BFT 합의 란 무엇입니까? 블록 체인에 어떻게 적용됩니까?

BFT 합의 또는 비잔틴 결함 공차 합의는 블록 체인 기술 영역에서 중요한 개념입니다. 비잔틴 결함 공차는 일부 구성 요소 중 일부가 실패하거나 악의적으로 작동하더라도 시스템의 시스템이 올바르게 작동하고 합의에 도달하는 능력을 말합니다. 이 개념은 블록 체인에서 중요합니다. 결함이 있거나 적대적인 노드가있을 때에도 네트워크의 무결성과 보안을 보장하기 때문입니다.

BFT 합의의 기원

BFT의 '비잔틴'이라는 용어는 비잔틴 장군의 문제에서 비롯된 것입니다. 이 시나리오에서 여러 장군은 공격이나 후퇴를 조정해야하지만 일부 장군은 상충되는 메시지를 보내는 반역자 일 수 있습니다. 문제는 충성도가 높은 장군이 반역자의 존재에도 불구하고 만장일치의 결정에 도달 할 수 있도록하는 전략을 고안하는 것입니다. 블록 체인의 BFT 합의 메커니즘은 일부 노드가 손상 되더라도 노드가 블록 체인 상태에 동의 할 수 있도록하여 유사한 문제를 해결하는 것을 목표로합니다.

BFT 합의의 작동 방식

BFT Consensus 알고리즘은 최대 3 분의 1의 노드가 실패하거나 악의적으로 행동하도록 설계되었습니다. 핵심 원칙은 노드의 3 분의 2 이상이 정직하고 올바르게 작동하는 한 시스템이 여전히 합의를 달성 할 수 있도록하는 것입니다. 이것은 일반적으로 노드 간의 일련의 투표 및 메시지 교환을 통해 달성됩니다 . 다음은 BFT 컨센서스 프로세스가 어떻게 작동하는지에 대한 단순화 된 개요입니다.

• 사전 준비 단계 : 노드는 새로운 블록을 제안하고 네트워크로 브로드 캐스트합니다.
• 준비 단계 : 다른 노드는 제안 된 블록에 투표합니다. 노드가 충분한 표를 받으면 다음 단계로 이동합니다.
• 커밋 단계 : 준비 단계 투표에 도달 한 노드는 다시 블록을 커밋합니다. 충분한 노드가 동의하면 블록이 블록 체인에 추가됩니다.

블록 체인에서 BFT의 적용

BFT 합의 메커니즘은 노드의 신원이 알려지고 제어되는 허가 된 블록 체인에서 특히 인기가 있습니다. BFT를 사용한 블록 체인의 예로는 Hyperledger 직물 및 Corda가 포함됩니다 . 이 플랫폼은 BFT를 사용하여 높은 트랜잭션 처리량과 낮은 대기 시간을 보장합니다. 이는 엔터프라이즈 애플리케이션에 중요합니다.

예를 들어, Hyperledger 패브릭에서 BFT 합의는 다양한 합의 알고리즘을 연결할 수있는 모듈 식 접근법을 통해 달성됩니다. Hyperledger 직물의 기본 합의 메커니즘은 RAFT라고하며, 이는 충돌 결함-방해 프로토콜이지만 비잔틴 결함을 처리하기 위해 확장 할 수 있습니다 . 이러한 유연성을 통해 조직은 합의 메커니즘을 특정 요구에 맞게 조정할 수 있습니다.

BFT 대 기타 합의 메커니즘

BFT 합의는 종종 작업 증명 (POW) 및 스테이크 증명 (POS)과 같은 다른 대중적인 합의 메커니즘과 비교됩니다. 계산 능력에 의존하는 POW와 달리 BFT는 상당한 에너지 소비가 필요하지 않습니다 . 이로 인해 BFT는 에너지 효율이 우선 순위 인 응용 프로그램에보다 환경 친화적이고 적합합니다. 또한 BFT는 POW보다 훨씬 빠르게 합의를 얻을 수있어 빠른 거래 처리가 필요한 사용 사례에 이상적입니다.

POS와 비교하여 BFT는 악의적 인 행위자에 대한 더 강력한 보안 보증을 제공합니다 . POS는 유효성 검사기의 경제적 지분에 의존하지만 BFT는 실패하지 않고 손상되는 노드의 특정 비율을 견딜 수 있습니다. 그러나 BFT는 더 복잡한 설정이 필요하며 POS보다 확장 가능성이 떨어지므로 특정 시나리오에서 제한이 될 수 있습니다.

블록 체인 네트워크에서 BFT 합의 구현

BFT 합의로 블록 체인 네트워크를 설정하려면 여러 단계가 필요합니다. 다음은 블록 체인에서 BFT를 구현하는 방법에 대한 자세한 안내서입니다.

