KezdŇĎlap
Cikkek
Magyar√°zat a biz√°nci hibatŇĪr√©shez

Magyar√°zat a biz√°nci hibatŇĪr√©shez

Haladó
Közzétéve Dec 6, 2018Frissítve Aug 17, 2023
5m

A Bitcoin 2008-as bevezet√©se √≥ta, amely egy peer-to-peer elektronikus p√©nzrendszer volt, sz√°mos m√°s kriptovalut√°t hoztak l√©tre, amelyek mindegyike saj√°tos mechanizmussal rendelkezik. De egy dolog, ami szinte minden kriptovalut√°ban k√∂z√∂s, az a blokkl√°nc, az architekt√ļr√°juk k√∂zponti eleme.

N√©h√°ny kiv√©teltŇĎl eltekintve a blokkl√°ncokat sz√°nd√©kosan decentraliz√°ltnak tervezt√©k, hogy digit√°lis fŇĎk√∂nyvk√©nt mŇĪk√∂djenek, amelyet sz√°m√≠t√≥g√©pes csom√≥pontok elosztott h√°l√≥zata tart fenn. Ez√©rt a blokkl√°nc technol√≥gia lehetŇĎv√© tette a bizalom minimaliz√°lt gazdas√°gi rendszerek l√©trehoz√°s√°t, ahol √°tl√°that√≥ √©s megb√≠zhat√≥ p√©nz√ľgyi tranzakci√≥kat lehet v√©grehajtani k√∂zvet√≠tŇĎk n√©lk√ľl. A kriptovalut√°kat kezdik elfogadni a hagyom√°nyos banki √©s fizet√©si rendszerek mŇĪk√∂dŇĎk√©pes alternat√≠v√°jak√©nt, amelyek nagym√©rt√©kben f√ľggnek a bizalomt√≥l.

A legt√∂bb elosztott sz√°m√≠t√°stechnikai rendszerhez hasonl√≥an a kriptoh√°l√≥zat r√©sztvevŇĎinek rendszeresen meg kell √°llapodniuk a blokkl√°nc aktu√°lis √°llapot√°r√≥l, ezt nevezz√ľk a konszenzus el√©r√©s√©nek. Az elosztott h√°l√≥zatokon a konszenzus el√©r√©se biztons√°gos √©s hat√©kony m√≥don azonban kor√°ntsem k√∂nnyŇĪ feladat.

Teh√°t hogyan tud egy sz√°m√≠t√≥g√©pes csom√≥pontokb√≥l √°ll√≥ elosztott h√°l√≥zat megegyezni egy d√∂nt√©sben, ha a csom√≥pontok egy r√©sze val√≥sz√≠nŇĪleg hib√°zik vagy tisztess√©gtelen√ľl cselekszik? Ez az √ļgynevezett biz√°nci t√°bornokok probl√©m√°ja, amelybŇĎl a biz√°nci hibatŇĪr√©s fogalma sz√ľletett.


Mi a bizánci tábornokok problémája?

R√∂viden, a biz√°nci t√°bornokok probl√©m√°ja 1982-ben sz√ľletett meg, mint egy logikai dilemma, amely azt szeml√©lteti, hogy a biz√°nci t√°bornokok egy csoportj√°nak kommunik√°ci√≥s probl√©m√°i ad√≥dnak, amikor megpr√≥b√°lnak megegyezni a k√∂vetkezŇĎ l√©p√©s√ľkrŇĎl.

A dilemma szerint minden t√°bornok saj√°t sereggel rendelkezik, √©s az egyes csoportok k√ľl√∂nb√∂zŇĎ helyeken helyezkednek el a megt√°madni k√≠v√°nt v√°ros k√∂r√ľl. A t√°bornokoknak meg kell √°llapodniuk a t√°mad√°sr√≥l vagy a visszavonul√°sr√≥l. Mindaddig nem sz√°m√≠t, hogy t√°madnak vagy visszavonulnak, am√≠g valamennyi t√°bornok konszenzusra jut, azaz megegyeznek egy k√∂z√∂s d√∂nt√©sben, hogy azt √∂sszehangoltan hajts√°k v√©gre.

