ما هي معضلة الجنرالات البيزنطيين ؟

1

منذ إنشاء البيتكوين في عام 2008 ، كنظام مالي إلكتروني يعمل بطريقة معاملات الند للند peer-to-peer trasaction ، تم إنشاء العديد من العملات الرقمية الأخرى ، و كل واحدة لها آلية عمل معينة ، و لكن هناك شيء واحد مشترك بين جميع العملات الرقمية تقريبا ، و هو تقنية البلوكتشين بإعتبارها العنصر الأساسي في البناء الهيكلي للعملات الرقمية .

مع إستثناءات قليلة ، تم تصميم البلوكتشين بشكل متعمد لتكون شبكة لامركزية ، تعمل بمثابة دفتر بيانات ledger رقمية ، و التي يتم المحافظة عليه من خلال شبكة موزعة من نقاط الكمبيوتر computer nodes ، و لهذا السبب ، سمحت تكنولوجيا البلوكتشين بإنشاء أنظمة إقتصادية لا تحتاج للثقة في أطراف أخرى ، حيث يمكن تنفيذ المعاملات المالية بشفافية و موثوقية بها دون الحاجة إلى الوثوق بوسطاء أو طرف ثالث .
يتم تبني العملات الرقمية بإعتبارها بديلا قابلا للتطبيق لأنظمة الصرف و الدفع التقليدية ، و التي تعتمد بشكل كبير على عامل الثقة .

مثلما هو الحال في معظم أنظمة الحوسبة الموزعة ، يحتاج المشاركون في شبكة للعملات الرقمية إلى الإتفاق بإنتظام على الوضع الحالي لشبكة البلوكتشين ، وهذا ما نسميه نظام توافق الأراء ” consensus ” ، و مع ذلك ، فإن التوصل إلى نظام توافق في الآراء بشأن الشبكات الموزعة ، بطريقة آمنة و مضمونة ، أبعد ما يكون عن كونه مهمة سهلة .

إذن ، كيف يمكن لشبكة موزعة من نقاط الكمبيوتر computer nodes أن توافق على القرار ، إذا كان من المرجح أن تفشل بعض العقد nodes ، أو أن تعمل بشكل غير شريف ؟!
هذه هو السؤال الأساسي لما يسمى معضلة الجنرالات البيزنطيين Byzantine Generals Problem ، و التي ولدت مفهوم Byzantine fault tolerance التسامح مع الخطأ البيزنطي و هذا موضوع اليوم .
نشرت منصة تداول العملات الرقمية Binance شرحا تفصيلا عن هذه المسألة عبر موضوع في Binance Academy ننقله إليكم في عرب فوليو الإخباري .
” تفاصيل المقال “

ما هي معضلة الجنرالات البيزنطيين Byzantine Generals’ Problem ؟

في بضع كلمات ، تم تصور معضلة الجنرالات البيزنطيين في عام 1982 على أنها معضلة منطقية توضح كيف أن مجموعة من الجنرالات البيزنطيين قد يواجهون مشاكل في التواصل عند محاولة الإتفاق على ماهية الخطوة التالية .

تفترض هذه المعضلة أن لكل جنرال جيشه الخاص ، و أن كل مجموعة تقع في مواقع مختلفة حول المدينة تنوي الهجوم عليها ، و هنا يجب على جنرالات الجيش الإتفاق على خطوة معينة إما الهجوم أو التراجع ، و لا يهم ما إذا كانوا يهاجمون أو يتراجعون ، طالما أن جميع الجنرالات يتوصلون إلى توافق في الآراء consensus ، أي الإتفاق على قرار مشترك من أجل تنفيذه بالتنسيق .

لذلك ، قد نضع في الإعتبار الأهداف التالية في العملية :

  • على كل جنرال جيش أن يقرر: الهجوم أو التراجع بإختيار نعم أو لا

  • بعد إتخاذ القرار ، لا يمكن تغييره

  • يجب أن يتفق جميع الجنرالات على نفس القرار و ينفذونه بطريقة متزامنة.

ترتبط مشاكل الإتصال المذكورة أعلاه بحقيقة أن جنرال جيش واحد قادر فقط على التواصل مع شخص آخر من خلال الرسائل ، والتي يتم إرسالها من قبل الناقل. وبالتالي ، فإن التحدي الرئيسي لمعضلة الجنرالات البيزنطيين هو أن الرسائل يمكن أن تتأخر أو تتلف أو تضيع

بالإضافة إلى ذلك ، حتى إذا تم تسليم رسالة بنجاح ، فقد يختار جنرال واحد أو أكثر ( لأي سبب ) التصرف بشكل خبيث و يقوم بإرسال رسالة إحتيالية للتشويش على جنرالات الجيش الآخرين ، مما يؤدي إلى الفشل التام .

و إذا طبقنا هذه المعضلة في سياق شبكة البلوكتشين ، فإن كل جنرال يمثل عقدة شبكة network node ، و يتعين على تلك الـ node التوصل إلى توافق في الآراء consensus بشأن الحالة الراهنة للنظام ، و بطريقة أخرى ، يتعين على غالبية المشاركين داخل شبكة موزعة ، الموافقة على نفس الإجراء و تنفيذه من أجل تجنب حدوث فشل كامل .

