Что такое протокол Федеративное византийское соглашение (FBA)?

Федеративное византийское соглашение (FBA) — это протокол консенсуса, разработанный для решения проблемы византийских генералов без необходимости создания глобально доверенного органа, но при этом обеспечивая децентрализацию и масштабируемость. Он наиболее известен по использованию в сетях Stellar и Ripple (XRP Ledger).

Основная идея

В системе FBA:

• Каждый узел выбирает, кому доверять, выбирая группу других узлов, называемую фрагментом кворума.
• Кворум формируется, когда фрагменты кворума достаточного количества узлов перекрываются и согласуются с одной и той же транзакцией или блоком.
• Консенсус достигается, когда достаточное количество доверенных узлов соглашается с утверждением (например, транзакция действительна), даже если некоторые из них являются вредоносными или находятся в автономном режиме.

Определение термина	Срез кворума	Подмножество узлов, которые определенный узел должен использовать для достижения соглашения
	Кворум	Набор узлов, достаточный для достижения согласия по решению. Несколько кворумных фрагментов могут образовывать кворум
	Устойчивость к византийским ошибкам	Способность достигать консенсуса, даже если некоторые узлы действуют злонамеренно
	Федерация	Каждый узел делает независимый выбор доверия вместо того, чтобы все соглашались на один центральный орган управления.

 

Функция	Традиционная BFT (например, PBFT)	FBA
Модель доверия	Статическая и централизованная	Динамическая и децентрализованная
Формирование кворума	Заранее определено и фиксировано	Возникает из перекрывающегося доверия
Членство:	Известное и фиксированное	Открытое и гибкое
Примеры сетей	Hyperledger Fabric, Tendermint	Stellar, Ripple (XRP Ledger)

 

• Децентрализованное доверие: каждый участник выбирает, кому доверять.
• Масштабируемость: нет необходимости в глобальной координации между всеми узлами.
• Устойчивость к отказам: может допускать наличие византийских (вредоносных) узлов.
• Быстрая завершенность: транзакции могут быть подтверждены быстро.

Недостатки

• Конфигурация доверия сложна: неправильный выбор доверия может привести к форкам или сбоям жизнеспособности.
• Пересечение кворумов имеет решающее значение: если кворумы не пересекаются должным образом, сеть может фрагментироваться.
• Требуется тщательное управление: на практике большинство пользователей доверяют нескольким основным валидаторам, что снижает децентрализацию.

Протокол консенсуса Stellar (SCP)

Разработан Дэвидом Мазьером.

SCP — первая практическая реализация FBA.

Каждый узел выбирает доверенные узлы (валидаторы); фрагменты кворума перекрываются для формирования консенсуса.

Обеспечивает низкую задержку и открытое членство.

Ripple (XRP Ledger)

Использует похожую идею, но в более разрешённой форме.

Узлы доверяют уникальному списку узлов (UNL) вместо полностью открытых фрагментов кворума.

Модель Ripple часто считают ограниченной или упрощенной версией FBA.

Пример сценария

1. Узел A выбирает узлы B, C и D в качестве своего кворумного фрагмента.

2. Узел B выбирает B, C и E.

3. Перекрывающиеся узлы (B, C) помогают соединять различные срезы.

Если B и C договариваются о транзакции и их срезы пересекаются с другими согласованными узлами, консенсус достигается.

Даже если узел D неисправен, сеть продолжает безопасно работать.

Федеративное византийское соглашение (FBA): сфера применения

Федеративное византийское соглашение (FBA) особенно хорошо подходит для распределённых систем, которым требуется быстрый, безопасный и децентрализованный консенсус с гибкими моделями доверия. Его основные преимущества заключаются в средах, где участники не доверяют центральному органу, но при этом им необходимо эффективно достигать соглашения.

1. Децентрализованные финансовые системы (DeFi) и трансграничные платежи

• Примеры: Stellar, Ripple (XRP Ledger)
• FBA обеспечивает быструю завершенность и масштабируемость, что делает его идеальным для:
• Международные денежные переводы в режиме реального времени
• Стейблкоины и токенизированные активы
• Децентрализованные биржи и протоколы ликвидности

2. Разрешенные и консорциумные блокчейны

Организации или учреждения могут определять доверенных валидаторов в срезах кворума, обеспечивая безопасное сотрудничество.

Подходит для:

• Межбанковские расчеты
• Отслеживание цепочки поставок
• Торговое финансирование

3. Сети идентичности и доверия

Узлы могут представлять проверенные организации (например, правительства, университеты, компании).

Срезы кворума представляют собой персонализированные или репутационные модели доверия.

Варианты использования включают в себя:

• Децентрализованная проверка личности (DID)
• Сети, соответствующие требованиям KYC
• Цифровые сертификаты и учетные данные

4. Интернет вещей и периферийные сети

FBA обеспечивает эффективный консенсус без полной глобальной координации, что полезно в условиях ограничений.

Возможно в:

• Умные энергетические сети
• Сети автономных транспортных средств
• Системы координации датчиков

5. Сети государственных и неправительственных организаций

Важны прозрачность и доверие избирателей.