• BFT 알고리즘을 선택하십시오 . PBFT (실제 비잔틴 오류 공지), Tendermint 및 Hotstuff와 같은 몇 가지 BFT 알고리즘이 있습니다. 네트워크의 요구 사항에 가장 잘 맞는 것을 선택하십시오 .
• 노드 설정 : 합의 프로세스에 참여할 노드를 식별하고 설정합니다. 노드가 올바르게 구성되고 네트워크에 연결되어 있는지 확인하십시오.
• 컨센서스 프로토콜 구성 : 선택한 BFT 알고리즘을 블록 체인의 코드베이스에 구현하십시오. 여기에는 컨센서스 프로세스의 다른 단계에 대한 논리를 작성하는 것이 포함됩니다 (사전 준비, 준비, 커밋).
• 구현 테스트 : 네트워크를 배포하기 전에 BFT 구현을 철저히 테스트하여 다양한 결함 시나리오를 처리 할 수 ​​있는지 확인하십시오. 시뮬레이션 도구를 사용하여 다양한 유형의 노드 고장 및 공격을 모방하십시오.
• 배포 및 모니터 : 구현이 테스트되면 블록 체인 네트워크를 배포하십시오. 네트워크를 지속적으로 모니터링하여 합의를 유지하고 발생할 수있는 모든 결함을 처리합니다.

도전과 고려 사항

블록 체인 네트워크에서 BFT 컨센서스를 구현하면 자체 과제가 있습니다. 한 가지 주요 과제는 확장 성입니다 . 노드 수가 증가함에 따라 BFT 알고리즘이 덜 효율적일 수 있으며, 이는 네트워크의 크기를 제한 할 수 있습니다. 또한 BFT 알고리즘의 복잡성으로 인해 더 간단한 컨센서스 메커니즘에 비해 구현 및 유지 관리가 더 어려워 질 수 있습니다.

또 다른 고려 사항은 보안과 성과의 상충 관계입니다 . BFT는 강력한 보안 보증을 제공하지만 대기 시간을 도입하고 처리량을 줄일 수 있습니다. 네트워크 설계자는 특정 사용 사례 요구 사항을 충족시키기 위해 이러한 요소의 균형을 맞추어야합니다.

자주 묻는 질문

Q : 공개 블록 체인에서 BFT 합의를 사용할 수 있습니까?

A : BFT 합의는 허가 된 블록 체인에서 더 일반적으로 사용되지만 공개 블록 체인에 사용하기 위해 적응할 수 있습니다. 그러나 BFT의 확장 성 및 성능 제한은 대규모 공개 네트워크에 적합하지 않습니다. 우주와 같은 일부 프로젝트는 공개 환경에서 BFT (예 : Tendermint)의 변형을 사용하지만 이러한 구현에는 종종 분산 및 보안 측면에서 트레이드 오프가 제공됩니다.

Q : BFT는 네트워크 파티션을 어떻게 처리합니까?

A : BFT 합의 메커니즘은 네트워크 파티션을 어느 정도 처리하도록 설계되었습니다. 네트워크 파티션이 발생하면 BFT 알고리즘은 여전히 ​​대부분의 정직한 노드가있는 가장 큰 파티션에서 계속 작동합니다. 그러나 파티션이 정직한 노드의 대부분을 갖는 단일 파티션을 초래하지 않으면 파티션이 해결 될 때까지 시스템이 합의에 도달하지 못할 수 있습니다.

Q : 충돌 오류 공차와 비잔틴 결함 공차의 차이점은 무엇입니까?

A : CFT (Crash Fault Converance)는 일부 노드가 실패하거나 충돌하더라도 시스템의 기능을 올바르게 계속 작동하는 능력을 나타냅니다. BFT (Byzantine Fault Overance)는 악의적으로 행동하거나 잘못된 정보를 보낼 수있는 노드를 처리함으로써 한 걸음 더 나아갑니다. BFT는 더 강력하고 더 넓은 범위의 고장 시나리오를 처리 할 수 ​​있지만 구현하기가 더 복잡하고 CFT보다 효율적 일 수 있습니다.

Q : BFT를 다른 합의 메커니즘과 결합 할 수 있습니까?

A : 그렇습니다. BFT는 다른 합의 메커니즘과 결합하여 각각의 강점을 활용하는 하이브리드 시스템을 만들 수 있습니다. 예를 들어, 일부 블록 체인은 특정 임계 작업에 BFT를 사용하면서 일반 트랜잭션 처리를 위해 POS와 같은보다 확장 가능한 메커니즘을 사용합니다. 이 접근법은 보안, 성능 및 확장 성 균형을 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다.