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ビザンチン将軍問題とは何ですか?

ビザンチン将軍問題では、信頼性の低い通信に直面している忠実な将軍は、裏切り者が存在する可能性があるにもかかわらず、攻撃を調整するための合意プロトコルを考案する必要があります。

2024/11/01 18:18

ビザンチン将軍問題

1. 起源と背景:

ビザンチン将軍問題 (BGP) は、分散コンピューティングの分野における古典的なコンピューターサイエンスの問題です。これは、信頼性の低いチャネルを介して通信する複数の独立したエンティティ間で合意を達成するという課題を説明するために、1970 年代にレスリーランポートとロバートショスタクによって初めて策定されました。

2. 定義:

BGP には、敵都市を包囲しているビザンチンの将軍一式が関与しています。これらは攻撃を調整する必要がありますが、それらの間の通信チャネルは敵対的な攻撃を受ける可能性があり、メッセージの遅延、損失、さらには偽造を引き起こす可能性があります。

3. 仮定:

BGP は次のことを前提としています。

将軍の数は少なくとも 3 人です。
将軍の大多数 (半数以上) は忠誠を誓い、攻撃を望んでいます。
裏切り者の少数派が存在し、攻撃を妨害しようとする可能性がある。
通信チャネルは信頼性が低く、いつでも障害が発生する可能性があります。

4. 問題ステートメント:

BGP は、裏切り者の存在や通信障害の可能性にもかかわらず、忠実な将軍が攻撃するかどうかについて合意に達することを可能にするプロトコルを設計することです。

5. 解決策:

BGP の解決策には、「ビザンチンフォールトトレランス」アルゴリズムの使用が必要です。このようなアルゴリズムは、たとえ将軍の最大 3 分の 1 が裏切り者であっても、コンセンサスを保証します。よく知られた BGP ソリューションは Paxos アルゴリズムです。

6. 影響:

BGP は、分散コンピューティングにおいて次のような広範な影響を及ぼします。

信頼性の低いチャネルを持つネットワークでも信頼性の高い通信を確保します。
ブロックチェーンと分散型台帳テクノロジーにおけるコンセンサスの達成。
ミッションクリティカルなシステムに耐障害性を提供します。

7. 現実世界のアプリケーションとの関連性:

BGP は、次のような実際のアプリケーションに関連します。

複数のコンピューターがナビゲーション命令を受信する飛行機制御システム。
重要な運用に関して合意を必要とするフォールトトレラントな宇宙船システム。
トランザクションの正確性と完全性に依存する分散型バンキングシステム。

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