สกุลเงินดิจิทัลที่ไม่มีศูนย์กลาง ซึ่งทำงานบนเครือข่ายจำนวนมากที่เชื่อมต่อกัน นั่นหมายถึงโหนดในเครือข่ายจะรับผิดชอบในการรักษาความปลอดภัยและความสมบูรณ์ของระบบ หนึ่งในความท้าทายสำคัญที่เจอโดยเครือข่ายเหล่านี้คือปัญหาของคอนเซนซัส กล่าวคือ วิธีการให้แน่ใจว่าโหนดทุกๆ ตัวสามารถตกลงกันเกี่ยวกับสถานะของระบบ ความทนทานต่อข้อผิดพลาดชนิดไบแซนไทน์ (BFT) เป็นกลไกความตกลงที่ช่วยในการแก้ปัญหานี้ ในบทความนี้ เราจะพูดถึงว่า BFT คืออะไร การทำงานของมันคืออย่างไร และข้อดีของมัน

ความเห็นร่วมคืออะไร?

ความเห็นร่วมเป็นส่วนสำคัญของเครือข่ายที่ไม่มีจุดกลาง โดยเฉพาะในสกุลเงินดิจิทัล โดยง่าย ความเห็นร่วมหมายถึงกระบวนการที่กลุ่มของบุคคลหรือโหนดในเครือข่ายมาถึงข้อตัดสินหรือธุรกรรมเฉพาะ ในสกุลเงินดิจิทัล ความเห็นร่วมเป็นสิ่งสำคัญเพราะมันทำให้โหนดทุกๆ ตัวตกลงกันเกี่ยวกับสถานะของระบบและไม่มีผู้กระทำที่ไม่ดีที่สามารถปรับแต่งเครือข่าย

การเชื่อมั่นในเครือข่ายที่ไม่มีความสัมพันธ์สามารถทำได้ยากเนื่องจากปัจจัยหลายประการ ในที่แรก ไม่มีหน่วยงานหลักหรือผู้ตัดสินในเครือข่ายที่ไม่มีความสัมพันธ์ ทำให้ยากที่จะสร้างความเชื่อในระหว่างโหนด ในที่สอง โหนดในเครือข่ายอาจตั้งอยู่ในทวีปต่าง ๆ และมีผลประโยชน์ที่แตกต่าง ทำให้ยากที่จะเห็นพ้องกันในการตัดสินในเรื่องที่เฉพาะเจาะจง สุดท้าย เครือข่ายอาจเสี่ยงต่อการโจมตีจากผู้กระทำที่มีชั่วจริงที่มีเจตนาจะขัดขวางกระบวนการเชื่อมั่นและแก้ไขระบบเพื่อประโยชน์ของตน

หนึ่งในความท้าทายสำคัญในการบรรลุความเห็นกันในเครือข่ายที่ไม่มีศูนย์กลางคือปัญหาของ “นายทหารไบแซนไทน์” นี้อ้างถึงสถานการณ์ที่เป็นสมมติที่กลุ่มนายทหารจะต้องมีข้อตกลงในการกระทำเฉพาะบางอย่าง แต่บางทหารทหารอาจเป็นทรราชที่กำลังทำงานเพื่อทำลายกลุ่ม ในสถานการณ์แบบนั้น จำเป็นต้องให้แน่ใจว่านายทหารทุกคนที่ภักดีต้องเห็นด้วยกันในการกระทำเดียวกันเพื่อป้องกันทรราชไม่ให้ขัดขวางระบบ

ในเครือข่ายที่ไม่มีศูนย์กลาง ปัญหานายพลไบแซนทีนที่รู้จักกันด้วยชื่อ ปัญหาทางความผิดไบแซนไทน์ (BFT) BFT หมายถึงความสามารถของเครือข่ายที่ไม่มีศูนย์กลางที่จะเรียกให้เห็นด้วยกัน อย่างไรก็ตาม ที่มีโหนดที่เป็นอันตรายหรือมีข้อบกพร่อง มันเป็นส่วนสำคัญของเทคโนโลยีบล็อกเชน ซึ่งให้ความมั่นใจว่าโหนดทุกๆ ตั้งใจกันเกี่ยวกับสถานะของระบบและทำให้ธุรกรรมปลอดภัย

