Khả năng chịu lỗi Byzantine (Byzantine Fault Tolerance – BFT) trong Crypto là gì?

Ý tưởng mang tính cách mạng đằng sau các mạng phi tập trung, không cần cấp phép, là về mặt lý thuyết, bất kỳ ai cũng có thể tham gia. Thật vậy, triết lý phi tập trung hứa hẹn loại bỏ ảnh hưởng của các bên trung gian tập quyền, từ đó mở ra toàn bộ ngành công nghiệp cho những người vốn có thể bị từ chối quyền tiếp cận. Blockchain hiện thực hóa điều này bằng cách sử dụng một hệ thống phân tán gồm các node máy tính cùng nhau xác minh giao dịch và đạt được sự đồng thuận, cho phép mạng phi tập trung vận hành mà không cần một bên trung tâm hay trung gian nào.

Tuy nhiên, khi không còn cấu trúc quyền lực tập trung, các hệ thống phi tập trung buộc phải có những biện pháp bảo mật vững chắc. Rốt cuộc, nếu bất kỳ ai cũng có thể tham gia và đóng góp vào mạng lưới, thì làm thế nào để đảm bảo rằng tất cả các bên tham gia đều hành xử một cách trung thực?

Đây chính là lúc Khả năng chịu lỗi Byzantine (Byzantine Fault Tolerance – BFT) phát huy vai trò. Nhưng BFT thực chất là gì và nó liên quan như thế nào đến crypto? Hãy cùng tìm hiểu.

Byzantine Fault Tolerance (BFT) là gì?

Trong lĩnh vực crypto, Byzantine Fault Tolerance (BFT) đề cập đến khả năng của một mạng phi tập trung trong việc phát hiện và loại bỏ thông tin sai lệch. BFT đóng vai trò sống còn đối với tính toàn vẹn của mạng lưới, bởi nếu không có nó, các bên tham gia hoàn toàn có thể đưa thông tin giả vào hệ thống. Đồng thời, BFT còn cho phép mạng tiếp tục hoạt động ngay cả khi một số node gặp lỗi hoặc hành xử ác ý.

Cụ thể hơn, một hệ thống được xem là đạt Byzantine Fault Tolerance khi nó giải quyết được Bài toán các vị tướng Byzantine. Vậy bài toán này là gì?

Bài toán các vị tướng Byzantine là gì?

Bài toán các vị tướng Byzantine là một bài toán logic được Robert Shostak, Leslie Lamport và Marshall Pease đưa ra lần đầu vào năm 1987. Bài toán được mô tả thông qua một phép ẩn dụ quân sự như sau: một nhóm các vị tướng bao vây một thành phố và phải cùng nhau quyết định nên tấn công hay rút lui. Cách duy nhất để các vị tướng liên lạc với nhau là thông qua việc gửi thông điệp. Tuy nhiên, các thông điệp này có thể bị quân phòng thủ trong thành phố chặn lại và làm giả, khiến việc phân biệt thật – giả trở nên vô cùng khó khăn.

Mặc dù tồn tại khả năng một số thông điệp nhận được là giả mạo, các vị tướng vẫn buộc phải tìm ra cách để đi đến một quyết định chung – tức đạt được sự đồng thuận và hành động dựa trên quyết định đó. Hơn nữa, để chiến thắng, tất cả các vị tướng phải tấn công cùng một lúc; nếu tấn công lệch thời điểm, họ sẽ thất bại.

Byzantine Fault Tolerance trong Blockchain

Tất cả các blockchain phi tập trung đều cần phải giải quyết được Bài toán các vị tướng Byzantine. Trong bối cảnh này, thay vì các vị tướng, chúng ta có các node; còn quyết định tấn công hay rút lui tượng trưng cho trạng thái hiện tại của mạng lưới.

Một lỗi Byzantine xảy ra khi hệ thống không thể phân biệt được đâu là node bị lỗi hoặc hành xử sai trái và đâu là node hoạt động bình thường, từ đó dẫn đến việc nhầm lẫn giữa giao dịch hợp lệ và giao dịch gian lận. Để tránh tình huống này, đa số các node trong mạng phải đạt được sự đồng thuận. Điều này giúp ngăn chặn những vấn đề nghiêm trọng như double-spending, tức cùng một token bị chi tiêu hai lần.

Chính vì vậy, các cơ chế đồng thuận giữ vai trò then chốt trong blockchain. Mục tiêu cốt lõi của chúng là tạo ra những động lực đủ mạnh để khuyến khích các bên tham gia hành động vì lợi ích chung của mạng lưới, đồng thời răn đe và hạn chế các hành vi ác ý.

