Qu’est-ce que la tolérance aux pannes byzantine, et comment assure-t-elle la stabilité de la blockchain ?

La confiance ainsi que la protection sont essentielles à la technologie moderne blockchain– et le système d’accord de tolérance aux erreurs byzantines (BFT) va au cœur de la sécurité d’une blockchain.

La BFT garantit que les blockchains continuent de fonctionner, même si certains participants au réseau ne sont pas fiables ou sont nuisibles. Alors, qu’est-ce que le BFT, comment fonctionne-t-il et pourquoi est-il si essentiel pour la technologie blockchain ?

Qu’est-ce que la tolérance aux pannes byzantine ?

La tolérance aux pannes byzantines fait référence à la capacité d’un réseau ou d’un système à continuer à fonctionner même lorsque certains composants sont endommagés ou ont réellement échoué.

Avec un système BFT, les réseaux blockchain continuent de fonctionner ou d’appliquer les actions prévues tant que la plupart des individus du réseau sont de confiance et aussi réels. Cela indique que plus de cinquante pour cent ou deux tiers des nœuds du réseau blockchain doivent consentir à valider une transaction et à l’ajouter au bloc.

Pour que les nœuds mis en péril puissent déclencher une malveillance sur une blockchain byzantine tolérante aux fautes, ils doivent être majoritaires. Cette malveillance peut prendre la forme d’un double coût, d’une attaque à 51 %, d’une attaque Sybil, et plus encore.

La résistance à l’erreur byzantine dans la technologie moderne blockchain trouve son origine dans la question générale byzantine lancée par Leslie Lamport, Marshall Pease, et aussi Robert Shostak. Cette idée est devenue perceptible lorsqu’ils ont publié un article, avec une copie.hébergée par Microsoft, intitulé  » The Byzantine Generals Problem (PDF) « . ‘ en 1982.

Lamport, Pease et Shostak ont décrit la situation d’un groupe de généraux de l’armée byzantine campant à l’extérieur d’une ville ennemie. Chaque base avait sa propre armée et devait également interagir et prendre une décision unanime sur l’opportunité d’attaquer ou de battre en retraite.

Le problème était de mener à bien une activité commune au milieu de généraux mis en danger. Ce problème a été appelé une faute byzantine, et lorsqu’un système s’attaque efficacement à ce problème, on dit qu’il est tolérant aux fautes byzantines.

Crédit image : Lord Belbury/ Wikimedia Commons

L’idée de tolérance aux pannes byzantine a ensuite été appliquée au réseau blockchain des crypto-monnaies. Dans le domaine des crypto-monnaies, les généraux sont les nœuds qui vérifient les transactions cryptographiques.

Comment fonctionne la tolérance aux pannes byzantine ?

Les réseaux décentralisés mettent en œuvre la résistance aux erreurs byzantines au moyen de règles ou de procédures d’accord. Tous les nœuds du réseau doivent adhérer à ces protocoles ou algorithmes s’ils veulent se joindre à la vérification ainsi qu’au traitement des transactions.

Pour qu’une transaction soit confirmée, affinée et ajoutée à un bloc en expansion, un grand nombre de nœuds doivent convenir que la transaction est authentique grâce à l’algorithme de consensus du réseau. Bitcoin, Ethereum, et aussi divers autres blockchains evidence of job (PoW) et evidence of stake (PoS) utilisent les formules BFT.

Dans l’algorithme de consensus PoW, les mineurs du réseau fixent des défis cryptographiques pour confirmer et créer des blocs enregistrant les achats. Le mineur qui résout les défis gagne initialement le droit d’ajouter la transaction au bloc en croissance et de faire bénéficier le bloc. Cependant, le mineur doit publier des preuves qu’il a résolu le problème pour inclure le bloc.

Le processus de minage dans les blockchains PoW nécessite des systèmes informatiques ou des engins de minage coûteux. Ce coût élevé dissuade les mineurs de partager des informations incorrectes, car d’autres personnes les nieraient certainement. Il diminue également la possibilité que des étoiles destructrices acquièrent le contrôle de la majorité des nœuds du système.

Pendant ce temps, avec le dispositif d’accord PoS, vous devez déposer une certaine quantité de symboles cryptographiques pour obtenir le droit de valider l’accord. Après cela, si la procédure du réseau vous choisit, vous pouvez inclure la transaction au bloc en croissance et également gagner le bénéfice du bloc.

Les systèmes PoS corrigent les failles byzantines en utilisant diverses approches. Par exemple, Ethereum utilise l’algorithme Casper, qui exige qu’au moins deux tiers des nœuds parviennent à un accord sur les blocs. En fin de compte, les systèmes PoS exigent que la plupart des nœuds se mettent d’accord sur les blocs avant qu’ils puissent être inclus.

Ces blockchains font appel aux formules de consensus BFT pour résister aux nœuds de la minorité qui ne sont pas d’accord avec le consensus. De cette manière, le réseau blockchain peut poursuivre sa fonction, en déclinant les transactions endommagées ou malhonnêtes.

Le rôle de la tolérance aux pannes byzantines dans la technologie blockchain.

