Byzantine Fault Tolerance là gì? Tầm quan trọng của BFT trong thế giới Blockchain

Bitcoin được tạo ra vào năm 2008 với vai trò như một hệ thống tiền mã hoá ngang hàng, khi nhiều đồng tiền tiền mã hoá khác được sinh ra, trong đó mỗi đồng tiền đều có một cơ chế riêng. Nhưng điểm chung của hầu hết các dự án chính là Blockchain – yếu tố cốt lõi trong kiến trúc.

Ngoài một số ngoại lệ, các Blockchains được thiết kế với mục đích hướng tới phi tập trung, hoạt động như một sổ cái điện tử được duy trì bởi một mạng lưới – các nút máy tính phân tán. Vậy thì Byzantine Fault Tolerance (BFT) là gì? Tầm quan trọng của BFT trong thế giới Blockchain như thế nào? Hãy cùng GFS Blockchain tìm hiểu về khái niệm này nhé.

Tổng quan

Để thiết lập công nghệ Blockchain, những câu đố phức tạp từng làm đau đầu thế giới công nghệ đã được giải quyết. Một trong những trở ngại này chính là vấn đề Byzantine Fault Tolerance (BFT)

Cũng giống như hầu hết các hệ thống tính toán phân tán, những người tham gia mạng lưới tiền mã hoá cần phải đồng ý về trạng thái hiện tại của blockchain, và đó là cái mà chúng ta gọi là “sự đồng thuận”. Tuy nhiên, việc đạt được sự đồng thuận trên mạng lưới phân tán một cách an toàn và đáng tin cậy không phải là một điều dễ dàng.

Vậy thì, làm thế nào mà một mạng lưới phân tán gồm các nút máy tính để đạt được sự đồng thuận khi xử lý một quyết định, nếu một số các nút trong đó có khả năng sẽ thất bại hoặc không đáng tin? Đây là câu hỏi cơ bản của vấn đề được đặt tên là bài toán các vị tướng Byzantine, từ đó làm khai sinh ra khái niệm về hệ thống chịu lỗi – Byzantine Fault Tolerance (BFT)

Bài toán về các vị tướng quân Byzantine là gì?

Bài toán Byzantine được định nghĩa trong một bài báo do Leslie Lamport, Robert Shotak, và Marshall Pease xuất bản năm 1982. Bài báo được đặt tên là “Bài toán các vị tướng Byzantine”. Nêu một câu chuyện ngụ ngôn về các vấn đề để đạt được “sự đồng thuận” trong một hệ thống phi tập trung.

Câu chuyện ngụ ngôn như sau:

1 – Trước trận chiến, các tướng lĩnh Byzantine, chỉ huy các đoàn quân khác nhau, cố gắng quyết định xem họ nên tấn công hay rút lui. Điều này phải đạt được bằng cách “chuyển các thông điệp” qua các sứ giả giữa họ và đi đến một sự thỏa thuận (hay sự đồng thuận).

2 – Tuy nhiên, có một vấn đề. Có khả năng một số tướng lĩnh hoặc một số sứ giả có thể là kẻ phản bội lại thủ lĩnh. Những tướng lĩnh và sứ giả phản bội này có thể thay đổi thông điệp và chuyển các thông điệp gây hại – Phá hoại kế hoạch của các tướng lĩnh trung thành. Vì vậy, các tướng thủ lĩnh cần tìm cách đạt được sự đồng thuận khi nắm trong tay những thông tin trên.

Đối với công nghệ blockchain/công nghệ sổ cái phân tán, câu chuyện ngụ ngôn trên có thể được ví như các vị tướng có thể được xem là các nút (node) và sứ giả trên xem như các kết nối hoặc giao thức truyền tin.

Vậy, nếu trong một mạng lưới mà không thành viên nào có thể xác minh được danh tính của các thành viên khác, thì làm sao các thành viên có thể đồng ý với nhau về một quyết định nào đó?

Giải quyết bài toán Byzantine thông qua Bitcoin

Bitcoin đã giải quyết vấn đề chung của Byzantine bằng cách sử dụng cơ chế đồng thuận Proof of Work để thiết lập một bộ quy tắc rõ ràng và khách quan cho Blockchain.

Để thêm thông tin, khi một khối (block) được đưa vào blockchain, một thành viên của mạng phải phát tín hiệu – bằng chứng rằng họ đã đầu tư công sức đáng kể vào việc tạo ra một khối. Công việc này đặt ra chi phí lớn cho người sáng tạo (creator) và do đó khuyến khích họ cũng phải phát ra tín hiệu, thông tin trung thực ngược lại.

Trong khi đó, giao thức Bitcoin quy định các quy tắc chính của hệ thống, thuật toán đồng thuận PoW sẽ quy định cách thức, các quy tắc này sẽ được “tuân theo” để đạt được sự đồng thuận (ví dụ, trong quá trình xác minh và xác nhận giao dịch).

Vì vậy, cách duy nhất để đạt được sự đồng thuận trong các loại hệ thống phân tán này là phải có sự đồng thuận của ít nhất ⅔ hoặc của nhiều hơn các nút mạng trung thực, và đáng tin cậy. Điều này có nghĩa là nếu phần lớn nút trong mạng quyết định thực hiện hành động gây hại, hệ thống sẽ dễ bị lỗi và bị tấn công (ví dụ như tấn công 51%).

Ngắn gọn, Hệ thống Byzantine Fault Tolerance (BFT) là hệ thống có thể giải quyết được vấn đề của bài toán các vị tướng quân Byzantine. Điều này có nghĩa là hệ thống BFT có thể tiếp tục hoạt động ngay cả khi một số nút bị lỗi hoặc thực hiện hành động gây hại cho mạng lưới.

*** Xem thêm: Phân biệt Proof of Work (PoW) – Proof of Stake (PoS)

Tổng kết

Khái niệm Proof of Work đã có từ lâu trước khi sự ra đời của các đồng tiền mã hoá, Satoshi Nakamoto đã phát triển nó thành một thuật toán cho phép tạo ra Bitcoin như là một hệ thống BFT.

Lưu ý rằng thuật toán PoW không đảm bảo 100% chịu lỗi Byzantine, nhưng nhờ vào quá trình đào tốn kém chi phí và các kỹ thuật mã hóa đằng sau, PoW đã chứng tỏ là một trong những thuật toán triển khai an toàn và đáng tin cậy nhất cho các mạng Blockchain. Theo nghĩa đó, thuật toán đồng thuận Proof of Work, được thiết kế bởi Satoshi Nakamoto, được coi là một trong những giải pháp thiên tài nhất cho vấn đề lỗi Byzantine.

Mặc dù PoW, PBFT và PoS là các cơ chế đồng thuận phổ biến nhất, nhưng nhiều cơ chế đồng thuận khác như DPOS, PoET và DAG hỗ trợ cho vấn đề BFT với các mức độ thành công khác nhau. Do đó, các ứng dụng tiềm năng từ các cơ chế đồng thuận mới, đang tạo cảm hứng cho những cải tiến mở rộng trong tương lai.

GFS Blockchain sẽ liên tục cập nhật thông tin mới về thị trường, mọi người hãy theo dõi thường xuyên chuyên mục thông tin dự án tại website và đừng quên tham gia vào nhóm cộng đồng của GFS để cùng thảo luận với các thành viên khác nhé!

Các kênh truyền thông chính thức của GFS Blockchain: