Was ist ein byzantinischer Fehler?

Verteilte Computersysteme weisen unzählige Fehler auf, und der byzantinische Fehler ist einer der häufigsten. Die Behebung dieser Art von Fehlern ist sehr kompliziert, da das Erkennungssystem nur schwer entscheiden kann, ob der Fehler vorliegt oder nicht.

UEin byzantinischer Fehler ist ein Zustand eines Computersystems, insbesondere verteilter Computersysteme. Dieser Zustand tritt auf, wenn eine oder mehrere Komponenten ausgefallen sind und keine genauen Informationen darüber vorliegen, ob eine Komponente ausgefallen ist oder ob die Systeminformationen korrekt sind.

In einer byzantinischen Verwerfung, Möglicherweise wird eine Komponente wie ein Server angezeigt inkonsistent als fehlerhaft und funktionsfähig in Fehlererkennungssystemen. Dies liegt daran, dass das System verschiedenen Beobachtern unterschiedliche Symptome präsentiert. Zu diesem Zeitpunkt ist es für die anderen Komponenten schwierig, die Entscheidung zu treffen, den Fehler zu erklären und ihn aus dem Netzwerk auszuschließen. Dazu müssen Sie einen Konsens darüber erzielen, welche Komponente zuerst ausgefallen ist.

Die byzantinische Verwerfung als Konsensproblem

Der Begriff hat seinen Namen von dem bekannten „Problem der byzantinischen Generäle“. Dies wurde entwickelt, um einen Umstand zu beschreiben, in dem sich Akteure auf eine Strategie einigen müssen oder Zustimmung um einen katastrophalen Systemausfall zu vermeiden. Und sie müssen dieses Ziel auch in dem Wissen erreichen, dass es unter ihnen möglicherweise unzuverlässige Akteure gibt.

Das Problem der byzantinischen Generäle wurde beschrieben von Robert Schostak im Jahr 1978 im Rahmen eines Projekts des Informatiklabors von SRI International. Dieses Projekt wurde aufgerufen SIFTund wurde von derselben Luft- und Raumfahrtbehörde unterstützt NASA. Die Fall beschrieben stellt im Wesentlichen a dar verteiltes Kommunikationsproblem zwischen Computern. Dabei müssen Computer, die auf unterschiedliche Zwecke ausgerichtet sind, in der Lage sein, eine Peer-to-Peer-Kommunikation aufzubauen und einen Konsens zu erzielen. Und sie müssen dazu in der Lage sein, auch wenn einige davon kaputt sind. Um es besser zu verstehen, schauen wir uns seinen Ansatz an:

Das Problem der byzantinischen Generäle (PGB)

• Mehrere Generäle derselben Seite und ihre Armeen sind an verschiedenen Enden einer Stadt stationiert, um diese zu belagern.
• Um erfolgreich zu sein, müssen sie die Stadt auf koordinierte Weise angreifen, um die Verteidigungsanlagen zu besiegen, oder sich auf koordinierte Weise zurückziehen. Wenn sie ihre Aktionen nicht synchronisieren, werden sie vor den starken feindlichen Kräften fallen.
• Um dies zu erreichen, kommunizieren die angreifenden Generäle über Boten miteinander.
• Obwohl die Stadt voller Feinde ist, müssen Boten die Stadt durchqueren, um mit dem Befehl zum Angriff von einem Lager zum anderen zu gelangen.
• Die Annahme besagt, dass der Bote einer Armee eine andere über die Absicht eines Angriffs und den Zeitpunkt dafür informieren wird.
• Sobald sie Vorschläge erhalten, werden die Generäle diese bestätigen oder ablehnen, um eine Abstimmungsvereinbarung darüber zu treffen, welche Schritte zu unternehmen sind.

Wie Sie sehen, liegt das Problem innerhalb der Stadt Feinde könnten die Boten gefangen nehmen. Wenn es Ihnen gelingt, sie abzufangen, könnte die Nachricht sein modifiziert und folglich würde der Angriff nicht in koordinierter Weise durchgeführt werden. Wenn es nicht koordiniert durchgeführt würde, würden die angreifenden Armeen besiegt werden und somit ihre Mission scheitern.

