블록 체인의 BFT 합의는 무엇입니까? 어떤 시나리오에 적합합니까?

블록 체인 또는 비잔틴 결함 공차의 BFT 합의는 특히 블록 체인 네트워크의 맥락에서 분산 시스템의 신뢰성과 보안을 보장하는 중요한 메커니즘입니다. BFT 합의 알고리즘은 네트워크의 일부 노드가 악의적으로 행동하거나 실패 할 때에도 올바르게 작동하도록 설계되었습니다. 이 기사는 BFT 합의의 세부 사항, 다양한 구현 및 가장 적합한 시나리오를 탐구합니다.

BFT 합의 이해

BFT 컨센서스 는 비잔틴 장군의 문제에 뿌리를두고 있습니다.이 문제는 분산 컴퓨팅의 고전적인 문제인 장군 그룹 사이에서 합의를 달성하는 데 도움이되며, 그 중 일부는 반역자 일 수 있습니다. 블록 체인의 맥락에서, BFT 합의 알고리즘은 네트워크의 모든 정직한 노드가 일부 노드가 손상 되더라도 원장 상태에 동의하는 것을 목표로합니다.

BFT의 핵심 원칙은 시스템이 네트워크의 전반적인 무결성을 손상시키지 않고 실패하거나 악의적으로 행동하는 노드의 최대 3 분의 1을 견딜 수 있다는 것입니다. 이로 인해 보안과 신뢰성이 가장 중요한 환경에서 BFT가 특히 가치가 있습니다.

BFT 합의 알고리즘의 유형

여러 BFT 합의 알고리즘이 수년에 걸쳐 개발되었으며, 각각 고유 한 강점과 약점이 있습니다. 가장 주목할만한 것 중 일부는 다음과 같습니다.

• 실용적인 비잔틴 결함 공차 (PBFT) : PBFT는 가장 초기에 가장 널리 알려진 BFT 알고리즘 중 하나입니다. 노드간에 합의에 도달하려면 3 상 프로토콜 (사전 준비, 준비 및 커밋)이 필요합니다. PBFT는 효과적이지만 리소스 집약적 일 수 있으므로 대규모 네트워크에 적합하지 않습니다.

• Tendermint : Tendermint는 합의 엔진과 블록 체인 애플리케이션 인터페이스를 결합한 또 다른 BFT 알고리즘입니다. 그것은 합의를 달성하기 위해 투표 메커니즘을 사용하며 PBFT보다 더 확장 가능하도록 설계되었습니다. Tendermint는 특히 우주 생태계에서 인기가 있습니다.

• Hotstuff : Hotstuff는 BFT 합의의 확장 성과 성능을 향상시키는 데 중점을 둔 최신 BFT 알고리즘입니다. 리더 기반 접근 방식을 사용하고 선형 수의 단계에서 합의를 달성 할 수있어 더 큰 네트워크에 더 효율적입니다.

BFT 합의의 작동 방식

BFT 합의가 어떻게 작동하는지 이해하려면 PBFT 알고리즘을 자세히 살펴 보겠습니다.

• 사전 준비 단계 : 기본 노드 (리더)는 새로운 블록을 제안하고 다른 모든 노드에 사전 준비 메시지를 방송합니다. 이 메시지에는 제안 된 블록 및 시퀀스 번호가 포함됩니다.

• 준비 단계 : 사전 준비 메시지를 받으면 각 노드는 유효성을 확인합니다. 유효한 경우 노드는 다른 모든 노드에 준비 메시지를 보냅니다. 제안 된 블록과의 계약을 나타냅니다.

• 커밋 단계 : 노드가 충분한 수의 준비 메시지 (일반적으로 네트워크의 3 분의 2 이상)를 받으면 다른 모든 노드에 커밋 메시지를 보냅니다. 노드가 충분한 커밋 메시지를 받으면 커밋 된 블록을 고려하고 블록 체인에 추가합니다.

이 3 단계 프로세스는 모든 정직한 노드가 악의적 인 행위자가있는 경우에도 원장 상태에 동의하도록합니다.

BFT 합의에 적합한 시나리오

BFT 합의는 특히 특정 유형의 블록 체인 응용 프로그램에 적합합니다. BFT 컨센서스가 탁월한 몇 가지 시나리오는 다음과 같습니다.

• 권한 블록 체인 : 권한있는 노드 만 참여할 수있는 권한 블록 체인에서 BFT 합의는 높은 수준의 보안 및 효율성을 제공 할 수 있습니다. 예를 들어 참가자들 사이에 신뢰가 확립되는 엔터프라이즈 블록 체인 및 사립 네트워크가 있습니다.

• 금융 거래 : BFT 합의는 국경 간 지불 또는 증권 거래와 같은 고가의 금융 거래와 관련된 응용 프로그램에 이상적입니다. 악의적 인 노드를 견딜 수있는 능력은 이러한 거래의 무결성을 보장합니다.

• 컨소시엄 네트워크 : 여러 조직이 공유 네트워크에서 협력하는 컨소시엄 블록 체인에서 BFT Consensus는 신뢰와 신뢰성을 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이것은 공급망 관리 및 건강 관리와 같은 산업에서 특히 유용합니다.

