التسامح مع الأخطاء البيزنطية

التسامح مع الأخطاء البيزنطية، يُعرف على أنه القدرة على عمل شبكة موزعة أو نظام والوصول إلى توافق في الآراء (اتفاق محايد). مع الأخذ في الاعتبار أن بعض المشاركين قد يفشلون في التصرف أو القيام بذلك بشكل ضار.

مقدمة عن التسامح مع الأخطاء البيزنطية

التسامح مع الأخطاء البيزنطية يعد من بين الجوانب الأكثر أهمية. على الرغم من أنه ليس الجانب الأكثر مناقشة على نطاق واسع في مجال العملات المشفرة. حيث أن إحدى السمات المميزة للعملات المشفرة هي طبيعتها اللامركزية. إذ تقوم مجموعة موزعة من العقد بالتحقق من المعاملات وتسجيلها، مما يسمح للعملات المشفرة بالعمل دون وجود طرف مركزي يحكمها. ولكي ينجح هذا الأمر، تحتاج كل عملة مشفرة إلى طريقة لتحقيق الإجماع. وهنا يأتي دور التسامح مع الأخطاء البيزنطية.

مسألة الجنرالات البيزنطيين

طرحت هذه المسألة عام 1982 كفرضية منطقية توضح كيف أن مجموعة من قادة الجيوش البيزنطيين قد يواجهون مشاكل في التواصل مع بعضهم البعض عند محاولة الاتفاق على الخطوة التالية في خطتهم.

تقوم الفرضية على أنه لكل قائد جيشه الخاص. وأن كل مجموعة تتموضع في موقع مختلف حول المدينة التي يجري الهجوم عليها و يجب على الجنرالات الاتفاق على إما الهجوم أو التراجع. وطبعاً المسألة ليست إذا كان القادة سيهجمون أو سيتراجعون. إنما المهم هو التوصل إلى توافق الآراء واتخاذ نفس القرار المشترك لتنفيذه والنجاح به.

لذلك، قد نضع في الاعتبار الأهداف التالية:

• على كل قائد أن يقرر: إما أن يهاجم أو أن يتراجع.
• بعد اتخاذ القرار، لا يمكن تغييره.
• من المفترض أن يتفق قادة الجيش على قرار واحد ليتم تنفيذه بشكل متزامن لتحقيق النجاح.

ترتبط مشكلات التواصل آنفة الذكر بحقيقة أن كل قائد جيش من هؤلاء يمكنه التواصل مع القادة الآخرين من خلال الرسائل فقط. حيث يتم ارسالها مع مراسل خاص، والتحدي الأساسي لمسألة الجنرالات البيزنطيين هو أن تلك الرسائل قد تتأخر أو تتلف أو تفقد.

وعلاوة على ذلك، وعلى فرض أنه تم تسليم الرسالة بنجاح. يمكن أن يختار أحد القادة (أو أكثر من واحد) التصرف بشكل مسيء وإرسال رسالة مخادعة لإرباك باقي القادة مما يقود إلى فشل الحملة.

بإسقاط المسألة السابقة على blokchaine، يمثل كل قائد من المثال السابق عقدة من عقد الشبكة. ويفترض بهذه العقد الوصول إلى توافق في الرأي بشأن الحالة القائمة للنظام. ولصوغه بعبارة أخرى ينبغي على أغلب المشاركين ضمن الشبكة الموزعة التصويت على الرأي نفسه وتنفيذه لتجنب الإخفاق.

لذلك، لتحقيق الإجماع في هذه الأنواع من الأنظمة الموزعة هنالك طريقة وحيدة، و هي من خلال امتلاك ثلثي عقد الشبكة على الأقل، أو عقد أكثر موثوقية وأمانة. وبالتالي عند قرار مختلف العقد التصرف بشكل سيء سيكون مصير النظام هو الفشل كما في حالة (هجوم %51).

لمزيد من المعرفة يمكن قراءة: تأثير إجماع Nakamoto على Bitcoin

التسامح مع الأخطاء البيزنطية BFT

يدل مصطلح (تسامح الخطأ البيزنطي) على خاصية بعض الأنظمة في مقاومة الإخفاق المستمد من مسألة الجنرالات البيزنطية، وبالتالي فإن نظام (BFT) لديه القدرة على الاستمرار في التشغيل حتى في حالة اخفاق بعض العقد أو تصرفهم بشكل مسيء.

وبالطبع يوجد أكثر من حل متاح لمسألة الجنرالات البيزنطيين، مما يتيح عدة إمكانيات في بناء أنظمة (BFT) وبالتالي أمام blokchaine عدة طرق وأساليب مختلفة لتحقيق التسامح مع الأخطاء، وهو ما يقود إلى خوارزميات الإجماع.

خوارزميات إجماع البلوكشين

تدل عبارة خوارزمية الإجماع على الآلية التي بواسطتها تصل شبكة blokchaine إلى الإجماع، ومن أكثر الخوارزميات شيوعاً وانتشاراً هي خوارزمية إثبات العمل “proof of work POW”، وخوارزمية إثبات الحصة “proof of stake POS”.

لكن لنأخذ حالة البيتكوين كمثال. ففي الوقت الذي يحدد فيه بروتوكول البيتكوين قواعد النظام الأساسية، تحدد خوارزمية الإجماع المتبعة Proof Of Work (POW) كيفية اتباع هذه القواعد لتحقيق توافق الآراء أثناء التحقق من المعاملات مثلاً.