FBA подходит для:

• Системы голосования с федеративным надзором
• Трансграничное сотрудничество НПО
• Децентрализованное распределение помощи

Требование	Как FBA помогает?
Гибкие доверительные отношения.	Узлы могут определять, кому доверять (фрагменты кворума)
Высокая масштабируемость и производительность.	Нет необходимости в глобальной координации
Устойчивость к злоумышленникам	Византийская отказоустойчивость
Открытое или полуоткрытое членство	Подходит как для публичных сетей, так и для сетей-консорциумов.
Быстрый консенсус и низкая задержка	Идеально подходит для приложений реального времени

 

• Сложная конфигурация доверия: неправильно настроенные фрагменты кворума могут нанести ущерб надежности сети.
• Риск централизации доверия: если слишком много узлов полагаются на одних и тех же валидаторов, он может стать фактически централизованным.
• Сложно проводить аудит в больших масштабах: по сравнению с PoW или PoS, графы доверия в сетях FBA сложнее анализировать в глобальном масштабе.
• Федеративное византийское соглашение (FBA): дальнейшее развитие и будущие направления

Федеративное византийское соглашение (FBA) зарекомендовало себя как надёжная, гибкая и эффективная модель консенсуса, особенно в финансовых и доверительных сетях. Но, как и все технологии, FBA развивается, адаптируясь к новым вызовам и расширяя свои возможности.

Ниже представлен обзор текущих разработок, направлений исследований и потенциальных улучшений, определяющих будущее FBA.

1. Улучшение децентрализации при выборе кворума

Испытание:

FBA позволяет каждому узлу выбирать доверенных одноранговых участников (фрагменты кворума), но на практике многие узлы полагаются на один и тот же небольшой набор валидаторов, что создает риск централизации.

Развитие событий:

• Автоматизированные инструменты анализа кворума (например, Stellar's quorum explorer)
• Динамическая конфигурация кворума — где узлы корректируют доверительные отношения на основе показателей производительности или поведения.
• Срезы, взвешенные по репутации, — включение децентрализованных систем репутации для ранжирования валидаторов.

2. Повышенная безопасность и отказоустойчивость

Испытание:

Хотя FBA устойчив к византийским отказам, неправильно выбранные пересечения кворума могут привести к форкам или проблемам с жизнеспособностью.

Развитие событий:

• Формальная проверка свойств пересечения кворума
• Протоколы реконфигурации кворума для обнаружения и восстановления после сетевых разделений или атак
• Модели доверия с учетом избыточности для предотвращения возникновения единых точек отказа

3. Масштабируемость и оптимизация пропускной способности

Испытание:

По мере роста сетей становится все сложнее поддерживать перекрывающиеся кворумы, а объем передаваемых сообщений увеличивается.

Развитие событий:

• Иерархическая FBA: организация узлов в федеративные уровни (например, лидеры локальных кворумов + глобальные кворумы)
• Разделенные кворумные сети: разделение узлов на подсети с локальным консенсусом FBA и их глобальная синхронизация
• Сжатие слухов и данных о голосовании для более быстрого распространения

4. Интеграция с ИИ и адаптивными системами

• Машинное обучение для динамического моделирования доверия: узлы учатся доверять на основе исторического поведения
• Обнаружение аномалий в работе или поведении валидатора
• Оптимизация кворума с помощью ИИ на основе моделей производительности сети и рисков

5. Кросс-чейн и приложения для взаимодействия

FBA как мост:

• Может использоваться для привязки внешних цепочек или токенов к сети, основанной на доверии.
• Такие проекты, как Interoperability Bridge от Stellar, изучают использование FBA при мультиблокчейновых передачах активов.

6. Улучшения конфиденциальности

FBA изначально прозрачна, но в будущем (например, для обработки данных в сфере здравоохранения или государственного управления) может потребоваться конфиденциальность.

Как достичь:

• Доказательства с нулевым разглашением (ZKP), интегрированные с валидаторами FBA
• Зашифрованное участие в кворуме — когда доверенный набор узла является конфиденциальным, но все еще поддается проверке
• Конфиденциальные протоколы транзакций, наложенные на FBA

7. Академические и открытые исследования

Текущие исследования включают в себя:

• Математическое моделирование гарантий пересечения кворума
• Теория игр: анализ стимулов валидатора и динамики доверия
• Устойчивость к противоборствующим манипуляциям кворума

Реальные события

Улучшения проекта FBA	Stellar Добавление Soroban (смарт-контрактов), изучение инструментов ИИ для мониторинга валидаторов
Ripple (XRP)	движется к более децентрализованному управлению UNL
Turmoil (исследовательский проект)	Изучение FBA с асинхронным обменом сообщениями и динамическим режимом доверия

 

Фокус развития протокола	Децентрализация.	Более разумный, адаптивный выбор кворума безопасности,  обнаружение атак
	Масштабируемость	Многоуровневые или сегментированные кворумы
	Взаимодействие	Межсетевой консенсус и объединение активов
	Интеграция ИИ	Оценка доверия, обнаружение аномалий
	Конфиденциальность	Конфиденциальные модели проверки и транзакций