Ez√©rt a k√∂vetkezŇĎ k√∂vetelm√©nyekkel sz√°molhatunk:

  • Minden t√°bornoknak d√∂ntenie kell: t√°mad√°s vagy visszavonul√°s (igen vagy nem);

  • Miut√°n a d√∂nt√©s megsz√ľletett, m√°r nem lehet megv√°ltoztatni;

  • Minden t√°bornoknak ugyanabban a d√∂nt√©sben kell meg√°llapodnia, √©s azt √∂sszehangoltan kell v√©grehajtaniuk.

A fent eml√≠tett kommunik√°ci√≥s probl√©m√°k azzal a t√©nnyel kapcsolatosak, hogy a t√°bornokok csak leveleken kereszt√ľl tudnak kommunik√°lni egym√°ssal, amelyeket egy fut√°r tov√°bb√≠t. EbbŇĎl kifoly√≥lag a biz√°nci t√°bornokok probl√©m√°j√°nak k√∂zponti kih√≠v√°sa az, hogy az √ľzenetek k√©shetnek, megsemmis√ľlhetnek vagy elveszhetnek.

R√°ad√°sul, m√©g ha az √ľzenetet sikeresen k√©zbes√≠tik is, a t√°bornokok d√∂nthetnek √ļgy (b√°rmilyen okb√≥l), hogy rosszindulat√ļan cselekszenek, √©s hamis √ľzenetet k√ľldenek, hogy √∂sszezavarj√°k a t√∂bbi t√°bornokot, ami teljes kudarchoz vezet.

Ha a dilemm√°t a blokkl√°ncokra alkalmazzuk, akkor minden t√°bornok egy h√°l√≥zati csom√≥pontot k√©pvisel, √©s a csom√≥pontoknak konszenzusra kell jutniuk a rendszer aktu√°lis √°llapot√°r√≥l. M√°sk√©pp fogalmazva, egy elosztott h√°l√≥zaton bel√ľl a r√©sztvevŇĎk t√∂bbs√©g√©nek meg kell egyezni√ľk √©s ugyanazt a mŇĪveletet kell v√©grehajtaniuk a teljes kudarc elker√ľl√©se √©rdek√©ben.

Ez√©rt az ilyen t√≠pus√ļ elosztott rendszerekben a konszenzus el√©r√©s√©nek egyetlen m√≥dja, ha legal√°bb ‚ÖĒ vagy t√∂bb megb√≠zhat√≥ √©s becs√ľletes h√°l√≥zati csom√≥pont van. Ez azt jelenti, hogy ha a h√°l√≥zat t√∂bbs√©ge √ļgy d√∂nt, hogy rosszindulat√ļan cselekszik, a rendszer ki van t√©ve hib√°knak √©s t√°mad√°soknak (mint p√©ld√°ul az 51%-os t√°mad√°s).


Biz√°nci hibatŇĪr√©s (Byzantine Fault Tolerance - BFT)

R√∂viden, a biz√°nci hibatŇĪr√©s (BFT) egy olyan rendszer tulajdons√°ga, amely k√©pes ellen√°llni a biz√°nci t√°bornokok probl√©m√°j√°b√≥l sz√°rmaz√≥ hib√°knak. Ez azt jelenti, hogy a BFT rendszer akkor is k√©pes folytatni a mŇĪk√∂d√©st, ha egyes csom√≥pontok meghib√°sodnak vagy rosszindulat√ļan cselekszenek.¬†

A biz√°nci t√°bornokok probl√©m√°j√°ra t√∂bb lehets√©ges megold√°s l√©tezik, √≠gy a BFT-rendszer fel√©p√≠t√©s√©nek is t√∂bb m√≥dja van. Hasonl√≥k√©ppen, k√ľl√∂nb√∂zŇĎ megk√∂zel√≠t√©sek l√©teznek arra is, hogy egy blokkl√°nc el√©rje a biz√°nci hibatŇĪr√©st, √©s ez elvezet minket az √ļgynevezett konszenzus algoritmusokhoz.


