A tolerância a falhas bizantinas (BFT) é um conceito fundamental na tecnologia blockchain, especialmente quando se trata de garantir a integridade e a segurança das transações em redes descentralizadas. Desde a criação do Bitcoin, quase uma década atrás, inúmeras outras criptomoedas surgiram, cada uma com seu próprio método exclusivo. Embora cada criptomoeda tenha suas próprias características únicas, o blockchain é uma parte fundamental de praticamente todas elas.
Blockchains são livros contábeis digitais não supervisionados que são atualizados por uma rede de computadores descentralizada, com apenas algumas exceções notáveis. Portanto, o desenvolvimento de sistemas econômicos baseados na tecnologia blockchain permite a execução de transações públicas e confiáveis sem o envolvimento de terceiros. Há uma aceitação crescente da criptomoeda como alternativa aos sistemas bancários modernos, que são altamente baseados em confiança.
A obtenção do consenso é o processo pelo qual os membros de uma rede concordam com o estado atual do blockchain específico em uma base rotineira. Embora seja possível obter um acordo em redes distribuídas, isso está longe de ser simples. Como resultado desse problema, nasceu a ideia da tolerância a falhas bizantinas.
O Problema dos Generais Bizantinos
O Problema dos Generais Bizantinos é uma questão teórica que destaca como vários generais bizantinos podem lutar para se comunicar enquanto decidem sobre seu próximo movimento. A questão implica que cada general tenha suas próprias tropas e que cada unidade esteja espalhada pela área. Os generais devem atacar ou recuar.
Existe apenas uma opção para cada general: atacar ou recuar. A escolha de um general não pode ser revertida depois de feita. Deve haver um consenso universal entre os generais sobre o que fazer, e eles devem executá-lo coordenadamente.
Um general só pode entrar em contato com o outro por meio de comunicações entregues por correio, causando vários desafios. Como resultado, o problema central do Problema dos Generais Bizantinos é que as comunicações podem ser interrompidas, danificadas ou completamente perdidas.
Além disso, mesmo que uma mensagem seja enviada corretamente, qualquer general pode transmitir uma mensagem falsa para enganar os outros, causando um fracasso total.
O Dilema Geral Bizantino Ilustrado
Cada general simboliza um nó de rede em blockchains, e os nós devem chegar a um acordo sobre o estado do sistema. Em outras palavras, a maioria dos membros em um sistema descentralizado deve concordar e tomar as mesmas medidas para evitar falhas. Pelo menos 66% ou mais nós de rede confiáveis e honestos podem estabelecer consenso nesses sistemas distribuídos.
Como Funciona a Tolerância a Falhas Bizantinas?
Tolerância a falhas bizantinas é a capacidade de uma rede de computadores permanecer funcional mesmo se alguns de seus nós apresentarem mau funcionamento ou se comportarem maliciosamente.
A tolerância a falhas bizantinas é significativa na tecnologia moderna porque permite que um sistema opere mesmo se alguns de seus componentes falharem.
Um sistema de computador, como o de uma aeronave, deve ser capaz de funcionar mesmo que nem todos os seus nós estejam funcionando. Para que os blockchains processem transações criptográficas, a tolerância a falhas bizantinas é obrigatória.
As transações de criptomoeda são validadas, processadas e registradas usando o blockchain. Deve haver um consenso entre os nós antes que uma transação seja concluída. Um algoritmo de consenso é um conjunto de regras que todos os nós em uma rede blockchain devem seguir para concordar com as transações.
Contar com os Votos dos Nós
Contar com os votos dos nós e chegar a um acordo por grande maioria é a ideia de uma abordagem alternativa para o problema. O que tem a vantagem de não precisar de procedimentos que consomem muitos recursos do computador.
A desvantagem de usar esse método é que ele só fornecerá segurança contra falhas bizantinas enquanto uma maioria considerável dos nós no blockchain se comportar de maneira legal.
Os nós no sistema tolerante a falhas bizantinas (BFT) têm a garantia de concordar com o tempo e o consenso das transações na rede. Isso é irrelevante para saber se um terço ou mais dos nós estão intencionalmente paralisando as transações, ou manipulando o sistema de alguma outra forma para impedir que o acordo seja alcançado.
Vantagens do BFT
Facilidade e Velocidade nas Transações
Em primeiro lugar, é a facilidade e a velocidade com que as transações podem ser concluídas. O acordo e o tempo das transações são garantidos na rede tolerante a falhas bizantina (BFT). Portanto, não importa quantos nós estão bloqueando transações deliberadamente ou abusando do sistema para evitar acordos.
Redução de Verificações
As transações não precisam de inúmeras verificações. Quando todos os nós da rede chegam a um consenso sobre várias transações, o bloco é verificado instantaneamente.
Menor Consumo de Energia
Porque não há muitos mineradores envolvidos no processo de elaboração de cálculos complicados para cada bloco de transações. Não há uma grande necessidade de uma grande quantidade de energia do computador ou consumo de energia. Por isso, é muito melhor para a saúde do meio ambiente.
Este método de Tolerância a Falhas Bizantinas tem um consumo de energia menor do que o mecanismo de consenso PoW. O mecanismo de prova de trabalho requer um novo ciclo de PoW para cada novo bloco.
Os mineradores de criptomoedas na rede Bitcoin aumentam gradualmente seu uso de energia. Considerando que outros blockchains usando BFT não requerem processamento caro, resultando em uma diminuição significativa no uso de energia elétrica.
Desvantagens do BFT
Limitações de Tamanho de Grupo de Consenso
No entanto, existem algumas desvantagens associadas à prática do BFT. Por exemplo, o sistema BFT só pode ser usado em sua forma tradicional quando colocado em uso prático. Por causa disso, você só pode participar de tamanhos de grupo de consenso limitados para evitar quantidades excessivas de comunicação necessárias entre os nós.
Ineficiência das Assinaturas Digitais
Além disso, o emprego de assinaturas digitais para fins de autenticação de comunicações pode levantar questões sobre sua potencial ineficiência. Além disso, a segurança do procedimento é aumentada de acordo com o número de nós que o aplicam. E isso tem um efeito adverso na flexibilidade e na largura de banda da rede.
Vulnerabilidade a Ataques Cibernéticos
O sistema também é vulnerável a ataques cibernéticos e mau funcionamento se a maioria da rede optar por se comportar de forma maliciosa.
Um ataque majoritário, também conhecido como ataque de 51%, ocorre quando um único indivíduo ou grupo de pessoas obtém influência de mais de 50% do poder de computação de um blockchain. O método mais comum para fazer isso é alugar o poder do computador de mineração de terceiros.
Além do perigo óbvio de o invasor roubar ativos ou gastá-los ilegalmente, há também o perigo menos óbvio, mas provavelmente mais sério, de a fé do público no sistema blockchain ser severamente danificada.
Por que o BFT é Importante?
Para o leigo, os detalhes técnicos do BFT podem parecer uma preocupação principalmente para cientistas da computação e entusiastas de criptografia. Eles são, até certo ponto. Além disso, as falhas bizantinas não devem mais ser uma preocupação para os consumidores após o estabelecimento de um blockchain seguro.
Enquanto isso, aqueles que estão interessados em usar blockchains para fins que não sejam transações financeiras podem se educar com o BFT, que ainda está em estágios iniciais de planejamento em muitos lugares. Para certas aplicações blockchain, a solução do Bitcoin para o problema da falha bizantina pode não ser eficaz.
O BFT é um componente crítico de uma blockchain bem-sucedida e pode ser aplicado de várias maneiras. Escolher um método significa considerar o tipo de ecossistema blockchain que uma organização busca construir, bem como os objetivos que a comunidade tem.
Tabela Explicativa: Comparação entre BFT e PoW
| Característica | BFT | PoW |
|---|---|---|
| Consumo de Energia | Baixo | Alto |
| Velocidade de Transação | Rápida | Lenta |
| Necessidade de Mineração | Não | Sim |
| Segurança contra Ataques | Alta, desde que a maioria dos nós seja honesta | Alta, mas vulnerável a ataques de 51% |
| Complexidade de Implementação | Moderada | Alta |
Perguntas Frequentes
O que é a Tolerância a Falhas Bizantinas (BFT)?
A tolerância a falhas bizantinas (BFT) é a capacidade de uma rede de computadores permanecer funcional mesmo se alguns de seus nós apresentarem mau funcionamento ou se comportarem maliciosamente. É crucial para garantir a integridade e a segurança das transações em redes descentralizadas.
Por que o BFT é importante para a tecnologia blockchain?
O BFT é importante porque permite que os blockchains processem transações criptográficas de maneira segura e eficiente, mesmo na presença de nós maliciosos ou falhos. Isso é essencial para manter a confiança e a segurança das redes descentralizadas.
Quais são as vantagens do BFT?
As vantagens do BFT incluem a facilidade e a velocidade nas transações, a redução de verificações, e o menor consumo de energia em comparação com outros mecanismos de consenso, como o Proof of Work (PoW).
Quais são as desvantagens do BFT?
As desvantagens do BFT incluem limitações de tamanho de grupo de consenso, ineficiência das assinaturas digitais, e vulnerabilidade a ataques cibernéticos se a maioria da rede optar por se comportar de forma maliciosa.
Como o BFT difere do PoW?
O BFT difere do PoW principalmente no consumo de energia e na velocidade de transação. Enquanto o PoW requer um alto consumo de energia e é relativamente lento, o BFT é mais eficiente em termos de energia e permite transações mais rápidas.
Conclusão
Em conclusão, a tolerância a falhas bizantinas (BFT) desempenha um papel crucial na transformação de sistemas baseados em consenso. Os aplicativos que usam a tecnologia blockchain estão gradualmente ganhando força em vários setores. No entanto, há muitos problemas que estão surgindo nas redes blockchain recentes.
Diante disso, é essencial ver o BFT como uma ferramenta essencial para garantir que o sistema continue funcionando corretamente, apesar da presença de agentes mal-intencionados. Como a blockchain é aberta e transparente, ela pode atrair pessoas antiéticas. Portanto, é vital ter uma compreensão sólida dos processos de consenso, incluindo o BFT.
Desde que o Bitcoin foi criado há quase dez anos, muitas outras criptomoedas foram criadas, cada uma com seu próprio método. A obtenção de consenso é o processo pelo qual os membros de uma rede concordam regularmente sobre o estado atual de um blockchain. O Problema dos Generais Bizantinos mostra como os generais bizantinos podem lutar para se comunicar enquanto planejam seu próximo movimento.
Cada criptomoeda possui um algoritmo de consenso que a ajuda a atingir pelo menos algum nível de tolerância a falhas bizantinas. A Tolerância à Trincheira Bizantina é a capacidade de uma rede de computadores operar apesar do mau funcionamento ou de nós maliciosos. Um algoritmo de consenso é um conjunto de regras que todos os nós em uma rede blockchain devem seguir para concordar com as transações.
À medida que a tecnologia blockchain continua a crescer, também crescerão os processos empregados para estabelecer consenso. A compreensão do BFT é fundamental para garantir a segurança e a eficiência das redes descentralizadas.
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