ولذلك ، فإن الطريقة الوحيدة للتوصل إلى توافق في الآراء consensus في هذه الأنواع من النظام الموزع هي من خلال وجود ثلثين أو أكثر من مجموع عقد شبكة network nodes موثوقة و صادقة على الأقل ، وهذا يعني أنه إذا قررت غالبية الشبكة التصرف بشكل ضار ، فإن النظام يكون عرضة للفشل والهجمات مثل هجوم الـ 51 % Attack ( الهجوم بنسبة 51٪ )

ما هو الـ Byzantine Fault Tolerance ) BFT) ؟

في بضع كلمات ، فإن الـ (BFT- Byzantine fault tolerance ) هو خاصية نظام قادر على مقاومة فئة الفشل المستمدة من معضلة الجنرالات البيزنطيين  . وهذا يعني أن نظام الـ BFT قادر على الإستمرار في التشغيل حتى في حالة فشل بعض الـ nodes أو في حال التصرف بشكل ضار .

و هناك أكثر من حل ممكن لمعضلة الجنرالات البيزنطيين ، و بالتالي ، هناك طرق متعددة لبناء نظام الـ BFT ، و بالمثل ، هناك أساليب مختلفة لتحقيق عملية التسامح مع الخطأ البيزنطي Byzantine fault tolerance ، و هذا يقودنا إلى ما يسمى خوارزميات الإجماع consensus algorithms. .

خواريزميات توافق البلوكتشين Blockchain Consensus Algorithms

يمكننا تحديد خوارزمية الإجماع كالآلية التي من خلالها تصل شبكة البلوكتشين إلى الإجماع ، و التطبيقات الأكثر شيوعًا هي Proof of Work -PoW) و ( Proof of Stake – PoS) ، و لكن دعونا نأخذ حالة نظام عمل البيتكوين كمثال .

في حين ينص بروتوكول البيتكوين على القواعد الأساسية للنظام ، فإن خوارزمية توافق الآراء في PoW هي التي تحدد كيفية إتباع هذه القواعد من أجل التوصل إلى توافق في الآراء (على سبيل المثال ، أثناء التحقق و التأكيد من المعاملات ).

على الرغم من أن مفهوم الـ Proof of Work هو أقدم من العملات الرقمية ، فقد طور ساتوشي ناكاموتو نسخة معدّلة منه كخوارزمية مكنت من إنشاء البيتكوين كنظام BFT .

لاحظ هنا أن خوارزمية Proof of Work ليست متسامحة 100 في المائة مع الـ Byzantine fault ، ولكن بسبب عملية التعدين الكثيفة التكلفة و تقنيات التشفير الأساسية cryptographic techniques ، أثبتت خواريزمية الـ Proof of Work أنها واحدة من أكثر التطبيقات أمانًا و موثوقية لشبكات البلوكتشين .
و بهذا المعنى ، يعتبر خوارزمية توافق الأراء Proof of Work ، التي صممها ساتوشي ناكاموتو ، من قبل الكثيرين كواحدة من الحلول الأكثر عبقرية لمواجهة الأخطاء البيزنطية Byzantine faults .

” استنتاج “
معضلة الجنرالات البيزنطيين هي معضلة مثيرة أثارت في نهاية المطاف أنظمة الـ Byzantine fault tolerance – BFT ، و التي يتم تطبيقها على نطاق واسع في سيناريوهات مختلفة ، أبعد من صناعة تقنية البلوكتشين ، عدد قليل من حالات إستخدام أنظمة الـ BFT تشمل صناعات الطيران ، و الفضاء ، و الطاقة النووية .

ضمن سياق العملات الرقمية ، فإن وجود شبكة إتصال فعالة جنبا إلى جنب مع آلية توافق consensus mechanism جيدة يعتبر أمر حيوي لأي نظام بلوكتشين بيئي blockchain ecosystem ، و يعتبر تأمين هذه الأنظمة جهدًا مستمرًا ولا تزال خوارزميات الإجماع consensus algorithms الموجودة في حاجة إلى التغلب على بعض القيود ( مثل القابلية إلى التوسع ) ، ومع ذلك ، تعتبر أنظمة خواريزيميات الـ PoW – Proof of Work و PoS – Proof of Stake منهجين شيقين للغاية لأنظمة الـ Byzantine fault tolerance – BFT ، و التطبيقات المحتملة هي بالتأكيد مصدر إلهام واسع الإنتشار .
المصدر : binance.vision

يفسر الأستاذ أحمد البحيري “معضلة الجنرالات البيزنطيين” بشكل مبسط و شيق ضمن هذا الفيديو بعنوان “كيف بدأ البيتكوين”

و اقرأ أيضا المقالات التالية :

تعليق 1
  1. وليد يقول

    اشكرك اخ مصطفى على الموضوع الرائع

اترك رد

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.