Toleransi Kesalahan Bizantium

Sejak dimulainya Bitcoin pada tahun 2008, sebagai sistem kas elektronik peer-to-peer , banyak cryptocurrency lainnya dibuat, masing-masing dengan mekanisme tertentu. Tapi satu kesamaan yang dimiliki oleh hampir semua cryptocurrency adalah blockchain, sebagai elemen inti dari arsitektur mereka.

Dengan sedikit pengecualian, blockchain sengaja dirancang untuk terdesentralisasi, berfungsi sebagai buku besar digital yang dikelola oleh jaringan node komputer terdistribusi . Untuk alasan ini, teknologi blockchain memungkinkan terciptanya sistem ekonomi tanpa kepercayaan, di mana transaksi keuangan yang transparan dan andal dapat dijalankan tanpa perlu perantara. Cryptocurrency diadopsi sebagai alternatif yang layak untuk perbankan tradisional dan sistem pembayaran, yang sangat bergantung pada kepercayaan.

Sama seperti sebagian besar sistem komputasi terdistribusi, para peserta jaringan cryptocurrency perlu secara teratur menyetujui keadaan blockchain saat ini, dan itulah yang kami sebut pencapaian konsensus. Namun, mencapai konsensus pada jaringan terdistribusi, dengan cara yang aman dan efisien, jauh dari tugas yang mudah.

Jadi, bagaimana jaringan node komputer terdistribusi dapat menyetujui suatu keputusan, jika beberapa node cenderung gagal atau bertindak tidak jujur? Inilah pertanyaan mendasar dari apa yang disebut masalah Jenderal Bizantium, yang melahirkan konsep toleransi kesalahan Bizantium.

Apa Masalah Jenderal Bizantium?

Singkatnya, Masalah Jenderal Bizantium dipahami pada tahun 1982 sebagai dilema logis yang menggambarkan bagaimana sekelompok jenderal Bizantium mungkin memiliki masalah komunikasi ketika mencoba menyetujui langkah mereka selanjutnya.

Dilema mengasumsikan bahwa setiap jenderal memiliki pasukannya sendiri dan bahwa setiap kelompok ditempatkan di lokasi berbeda di sekitar kota yang ingin mereka serang. Para jenderal harus setuju untuk menyerang atau mundur. Tidak masalah apakah mereka menyerang atau mundur, selama semua jenderal mencapai konsensus, yaitu menyepakati keputusan bersama untuk melaksanakannya dalam koordinasi.

Oleh karena itu, kami dapat mempertimbangkan persyaratan berikut:

Setiap jenderal harus memutuskan: menyerang atau mundur (ya atau tidak);

Setelah keputusan dibuat, itu tidak dapat diubah;

Semua jenderal harus menyepakati keputusan yang sama dan melaksanakannya secara sinkron.

Masalah komunikasi tersebut di atas terkait dengan kenyataan bahwa seorang jenderal hanya dapat berkomunikasi dengan jenderal lain melalui pesan yang diteruskan oleh seorang kurir. Akibatnya, tantangan utama dari Masalah Jenderal Bizantium adalah bahwa pesan-pesan itu entah bagaimana bisa tertunda, hancur, atau hilang.

Selain itu, bahkan jika pesan berhasil disampaikan, satu atau lebih jenderal dapat memilih (untuk alasan apapun) untuk bertindak jahat dan mengirim pesan palsu untuk membingungkan jenderal lainnya, yang menyebabkan kegagalan total.

Jika kita menerapkan dilema pada konteks blockchain, setiap jenderal mewakili node jaringan, dan node perlu mencapai konsensus tentang kondisi sistem saat ini. Dengan kata lain, mayoritas peserta dalam jaringan terdistribusi harus setuju dan melakukan tindakan yang sama untuk menghindari kegagalan total.

Oleh karena itu, satu-satunya cara untuk mencapai konsensus dalam jenis sistem terdistribusi ini adalah dengan memiliki setidaknya ⅔ atau lebih node jaringan yang andal dan jujur. Ini berarti bahwa jika sebagian besar jaringan memutuskan untuk bertindak jahat, sistem rentan terhadap kegagalan dan serangan (seperti serangan 51% ).

Toleransi Sesar Bizantium (BFT)

Singkatnya, toleransi kesalahan Bizantium (BFT) adalah properti dari sistem yang mampu menahan kelas kegagalan yang berasal dari Masalah Jenderal Bizantium. Ini berarti sistem BFT dapat terus beroperasi bahkan jika beberapa node gagal atau bertindak jahat. 

Ada lebih dari satu solusi yang mungkin untuk Masalah Jenderal Bizantium dan, karenanya, banyak cara untuk membangun sistem BFT. Demikian juga, ada pendekatan berbeda untuk blockchain untuk mencapai toleransi kesalahan Bizantium dan ini membawa kita ke apa yang disebut algoritma konsensus.

Algoritma konsensus Blockchain

Kita dapat mendefinisikan algoritma konsensus sebagai mekanisme yang melaluinya jaringan blockchain mencapai konsensus. Implementasi yang paling umum adalah Proof of Work (PoW) dan Proof of Stake (PoS). Tapi mari kita ambil kasus Bitcoin sebagai contoh.

Sementara protokol Bitcoin menentukan aturan utama sistem, algoritma konsensus PoW adalah yang menentukan bagaimana aturan ini akan diikuti untuk mencapai konsensus (misalnya, selama verifikasi dan validasi transaksi).

Meskipun konsep Proof of Work lebih tua dari cryptocurrency, Satoshi Nakamoto mengembangkan versi modifikasinya sebagai algoritme yang memungkinkan pembuatan Bitcoin sebagai sistem BFT.

Perhatikan bahwa algoritma PoW tidak 100% toleran terhadap kesalahan Bizantium, tetapi karena proses penambangan yang memakan biaya dan teknik kriptografi yang mendasarinya, PoW telah terbukti menjadi salah satu implementasi yang paling aman dan andal untuk jaringan blockchain. Dalam hal ini, algoritme konsensus Proof of Work, yang dirancang oleh Satoshi Nakamoto , dianggap oleh banyak orang sebagai salah satu solusi paling jenius untuk kesalahan Bizantium.

Kesimpulan

Masalah Jenderal Bizantium adalah dilema menarik yang akhirnya memunculkan sistem BFT, yang diterapkan secara luas dalam berbagai skenario. Di luar industri blockchain, beberapa kasus penggunaan sistem BFT termasuk industri penerbangan, luar angkasa, dan tenaga nuklir.

Dalam konteks cryptocurrency, memiliki komunikasi jaringan yang efisien bersama dengan mekanisme konsensus yang baik sangat penting untuk setiap ekosistem blockchain. Mengamankan sistem ini merupakan upaya berkelanjutan, dan algoritme konsensus yang ada belum mengatasi beberapa batasan (seperti skalabilitas). Meskipun demikian, PoW dan PoS adalah pendekatan yang sangat menarik sebagai sistem BFT, dan potensi aplikasinya tentu menginspirasi inovasi yang tersebar luas.

Sorotan BFT Praktis

Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang toleransi kesalahan Bizantium praktis atau asinkron , Anda harus memahami sifatnya. Berikut adalah beberapa aspek penting yang dengan jelas mendikte mekanisme konsensus BFT asinkron.

Pada dasarnya, semua node dalam model BFT asinkron atau praktis disusun secara berurutan. Satu simpul dalam jaringan berfungsi sebagai simpul utama atau simpul pemimpin, dan simpul lainnya dikenal sebagai simpul cadangan. 

Semua node dalam sistem memungkinkan kemampuan untuk komunikasi antar node. Tujuan utama dari komunikasi berfokus untuk memastikan bahwa node yang jujur ​​dalam jaringan dapat mencapai kesepakatan khusus mengenai keadaan sistem blockchain berdasarkan mayoritas. 

Node memiliki kemampuan untuk berkomunikasi satu sama lain secara mulus dan konsisten. BFT praktis memastikan bahwa node tidak hanya memverifikasi pesan tetapi juga memastikan bahwa pesan tersebut tidak mengalami modifikasi apa pun selama transmisi. 

Kerja pBFT

Cara kerja model Toleransi Kesalahan Bizantium praktis sangat bergantung pada asumsi tertentu. Asumsi yang paling menonjol mengenai BFT praktis mengacu pada fakta bahwa jumlah node berbahaya dalam jaringan tidak boleh sama dengan atau lebih dari sepertiga dari total node dalam sistem untuk jendela kerentanan tertentu. 

Node tambahan dalam sistem akan mengurangi probabilitas matematis untuk sejumlah node yang berjumlah hampir sepertiga dari total node dalam sistem menjadi berbahaya. Algoritme BFT praktis memastikan fasilitas keamanan serta keaktifan untuk sejumlah node hingga (n-1)/ 1/3. Dalam hal ini, n menunjukkan jumlah total node yang berbahaya atau rusak secara bersamaan. Hasil berikut pada akhirnya menunjuk pada kebenaran tanggapan yang diterima klien atas permintaan mereka atas dasar linearisasi.

***kalo di Core harus 2/3 validator bermufakat untuk jahatnya***

Intinya

Pada catatan terakhir, cukup jelas bahwa Toleransi Kesalahan Bizantium memiliki peran penting dalam mengubah pendekatan konsensus. Aplikasi Blockchain perlahan mendapatkan momentum di berbagai sektor. Namun, ada banyak kekhawatiran yang muncul di jaringan blockchain modern. 

Oleh karena itu, penting untuk melihat BFT sebagai instrumen vital untuk memastikan bahwa jaringan berfungsi secara normal meskipun ada aktor jahat. Blockchain dapat diakses dan transparan, sehingga dapat mengundang banyak peserta yang tidak diinginkan yang ingin mengambil kepentingan pribadi mereka. Jadi, pemahaman yang jelas tentang mekanisme konsensus seperti BFT dan improvisasi seperti BFT praktis menjadi perlu. Pelajari lebih lanjut tentang model BFT sekarang.