La technologie blockchain compte sur la résistance aux fautes byzantines pour ces raisons :

• La BFT maintient le réseau blockchain continuellement pratique, malgré quelques nœuds différents.
• Elle maintient le réseau protégé, en le protégeant contre la malignité qui peut être disponible dans le type d’un assaut de 51% (ou assauts de Sybil) ou de double dépense.

Limites de la tolérance aux pannes byzantine.

La résistance aux fautes byzantines a produit des avantages incroyables pour l’industrie de la blockchain. Cependant, le système a encore des préoccupations, spécifiquement l’algorithme pratique d’accord tolérant aux fautes byzantines (pBFT).

La tolérance pratique aux erreurs byzantines est un type maximisé de la résistance originale aux erreurs byzantines. pBFT résout un système asynchrone comprenant un nœud leader primaire et également d’autres nœuds de secours. Dans ce système, les nœuds malveillants ne peuvent pas être plus nombreux que les nœuds honnêtes, généralement pas plus d’un tiers. Les nœuds interagissent toujours les uns avec les autres pour s’assurer que de nombreux nœuds (les sincères) sont d’accord sur l’état du réseau.

Certaines limites du pBFT sont les suivantes :

• Communication élevée : Pour rester utile, le système a besoin d’une communication élevée entre les nœuds. Ce processus prend du temps et entraîne des problèmes d’évolutivité.
• Problèmes d’évolutivité : pBFT a des problèmes d’évolutivité, spécifiquement avec les réseaux qui sont très complets.
• Faible sécurité : le pBFT est sensible aux assauts de Sybil, où un nœud du réseau prétend être 51% des autres nœuds pour dominer le réseau et causer de la malveillance.

Six plateformes populaires basées sur la blockchain BFT.

Voici quelques blockchains qui intègrent les systèmes de résistance aux failles byzantines.

1. Bitcoin

Bitcoin intègre la tolérance aux erreurs byzantines directement dans son réseau par le biais de la méthode de consensus par preuve de travail. La formule de consensus PoW de la blockchain mandate tous les nœuds de la blockchain pour vérifier la structure des informations, la dimension du bloc, l’horodatage du bloc, le hachage de l’en-tête du bloc et également le tout premier achat sur chaque donnée. Cette procédure, appelée hachage de données, utilise de la puissance de calcul.

2. Ethereum

Utilisant auparavant le PoW, la blockchain Ethereum a fait la transition vers un système PoS qui résout ses problèmes byzantins. Les validateurs du réseau mettent en jeu leurs jetons Ether, et la méthode choisit des validateurs francs pour traiter les transactions, confirmer les blocs, ainsi que pour choisir une tête de chaîne. La procédure oblige les stakers à être francs, rendant l’assaut du réseau prohibitif.

3. EOS

La blockchain EOSIO accomplit un accord via une couche asynchrone byzantine de pardon des fautes (aBFT) et une couche de preuve de risque déléguée (DPoS). La couche aBFT confirme chaque bloc de transactions jusqu’à ce qu’il s’agisse du dernier bloc irréversible (LIB). La couche DPoS vérifie ensuite le LIB en tant que dernier bloc irréversible.

4. Ripple

Ripple ne fait appel à aucun des mécanismes de consensus PoW ou PoS. Il utilise plutôt le protocole de consensus XRP Ledger, un dispositif de consensus byzantin tolérant aux pannes. La blockchain continue généralement de fonctionner si les validateurs non fiables représentent beaucoup moins de 20 % du total des validateurs. Ce système permet d’éviter les doubles dépenses ainsi que d’améliorer l’intégrité de la blockchain.

5. Kadena

Kadena utilise un système d’accord ScalableBFT pour valider les blocs. La blockchain incorpore le système PoW de Bitcoin avec des mécanismes d’accord de blockchain décentralisés, nombreux et parallèles, qui sont efficaces sur le plan énergétique, évolutifs et protégés, et qui donnent un résultat bien meilleur que le système de Bitcoin. Cette configuration, appelée « Chainweb », permet à Kadena d’accomplir jusqu’à 480 000 transactions par seconde (TPS) avec 20 chaînes fonctionnant simultanément.

6. Quorum

Le système de consensus pour le cryptosystème Quorum est le système de consensus Istanbul Byzantine fault resistance (IBFT). QuorumChain délègue les libertés civiles d’élire à un pool de nœuds (validateurs) ; un nœud est fait le proposant pour initier la confirmation du bloc tandis que les autres nœuds vérifient le bloc. Si plus d’1/3 des nœuds du pool agissent de manière inexacte, le bloc ne sera certainement pas inséré.

L’avenir de la tolérance aux pannes byzantine est brillant.

Tant que les crypto-monnaies ainsi que la technologie moderne de la blockchain continueront d’exister, la résistance aux erreurs byzantines et aussi divers autres mécanismes d’accord le feront aussi. Néanmoins, ces dispositifs vont probablement continuer à progresser.

Initialement, Ethereum a incorporé la BFT en utilisant PoW, mais Ethereum est passé de PoW à PoS et a également mis à niveau son algorithme BFT. De même, vous continuerez à voir des systèmes plus récents ainsi que des systèmes bien meilleurs avec le temps. Gardez à l’esprit que le domaine de la crypto est en constante évolution.

Abonnez-vous à notre e-newsletter