什麼是拜占庭容錯 (BFT)？為什麼它是共識的基礎？

了解區塊鏈中的拜占庭容錯

1. 拜占庭容錯（BFT）是指即使某些組件發生故障或惡意行為，系統也能正確運行並達成共識的能力。在區塊鏈的背景下，節點必須就賬本的狀態達成一致，儘管存在潛在的對抗行為。在無法假設參與者之間存在信任的去中心化環境中，這種彈性至關重要。

2. 該術語起源於“拜占庭將軍問題”，這是一個思想實驗，城市周圍的將軍必須協調攻擊，但面臨叛徒發送相互矛盾的信息的風險。將其轉化為分佈式系統，BFT 確保即使某些節點廣播虛假信息，誠實的節點仍然可以達成一致。

3. 為了使區塊鍊網絡保持安全和功能，它必須容忍多達三分之一的節點受到損害。這個閾值源自數學證明，只要超過三分之二的節點是誠實的，仍然可以可靠地達成共識。

4. 基於 BFT 的共識機制在許可區塊鍊和某些高性能公鏈中尤其重要。與工作量證明系統相比，它們提供更快的最終確定性，因為它們不依賴概率確認，而是使用確定性算法來完成交易。

5. 實用拜占庭容錯（PBFT）等實現影響了現代共識設計。這些協議涉及多輪消息傳遞（預準備、準備和提交），以確保所有誠實節點在更新其狀態之前就事務的順序和有效性達成一致。

BFT 在確保去中心化信任中的作用

1. 在傳統金融系統中，中央機構驗證交易並維護記錄。區塊鏈通過在多個節點之間分發驗證來消除這種需求。然而，這種轉變帶來了挑戰：如果沒有中央監督者，參與者如何相互信任？ BFT 通過啟用去信任協議來提供答案。

2.即使未知行為者試圖通過錯誤信息或破壞來破壞共識，BFT 也能讓網絡安全運行。此功能是維護數據完整性和防止數字貨幣系統中的雙重支出攻擊的基礎。

3. 如果沒有 BFT，單個惡意節點可能會停止進度或欺騙其他節點接受無效區塊。通過設計能夠承受此類干擾的協議，開發人員可以創建強大的生態系統，能夠在不利條件下維持持續運行。

4. 現在許多第一層區塊鏈都採用了 BFT 的變體，以增強可擴展性和安全性。例如，Tendermint 使用受 BFT 啟發的引擎與權益證明相結合，以實現即時交易最終確定，同時抵制審查和串通企圖。

5. BFT 結果的可預測性也支持執行必須具有確定性的智能合約平台。如果不同的節點由於錯誤的邏輯或操作而得出不同的結果，整個應用程序生態系統就會變得不可靠。 BFT 通過執行嚴格的協議規則來降低這種風險。

BFT 對網絡性能和安全的影響

1. BFT 共識模型的主要優勢之一是達成最終結果的低延遲。與需要隨著時間的推移進行多次確認的工作量證明鏈不同，基於 BFT 的系統通常會在從驗證者那裡收集到足夠的選票後在幾秒鐘內最終確定區塊。

2.能源效率是另一個好處，因為 BFT 不需要計算密集型挖礦操作。相反，共識是通過加密簽名和消息驗證產生的，從而顯著降低了環境影響和節點運營商的運營成本。

p>3。然而，由於通信開銷的二次方增長，BFT 系統在超過數百個節點時通常很難擴展。每個節點必須在共識輪次期間與每個其他節點交換消息，這可能會導致帶寬緊張並隨著網絡擴展而延遲處理。

4. 為了解決可擴展性限制，HotStuff 等較新的協議引入了基於領導者的流水線，以降低複雜性並提高吞吐量。這些創新保留了 BFT 保證，同時使架構更適合大規模部署。

5. 存在安全權衡，特別是在驗證器選擇方面。開放參與增加了權力下放，但可能使網絡遭受女巫攻擊。因此，大多數 BFT 實現依賴於已知身份或質押機制來限制誰可以參與共識。

常見問題解答

BFT 與其他​​共識機制有何區別？ BFT 專門解決了在可能發送矛盾信息的惡意行為者存在的情況下達成協議的挑戰。其他機制（例如工作量證明）主要側重於防止垃圾郵件並通過計算工作確保公平性，而無需明確處理協調欺騙。

BFT 可以用於完全公有鏈嗎？是的，儘管有修改。由於身份和擴展問題，Pure BFT 在開放會員方面遇到了困難。將 BFT 與權益證明或信譽系統相結合的混合方法可以實現公眾參與，同時保持針對惡意節點的容錯能力。

BFT如何處理網絡分區？在分區期間，BFT 系統可能會停止而不是分叉，從而優先考慮一致性而不是可用性。如果分裂的任何一方都無法收集足夠的誠實節點來形成絕對多數，則在恢復連接之前不會提交新的區塊，從而防止歷史分歧。