BFT(비잔틴 결함 허용)란 무엇이며 이것이 합의의 기본인 이유는 무엇입니까?

블록체인의 비잔틴 내결함성 이해

1. BFT(비잔틴 결함 허용)는 일부 구성 요소가 실패하거나 악의적으로 작동하는 경우에도 올바르게 작동하고 합의에 도달하는 시스템의 능력을 나타냅니다. 블록체인의 맥락에서 노드는 잠재적인 적대적 행동에도 불구하고 원장의 상태에 동의해야 합니다. 이러한 탄력성은 참가자 간의 신뢰를 가정할 수 없는 분산형 환경에서 매우 중요합니다.

2. 이 용어는 도시를 둘러싼 장군들이 공격을 조정해야 하지만 반역자들이 상충되는 메시지를 보낼 위험에 직면하는 사고 실험인 '비잔틴 장군 문제'에서 유래되었습니다. 이를 분산 시스템으로 변환하면 BFT는 일부 노드가 잘못된 정보를 방송하더라도 정직한 노드가 여전히 합의를 달성할 수 있도록 보장합니다.

3. 블록체인 네트워크가 안전하고 기능적으로 유지되려면 노드의 최대 1/3이 손상되는 것을 허용해야 합니다. 이 임계값은 노드의 2/3 이상이 정직한 한 합의가 여전히 안정적으로 달성될 수 있음을 보여주는 수학적 증거에서 파생됩니다.

4. BFT 기반 합의 메커니즘은 특히 허가형 블록체인 및 특정 고성능 퍼블릭 체인과 관련이 있습니다. 확률적 확인에 의존하지 않고 대신 결정론적 알고리즘을 사용하여 거래를 마무리하기 때문에 작업 증명 시스템에 비해 더 빠른 최종성을 제공합니다.

5. PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance)와 같은 구현은 현대 합의 설계에 영향을 미쳤습니다. 이러한 프로토콜에는 모든 정직한 노드가 상태를 업데이트하기 전에 트랜잭션의 순서와 유효성에 동의하도록 보장하기 위해 여러 라운드의 메시지 전달(사전 준비, 준비 및 커밋)이 포함됩니다.

분산화된 신뢰를 보장하는 BFT의 역할

1. 전통적인 금융 시스템에서는 중앙 기관이 거래를 검증하고 기록을 유지합니다. 블록체인은 여러 노드에 검증을 분산시켜 이러한 필요성을 제거합니다. 그러나 이러한 변화에는 문제가 발생합니다. 중앙 감독자 없이 참가자들이 어떻게 서로를 신뢰할 수 있습니까? BFT는 무신뢰 계약을 활성화하여 이에 대한 답을 제공합니다.

2. BFT를 사용하면 알려지지 않은 행위자가 잘못된 정보나 방해 행위를 통해 합의를 방해하려고 시도하는 경우에도 네트워크가 안전하게 작동할 수 있습니다. 이 기능은 데이터 무결성을 유지하고 디지털 통화 시스템에서 이중 지출 공격을 방지하는 데 기초가 됩니다.

3. BFT가 없으면 단일 악성 노드가 잠재적으로 진행을 중단하거나 다른 사람을 속여 유효하지 않은 블록을 수락하도록 할 수 있습니다. 이러한 간섭을 견딜 수 있는 프로토콜을 설계함으로써 개발자는 적대적인 조건에서도 지속적인 작동을 유지할 수 있는 강력한 생태계를 만듭니다.

4. 이제 많은 레이어 1 블록체인은 확장성과 보안을 강화하기 위해 BFT의 변형을 통합합니다. 예를 들어, Tendermint는 검열 및 공모 시도에 저항하면서 즉각적인 거래 최종성을 달성하기 위해 지분 증명과 결합된 BFT에서 영감을 받은 엔진을 사용합니다.

5. BFT 결과의 예측 가능성은 실행이 결정적이어야 하는 스마트 계약 플랫폼도 지원합니다. 잘못된 논리나 조작으로 인해 서로 다른 노드가 서로 다른 결과에 도달하면 전체 애플리케이션 생태계를 신뢰할 수 없게 됩니다. BFT는 엄격한 계약 규칙을 시행하여 이러한 위험을 완화합니다.

BFT가 네트워크 성능 및 보안에 미치는 영향

1. BFT 합의 모델의 주요 장점 중 하나는 최종성에 도달하는 데 소요되는 대기 시간이 짧다는 것입니다. 시간이 지남에 따라 여러 번의 확인이 필요한 작업 증명 체인과 달리 BFT 기반 시스템은 검증자로부터 충분한 투표가 수집되면 몇 초 내에 블록을 마무리하는 경우가 많습니다.

2. BFT에는 계산 집약적인 채굴 작업이 필요하지 않기 때문에 에너지 효율성은 또 다른 이점입니다. 대신 암호화 서명 및 메시지 확인을 통해 합의가 이루어지며 노드 운영자의 환경 영향과 운영 비용이 크게 절감됩니다.

p>3. 그러나 BFT 시스템은 일반적으로 통신 오버헤드의 2차 증가로 인해 수백 노드를 넘어서는 확장성이 떨어집니다. 각 노드는 합의 라운드 중에 다른 모든 노드와 메시지를 교환해야 하며, 이는 네트워크가 확장됨에 따라 대역폭에 부담을 주고 처리를 지연시킬 수 있습니다.

4. 확장성 제한을 해결하기 위해 HotStuff와 같은 최신 프로토콜은 리더 기반 파이프라이닝을 도입하여 복잡성을 줄이고 처리량을 향상시킵니다. 이러한 혁신은 BFT 보장을 유지하는 동시에 아키텍처를 대규모 배포에 더 적합하게 만듭니다.

5. 특히 검증인 선택과 관련하여 보안 상충관계가 존재합니다. 공개 참여는 분산화를 증가시키지만 네트워크를 시빌 공격에 노출시킬 수 있습니다. 따라서 대부분의 BFT 구현은 합의에 참여할 수 있는 사람을 제한하기 위해 알려진 신원 또는 스테이킹 메커니즘에 의존합니다.

자주 묻는 질문

BFT가 다른 합의 메커니즘과 다른 점은 무엇입니까? BFT는 모순되는 정보를 보낼 수 있는 악의적인 행위자가 있는 상황에서 합의를 달성하는 문제를 구체적으로 해결합니다. 작업 증명과 같은 다른 메커니즘은 협력적 속임수를 명시적으로 처리하지 않고 주로 스팸을 방지하고 계산 노력을 통해 공정성을 보장하는 데 중점을 둡니다.

BFT를 완전 퍼블릭 블록체인에서 사용할 수 있나요? 예, 하지만 수정이 필요합니다. 순수 BFT는 신원 및 확장 문제로 인해 공개 멤버십에 어려움을 겪고 있습니다. BFT와 지분 증명 또는 평판 시스템을 결합한 하이브리드 접근 방식은 악의적인 노드에 대한 내결함성을 유지하면서 대중의 참여를 가능하게 합니다.

BFT는 네트워크 파티션을 어떻게 처리합니까? 파티션 중에 BFT 시스템은 포크가 아닌 정지되어 가용성보다 일관성을 우선시할 수 있습니다. 분할의 어느 쪽도 다수를 형성할 만큼 충분한 정직한 노드를 수집할 수 없는 경우 연결이 복원될 때까지 새 블록이 커밋되지 않아 발산 기록이 방지됩니다.