블록체인 시스템의 비잔틴 내결함성(Byzantine Fault Tolerance)이란 무엇입니까?

블록체인의 비잔틴 내결함성 이해

BFT(비잔틴 결함 허용)는 일부 구성 요소에 오류가 발생하거나 악의적으로 작동하는 경우에도 계속해서 올바르게 작동하는 시스템 기능을 나타냅니다. 블록체인의 맥락에서 이는 분산 네트워크가 결함이 있거나 부정직한 노드가 있음에도 불구하고 합의에 도달하고 무결성을 유지할 수 있음을 의미합니다. 이 용어는 장군들이 공격을 조정해야 하지만 반역자 가능성으로 인해 모든 메신저를 신뢰할 수 없는 사고 실험인 '비잔틴 장군 문제'에서 유래되었습니다.

블록체인 네트워크는 분산되어 있습니다. 즉, 단일 권한이 시스템을 제어하지 않는다는 의미입니다. 이러한 분산화는 보안과 탄력성을 향상시키지만 모든 참가자가 원장 상태에 동의하도록 보장하는 데 어려움을 겪습니다. BFT 프로토콜은 노드가 특정 수의 적대 행위자를 허용하면서 트랜잭션과 블록을 확인할 수 있도록 하여 이 문제를 해결하도록 설계되었습니다.

분산화된 합의에 BFT가 중요한 이유

1. 1. 일부 노드가 허위 정보를 방송하거나 예상치 못한 장애가 발생하더라도 네트워크 신뢰성을 보장합니다.
2. 2. 핵심 분산화 원칙에 부합하는 중앙 검증자에 의존하지 않고 블록체인이 안전하게 작동할 수 있도록 합니다.
3. 3. 정직한 노드 전체에서 유효한 거래 내역만 허용되도록 보장하여 이중 지출 공격으로부터 보호합니다.
4. 4. 기존 작업 증명 시스템에 비해 더 빠른 최종성을 지원하여 확인 시간을 크게 줄입니다.
5. 5. PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance) 또는 그 파생물과 같은 효율적인 합의 메커니즘을 구현하기 위해 허가형 및 비허가형 네트워크를 모두 활성화합니다.

오늘날 사용되는 다양한 유형의 BFT 메커니즘

1. 1. PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance)는 초기 분산 데이터베이스에 사용된 최초의 효율적인 솔루션 중 하나였으며 현재는 Hyperledger Fabric과 같은 일부 엔터프라이즈 블록체인에 적용되었습니다.
2. 2. Tendermint는 지분 증명과 결합된 BFT 합의 알고리즘을 구현하여 Cosmos Hub와 같은 체인에 전력을 공급하여 실시간 최종성과 에너지 효율적인 검증을 가능하게 합니다.
3. 3. 이더리움의 지분 증명 전환을 위해 개발된 Casper FFG(Friendly Finality Gadget)는 BFT 스타일 투표를 통합하여 블록체인의 체크포인트를 마무리합니다.
4. 4. HotStuff는 통신 패턴을 단순화하고 확장성을 활성화하여 PBFT를 개선하여 Facebook의 Diem(이전 Libra) 및 기타 최신 프로토콜의 기반을 형성합니다.
5. 5. Neo와 같은 블록체인에서 사용되는 위임된 비잔틴 결함 허용(dBFT)을 통해 토큰 보유자는 결함 허용을 유지하면서 블록을 검증하는 대리인에게 투표할 수 있습니다.

BFT가 네트워크 공격에 대한 보안을 강화하는 방법

1. 1. 검증인이 알려지거나 스테이킹되도록 요구하여 공격자가 가짜 신원으로 네트워크를 넘치게 하는 능력을 제한함으로써 Sybil 공격에 저항합니다.
2. 2. 블록 승인에 대한 엄격한 규칙을 적용하여 포크 관련 불일치를 방지하고 한 번에 하나의 정식 체인만 진행되도록 합니다.
3. 3. 노드 손상의 영향을 제한합니다. 노드의 최대 1/3이 손상되더라도 네트워크는 대부분의 BFT 모델에서 계속해서 안전하게 작동합니다.
4. 4. 주기적인 체크포인트 마무리 및 슬래싱 조건을 통해 PoS 기반 BFT 시스템의 장거리 공격에 대한 취약성을 줄입니다.
5. 5. 잘못된 검증인을 식별하고 처벌할 수 있는 암호화 책임을 제공하여 악의에 대한 억제력을 높입니다.

자주 묻는 질문

BFT 시스템이 허용할 수 있는 최대 결함 노드 수는 몇 개입니까? 일반적인 BFT 시스템은 결함이 있거나 악의적인 전체 노드의 최대 1/3까지 허용할 ​​수 있습니다. 예를 들어, 4개 노드로 구성된 네트워크에서 합의를 이루려면 최소 3개가 동의해야 하며, 이로 인해 1개 노드가 실패하거나 부정직하게 행동할 수 있습니다.

BFT는 작업 증명 합의와 어떻게 다릅니까? 작업 증명은 계산 퍼즐과 확률적 최종성에 의존하므로 시간이 지남에 따라 여러 번의 확인이 필요합니다. BFT는 충분한 정직한 노드가 블록을 검증하면 즉각적인 동의를 통해 결정론적 최종성을 신속하게 달성합니다.

BFT를 퍼블릭, 무허가형 블록체인에서 사용할 수 있나요? 예, 몇몇 무허가형 블록체인은 BFT 변형을 사용합니다. 예를 들어 Tendermint를 사용하는 Cosmos와 Casper FFG를 사용하는 Ethereum이 있으며, 둘 다 검증인 선택을 위한 스테이킹 메커니즘을 사용하여 개방형 네트워크에 BFT 원칙을 적용합니다.

비잔틴 내결함성은 다른 합의 방법에 비해 에너지 효율적입니까? 예, BFT 기반 시스템은 집중적인 계산이 필요하지 않기 때문에 일반적으로 작업 증명보다 훨씬 적은 에너지를 소비합니다. 대신, 유효성 검사기 간의 메시지 전달 및 디지털 서명에 의존하여 환경 친화적입니다.