เพื่อให้ได้ความยอมรับในเครือข่ายที่ไม่มีการcentralized มีกลไกความยอมรับที่แตกต่างกันที่ได้รับการพัฒนาขึ้น ซึ่งรวมถึง Proof of Work (PoW), Proof of Stake (PoS), และ DeleGate.iod Proof of Stake (DPoS) แต่ละกลไกมีข้อดีและข้อเสียที่ทำให้เหมาะสมสำหรับการใช้ในแอปพลิเคชันบล็อกเชนที่แตกต่างกัน

ใน PoW นักขุดแข่งขันกันเพื่อแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนเพื่อยืนยันธุรกรรมและเพิ่มบล็อกใหม่เข้าสู่บล็อกเชน นักขุดคนแรกที่แก้ปัญหาจะได้รับรางวัลและสามารถเพิ่มบล็อกเข้าสู่โซ่ อย่างไรก็ตาม PoW ต้องการพลังคำนวณที่สำคัญทำให้มันใช้พลังงานมากและช้า

ใน PoS ผู้ตรวจสอบถูกเลือกตามจำนวนเหรียญที่พวกเขาถือไว้ และพวกเขารับผิดชอบที่จะตรวจสอบธุรกรรมและเพิ่มบล็อกใหม่เข้าสู่โซ่ PoS ใช้พลังงานน้อยกว่า PoW และเร็วกว่า แต่ก็สามารถที่จะเป็นเป้าหมายของการโจมตีจากผู้กระทำที่ไม่ดีที่ถือเหรียญจำนวนมาก

DPoS คล้ายกับ PoS แต่ผู้ตรวจสอบถูกเลือกโดยเจ้าของเหรียญ และพวกเขารับผิดชอบในการตรวจสอบธุรกรรมและเพิ่มบล็อกใหม่เข้าสู่ระบบ DPoS เร็วกว่าและมีประสิทธิภาพเรื่องพลังงานมากกว่า PoW และ PoS แต่อาจเป็นอ่อนแอต่อการคว่ำบกพร่องระหว่างผู้ตรวจสอบ

นับถึงความแข็งแกร่งของกลไกความเห็นร่วมเหล่านี้ มันอาจจะไม่เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันบล็อกเชนทั้งหมดโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับผู้ที่ต้องการระดับความปลอดภัยและความเชื่อถือสูง นี่คือที่ความผิดไบแซนไทน์ (BFT) มาเข้ามาในการให้กลไกที่แข็งแรงและปลอดภัยมากขึ้นสำหรับการบรรลุความเห็นร่วมในเครือข่ายที่แยกออก

Byzantine Fault Tolerance (BFT) คืออะไร?

Byzantine Fault Tolerance (BFT) เป็นกลไกฉันทามติที่ช่วยให้เครือข่ายแบบกระจายอํานาจสามารถบรรลุฉันทามติได้แม้ว่าจะมีโหนดที่ผิดพลาดหรือเป็นอันตรายก็ตาม BFT ได้รับการแนะนําครั้งแรกในปี 1982 โดย Leslie Lamport, Robert Shostak และ Marshall Pease ในบทความชื่อ "The Byzantine Generals Problem" บทความนี้ได้รับแรงบันดาลใจจากปัญหาของนายพลไบแซนไทน์ซึ่งเป็นสถานการณ์สมมุติที่นายพลต้องทําข้อตกลงเกี่ยวกับแนวทางปฏิบัติเฉพาะ แต่นายพลบางคนอาจเป็นคนทรยศที่ทํางานกับกลุ่ม