Blokkl√°nc konszenzus algoritmusok

A konszenzus algoritmus azt a mechanizmus, amelyen kereszt√ľl a blokkl√°nch√°l√≥zat konszenzusra jut. A leggyakoribb megval√≥s√≠t√°sok a Proof-of-Work (PoW) (PoW) √©s a Proof-of-Stake (PoS). De vegy√ľk p√©ld√°nak a Bitcoin eset√©t.

M√≠g a Bitcoin protokoll elŇĎ√≠rja a rendszer elsŇĎdleges szab√°lyait, a PoW konszenzus algoritmus hat√°rozza meg, hogy ezeket a szab√°lyokat hogyan kell k√∂vetni a konszenzus el√©r√©se √©rdek√©ben (p√©ld√°ul a tranzakci√≥k hiteles√≠t√©se √©s valid√°l√°sa sor√°n).

B√°r a Proof of Work koncepci√≥ja r√©gebb √≥ta l√©tezik, mint maguk a kriptovalut√°k, Satoshi Nakamoto kifejlesztette annak m√≥dos√≠tott v√°ltozat√°t, egy olyan algoritmusk√©nt, amely lehetŇĎv√© tette a Bitcoin mint BFT rendszer l√©trehoz√°s√°t.

MegjegyzendŇĎ, hogy a PoW algoritmus nem 100%-ban biz√°nci hibatŇĪrŇĎ, de a k√∂lts√©gig√©nyes b√°ny√°szati folyamat √©s az alapul szolg√°l√≥ kriptogr√°fiai technik√°k miatt a PoW a blokkl√°nch√°l√≥zatok egyik legbiztons√°gosabb √©s legmegb√≠zhat√≥bb megval√≥s√≠t√°s√°nak bizonyult. √Čppen ez√©rt a Satoshi Nakamoto √°ltal tervezett Proof of Work konszenzus algoritmust sokan a biz√°nci hib√°k egyik legzseni√°lisabb megold√°s√°nak tartj√°k.


Záró gondolatok

A biz√°nci t√°bornokok probl√©m√°ja egy √©rdekes dilemma, amely v√©g√ľl l√©trehozta a BFT rendszereket, amelyeket sz√©les k√∂rben alkalmaznak k√ľl√∂nb√∂zŇĎ ter√ľleteken. A blokkl√°nciparon k√≠v√ľl a BFT rendszerek n√©h√°ny felhaszn√°l√°si ter√ľlete a l√©gi k√∂zleked√©s, az ŇĪrkutat√°s √©s az atomenergia ipar.

A kriptovalut√°k ter√©n a hat√©kony h√°l√≥zati kommunik√°ci√≥ √©s a j√≥ konszenzusmechanizmus l√©tfontoss√°g√ļ minden blokkl√°nc √∂kosziszt√©ma sz√°m√°ra. Ezen rendszerek biztos√≠t√°sa folyamatos erŇĎfesz√≠t√©st ig√©nyel, √©s a megl√©vŇĎ konszenzus algoritmusoknak m√©g le kell k√ľzdeni√ľk n√©h√°ny akad√°lyt (p√©ld√°ul a sk√°l√°zhat√≥s√°g probl√©m√°j√°t). Mindazon√°ltal a PoW √©s a PoS a biz√°nci hibatŇĪrŇĎ rendszerek nagyon √©rdekes megk√∂zel√≠t√©sei, √©s a lehets√©ges alkalmaz√°sok minden bizonnyal sz√©lesk√∂rŇĪ innov√°ci√≥t √∂szt√∂n√∂znek.