Byzantine Fault Tolerance hoạt động như thế nào?

Mỗi cơ chế đồng thuận tiếp cận Bài toán các vị tướng Byzantine theo một cách khác nhau. Do đó, hãy cùng xem xét một số cơ chế đồng thuận phổ biến và cách chúng giải quyết bài toán này.

Byzantine Fault Tolerance trong các mạng Proof-of-Work (ví dụ như Bitcoin)

Satoshi Nakamoto đã trình bày cơ chế đồng thuận Proof-of-Work (PoW) trong whitepaper của Bitcoin. Trong hệ thống PoW, các node xác minh giao dịch và tạo block được gọi là miner (thợ đào). Khi đến thời điểm thêm một block mới vào blockchain, các thợ đào sẽ cạnh tranh với nhau để giải các bài toán tính toán phức tạp. Lời giải của mỗi bài toán tạo ra một hash (mã băm), đóng vai trò như bằng chứng cho thấy thợ đào đã thực sự bỏ công sức để tạo block. Nhờ đó, các node khác có thể dễ dàng xác minh tính hợp lệ của block. Khi toàn mạng đạt được sự đồng thuận, block đó sẽ được thêm vào chuỗi.

Để giải các bài toán phức tạp này, thợ đào phải đầu tư và duy trì các phần cứng chuyên dụng với chi phí cao, đồng thời tiêu tốn rất nhiều năng lượng để vận hành liên tục. Chính những chi phí này tạo ra động lực kinh tế, buộc miner phải hành động vì lợi ích chung của mạng lưới thay vì gian lận.

Byzantine Fault Tolerance trong các mạng Proof-of-Stake (ví dụ như Ethereum)

Proof-of-Stake (PoS) là một ví dụ khác về cơ chế đồng thuận có khả năng giải quyết Bài toán các vị tướng Byzantine. Trong mô hình này, các validator của mạng phải khóa (stake) một lượng lớn tiền mã hóa để có quyền xác minh giao dịch và tạo block mới. Cơ chế staking khiến việc gian lận trở nên cực kỳ tốn kém về mặt tài chính. Chẳng hạn, trên mạng Ethereum, một validator phải stake 32 ETH – con số vượt xa khả năng tài chính của phần lớn người dùng.

Nhiều mạng PoS còn áp dụng các cơ chế trừng phạt đối với những node hành xử ác ý hoặc hoạt động không đúng chức năng. Với cơ chế slashing, validator có thể bị cắt giảm hoặc mất toàn bộ số tài sản đã stake nếu không hoàn thành trách nhiệm của mình. Tất cả các biến thể của Proof-of-Stake, bao gồm Nominated Proof-of-Stake (NPoS) và Delegated Proof-of-Stake (DPoS), đều đạt được Byzantine Fault Tolerance.

Ngoài ra, còn có các cơ chế đồng thuận khác cũng cung cấp BFT, chẳng hạn như Proof-of-Authority (PoA) và Proof-of-Identity (PoI).

Kết luận về Byzantine Fault Tolerance trong Crypto

Byzantine Fault Tolerance là yếu tố sống còn đối với các blockchain công khai, bởi đây chính là nền tảng tạo nên một blockchain chống gian lận và chống thao túng. Nếu không có những cơ chế này, bạn sẽ không thể biết liệu một block có hợp lệ hay không, từ đó mở ra nguy cơ double-spending và làm suy yếu bảo mật của toàn bộ mạng lưới. Tóm lại, Byzantine Fault Tolerance có vai trò cực kỳ quan trọng đối với mọi blockchain công khai.

Trong giới crypto, bảo mật luôn là ưu tiên hàng đầu, dù ở cấp độ toàn mạng lưới hay ở cấp độ cá nhân. Và đối với bất kỳ ai thực sự nghiêm túc về bảo mật tài sản số, giải pháp duy nhất đúng nghĩa chính là tự lưu ký (self-custody). Vậy tại sao không sở hữu một thiết bị Ledger để tận hưởng sự an tâm khi tự mình bảo vệ tài sản số? Suy cho cùng, nếu không phải là tự lưu ký, thì vì sao lại là crypto?

Hiện tại, các thiết bị ký số Ledger luôn có mặt sẵn tại DigiBit – đại lý uỷ quyền của Ledger tại Việt Nam. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, bạn luôn có thể liên hệ với Team DigiBit để được hỗ trợ.