BFT ทำงานโดยการให้แน่ใจว่าโหนดทั้งหมดในเครือข่ายตกลงกันเกี่ยวกับการตัดสินใจหรือธุรกรรมใดก่อนที่จะถือว่าถูกต้อง ในระบบที่ใช้ BFT โหนดทั้งหมดติดต่อกันและแลกเปลี่ยนข้อความเพื่อทำการตกลง แต่ละโหนดมีสำเนาของบล็อกเชนหรือบัญชีและทำการตรวจสอบธุรกรรมก่อนที่จะเพิ่มเข้าไปในโซ่

เพื่อให้แน่ใจว่าเครือข่ายสามารถทนต่อโหนดที่ผิดพลาดหรือเป็นอันตราย BFT ต้องใช้เกณฑ์ของโหนดเพื่อตกลงในการตัดสินใจหรือธุรกรรมก่อนที่จะถือว่าถูกต้อง เกณฑ์นี้เรียกว่าเกณฑ์ความทนทานต่อความผิดพลาดของไบแซนไทน์ และแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับขนาดและความซับซ้อนของเครือข่าย ตัวอย่างเช่นในเครือข่ายที่มีสามโหนดเกณฑ์อาจเป็นสองซึ่งหมายความว่าสองโหนดต้องยอมรับการตัดสินใจหรือธุรกรรมก่อนที่จะถือว่าถูกต้อง

BFT สามารถใช้งานได้หลายวิธี รวมถึง Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT), Federated Byzantine Agreement (FBA) และ ByzCoin PBFT เป็นกลไกฉันทามติแบบ BFT ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครือข่ายบล็อกเชนที่ได้รับอนุญาต มันทํางานโดยการแบ่งโหนดออกเป็นบทบาทต่างๆรวมถึงโหนดหลักการสํารองข้อมูลและโหนดจําลอง โหนดหลักมีหน้าที่รวบรวมคําขอธุรกรรมและสั่งซื้อก่อนที่จะส่งไปยังโหนดสํารองเพื่อตรวจสอบ เมื่อโหนดสํารองตรวจสอบธุรกรรมพวกเขาจะส่งการอนุมัติกลับไปยังโหนดหลักซึ่งจะออกอากาศธุรกรรมที่ได้รับอนุมัติไปยังโหนดจําลองสําหรับการดําเนินการ

FBA เป็นกลไกตราสนบัญญัติที่ใช้ BFT อย่างแพร่หลายในระบบที่ไม่มีการจัดกลุ่ม รวมถึง Stellar และ Ripple มันทำงานโดยอนุญาตให้โหนดโหวตเกี่ยวกับการตัดสินใจหรือธุรกรรมเฉพาะ หลังจากที่โหนดจำนวนหนึ่งตกลงกันว่าตัดสินใจเป็นอย่างไรก็ได้มันถือว่าถูกต้อง

ByzCoin เป็นกลไกตรงพื้นฐานที่ใช้ BFT ซึ่งใช้ในเครือข่ายบล็อกเชน ByzCoin มันทำงานโดยการอนุญาตให้โหนดโหวตเกี่ยวกับธุรกรรมหรือการตัดสินใจที่เฉพาะเจาะจง เมื่อโหนดเกินอัตราส่วนที่กำหนดเหมือนกันตกลงกันเกี่ยวกับธุรกรรม จะถือว่าถูกต้องและเพิ่มเข้าไปในบล็อกเชน

วิธีการทำงานของความผิดไบแซนไทน์คืออะไร?

