الگوریتم تحمل خطای بیزانس BFT چیست؟

با ایجاد و گسترش شبکه بلاک چین زندگی افراد با تغییرات بسیاری مواجه شده است و الگوریتم‌های اجماع از جمله الگوریتم اجماع اثبات سهام و غیره به عنوان یکی از مهم‌ترین اجزای این سیستم اهمیت زیادی دارند. این الگوریتم‌ها برای بهبود عملکرد سیستم و جلوگیری از اختلال در شبکه ارائه می‌شوند و مزایای زیادی برای کاربران شبکه بلاکچین دارند. الگوریتم تحمل خطای بیزانس (Byzantine Fault Tolerance) یکی از این الگوریتم‌های منحصربه‌فرد است که با ایجاد مجموعه‌ای از قوانین، باعث می‌شود بلاکچین به رایانه‌ها و افراد کمک کند تا بدون نیاز به اعتماد به یکدیگر درباره مسائل به توافق برسند. همچنین غیرمتمرکز بودن نودها می‌تواند مشکلات زیادی به همراه داشته باشد که یکی از آن‌ها رسیدن به اجماع است که لگوریتم تحمل خطای بیزانس یکی از راه‌حل‌های حل این مشکل شناخته می‌شود. بدون شک، تاکنون این سوال برایتان ایجاد شده که نحو عملکرد این الگوریتم چگونه است؟ یا اینکه کدام پلتفرم‌ها از الگوریتم BTF استفاده می‌کنند؟ با توجه به نقش تعیین‌کننده‌ای که این الگوریتم دارد،‌ حتما باید با BTF آشنایی داشته باشید؛ بنابراین ادامه این مطلب از کریپتوباز را برای کسب اطلاعات بیشتر درباره الگوریتم تحمل خطای بیزانس از دست ندهید.

مفهوم الگوریتم تحمل خطای بیزانس در بلاکچین

عوامل مختلفی برای اینکه یک بلاکچین بتواند به‌خوبی کار خود را انجام دهد، اثر گذار هستند که یکی از این عوامل، الگوریتم تحمل خطای بیزانس (Byzantine Fault Tolerance) است. این الگوریتم در بلاکچین باعث می‌شود تا عملکرد کلی شبکه هنگام مشکل‌ داشتن برخی نودها با مسئله‌ای مواجه نشود. به بیانی ساده‌تر، BFT یک سیستم قدرتمند با گره اولیه و گره ثانویه است و این گره‌ها با یکدیگر کار می‌کنند تا به اجماع برسند. اگر بیش از 70 درصد نودهای بلاکچین عملکرد درستی داشته باشند، الگوریتم خطای بیزانس مانع ایجاد مشکل در سایر بخش‌های بلاکچین می‌شود. جالب است بدانید که اگر این الگوریتم نبود، احتمال بروز خطاهای وحشتناک در تراکنش‌های افزایش پیدا می‌کرد و معلوم نبود چه بر سر بلاکچین می‌آمد. در حال حاضر، الگوریتم BFT بر روی بلاکچین بیت کوین BTC فعال است و به دلیل ایفای نقش مهمی که دارد، همواره توسعه‌دهندگان بلاکچین سعی می‌کنند تا با قدرتمند نگه داشتن این بخش مانع ایجاد مشکلات مختلف شوند.

نحوه عملکرد الگوریتم تحمل خطای بیزانس

بلاکچین حالت غیرمتمرکز دارد و تراکنش‌ها در یک سرور خاص انجام نمی‌شوند. بلاکچین‌هایی مانند بیت کوین، هزاران نود دارند که هرکدام آن‌ها نقش بسیار مهمی در تراکنش‌ها ایفا می‌کنند. برای اجرایی شدن یک پروسه در بلاکچین، باید بیشتر نودهای شبکه درباره آن به اجماع برسند؛ با این حال، اگر یک تراکنش نتواند اجماع کلی را به دست آورد، به‌صورت کلی رد شده و انجام نمی‌شود. هنگام صحبت از عملکرد الگوریتم pbft، اجماع بیشتر نودها را براساس ارتباطاتی که با هم دارند بررسی می‌شوند. در صورتی که درصد بالایی از نودها یک عملکرد خاص را تایید کنند، خطای بیزانس اتفاق نمی‌افتد. در حالت کلی نحوه عملکرد الگوریتم تحمل خطای بیزانس را می‌توان به‌صورت زیر بررسی کرد:

1.    مشتری درخواست خود را به سمت گره اولیه ارسال می‌کند.
2.    گره اولیه، درخواست ارسال شده توسط مشتری را به گره‌های ثانویه انتقال می‌دهد.
3.    گره‌ها با پردازش درخواست‌ها می‌توانند خدمات بهتری به مشتری ارائه دهند و پاسخگوی آن باشند.
4.    در مرحله پایانی، مشتری باید منتظر بماند تا پاسخ یکسانی از طرف گره‌ها دریافت کند. 

لازم به ذکر است که در این الگوریتم، حداکثر تعداد گره‌های معیوب و آسیب دیده نمی‌تواند برابر یا بیشتر از یک سوم کل گره‌های سیستم باشد.

مزایای الگوریتم تحمل خطای بیزانس

الگوریتم pbft به عنوان الگوریتمی منحصربه‌فرد که بر روی بلاکچین پیاده‌سازی می‌شود، مزایای قابل توجهی دارد. در ادامه برخی از مزایای این الگوریتم را بررسی می‌کنیم:

افزایش امنیت و درستی الگوریتم تحمل خطای بیزانس

با یک بررسی ساده می‌توان پی برد که تحمل خطای بیزانس تا چه اندازه توانسته در رشد بلاکچین‌ها نقش داشته باشد. یکی از مهم‌ترین مزایای الگوریتم تحمل خطای بیزانس ایجاد امنیت بالا در سیستم است که این موضوع نشان می‌دهد تمامی تراکنش‌ها پس از اخذ تاییدیه‌های لازم انجام می‌شوند؛ به همین دلیل، برای انجام تراکنش‌ها در بلاکچین بیت کوین، از چندین تاییدیه مختلف استفاده می‌شود. یکی از مهم‌ترین ویژگی‌هایی که هر بلاکچین باید داشته باشد، امنیت قابل توجه است. هنگامی که الگوریتم pbft عملکرد درستی داشته باشد، تمامی تراکنش‌ها نیز در بستری امن انجام می‌شوند و در این حالت، هکرها نمی‌توانند به دارایی دیجیتالی افراد دسترسی داشته باشند. اگر این الگوریتم وجود نداشت، احتمال حمله موفقیت‌‎آمیز هکرها افزایش پیدا می‌کرد و آسیب‌های زیادی در شبکه به وجود می‌آمد. همچنین الگوریتم تحمل خطای بیزانس توانسته میزان اعتماد عمومی به ارزهای دیجیتال را افزایش دهد و به نفع کاربران دنیای ارزها باشد. این الگوریتم، مسیر بازار قیمت ارزهای دیجیتال را تا حد زیادی روشن‌تر کرده است تا افراد با شرایط بهتری معاملات خود را انجام دهند.

مصرف انرژی پایین الگوریتم تحمل خطای بیزانس

الگوریتم pbft برای اینکه بتواند به درستی کار کند، به انرژی زیادی نیاز دارد. در حقیقت، می‌توان گفت که این الگوریتم به‌طور پیوسته در کل شبکه فعالیت دارد و داده‌ها را بررسی می‌کند. یکی از مزایای الگوریتم تحمل خطای بیزانس مصرف پایین انرژی آن است که کاربران می‌توانند با کمترین انرژی، این الگوریتم را در یک شبکه بلاکچینی اجرا کنند. این الگوریتم برای پردازش، به زمان و انرژی زیادی نیاز ندارد و در کوتاه‌ترین زمان ممکن آن را انجام می‌دهد. با در نظر گرفتن کارایی قابل توجه این الگوریتم، بلاکچین‌های مختلف می‌توانند از آن استفاده کنند. در حال حاضر، یکی از دغدغه‌های اصلی دنیای بلاکچین، مصرف پایین انرژی است که استفاده از این الگوریتم کم مصرف و پرکاربرد می‌تواند گزینه مناسبی برای حل این مشکل تلقی شود.

