블록 체인의 PBFT 합의는 어떻게 작동합니까?

블록 체인의 PBFT 합의 소개

PBFT (Practical Byzantine Fault Tanderance) 합의 메커니즘은 특정 블록 체인 네트워크에서 중요한 구성 요소로 일부 노드가 실패하거나 악의적으로 작동 할 때에도 시스템이 작동하고 안전하게 유지되도록합니다. PBFT는 원래 비잔틴 결함을 처리하도록 설계되었으며, 분산 시스템의 노드는 악의적으로 행동하는 것을 포함하여 예측할 수없는 방식으로 실패 할 수 있습니다. 블록 체인의 맥락에서 PBFT는 분산 원장의 무결성과 일관성을 유지하는 데 도움이됩니다. 이 기사는 PBFT가 블록 체인 네트워크 내에서 어떻게 작동하고, 단계, 장점 및 운영 세부 사항을 탐색하는 방법에 대한 복잡성을 탐구합니다.

PBFT의 3 단계

PBFT는 세 가지 주요 단계, 즉 사전 준비 , 준비 및 커밋을 통해 운영됩니다. 각 단계는 네트워크의 노드들 사이에서 합의에 도달하는 데 필수적입니다.

사전 준비 단계

사전 준비 단계에서 새로운 블록을 제안하는 기본 노드는 네트워크의 다른 모든 노드에 사전 준비 메시지를 방송합니다. 이 메시지에는 제안 된 블록과 시퀀스 번호가 포함되어있어 노드가 올바른 순서로 블록을 처리 할 수 ​​있도록합니다. 사전 준비 메시지는 합의 프로세스를 시작하고 모든 노드가 같은 지점에서 시작되도록하기 때문에 중요합니다.

• 사전 준비 메시지를 방송합니다 . 기본 노드는 제안 된 블록을 다른 모든 노드에 시퀀스 번호와 함께 보냅니다.
• 메시지 확인 : 각 노드는 시퀀스 번호 및 블록의 무결성을 포함하여 사전 준비 메시지의 유효성을 확인합니다.

단계를 준비하십시오

사전 준비 단계에 따라 준비 단계가 시작됩니다. 이 단계에서, 사전 준비 메시지를 수신하고 검증 한 노드는 다른 모든 노드에 준비 메시지를 방송했습니다. 이 단계의 목적은 충분한 수의 노드가 제안 된 블록에 동의하도록하는 것입니다.

• 방송 준비 메시지 : 사전 준비 메시지를 검증 한 노드는 다른 모든 노드에 준비 메시지를 보냅니다.
• 준비 메시지 수집 : 각 노드는 임계 값에 도달 할 때까지 다른 노드에서 준비 메시지를 수집합니다 (일반적으로 2F+1, 여기서 F는 시스템이 견딜 수있는 결함이있는 노드 수입니다).

커밋 단계

마지막 단계 인 Commit 은 노드가 합의를 마무리하는 곳입니다. 충분한 준비 메시지를 수집 한 후 노드는 제안 된 블록을 커밋 할 준비를 나타내는 커밋 메시지를 방송합니다. 노드가 충분한 커밋 메시지를 수신하면 블록을 완료로 간주하여 블록 체인에 추가합니다.

• 커밋 메시지 방송 : 충분한 준비 메시지를 수집 한 노드는 다른 모든 노드에 커밋 메시지를 보냅니다.
• 커밋 메시지 수집 : 각 노드는 충분한 커밋 메시지를받을 때까지 기다립니다 (일반적으로 2f+1).
• 블록 마무리 : 충분한 커밋 메시지를 받으면 노드는 블록을 마무리하고 블록 체인에 추가합니다.

블록 체인에서 PBFT의 장점

PBFT는 특정 블록 체인 애플리케이션에 적합한 합의 메커니즘을 만드는 몇 가지 장점을 제공합니다.

• 높은 처리량 : POW (Work of Work)와 같은 다른 합의 메커니즘과 비교하여 PBFT는 자원 집약적 인 마이닝 프로세스가 필요하지 않기 때문에 더 높은 거래 처리량을 달성 할 수 있습니다.
• 최종성 : 일단 PBFT를 통해 블록이 커지면 최종적으로 간주되어 포크의 위험을 줄이고보다 안정적인 원장을 보장합니다.
• 에너지 효율 : PBFT는 네트워크를 보호하기 위해 계산 능력에 의존하지 않기 때문에 POW보다 에너지 효율적입니다.

