Le Problème des Généraux Byzantins

Le problème des Généraux Byzantins explique les difficultés rencontrées par les parties décentralisées pour parvenir à un consensus en l'absence d'une autorité centrale chargée d'appliquer les réglementations et de superviser les participants. En raison de défaillances techniques ou de désinformation, les composants peuvent ne pas parvenir à un accord. Voici le problème : « Imaginons plusieurs divisions de l'armée byzantine campées devant une ville ennemie, chaque division étant commandée par son propre général. Les généraux ne peuvent communiquer entre eux que par messager. Après avoir observé l'ennemi, ils doivent décider d'un plan d'action commun. Cependant, certains généraux peuvent être des traîtres, essayant d'empêcher les généraux loyaux de parvenir à un accord. Les généraux doivent disposer d'un algorithme garantissant que (A) Tous les généraux loyaux décident du même plan d'action et (B) Un petit nombre de traîtres ne peut pas amener les généraux loyaux à adopter un mauvais plan » ( Le Problème des Généraux Byzantins, 1982 ). Marshall Pease, Robert Shostak et Leslie Lamport ont proposé le Problème des Généraux Byzantins en 1982, « exprimé de manière abstraite en termes d'un ensemble de généraux de l'armée byzantine campant avec leurs soldats autour d'une ville ennemie. »

Formation du Problème Byzantin

Dans le scénario ci-dessous, l'un des commandants ou le Lieutenant est un traître, empêchant le groupe d'atteindre un consensus. Considérez le traître comme une partie malveillante tentant de faciliter des transactions frauduleuses dans le contexte d'un registre financier.

À mesure que le nombre de parties dans le système augmente, le nombre de voies de communication et le potentiel de méfiance et de désinformation augmentent également. Considérez la difficulté de parvenir à un accord avec des milliers ou des millions de lieutenants ou de généraux impliqués. C'est la difficulté rencontrée par les nœuds régissant un système décentralisé, qui a conduit au développement de modèles de Tolérance aux Pannes Byzantines pour résoudre ce problème.

La Tolérance aux Pannes Byzantines Expliquée

La Tolérance aux Pannes Byzantines (BFT) est une caractéristique des systèmes décentralisés et sans permission qui peuvent détecter et rejeter avec succès les informations fausses ou inexactes. Dans un système de Tolérance aux Pannes Byzantines, toute partie peut rejoindre le réseau de manière pair à pair sans autorité centrale régissant et contrôlant le réseau de participants. Les systèmes de Tolérance aux Pannes Byzantines sont décentralisés et sans permission, n'importe qui peut faire partie du réseau. Sans Tolérance aux Pannes Byzantines, tout participant au réseau pourrait envoyer de fausses informations, compromettant sa fiabilité. Dans le contexte du réseau blockchain Bitcoin, chaque participant est appelé un nœud, un nœud peut rapidement rejoindre le réseau Bitcoin et commencer à diffuser des blocs et des transactions. Le système de tolérance aux pannes byzantines applicable dans les blockchains est la solution au Problème des Généraux Byzantins.

Comment la Tolérance aux Pannes Byzantines est-elle liée à la Blockchain ?

La technologie blockchain est utilisée pour valider, traiter et enregistrer les transactions en cryptomonnaies. Un groupe de nœuds doit s'accorder sur la validité d'une transaction avant qu'elle puisse être complétée. Chaque réseau blockchain dispose d'un algorithme de consensus, qui est l'ensemble des règles que ses nœuds utilisent pour s'accorder sur les transactions. Un réseau blockchain est composé de nœuds connectés en pair à pair. Un nœud blockchain est tout participant au réseau qui se connecte au réseau en utilisant n'importe quel appareil (ordinateur). Les nœuds blockchain communiquent entre eux de manière décentralisée via un consensus. Dans une blockchain totalement décentralisée, aucun nœud n'a plus de pouvoir que les autres nœuds. Les nœuds du réseau blockchain utilisent un consensus pour parvenir à un accord. Dans le contexte des systèmes de Tolérance aux Pannes Byzantines, le consensus est "l'accord des Généraux". Le consensus est la tâche la plus vitale mais aussi la plus difficile dans un système décentralisé sans autorité centrale régissant le réseau. Pour qu'une transaction sur une blockchain décentralisée soit réussie, une majorité de nœuds doit s'accorder sur la validité de la transaction, assurant le fonctionnement efficace et la transparence du réseau blockchain.

Les nœuds byzantins sont des nœuds malveillants dans une blockchain qui tentent de perturber le système. Ces nœuds sont communément appelés nœuds traîtres car ils peuvent intentionnellement induire en erreur d'autres nœuds du réseau afin de voler le système (double dépense) ou simplement perturber le système. Un réseau blockchain correctement opérationnel garantirait que la Tolérance aux Pannes Byzantines de la blockchain l'aide à surmonter les défaillances.

Tolérance aux Pannes Byzantines Pratique et Asynchrone

La Tolérance aux Pannes Byzantines Pratique (pBFT) est un modèle qui fournit une réplication pratique d'état machine byzantine afin de surmonter les limitations des systèmes de tolérance aux pannes byzantines. En partant du principe qu'il existe des défaillances de nœuds indépendantes et des messages manipulés perpétrés par des nœuds indépendants particuliers, le pBFT résout les pannes byzantines. Le modèle pBFT a été développé uniquement pour résoudre les problèmes et les lacunes des solutions de tolérance byzantine déjà disponibles. Les blockchains et l'informatique distribuée sont la principale application des modèles de Tolérance aux Pannes Byzantines Pratique (pBFT). Les modèles de Tolérance aux Pannes Byzantines Pratique réduisent l'influence des nœuds malveillants, protégeant un système décentralisé des défaillances et des temps d'arrêt. L'algorithme est hautement performant et est optimisé pour fonctionner dans des systèmes asynchrones avec seulement une légère augmentation de la latence.

Une caractéristique du modèle de Tolérance aux Pannes Byzantines est appelée tolérance aux pannes byzantines asynchrone (aBFT). Les systèmes de Tolérance aux Pannes Byzantines Asynchrone (aBFT) permettent aux nœuds de réseau fiables de garantir qu'ils s'accorderont sur le timing et le séquençage d'un ensemble de transactions de manière équitable et sécurisée. La propriété 'asynchrone' de la tolérance aux pannes byzantines surmonte les défis de timing des systèmes de tolérance aux pannes byzantines. Dans les systèmes traditionnels de tolérance aux pannes byzantines, lors de l'atteinte d'un consensus, les nœuds partent du principe qu'il existe un seuil maximum de latence des messages. Cette hypothèse de timing dans les systèmes de tolérance aux pannes byzantines qui provoque la perte ou le retard indéfini de certains messages est éliminée par le réseau de tolérance aux pannes byzantines asynchrone (aBFT).