ในระบบ Byzantine Fault Tolerance (BFT) ผู้ตรวจสอบมีบทบาทสำคัญในการให้การยอมรับร่วมกันในเครือข่าย ผู้ตรวจสอบรับผิดชอบในการตรวจสอบธุรกรรมและบล็อกก่อนที่จะถูกเพิ่มในบล็อกเชน ผู้ตรวจสอบเหล่านี้ถูกคัดเลือกจากโหนดในเครือข่ายโดยใช้เกณฑ์บางประการ เช่น ชื่อเสียงหรือสถานะในเครือข่าย

เมื่อเลือก validators แล้วกระบวนการตรวจสอบบล็อกเริ่มขึ้น ใน BFT บล็อกถูกตรวจสอบผ่านกระบวนการหลายขั้นตอน ก่อนอื่น validator จะเสนอบล็อกซึ่งจากนั้นจะถูกส่งออกไปยัง validators อื่นเพื่อตรวจสอบ แต่ละ validator ตรวจสอบบล็อกและส่งออกการอนุมัติหรือปฏิเสธไปยัง validators อื่น

เพื่อให้มีความเห็นในการตกลง จำเป็นต้องมีจำนวนผู้ตรวจสอบที่อนุมัติบล็อกที่กำหนดไว้ ที่มากที่สุดที่มักจะถูกกำหนดไว้ที่สองในสามของจำนวนผู้ตรวจสอบทั้งหมดในเครือข่าย เมื่อค่านี้ถึงขีดจำกัด บล็อกจะถือว่าถูกต้องและถูกเพิ่มไปยังบล็อกเชน

กระบวนการตรวจสอบบล็อกใน BFT ถูกออกแบบให้ทนทานต่อข้อบกพร่อง ซึ่งหมายความว่ามันสามารถทนทานต่อการมีข้อมูลของผู้ตรวจสอบที่เสียหายหรือมัลแวร์ หากพบว่าผู้ตรวจสอบเป็นคนที่ไม่ดีเสพสับ ก็สามารถถูกนำออกจากเครือข่าย และผู้ตรวจสอบใหม่สามารถถูกเลือกมาแทนที่

หนึ่งในประโยชน์สำคัญของ BFT คือ finality ซึ่งหมายถึง เมื่อบล็อกถูกเพิ่มลงในบล็อกเชนแล้ว จะไม่สามารถถูกลบหรือเปลี่ยนแปลงได้อีกต่อไป ในกลไก konsensus อื่น ๆ เช่น Proof of Work (PoW) บล็อกถือว่าถูกต้อง เมื่อถูกเพิ่มลงในโซ่ด้วยระดับความมั่นใจบางระดับ อย่างไรก็ตาม มีโอกาสเล็ก ๆ ที่บล็อกจะถูกลบหรือเปลี่ยนแปลงหากมีผู้กระทำที่ไม่ดีควบคุมเครือข่าย BFT กำจัดโอกาสนี้โดยการรับรองว่าเมื่อบล็อกถูกเพิ่มในโซ่แล้ว มันเป็นเรื่องสุดท้ายและไม่สามารถเปลี่ยนแปลง

เพื่อให้เกิดความสมบูรณ์ใน BFT บล็อกจะต้องได้รับการยืนยันจากจำนวนของผู้ตรวจสอบบางจำนวน หลังจากที่บล็อกได้รับการยืนยันแล้ว จะถือว่าเป็นสิ้นสุดและไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้อีกต่อไป สิ่งนี้จะช่วยเพิ่มระดับความปลอดภัยสูงสำหรับเครือข่ายและทำให้เหมาะสำหรับการใช้ในแอปพลิเคชันที่ต้องการระดับความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยสูง

ข้อดีของความผิดไบแซนไทน์คืออะไร?

