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बायज़ेंटाइन फॉल्ट टॉलरेंस (बीएफटी)

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

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

बीएफटी (परिवर्णी शब्द बायज़ेंटाइन फ़ॉल्ट टॉलरेंस (Byzantine Fault Tolerance) एक सिस्टम का वह गुण है जो उसे सही ढंग से काम करते रहने और सहमति तक पहुँचने की अनुमति देता है, भले ही उसके कुछ घटक मनमाने, अप्रत्याशित तरीकों से विफल हो जाएँ, जिसमें दुर्भावनापूर्ण व्यवहार (बायज़ेंटाइन विफलताएँ) भी शामिल हैं। यह साधारण क्रैश विफलताओं को सहन करने की तुलना में कहीं अधिक मजबूत गारंटी है। इसके लिए [latex]f[/latex] दोषपूर्ण, दुर्भावनापूर्ण घटकों को सहन करने के लिए कम से कम [latex]3f+1[/latex] कुल घटकों की आवश्यकता होती है।

बायज़ेंटाइन फ़ॉल्ट टॉलरेंस (BFT) "बायज़ेंटाइन जनरलों की समस्या" का समाधान करता है, जो एक काल्पनिक प्रयोग है जिसमें बायज़ेंटाइन सेना के वफ़ादार जनरलों को संभावित रूप से विश्वासघाती संदेशवाहकों के माध्यम से संवाद करते हुए एक सामान्य युद्ध योजना पर सहमत होना होता है। कुछ जनरल गद्दार हो सकते हैं और परस्पर विरोधी जानकारी भेजकर योजना को विफल करने का सक्रिय प्रयास कर सकते हैं। BFT एल्गोरिदम वितरित कंप्यूटिंग में इस समस्या का समाधान प्रदान करते हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि सभी दोषरहित (वफ़ादार) नोड्स एक ही निष्कर्ष पर पहुँचें, भले ही कुछ दोषरहित (गद्दार) नोड्स झूठ बोल सकते हों, मिलीभगत कर सकते हों या मनमाने ढंग से व्यवहार कर सकते हों।

लैम्पॉर्ट, शोस्टैक और पीज़ के 1982 के महत्वपूर्ण शोध पत्र ने यह सिद्ध किया कि किसी प्रणाली को [latex]f[/latex] बाइज़ेंटाइन दोषों को सहन करने के लिए कम से कम [latex]3f+1[/latex] नोड्स (या जनरल) की आवश्यकता होती है। इसका अर्थ है कि एक दुर्भावनापूर्ण कर्ता को सहन करने के लिए, एक प्रणाली को कुल मिलाकर कम से कम चार नोड्स की आवश्यकता होती है। बीएफटी एल्गोरिदम का मूल नोड्स के बीच संदेशों के आदान-प्रदान के कई दौरों पर आधारित है। प्रत्येक दौर में, नोड्स अपनी वर्तमान स्थिति या प्रस्तावित मान के साथ-साथ अन्य नोड्स से प्राप्त संदेशों का आदान-प्रदान करते हैं। इससे विश्वसनीय नोड्स को जानकारी की क्रॉस-चेकिंग करने और विसंगतियों की पहचान करने में मदद मिलती है, जिससे अंततः बहुमत द्वारा स्वीकृत एक सही मान पर सहमति बनती है।