Wenn zum Beispiel eine Nachricht von den Generälen lautete: „Angriff morgen", könnte der Text durch den Zusatz "nur wenn es regnet" geändert werden. Auf diese Weise könnte die andere Armee denken, dass Sie einem Angriff nur bei Regen zustimmen würden, und die Nachricht bestätigen. Die erste Armee würde also angreifen und die zweite könnte dies nicht tun und sich zurückziehen, wenn es nicht regnete.

Bei einem Satz verteilter Computersysteme mit einem gemeinsamen Ziel, Jeder Computer würde einem General und seinem entsprechen ejército. Und deshalb wäre das Datennetz analog zu den Boten, die die Stadt durchqueren müssen, um die Generäle zu informieren.

Welche Auswirkungen haben byzantinische Fehler?

Byzantinische Fehler gelten als die allgemeinere Fehlerklasse und komplexer zu beheben. Das liegt daran, dass die Knoten das im Netzwerk fehlschlägt, möglicherweise willkürliche Daten generiert und vorgibt, korrekt zu sein. Byzantinische Fehler können Fehlererkennungssysteme verwirren. Trotz der Analogie ist ein byzantinischer Fehler nicht unbedingt ein Sicherheitsproblem, das durch feindliche Eingriffe von Menschen verursacht wird: Er kann zufällig aufgrund der Anhäufung elektrischer Fehler auftreten.

Um die Auswirkungen und das Ausmaß dieser Ausfälle etwas näher zu erläutern, erläutern wir einige bekannte Fälle:

Fall Nr. 1: Space Shuttle Discovery – Flug STS-124

La NASA stellte fest, dass dies einer der Mängel der Mission war STS-124, war beteiligt das Kraftstoffkontrollsystem. Von den vier Kontrollsystemen lieferten alle vier fehlerhafte und völlig unterschiedliche Informationen vom Kontrollsystem. Jedoch, Der Fehler war nicht programmtechnischer Natur, sondern physischer Natur. Dies entstand in a Steuerkarte, die mit den vier Computern kommuniziert. Ein Riss in einer Diode war die Ursache dieses byzantinischen Versagens. Der Ausfall der Diode war auf die Umwandlung einer Diode in einen Kondensator zurückzuführen. Diese Situation verzögerte den Start des Shuttles, bis der Fehler behoben war.

Wenn das Shuttle-System nicht byzantinisch fehlertolerant wäre, wäre dieser Fehler katastrophal gewesen. Ohne Kontrolle des Treibstoffsystems hätte das zur Explosion des Shuttles geführt. Dieser Fehler ist ein klares Beispiel dafür, wie gefährlich byzantinische Fehler sein können und wie schwierig es sein kann, sie zu erkennen oder zu verhindern.

Fall Nr. 2: Blockchain-Technologie

Im Falle der Blockchain Byzantinische Ausfälle können durch die Aktionen nicht vertrauenswürdiger oder böswilliger Knoten entstehen. Wenn ein Mitglied der Community inkonsistente Informationen über Transaktionen an andere sendet, wird die Zuverlässigkeit der Blockchain beeinträchtigt. Um dies zu lösen, PoW bietet Byzantine Fault Tolerance (BFT)-Mechanismen, um dieses Problem zu vermeiden.

Ein weiteres Problem, das in der Blockchain im Zusammenhang mit byzantinischen Fehlern auftritt, sind Fälle von Doppelausgaben. El doppelte Ausgabenist ein Angriff, bei dem ein Akteur dieselben Kryptowährungen zu zwei verschiedenen Gelegenheiten verwendet. In diesem Fall muss das Blockchain-Netzwerk der Tatsache widerstehen, dass auf diese Weise dieselbe Kryptowährung verwendet wird. Dies ist recht komplex. Um dies zu erreichen, müssen Mechanismen entworfen werden, die teilweise oder vollständige byzantinische Ausfälle tolerieren.