O que é o problema dos generais bizantinos?

Problema dos generais bizantinos explicado

O problema dos generais bizantinos é uma questão teórica que descreve os desafios enfrentados por sistemas descentralizados, como blockchains, ao tentarem alcançar consenso sem uma autoridade central. O problema foi introduzido em 1982 por Robert Shostak, Leslie Lamport e Marshall Pease. Ele foi descrito como uma questão teórica da ciência da computação.

A pergunta é: como pode uma rede, onde nenhum participante consegue verificar a identidade e integridade de outro, garantir que seja possível alcançar consenso sobre uma única versão?

Uma pergunta muito válida, especialmente considerando que redes descentralizadas como o Bitcoin e o Ethereum depositam a confiança nos muitos participantes, em vez de uma entidade central.

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Pontos principais

• O problema dos generais bizantinos é uma questão teórica que descreve como sistemas descentralizados, como blockchains, podem alcançar consenso sem autoridade central.

• O problema mostra que, em redes sem uma parte central, é difícil chegar a um acordo. Cada nó precisa tomar decisões sem garantia de que os outros estão sendo honestos.

• A Tolerância a Falhas Bizantinas (Byzantine Fault Tolerance - BFT) garante que um sistema continue funcionando mesmo quando alguns participantes são maliciosos. Desde que a maioria seja confiável, o sistema permanece estável.

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De onde vem o nome "problema dos generais bizantinos"?

A origem do nome tem uma história interessante. Após a queda do Império Romano do Ocidente, surgiu o Império Bizantino, a parte oriental do antigo império romano. A capital era uma cidade muito rica e influente, originalmente chamada Bizâncio. Em 330 d.C., foi renomeada para Constantinopla, e hoje é conhecida como Istambul.

O problema dos generais bizantinos trata da situação em que, ao se encontrar cercada, os generais que defendem a cidade precisam tomar as mesmas decisões — ou todos recuam ou todos atacam. Se um general tomar uma decisão diferente dos outros, cria-se uma fraqueza na linha de defesa, o que pode levar à derrota.

Se um dos generais tomar uma decisão errada, chamamos isso de uma "falha bizantina", que no mundo cripto é conhecida como "Byzantine Fault". Como os generais lidam com isso? Os servos dos generais (os mensageiros) transmitem as decisões aos outros generais. Se a maioria optar por uma estratégia, todos os generais devem segui-la. Assim, a linha de defesa permanece intacta. Se um general agir de forma contrária à maioria, é considerado traidor. Como a maioria decide, o sistema continua funcionando.

O problema dos generais bizantinos aplicado a sistemas descentralizados

A história ilustra os desafios enfrentados por sistemas descentralizados, como as blockchains. Quando nenhuma pessoa (ou nó no mundo cripto) toma decisões sozinha (como ocorre em entidades centralizadas), é essencial ter clareza sobre como as decisões devem ser tomadas para evitar confusão.

O problema destaca o desafio dos sistemas descentralizados em alcançar consenso, pois não se pode assumir que um único participante é confiável o suficiente para transmitir informações precisas.

Entidades centralizadas não enfrentam o problema dos generais bizantinos, porque as decisões são tomadas por uma única parte, assim como a disseminação de informações confidenciais e precisas. No setor financeiro, os bancos são um bom exemplo. Eles são confiáveis e espera-se que gerenciem os fundos e dados das transações com integridade. Se um banco cometer fraude, há órgãos governamentais que o fiscalizam e o punem.

A confiança, portanto, está mais concentrada em uma autoridade central. Isso proporciona maior eficiência, mas também outros riscos. Se o sistema falhar por causa de uma pane ou de um ataque em larga escala, ele pode parar completamente. Em sistemas descentralizados, é possível atacar um nó ou ele pode ser malicioso, mas ainda haverá nós suficientes exercendo influência.

O que é a Tolerância a Falhas Bizantinas?

A solução para o problema é a Tolerância a Falhas Bizantinas (Byzantine Fault Tolerance - BFT). Trata-se de um sistema no qual as arquiteturas descentralizadas são construídas. Ele garante que sistemas descentralizados, como a tecnologia blockchain, continuem funcionando mesmo quando há participantes mal-intencionados.

Com a Tolerância a Falhas Bizantinas, basta que a maioria concorde para que haja consenso.

Tolerância a Falhas Bizantinas na tecnologia blockchain

O Bitcoin é o exemplo perfeito de aplicação da Tolerância a Falhas Bizantinas (BFT). O Bitcoin utiliza o mecanismo de consenso chamado Proof-of-Work para verificar transações e adicionar novos blocos à blockchain. Para isso, são utilizados os mineradores (nós). Um minerador pode adicionar um bloco com transações. Esse minerador é verificado pelos demais mineradores. Se mais de 51% dos mineradores aprovarem o bloco e assim alcançarem consenso, ele é adicionado à blockchain. Dessa forma, mineradores maliciosos podem ser identificados e punidos.

Na teoria, um minerador malicioso precisaria de 51% do poder computacional utilizado no processo de mineração. Isso é conhecido como o ataque de 51%. Na prática, isso é quase impossível, já que há milhares de mineradores no mundo trabalhando 24 horas por dia na mineração de novos bitcoins.

Considerações finais

O problema dos generais bizantinos destaca o desafio de alcançar consenso em uma rede descentralizada onde os participantes não podem confiar uns nos outros. Com o uso da Tolerância a Falhas Bizantinas, blockchains como o Bitcoin podem continuar funcionando e permanecer seguras, desde que a maioria dos participantes aja de forma honesta. Assim, os sistemas descentralizados tornam-se mais resilientes a falhas e ataques do que muitos dos sistemas centralizados.