• 고위용 응용 프로그램 : 실패 비용이 높은 모든 응용 프로그램은 BFT 합의의 혜택을 누릴 수 있습니다. 여기에는 투표 시스템, 신원 확인 및 기타 중요한 인프라가 포함됩니다.

도전과 고려 사항

BFT 컨센서스는 상당한 이점을 제공하지만 특정 도전과 고려 사항도 제공합니다.

• 확장 성 : PBFT와 같은 전통적인 BFT 알고리즘은 노드 수가 증가함에 따라 덜 효율적일 수 있습니다. 이로 인해 대기 시간 및 자원 소비가 높아져 대규모 공개 블록 체인에 적합하지 않습니다.

• 복잡성 : BFT 알고리즘은 일반적으로 작업 증명 (POW) 또는 스테이크 증명 (POS)과 같은 단순한 합의 메커니즘에 비해 구현 및 유지하기에 더 복잡합니다. 이로 인해 오류 및 보안 취약점의 위험이 증가 할 수 있습니다.

• 성능 : BFT 시스템에서 합의를 달성하는 것은 다른 합의 메커니즘, 특히 높은 부하 또는 네트워크 파티션의 존재 하에서보다 느리게 될 수 있습니다. 이것은 블록 체인의 전반적인 성능에 영향을 줄 수 있습니다.

• 에너지 효율성 : POW와 달리 BFT 합의에는 상당한 계산 자원이 필요하지 않으므로 에너지 효율이 높아집니다. 그러나 통신 오버 헤드는 여전히 더 큰 네트워크에서 상당 할 수 있습니다.

블록 체인에서 BFT 합의를 구현합니다

블록 체인 프로젝트에서 BFT 합의를 구현하는 데 관심이 있다면 다음은 다음과 같은 단계입니다.

• 올바른 알고리즘을 선택하십시오 . 특정 요구 사항에 따라 프로젝트 목표와 일치하는 BFT 알고리즘을 선택하십시오. 확장 성, 성능 및 구현 용이성과 같은 요소를 고려하십시오.

• 네트워크 설정 : 컨센서스 프로세스에 참여할 노드 네트워크를 설정하십시오. 노드가 올바르게 구성되어 있고 서로 단단히 통신 할 수 있는지 확인하십시오.

• 알고리즘 구현 : 선택한 BFT 알고리즘을 구현하기 위해 코드를 개발하십시오. 여기에는 합의 프로세스의 각 단계에 대한 논리를 작성하고 다양한 에지 사례 및 잠재적 실패를 처리하는 것이 포함됩니다.

• 테스트 및 검증 : 구현을 철저히 테스트하여 다양한 조건에서 올바르게 작동하는지 확인하십시오. 여기에는 다른 수의 노드, 다양한 네트워크 조건 및 시뮬레이션 실패 또는 공격 테스트가 포함됩니다.

• 모니터링 및 유지 관리 : 일단 배포되면 BFT 컨센서스 시스템의 성능과 보안을 지속적으로 모니터링하십시오. 발생하는 모든 문제를 해결하려면 정기적 인 업데이트 및 유지 보수가 필요할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

Q : BFT 합의는 작업 증명 (POW) 및 스테이크 증명 (POS)과 어떻게 다릅니 까?

A : BFT Consensus는 악의적 인 행위자가있는 상태에서 노드 간의 계약을 달성하는 데 중점을 두는 반면, POW와 POS는 네트워크를 보호하기위한 다른 메커니즘에 의존합니다. POW는 계산 능력을 사용하여 복잡한 퍼즐을 풀고 Pos는 참가자의 경제적 인 지분에 의존합니다. BFT는 일반적으로 POW보다 에너지 효율적이며 POS에 비해 더 빠른 최종성을 제공 할 수 있습니다.

Q : 공개 블록 체인에서 BFT 합의를 사용할 수 있습니까?

A : BFT 합의는 공개 블록 체인에서 사용될 수 있지만 확장 성 및 성능 문제로 인해 허가 또는 컨소시엄 블록 체인과 더 일반적으로 관련이 있습니다. 그러나 Hotstuff와 같은 새로운 BFT 알고리즘은 더욱 확장 가능하도록 설계되었으며 더 큰 공개 네트워크에서 잠재적으로 사용할 수 있습니다.

Q : 블록 체인에서 BFT 컨센서스를 사용하는 주요 장점은 무엇입니까?

A : BFT 합의의 주요 장점에는 높은 보안 및 신뢰성, 악의적 인 노드를 견딜 수있는 능력 및 POW에 비해 에너지 효율이 포함됩니다. BFT는 트랜잭션 및 데이터의 무결성이 중요한 시나리오에서 특히 가치가 있습니다.

Q : BFT 합의를 사용하는 주목할만한 블록 체인 프로젝트가 있습니까?

A : 그렇습니다. 몇몇 주목할만한 블록 체인 프로젝트는 BFT 합의를 사용합니다. 예를 들어, Hyperledger Fabric은 허가 된 블록 체인 네트워크에 PBFT를 사용하고 Cosmos는 Blockchain 간 통신 프로토콜에 Tendermint를 사용합니다. 이 프로젝트는 다양한 맥락에서 BFT 합의의 실제 적용을 보여줍니다.