وقد طور ساتوشي ناكاموتو نسخة معدلة من مفهوم إثبات العمل كخوارزمية أتاحت انشاء البيتكوين كنظام BFT، وبالرغم من كونها غير متسامحة بنسبة %100 مع الأخطاء البيزنطية، لكنها أثبتت أنها أحد أكثر التطبيقات أماناً وجديرة بالثقة لشبكات البلوكتشين.

وبالتالي يستخدم الكثيرون خوارزمية إثبات العمل التي صممها ناكاموتو كواحدة من الحلول الذكية للأخطاء البيزنطية.

ما هو التسامح مع الأخطاء البيزنطية العملي؟

التسامح مع الأخطاء البيزنطية العملية هو نظام يحتوي على عقدة أساسية وعقد ثانوية. وتعمل هذه العقد معاً للتوصل إلى إجماع، مما يجعل هذا النظام أحد الحلول لمشكلة الجنرالات البيزنطيين.

فيما يلي تفصيل أساسي لكيفية عمل التسامح مع الخطأ البيزنطي العملي:

• يقدم العميل طلباً إلى العقدة الأساسية.
• ترسل العقدة الأساسية هذا الطلب إلى العقد الثانوية.
• تقوم العقد بمعالجة الطلب وتقديم الخدمة والرد على العميل.
• ينتظر العميل حتى يتلقى نفس الاستجابة من العقد m +1، حيث يمثل m الحد الأقصى لعدد العقد الخاطئة\الخبيثة التي يسمح بها النظام.

في نظام التسامح مع الأخطاء البيزنطي العملي، لا يمكن أن يكون الحد الأقصى لعدد العقد الخاطئة\الخبيثة مساوياً أو أكبر من ثلث إجمالي العقد في النظام.

إيجابيات وسلبيات التسامح مع الأخطاء البيزنطية العملية

هناك بعض الفوائد القيمة للتسامح مع الخطأ البيزنطي العملي:

• لا يتطلب الأمر قوة حاسوبية كبيرة أو استخداماً للطاقة. لأنه لا يوجد أي معدّنين يقومون بحل معادلات معقدة لكل كتلة من المعاملات. وهذا يجعلها أكثر صداقة للبيئة من إثبات العمل.
• لا تتطلب المعاملات تأكيدات متعددة. إذا كانت العقد متفقة على مجموعة من المعاملات، فسيتم تأكيدها على الفور.
• وبما أن جميع العقد يمكنها المشاركة في الإجراء، فيمكنها جميعاً المشاركة في المكافآت. لا يوجد تباين بين العقد التي تكسب مكافآت كما هو الحال في إثبات العمل وإثبات الحصة.

لا يوجد حل مثالي، والتسامح مع الخطأ البيزنطي العملي له أيضاً بعض المخاطر الملحوظة:

• إنها عرضة لهجمات سيبيل (سميت على اسم كتاب عن امرأة تعاني من اضطراب تعدد الشخصيات). حيث يتمكن أحد الأطراف من السيطرة على جزء كبير من العقد. وكلما زاد عدد العقد، أصبح من الصعب شن هجوم Sybil.
• يتطلب التواصل بين العقد في كل خطوة من العملية. ويستغرق هذا وقتاً، وهو ما يمكن أن يمثل مشكلة من وجهة نظر قابلية التوسع.

قد لا تعمل كل عقدة في blockchain بشكل صحيح في بعض الأحيان. وسيكون هناك دائماً جهات فاعلة سيئة تحاول التلاعب بالمعاملات. لذلك تحتوي كل عملة مشفرة على خوارزمية توافقية مصممة لمساعدتها على تحقيق درجة معينة على الأقل من التسامح مع الأخطاء البيزنطية. وكقاعدة عامة، تسمح هذه الخوارزميات للعملة المشفرة بالعمل بشكل طبيعي طالما أن ثلثي عقدها على الأقل تعمل بشكل صحيح.

الختام

مسألة الجنرالات البيزنطيين هي فرضية مثيرة للاهتمام. قادت بشكل أو بآخر إلى نشوء أنظمة التسامح مع الخطأ البيزنطي، والتي تستخدم على نطاق واسع، وبأشكال مختلفة. ويمكن أن نشهد حالات استخدام لأنظمة التسامح مع الأخطاء البيزنطية -إلى جانب مجال البلوكتشين- في صناعات الفضاء والطيران والطاقة النووية.

وفيما يتعلق بالعملات المشفرة. يعتبر من العوامل الأساسية والحيوية في أي نظام بيئي جيد وجود اتصال شبكي فعال جنباً إلى جنب مع آلية اجماع مناسبة. لذلك لا بد من بذل جهود مستمرة لتأمين هذه الأنظمة، ولا تزال خوارزميات الإجماع الحالية مطالبة بالتغلب على بعض القيود (كقابلية التوسع). وعلى الرغم من ذلك، يعتبر POW & POS نهجان مناسبان لأنظمة التسامح مع الخطأ البيزنطي.

وأخيراً لمزيد من الأخبار  والمعلومات يمكنك الانضمام إلى قناتنا للأخبار والانضمام إلى مجتمع CryptoMENA.