Khả năng Chịu lỗi Byzantine (Byzantine Fault Tolerance, sau đây gọi là BFT) là một trong những đặc tính cơ bản của các quy tắc hoặc giao thức blockchain đáng tin cậy.

Blockchain cho phép máy tính và con người thỏa thuận mọi thứ mà không cần tin tưởng lẫn nhau. Mạng lưới người và máy tính này đơn giản chỉ cần tin tưởng rằng các quy tắc mà họ đang tuân theo là đáng tin cậy. BFT là một trong những đặc tính cơ bản của để tạo ra các quy tắc hoặc giao thức blockchain đáng tin cậy.

Nhưng trước khi chúng ta có thể hiểu được BFT là gì, hãy lùi lại một bước và tìm ra ý nghĩa của các máy ngang hàng (peer), nút (node) và sự đồng thuận (consensus).

Máy ngang hàng (peer) và nút (node) là gì?

Hầu hết các blockchain hoặc các loại tiền crypto hoạt động như một mạng lưới, trong đó tất cả các máy tính đều có quyền truy cập và quyền hạn như nhau, đồng thời giao tiếp trực tiếp với nhau. Mỗi máy tính trong mạng này được gọi là một máy ngang hàng hoặc một nút.

Trong một hệ thống phi tập trung thực sự, không có máy ngang hàng hay nút nào có nhiều quyền hạn hoặc quyền lực hơn nút nào. Nghĩa là sẽ không có người quản lý, điều phối viên hay giám đốc thi hành các quy tắc, xác định điều gì là đúng và trừng phạt các hành vi sai trái. Thay vào đó, hệ thống dựa trên một thực tế là tất cả các nút phải tuân theo các quy tắc hoặc giao thức giống nhau để đi đến thỏa thuận.

Đồng thuận (consensus) là gì?

Đồng thuận chỉ đơn giản có nghĩa là một thỏa thuận chung. Trong một hệ thống phi tập trung không có các cơ quan quản lý, việc đạt được sự đồng thuận là một trong những điều quan trọng nhất và khó thực hiện nhất. Để hệ thống hoặc mạng hoạt động một cách chính xác, phần lớn các nút phải đồng ý rằng điều gì là đúng và đều đặn đạt được sự đồng thuận trong một khoảng thời gian nhất định.

Vấn đề là một số nút không thể tránh khỏi việc gặp lỗi, hoạt động sai, hoặc chỉ đơn giản là không đồng ý với sự đồng thuận của các nút khác, do đó hệ thống phải được thiết kế theo cách mà có thể giải quyết vấn đề không thể tránh khỏi này.

Vậy, Khả năng Chịu lỗi Byzantine (BFT) là gì?

Một hệ thống có BFT là khi nó có thể tiếp tục hoạt động bình thường miễn là 2/3 mạng đồng ý hoặc đạt được sự đồng thuận. BFT là một thuộc tính hay đặc tính của một hệ thống mà có thể chống lại một phần ba số nút bị lỗi hoặc hoạt động gây hại tới hệ thống.

Tất cả các blockchain phi tập trung đều vận hành trên các giao thức hoặc các quy tắc đồng thuận mà tất cả các nút trong blockchain đó phải tuân theo để được tham gia. Các giao thức đồng thuận như Bằng chứng Công việc Proof-of-Work và Bằng chứng Cổ phần Proof-of-Stake chính là Byzantine Fault Tolerant và do đó có thể chống lại một phần ba số nút không đồng ý.

Ai là người phát minh ra Byzantine Fault Tolerance?

Byzantine General’s Problem (Bài toán các Vị tướng Byzantine) được phát minh vào năm 1982 bởi Leslie Lamport, Robert Shostak và Marshall Pease và là nguồn cảm hứng cho khái niệm về Byzantine Fault Tolerance (BFT).

Bài toán các Vị tướng Byzantine (Byzantine General’s Problem)

Khái niệm BFT xuất phát từ Bài toán các Vị tướng Byzantine, đây là một thử nghiệm tư duy logic trong đó một nhóm các vị tướng trong đội quân Byzantine (quân đội đế quốc Đông La Mã), tiến hành tấn công một thành phố.

• Các vị tướng đều ở các địa điểm khác nhau và chỉ có thể giao tiếp bằng messenger, mỗi lần một tin nhắn.

• Nhiệm vụ của họ là phải phối hợp với nhau để cùng rút lui hoặc tấn công thành công.

• Nếu tất cả đều cùng tấn công hoặc rút lui, họ sẽ thành công.

• Vấn đề xảy ra khi một số tướng chọn tấn công, trong khi những người khác chọn rút lui, trường hợp này sẽ gây ra một kết quả không tốt cho tất cả mọi người.

• Và vấn đề sẽ trở nên phức tạp hơn nữa nếu có một số vị tướng không trung thành, cố tình gây nhầm lẫn cho các vị tướng khác.

Vấn đề cần giải quyết là: làm thế nào để tất cả các vị tướng có thể đi đến một sự đồng thuận chính xác ngay cả khi đối mặt với sự phản bội hay gian dối?

BFT có gì đặc biệt?

Một giao thức đồng thuận là một Byzantine Fault Tolerant có thể phối hợp và đi đến đồng thuận ngay cả khi có một số bất đồng giữa các nút. Điều này rất quan trọng đối với các blockchain phi tập trung như Ethereum hoặc Bitcoin.

Một trong những đổi mới quan trọng đó là việc Satoshi Nakamoto giải quyết được Bài toán các Vị tướng Byzantine khi tạo ra Bitcoin bằng cách áp dụng bằng chứng công việc proof-of-work vào mạng. Có thuộc tính của BFT, mạng Bitcoin được bảo vệ khỏi việc có tới một phần ba số nút là độc hại.

Bạn có biết?

Các hệ thống yêu cầu BFT cũng được sử dụng trong một số ngành ngoài blockchain như hàng không, vũ trụ và năng lượng hạt nhân. Các ngành công nghiệp này đặt ưu tiên cao về tính an toàn cũng như bảo mật, và hoạt động với một số lượng lớn các cảm biến hoặc máy tính được kết nối với nhau, như các nút. Các nút này cần giao tiếp với nhau một cách đáng tin cậy và BFT sẽ phát huy tác dụng khi một phần của các nút này bị lỗi nhưng hệ thống vẫn có thể tiếp tục vận hành như dự kiến.

Bạn có thể làm gì với BFT?

Các giao thức đồng thuận phổ biến nhất được sử dụng trong mạng blockchain như bằng chứng công việc, bằng chứng cổ phần và bằng chứng ủy quyền (proof-of-authority) đều có một số thuộc tính của BFT. Bằng việc áp dụng BFT, các hệ thống có thể được thiết kế theo cách không bị kiểm soát bởi một cơ quan duy nhất và không dựa vào việc tin tưởng một số bên nhất định. Đây là việc cơ bản để xây dựng nên một mạng lưới phi tập trung.

Tương lai của BFT

BFT sẽ tiếp tục đóng vai trò chính trong mạng lưới blockchain. Khi càng nhiều người và tổ chức tìm hiểu về các hệ thống phân tán và phi tập trung, sẽ càng có nhiều cách thức đổi mới hơn được tìm ra và thực hiện để thiết kế các hệ thống BFT.