätigt jeden Transaktionsblock, bis es der letzte irreversible Block (LIB) ist. Die DPoS-Schicht bestätigt dann die LIB als endgültigen, irreversiblen Block.
4. Welligkeit
Ripple verwendet weder den PoW- noch den PoS-Konsensmechanismus. Stattdessen verwendet es das XRP Ledger Consensus Protocol, einen byzantinischen fehlertoleranten Konsensmechanismus. Die Blockchain funktioniert weiterhin normal, wenn die nicht vertrauenswürdigen Validatoren weniger als 20 % der gesamten Validatoren ausmachen. Dieses System verhindert doppelte Ausgaben und verbessert die Blockchain-Integrität.
5. Kette
Kadena verwendet einen ScalableBFT-Konsensmechanismus, um Blöcke zu bestätigen. Die Blockchain kombiniert das PoW-System von Bitcoin mit der Änderung dezentralisierter multipler paralleler Blockchain-Konsensmechanismen, die energieeffizient, skalierbar und sicher sind und eine stark verbesserte Leistung als das System von Bitcoin bieten. Dieses „Chainweb“ genannte Setup ermöglicht es Kadena, bis zu 480.000 Transaktionen pro Sekunde (TPS) mit 20 gleichzeitig laufenden Ketten durchzuführen.
6. Beschlussfähigkeit
Der Konsensmechanismus für das Quorum-Kryptosystem ist der Istanbul Byzantine Fault Tolerance (IBFT) Konsensmechanismus. QuorumChain delegiert die Stimmrechte an einen Pool von Nodes (Validatoren); Ein Knoten wird zum Vorschlagenden gemacht, um die Blockbestätigung einzuleiten, während die anderen Knoten den Block validieren. Wenn sich mehr als 1/3 der Knoten im Pool falsch verhalten, wird der Block nicht eingefügt.
Die Zukunft der byzantinischen Fehlertoleranz ist rosig
Solange es Kryptowährungen und Blockchain-Technologien gibt, werden es auch die byzantinische Fehlertoleranz und andere Konsensmechanismen geben. Diese Mechanismen werden sich jedoch wahrscheinlich weiterentwickeln.
Anfangs integrierte Ethereum BFT mit PoW, aber Ethereum wechselte von PoW zu PoS und aktualisierte seinen BFT-Algorithmus. Ebenso werden Sie mit der Zeit immer neuere und bessere Systeme sehen. Denken Sie daran, dass sich der Kryptoraum ständig weiterentwickelt.