प्रारंभिक बीएफटी एल्गोरिदम, जैसे प्रैक्टिकल बाइजेंटाइन फॉल्ट टॉलरेंस (पीबीएफटी), गणनात्मक रूप से महंगे थे और उनमें संचार ओवरहेड अधिक था, जिससे उनकी स्केलेबिलिटी सीमित हो गई थी। हालांकि, प्रतिकूल वातावरण में सुरक्षा और जीवंतता प्रदान करने की उनकी क्षमता क्रांतिकारी थी। ब्लॉकचेन 2000 के दशक के उत्तरार्ध में प्रौद्योगिकी ने बीएफटी के लिए एक विशाल नया अनुप्रयोग क्षेत्र बनाया। बिटकॉइन जैसी क्रिप्टोकरेंसी (जो बीएफटी के संभाव्य रूप, प्रूफ-ऑफ-वर्क का उपयोग करती है) और नए प्रूफ-ऑफ-स्टेक सिस्टम (जो अक्सर टेंडरमिंट या हॉटस्टफ जैसे स्पष्ट बीएफटी प्रोटोकॉल का उपयोग करते हैं) में सर्वसम्मति तंत्र इन सिद्धांतों पर निर्भर करते हैं ताकि वितरित लेजर की अखंडता और अपरिवर्तनीयता सुनिश्चित हो सके, भले ही नेटवर्क प्रतिभागियों का एक महत्वपूर्ण हिस्सा दुर्भावनापूर्ण हो।

UNESCO Nomenclature: 1203
कंप्यूटर विज्ञान

Type

सॉफ्टवेयर/एल्गोरिदम

व्यवधान

इंक्रीमेंटल

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • वितरित कंप्यूटिंग और सहमति संबंधी समस्याओं पर सामान्य शोध
  • फेल-स्टॉप फॉल्ट मॉडल (जिसे बीएफटी विस्तारित करता है)
  • क्रिप्टोग्राफी और संदेश प्रमाणीकरण के लिए डिजिटल हस्ताक्षर अवधारणाएँ
  • नेटवर्क सिद्धांत और ग्राफ सिद्धांत

आवेदन

  • ब्लॉकचेन और क्रिप्टोकरेंसी प्रोटोकॉल (जैसे, प्रूफ-ऑफ-स्टेक सहमति)
  • वितरित डेटाबेस
  • एयरोस्पेस सिस्टम (जैसे, बोइंग 777) उड़ान नियंत्रण प्रणालियाँ)
  • क्लाउड कंप्यूटिंग अवसंरचना
  • निर्देश पहचान तंत्र

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • energy-efficient BFT algorithms for mobile and IoT उपकरणों
  • बड़े पैमाने पर सार्वजनिक ब्लॉकचेन के लिए स्केलेबल बीएफटी प्रोटोकॉल
  • अतुल्यकालिक बीएफटी प्रणालियाँ जो समय संबंधी मान्यताओं पर निर्भर नहीं करती हैं
  • फेडरेटेड मशीन लर्निंग मॉडल अपडेट को सुरक्षित करने के लिए बीएफटी
  • विश्वसनीय निष्पादन वातावरण (टीईई) का उपयोग करके हार्डवेयर-सहायता प्राप्त बीएफटी
  • BFT-based control systems for स्वायत्त वाहन platoons
  • बीएफटी सहमति द्वारा सुरक्षित विकेन्द्रीकृत पहचान प्रणालियाँ
  • महत्वपूर्ण अवसंरचना नियंत्रण ग्रिडों (जैसे, बिजली, पानी) के प्रबंधन के लिए बीएफटी
  • गतिशील बीएफटी सिस्टम जो बिना रुके नोड्स जोड़ या हटा सकते हैं
  • भविष्य के सुरक्षा खतरों के लिए क्वांटम-प्रतिरोधी बीएफटी एल्गोरिदम
संबंधित विषय: बाइजेंटाइन फॉल्ट टॉलरेंस, बीएफटी, डिस्ट्रीब्यूटेड कंसेंसस, बाइजेंटाइन जनरल्स प्रॉब्लम, ब्लॉकचेन, लेस्ली लैम्पर्ट, डिस्ट्रीब्यूटेड सिस्टम, फॉल्ट टॉलरेंस, मैलिशियस एक्टर्स, पीबीएफटी।

ऐतिहासिक संदर्भ

बायज़ेंटाइन फॉल्ट टॉलरेंस (बीएफटी)

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

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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