افزایش مقیاس‌پذیری شبکه با تحمل خطای بیزانس

یکی دیگر از مهم‌ترین مزایای الگوریتم خطای بیزانس، مقیاس‌پذیرتر کردن شبکه است. یکی از چالش‌هایی که بلاکچین دارد، مسئله مقیاس پذیری است؛ به عنوان مثال، شبکه بیت کوین در یک دقیقه تعداد محدودی تراکنش انجام می‌دهد و راهکارهای مختلفی برای افزایش مقیاس‌پذیری ارائه می‌شود تا این مشکل را برطرف کنند. الگوریتم تحمل خطای بیزانس با افزایش مقیاس پذیری شبکه، می‌تواند برای حل این مشکل تاثیر قابل توجهی داشته باشد. این سرعت بالا باعث می‌شود تا تعداد تراکنش‌ها در مدت زمان محدود افزایش پیدا کند و شبکه‌های مختلف مقیاس‌پذیرتر شوند. این فرآیند باعث می‌‌شود تا شبکه‌های بلاکچین رشد کنند. باتوجه به شرایط خاصی که برقرار است، در آینده باید پروتکل‌های امنیتی بیشتری در شبکه بلاکچین قرار بگیرند تا ریسک سرمایه گذاری را به حداقل برسانند. 

نقاط ضعف الگوریتم تحمل خطای بیزانس

الگوریتم pbft معایب چندان زیادی ندارد. یکی از نقاط ضعف الگوریتم تحمل خطای بیزانس، آسیب‌پذیری در مقابل حملات Sybil است. در طی این حملات، با دستگیری تعدادی از گره‌ها، امنیت شبکه به خطر می‌افتد که دلیل روی دادن این نقطه ضعف، مقیاس‌پذیری BFT و کوچک بودن شبکه است.

الگوریتم تحمل خطای بیزانس چه کاربردی دارد؟

الگوریتم تحمل خطای بیزانس باعث می‌شود تا یک سیستم با وجود آسیب دیدگی یکی از اجزای خود باز هم به فعالیت خود ادامه دهد. این الگوریتم با ویژگی‌هایی که دارد، باعث می‌شود تا شبکه به خوبی فعالیت کند و به عنوان یک محافظ شبکه عمل نماید. مهم‌ترین کاربرد الگوریتم pbft در افزایش اعتماد افراد به بلاکچین‌های مختلف است. در صورتی که داده‌ها موفق به انتقال مناسب بلاک‌ها نشوند، مشکلات زیادی در این بخش از شبکه ایجاد می‌شود که استفاده از الگوریتم BFT می‌تواند جلوی این مشکل را گرفته و بلاکچینی امن و سریع ایجاد کند. همچنین میلیون‌ها کاربر سرمایه خود را در بلاکچین‌های مختلف قرار می‌دهند که این موضوع می‌تواند آسیب‌های مختلفی در پی داشته باشد. نقش مهم این الگوریتم باعث تا بسیاری از کاربران به سمت بلاک چین و خرید رمزارزهای مختلف روی بیاورند. حتی جالب است بدانید که این الگوریتم نقش مهمی در بلاک چین بیت کوین داشته است و توانسته تا حد زیادی از بروز خطرات و مشکلات این بلاک چین جلوگیری کند.

