Tolleranza ai guasti bizantini (BFT)
1982-07-01
- Leslie Lamport
- Robert Shostak
- Marshall Pease
BFT (acronimo La tolleranza ai guasti bizantini (o tolleranza ai guasti bizantini) è una proprietà di un sistema che gli consente di continuare a funzionare correttamente e raggiungere il consenso anche se alcuni dei suoi componenti si guastano in modi arbitrari e imprevedibili, inclusi comportamenti dannosi (guasti bizantini). Questa è una garanzia molto più forte rispetto alla semplice tolleranza ai guasti di crash. Richiede un minimo di [latex]3f+1[/latex] componenti totali per tollerare [latex]f[/latex] componenti difettosi e dannosi.
La Tolleranza ai Guasti Bizantini (BFT) affronta il "Problema dei Generali Bizantini", un esperimento mentale in cui i generali leali di un esercito bizantino devono concordare un piano di battaglia comune comunicando attraverso messaggeri potenzialmente infidi. Alcuni generali potrebbero essere traditori e tentare attivamente di sabotare il piano inviando informazioni contraddittorie. Gli algoritmi BFT forniscono una soluzione a questo problema nel calcolo distribuito, garantendo che tutti i nodi non difettosi (leali) giungano alla stessa conclusione, nonostante la presenza di nodi difettosi (traditori) che possono mentire, colludere o comportarsi in modo arbitrario.
L'articolo fondamentale del 1982 di Lamport, Shostak e Pease ha dimostrato che affinché un sistema tolleri i difetti bizantini [latex]f[/latex], devono esserci almeno [latex]3f+1[/latex] nodi totali (o generali).
I primi algoritmi BFT, come Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT), erano computazionalmente costosi e avevano un elevato overhead di comunicazione, limitandone la scalabilità. Tuttavia, la loro capacità di garantire sicurezza e vitalità in un ambiente avversario è stata rivoluzionaria. L'ascesa della tecnologia blockchain alla fine degli anni 2000 ha creato un nuovo e vasto campo di applicazione per BFT. I meccanismi di consenso in criptovalute come Bitcoin (che utilizzano la Proof-of-Work, una forma probabilistica di BFT) e i più recenti sistemi Proof-of-Stake (che spesso utilizzano protocolli BFT espliciti come Tendermint o HotStuff) si basano su questi principi per garantire l'integrità e l'immutabilità del registro distribuito, anche se una frazione significativa dei partecipanti alla rete è dannosa.
UNESCO Nomenclature: 1203
- Informatica
Interruzione
Incrementale
Precursori
- Ricerca generale sul calcolo distribuito e sui problemi di consenso
- Modelli di guasto fail-stop (che BFT estende)
- Concetti di crittografia e firma digitale per l'autenticazione dei messaggi
- Teoria delle reti e teoria dei grafi
Applicazioni
- protocolli blockchain e criptovalute (ad esempio, consenso proof-of-stake)
- database distribuiti
- sistemi aerospaziali (ad esempio, sistemi di controllo di volo del Boeing 777)
- infrastruttura di cloud computing
- sistemi di rilevamento delle intrusioni
Idee e potenziali innovazioni
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