Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » تحمل الأخطاء البيزنطية (BFT)

تحمل الأخطاء البيزنطية (BFT)

1982-07-01
  • Leslie Lamport
  • Robert Shostak
  • Marshall Pease
Data center illustrating Byzantine Fault Tolerance in distributed computing systems.

(صورة توضيحية فقط)

BFT (اختصار تُعدّ خاصية تحمل الأخطاء البيزنطية (أو ما يُعرف بـ "تحمل الأخطاء البيزنطية") ميزةً في النظام تسمح له بمواصلة العمل بشكل صحيح والتوصل إلى توافق في الآراء حتى في حال تعطل بعض مكوناته بطرق عشوائية وغير متوقعة، بما في ذلك السلوكيات الخبيثة (الأخطاء البيزنطية). وهذا ضمان أقوى بكثير من مجرد تحمل حالات التعطل البسيطة. ويتطلب ذلك حدًا أدنى من 3f+1 من المكونات الإجمالية لتحمل f من المكونات المعيبة والخبيثة.

تعالج تقنية تحمل الأخطاء البيزنطية "مشكلة الجنرالات البيزنطيين"، وهي تجربة فكرية حيث يتعين على جنرالات الجيش البيزنطي المخلصين الاتفاق على خطة معركة مشتركة أثناء التواصل عبر رسل قد يكونون خونة. قد يكون بعض الجنرالات خونة ويسعون بنشاط لإحباط الخطة عن طريق إرسال معلومات متضاربة. توفر خوارزميات تحمل الأخطاء البيزنطية حلاً لهذه المشكلة في الحوسبة الموزعة، مما يضمن وصول جميع العقد غير المعيبة (المخلصة) إلى نفس النتيجة، على الرغم من وجود عقد معيبة (خائنة) يمكنها الكذب أو التواطؤ أو التصرف بشكل عشوائي.

أثبتت الورقة البحثية الرائدة التي نشرها لامبورت وشوستاك وبيس عام ١٩٨٢ أنه لكي يتحمل النظام عددًا من الأخطاء البيزنطية (f) يجب أن يحتوي على ما لا يقل عن ٣f+١ عقدة (أو قائد). وهذا يعني أنه لتحمل وجود عنصر خبيث واحد، يحتاج النظام إلى أربع عقد على الأقل. يرتكز جوهر خوارزميات BFT على جولات متعددة من تبادل الرسائل بين العقد. في كل جولة، تتبادل العقد حالتها الراهنة أو القيمة المقترحة، بالإضافة إلى الرسائل التي تلقتها من العقد الأخرى. يتيح هذا للعقد الموالية التحقق من المعلومات وتحديد التناقضات، وصولًا في النهاية إلى قيمة واحدة صحيحة متفق عليها من قبل الأغلبية.

كانت خوارزميات تحمل الأخطاء البيزنطية المبكرة، مثل خوارزمية تحمل الأخطاء البيزنطية العملية (PBFT)، مكلفة حسابيًا وتتطلب تكلفة اتصال عالية، مما حدّ من قابليتها للتوسع. ومع ذلك، كانت قدرتها على توفير الأمان والاستمرارية في بيئة معادية ثورية. وقد ساهم ظهور تقنية البلوك تشين أدت التكنولوجيا في أواخر العقد الأول من القرن الحادي والعشرين إلى خلق مجال تطبيق جديد واسع النطاق لتقنية BFT. تعتمد آليات الإجماع في العملات المشفرة مثل بيتكوين (باستخدام إثبات العمل، وهو شكل احتمالي من BFT) وأنظمة إثبات الحصة الأحدث (التي تستخدم غالبًا بروتوكولات BFT صريحة مثل Tendermint أو HotStuff) على هذه المبادئ لضمان سلامة وعدم قابلية تغيير السجل الموزع، حتى لو كانت نسبة كبيرة من المشاركين في الشبكة خبيثة.

UNESCO Nomenclature: 1203
– Computer science

يكتب

Software/Algorithm

خلل

Incremental

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • بحث عام حول الحوسبة الموزعة ومشاكل الإجماع
  • نماذج الأعطال التي تتوقف عند الفشل (والتي يمتد منها BFT)
  • علم التشفير ومفاهيم التوقيع الرقمي للتحقق من صحة الرسائل
  • نظرية الشبكات ونظرية الرسوم البيانية

التطبيقات

  • بروتوكولات البلوك تشين والعملات المشفرة (مثل، إجماع إثبات الحصة)
  • قواعد البيانات الموزعة
  • أنظمة الفضاء الجوي (مثل بوينغ 777) التحكم في الطيران الأنظمة)
  • بنية الحوسبة السحابية
  • أنظمة كشف التسلل

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارية محتملة

  • energy-efficient BFT algorithms for mobile and إنترنت الأشياء devices
  • scalable BFT protocols for large-scale public blockchains
  • asynchronous BFT systems that do not rely on timing assumptions
  • BFT for securing federated machine learning model updates
  • hardware-assisted BFT using trusted execution environments (TEEs)
  • BFT-based control systems for autonomous vehicle platoons
  • decentralized identity systems secured by BFT consensus
  • BFT for managing critical infrastructure control grids (e.g., power, water)
  • dynamic BFT systems that can add or remove nodes without halting
  • quantum-resistant BFT algorithms for future security threats
ذات صلة بـ: تحمل الأخطاء البيزنطية، BFT، الإجماع الموزع، مشكلة الجنرالات البيزنطيين، سلسلة الكتل، ليزلي لامبورت، الأنظمة الموزعة، تحمل الأخطاء، الجهات الفاعلة الخبيثة، PBFT.

السياق التاريخي

تحمل الأخطاء البيزنطية (BFT)

1980
1980
1980
1982-07-01
1988-06-01
1990
1993
1980
1980
1980
1980
1986-01-01
1990
1990
1993

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.