ความคงทนต่อข้อผิดพลาดไบแซนไทน์ (BFT) มีข้อได้เปรียบหลายประการเมื่อเปรียบเทียบกับกลไกการตกลงอื่น ๆ หนึ่งในข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของ BFT คือความสามารถในการบรรลุความเห็นใจอย่างรวดเร็วและเชื่อถือได้ ซึ่งทำให้มันเหมาะสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการเวลาประมวลผลธุรกรรมอย่างรวดเร็วและมีระดับความเชื่อถือสูง เช่น ธุรกรรมทางการเงินและการจัดการโซ่อุปทาน

ข้อได้เปรียบอีกอย่างของ BFT คือความสามารถในการทนต่อการโจมตีจากผู้กระทำที่ไม่เป็นคนดี BFT ถูกออกแบบให้กับความทนทานต่อข้อผิดพลาด ซึ่งหมายความว่ามันสามารถทำงานต่อไปได้แม้จะมีจำนวนผู้ตรวจสอบบางจำนวนถูกลักลอบ สิ่งนี้ทำให้มันมีความปลอดภัยสูงและทนทานต่อการโจมตี ทำให้เป็นทางเลือกยอดนิยมสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการระดับความปลอดภัยสูง

BFT ยังมีความยืดหยุ่นอย่างมาก ซึ่งหมายความว่ามันสามารถจัดการกับจำนวนธุรกรรมและผู้ใช้จำนวนมาก ความยืดหยุ่นนี้ได้รับการบรรจุผ่านการประมวลผลแบบขนานและเทคนิคการแบ่งชิ้น ซึ่งช่วยให้เครือข่ายสามารถประมวลผลธุรกรรมหลายรายการพร้อมกัน

ตัวอย่างจริงๆ ของ BFT ในการดำเนินการรวมถึงโปรโตคอล Ripple และอัลกอริทึมตรวจสอบ Tendermint โปรโตคอล Ripple ใช้รุ่นของ BFT ที่เรียกว่า อลกอริทึมจริง Ripple Protocol Consensus Algorithm (RPCA) เพื่อบรรลุความเห็นร่วมในหมวดของผู้ตรวจสอบ นี้ทำให้ Ripple สามารถประมวลผลธุรกรรมพันธุ์พันต่อวินาที ทําให้มันเป็นหนึ่งในเครือข่ายการชําระเงินที่เร็วที่สุดและเชื่อถือได้ที่สุดในโลก

Tendermint เป็นตัวอย่างอีกอันของอัลกอริทึมคอนเซนซัสที่ใช้ระบบ BFT มันถูกใช้โดยเครือข่ายบล็อกเชนหลายราย เช่น Cosmos และ Binance Smart Chain ซอฟต์แวร์ Tendermint มีความยืดหยุ่นสูง สามารถจัดการพันธกรรมได้หลายพันต่อวินาที ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในแอปพลิเคชั่นที่มีปริมาณผู้ใช้สูง

ตัวอย่างอีกตัวที่ใช้เทคโนโลยี BFT ในโลกจริงคือแพลตฟอร์มบล็อกเชน Hyperledger Fabric ซึ่งใช้เวอร์ชันที่ปรับแก้ของ BFT ที่เรียกว่า Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) เพื่อให้ได้ข้อตกลงในหมู่ผู้ตรวจสอบ สิ่งนี้ทำให้เป็นทางเลือกยอดนิยมสำหรับแอปพลิเคชันขององค์กรที่ต้องการระดับความปลอดภัยและปรับขนาดสูง

สรุป

ความผิดไบแซนไทน์ที่มีความทนทานเป็นกลไกความเห็นร่วมที่สำคัญที่ช่วยให้มั่นใจในความปลอดภัยและความสมบูรณ์ของเครือข่ายที่ไม่มีจุดกลาง ความสามารถในการจัดการกับความล้มเหลวแบบบิแซนต์และบรรลุข้อตกลงในระบบที่ไม่มีจุดกลาง ทำให้เป็นทางเลือกยอดนิยมสำหรับแอปพลิเคชันบล็อกเชนมากมาย ในขณะที่สกุลเงินดิจิตอลยังคงเจริญเติบโต ความผิดไบแซนไทน์ยังคงเป็นส่วนสำคัญของทิวทัศน์ความเห็นร่วม