PBFT의 운영 세부 사항

블록 체인 네트워크에서 PBFT를 구현하려면 몇 가지 운영 세부 사항을 고려해야합니다. 여기에는 노드 선택, 메시지 검증 및 결함 노드 처리가 포함됩니다.

• 노드 선택 : 기본 노드는 일반적으로 라운드 로빈 방식으로 또는 투표 메커니즘으로 선택하여 공정성을 보장하고 단일 노드가 컨센서스 프로세스를 지배하는 것을 방지합니다.
• 메시지 유효성 검사 : 각 노드는 들어오는 메시지를 유효성을 유지하여 무결성과 진정성을 보장해야합니다. 여기에는 디지털 서명 및 시퀀스 번호를 확인하는 것이 포함됩니다.
• 결함 노드 처리 : PBFT는 3F+1 노드 네트워크에서 최대 F 결함 노드를 견딜 수 있습니다. 노드가 잘못된 메시지를 감지하면 새 기본 노드를 선택하기 위해보기 변경을 시작할 수 있습니다.

블록 체인에서 PBFT의 실제 구현

블록 체인 네트워크에서 PBFT를 구현하려면 몇 가지 실용적인 단계가 필요합니다. 다음은 PBFT 기반 블록 체인 시스템을 설정하고 실행하는 방법에 대한 자세한 안내서입니다.

• 네트워크 설정 : 노드 네트워크를 설정하여 F 결함 노드를 견딜 수있는 3F+1 노드가 있는지 확인하십시오.
• 노드 역할 구성 : 처음에 블록을 제안하는 기본 노드를 포함하여 노드에 역할을 할당합니다.
• 메시지 처리 구현 : 사전 준비, 준비 및 메시지를 전달하기위한 논리를 개발하여 노드가 이러한 메시지를 올바르게 검증하고 응답 할 수 있도록합니다.
• 보기 변경 구현 : 노드에 기본 노드에 결함이있는 경우 뷰 변경을 시작하고 완료하기위한 메커니즘을 만듭니다.
• 테스트 및 검증 : 시스템을 철저히 테스트하여 노드 고장 및 네트워크 파티션을 포함한 다양한 시나리오를 처리 할 수 ​​있는지 확인하십시오.

자주 묻는 질문

Q : PBFT는 네트워크 파티션을 어떻게 처리합니까?

A : PBFT는보기 변경 메커니즘을 사용하여 네트워크 파티션을 처리 할 수 ​​있습니다. 노드가 기본 노드가 도달 할 수 없거나 악의적으로 행동하는 것을 감지하면 새 기본 노드를 선택하기 위해보기 변경을 시작할 수 있습니다. 이 프로세스는 네트워크 문제로 인해 일부 노드가 분리되어 있어도 네트워크가 계속 작동 할 수 있도록합니다.

Q : PBFT가 공개 블록 체인에서 사용할 수 있습니까?

A : PBFT는 알려진 노드 세트에 대한 요구 사항으로 인해 권한 또는 개인 블록 체인에서 더 일반적으로 사용되지만 수정 된 공개 블록 체인에 적응할 수 있습니다. 그러나 확장 성 제한은 스테이크 증명 (POS)과 같은 다른 합의 메커니즘에 비해 대규모 공개 네트워크에 적합하지 않습니다.

Q : PBFT의 확장 성 제한은 얼마입니까?

A : PBFT의 확장 성은 네트워크의 노드 수에 의해 제한됩니다. 노드 수가 증가함에 따라 통신 오버 헤드도 증가하여 대형 네트워크의 효율성이 떨어집니다. 또한 모든 노드가 서로 통신 해야하는 요구 사항은 성능 병목 현상으로 이어질 수 있습니다.

Q : PBFT는 블록 체인의 보안을 어떻게 보장합니까?

A : PBFT는 각 블록에 동의하기 위해 초고시 (3F+1 노드 중 2F+1)를 요구하여 블록 체인의 보안을 보장합니다. 이로 인해 악의적 인 노드가 네트워크를 손상시키기가 어렵습니다. 합의를 방해하기 위해 노드의 3 분의 1 이상을 제어해야하기 때문입니다. 또한 디지털 서명 및 메시지 검증을 사용하면 변조를 방지하고 컨센서스 프로세스의 무결성을 보장합니다.