کدام پلتفرم‌ها از نسخه‌های بهینه شده الگوریتم pBFT استفاده می‌کنند؟

به دلیل ویژگی‌ها و مزایای قابل توجهی که الگوریتم تحمل خطای بیزانس دارد، برخی از پلتفرم‌ها از نسخه‌های بهینه‌سازی شده این الگوریتم استفاده می‌کنند. در ادامه، با 2 نمونه از پلتفرم‌هایی که از الگوریتم pbft استفاده می‌کنند، آشنا می‌شویم:

زیلیکا (Zilliqa)

پلتفرمی قدرتمند و شناخته شده در دنیای ارزهای دیجیتال

زیلیکا (Zilliqa) به عنوان یکی از پلتفرم‌های قدرتمند در دنیای ارزهای دیجیتال، از نسخه بهینه شده الگوریتم pbft و الگوریتم اجماع Pow در هر 100 بلوک استفاده می‌کند. این پلتفرم شناخته شده، چند امضا برای کاهش هزینه‌های ارتباطی کلاسیک الگوریتم تحمل خطای بیزانس به کار می‌برد و دلیل انجام تمامی این پروسه، افزایش گره‌ها است. عملکردی که پلتفرم زیلیکا دارد، مبتنی بر محدود کردن گروه‌های اجماع bft است. البته در مقابل، این پلتفرم بازدهی بیشتری از خود نشان می‌دهد.

هایپرلجر (Hyperledger Fabric)

یک محیط مشارکتی برای پروژه‌ها و فناوری‌های لایه باز

هایپرلجر (Hyperledger Fabric) یکی از محیط‌های مشارکتی برای پروژه‌ها و فناوری‌های لایه باز است که از الگوریتم تحمل خطای بیزانس استفاده می‌کند. بنیاد لینوکس از هایپر لجر پشتیبانی کرده و برای رسیدن به اهداف خود، نسخه مجاز الگوریتم pbft به کار می‌برد. زنجیره‌هایی که مجهز هستند، استفاده از گروه‌های اجماع کوچک را انتخاب می‌کنند که در این حالت، نیازی به استفاده از بلاکچین‌های عمومی سایر شبکه‌ها احساس نمی‌شود. استفاده از الگوریتم تحمل خطای بیزانس می‌تواند یکی از گزینه‌های مناسب برای ارائه تراکنش‌هایی با توان عملیاتی بالا در این پلتفرم لایه باز محسوب شود.

الگوریتم تحمل خطای بیزانس؛ الگوریتمی برای بهبود شبکه بلاک چین

فناوری بلاکچین، نقطه عطف اقتصاد نوین در جهان است و برای اینکه بتواند به فعالیت خود ادامه دهد، باید از عوامل مختلفی استفاده کند. الگوریتم تحمل خطای بیزانس، امنیت و سرعت بلاک‌چین را به طرز وسیعی بهبود می‌دهد و با وجود چنین الگوریتم قدرتمندی در بلاک‌چین،‌ کاربران می‌توانند با خیال راحت و سرعت بهتر معاملات خود را انجام دهند. در آن دسته از نسخه‌های بلاکچینی که از الگوریتم pbft استفاده کنند، شاهد تاثیرات مثبت زیادی خواهیم بود. این الگوریتم به عنوان یک راه‌حل کاربردی، باعث می‌شود تا بلاکچین با وجود گره‌های مخرب، باز هم به فعالیت خود ادامه دهد و کاربران هنگام انجام معاملات و سرمایه گذاری خود با مشکلی مواجه نشوند. هم‌اکنون پلتفرم‌های اندکی از این الگوریتم کاربردی استفاده می‌کنند و پیش‌بینی می‌شود که بلاکچین‌های مختلفی نیز با اطلاع از مزایای الگوریتم تحمل خطای بیزانس، به استفاده از آن روی بیاورند. نظر شما درباره این الگوریتم کاربردی چیست؟ برای اطلاع از سایر الگوریتم‌های شبکه بلاکچین، می‌توانید به وب‌سایت کرپیتوباز مراجعه کنید و الگوریتم‌های مختلف را با یکدیگر بررسی نمایید.