La tolérance aux pannes byzantines

Depuis la création du bitcoin en 2008, en tant que système de monnaie électronique de pair à pair, de nombreuses autres crypto-monnaies ont été créées, chacune avec un mécanisme particulier. Mais une chose que presque toutes les crypto-monnaies ont en commun est la blockchain, comme élément central de leur architecture.

À quelques exceptions près, les blockchains sont intentionnellement conçues pour être décentralisées, fonctionnant comme un grand livre numérique qui est maintenu par un réseau distribué de nœuds informatiques. Pour cette raison, la technologie blockchain a permis la création de systèmes économiques sans confiance, où des transactions financières transparentes et fiables peuvent être exécutées sans intermédiaire. Les crypto-monnaies sont adoptées comme une alternative viable aux systèmes bancaires et de paiement traditionnels, qui dépendent fortement de la confiance.

Tout comme la plupart des systèmes informatiques distribués, les participants d'un réseau de crypto-monnaies doivent régulièrement se mettre d'accord sur l'état actuel de la blockchain, et c'est ce que nous appelons la réalisation du consensus. Cependant, l'obtention d'un consensus sur les réseaux distribués, de manière sûre et efficace, est loin d'être une tâche facile.

Ainsi, comment un réseau distribué de nœuds informatiques peut-il se mettre d'accord sur une décision, si certains des nœuds sont susceptibles d'échouer ou d'agir de manière malhonnête ? C'est la question fondamentale du problème dit des généraux byzantins, qui a donné naissance au concept de tolérance aux pannes byzantines.

Quel est le problème des généraux byzantins ?

En quelques mots, le problème des généraux byzantins a été conçu en 1982 comme un dilemme logique illustrant comment un groupe de généraux byzantins peut avoir des problèmes de communication lorsqu'il tente de se mettre d'accord sur leur prochaine action.

Le dilemme suppose que chaque général a sa propre armée et que chaque groupe est situé à différents endroits autour de la ville qu'il a l'intention d'attaquer. Les généraux doivent se mettre d'accord pour attaquer ou battre en retraite. Peu importe qu'ils attaquent ou qu'ils se retirent, tant que tous les généraux parviennent à un consensus, c'est-à-dire qu'ils se mettent d'accord sur une décision commune afin de l'exécuter de manière coordonnée.

Par conséquent, nous pouvons considérer les exigences suivantes :

• Chaque général doit décider : attaquer ou battre en retraite (oui ou non) ;
• Une fois la décision prise, elle ne peut plus être modifiée ;
• Tous les généraux doivent se mettre d'accord sur la même décision et l'exécuter de manière synchronisée.

Les problèmes de communication susmentionnés sont liés au fait qu'un général ne peut communiquer avec un autre que par le biais de messages, qui sont transmis par un coursier. Par conséquent, le défi central du problème des généraux byzantins est que les messages peuvent être en quelque sorte retardés, détruits ou perdus.

En outre, même si un message est délivré avec succès, un ou plusieurs généraux peuvent choisir (pour une raison quelconque) d'agir malicieusement et d'envoyer un message frauduleux pour confondre les autres généraux, conduisant à un échec total.

Si nous appliquons ce dilemme au contexte des blockchains, chaque général représente un nœud de réseau, et les nœuds doivent parvenir à un consensus sur l'état actuel du système. En d'autres termes, la majorité des participants d'un réseau distribué doivent se mettre d'accord et exécuter la même action afin d'éviter un échec total.

Par conséquent, la seule façon d'obtenir un consensus dans ces types de systèmes distribués est d'avoir au moins ⅔ ou plus des nœuds de réseau fiables et honnêtes. Cela signifie que si la majorité du réseau décide d'agir de manière malveillante, le système est susceptible d'échouer et de subir des attaques (comme l'attaque des 51%).

Tolérance aux pannes byzantine (BFT)