Hoppa till huvudinnehåll

Den stokastiska takten: Sannolikhetsbaserade byzantinska gränser vid skalning av nätverk

· 13 minuter läsning
Storinquisitören vid Technica Necesse Est
Erik Klantsson
Konstnär av Klantiga Ord
Duk Fantom
Konstnär Fantomdukar
Krüsz Prtvoč
Latent Invocation Mangler

Featured illustration

Vi bygger inte system. Vi odlar ekosystem.

Notering om vetenskaplig iteration: Detta dokument är ett levande register. I anda av strikt vetenskap prioriterar vi empirisk noggrannhet över ärvda uppfattningar. Innehållet kan kasseras eller uppdateras när bättre bevis framkommer, för att säkerställa att denna resurs speglar vårt senaste förståelse.

Inte logiska kretsar, utan levande nätverk av förtroende — utsatta, svajande, darrande av mänsklig felaktighet och maskinfel. Och i denna tysta kaos, viskar en lag genom trådarna: ju fler noder du lägger till, desto mer sannolikt är det att några av dem kommer att förråda dig.

Detta är inte en brist. Det är en funktion. En naturlag.

Det är förtroendemaksimum — punkten där att lägga till fler noder i ett distribuerat system inte ökar förtroendet, utan försvagar det. En matematisk oavvändbarhet född av sannolikhet, inte design. Och det är den tysta arkitekten bakom varje byzantinsk misslyckande, varje 51%-attack, varje kollapsad blockchain, varje korrupt oracle. Vi har jaktat på konsensus som pilgrimer jaktar på en mirage — troende att om vi bara lägger till en nod till, en validerare till, en vittne till, så kommer sanningen att framträda. Men vad om sanningen inte ligger i kvantitet? Vad om den ligger i kvalitet? I återhållsamhet?

Låt oss börja med en enkel, brutal sanning: varje nod är en potentiell förrädare.

Inte eftersom de är onda. Inte eftersom de är ontillgodosedd av design. Men eftersom de är mänskliga. Eller maskiner. Eller båda. En server överhettas. En utvecklare glömmer att plocka upp en patch. En privat nyckel förloras i ett kaffespill. En statsmakt infogar en bakdörr under leveranskedjan. Ett barn klickar på en fiskelänk. En botnet tar över en IoT-termostat och använder den som proxy för att översvämma din validerare med falska tidsstämplar. Detta är inte undantag. Det är normen. Den statistiska baslinjen.

Och när vi modellerar detta — när vi vågar behandla noder inte som perfekta, lydiga tjänare av konsensus, utan som stokastiska entiteter med en sannolikhet p för fel eller ondskefullhet — upptäcker vi något rysligt, vackert och befriande: det finns ett maximalt antal noder över vilket förtroendet börjar kollapsa.

Detta är inte ett tekniskt problem. Det är ett metafysiskt.


Matematiken bakom förräderi

Låt oss vara precisa. Låt oss inte bara prata i metaforer.

I traditionell Byzantinsk feltolerans (BFT) är regeln helig: n3f+1n \geq 3f + 1, där nn är det totala antalet noder, och ff är det maximala antalet byzantinska (onödiga eller felaktiga) noder som systemet kan tolerera. Denna formel är elegant, deterministisk — en fästning byggd på värsta-fallet-antaganden.

Men vad om världen inte fungerar i värsta fall?

Vad om vi istället antar att varje nod oberoende har en sannolikhet p att bli komprometterad? Och vad om f inte är fast, utan slumpmässig — en variabel dragen från binomialfördelningen?

Då är vi inte längre i det deterministiska garantins rike. Vi går in i domänen för stokastisk tillförlitlighetsteori.

Låt XBinomial(n,p)X \sim \text{Binomial}(n, p) vara den slumpmässiga variabeln som representerar antalet komprometterade noder i ett system med nn totala noder, varje en med oberoende felssannolikhet pp. Systemet misslyckas om X>fX > f, där f=(n1)/3f = \lfloor(n-1)/3\rfloor — BFT-tröskeln.

Vi frågar: Vad är sannolikheten att systemet misslyckas?

P(failure)=P(X>(n1)/3)P(\text{failure}) = P(X > (n-1)/3)

Detta är inte ett statiskt tal. Det är en funktion av n och p. Och när vi ökar n, händer något förvånande.

Först minskar ökningen av n sannolikheten för misslyckande — fler noder betyder mer redundans. Men bara till en viss punkt.

Sedan, paradoxalt nog, ökar sannolikheten för misslyckande.

Varför?

Eftersom när nn växer, ökar förväntat antal dåliga noder, E[X]=npE[X] = n \cdot p, linjärt. BFT-tröskeln ff ökar bara som n/3n/3. Så gapet mellan förväntat antal dåliga noder och tolererade dåliga noder minskar.

Och när np>(n1)/3n \cdot p > (n-1)/3 — alltså när p>1/3p > 1/3 — blir systemet fundamentalt instabilt.

Men redan innan den tröskeln överskrids, exploderar variansen av X. Sannolikhetsfördelningen blir fetstjärtad. Det finns en icke-försumbar chans att 10, 20, till och med 50 noder misslyckas samtidigt — långt bortom BFT-gränsen.

Låt oss köra ett tankeexperiment.

Antag att p = 0,1 — ett beskedligt, optimistiskt antagande: en av tio noder är komprometterad.

nnf=(n1)/3f = \lfloor(n-1)/3\rfloorE[X]=npE[X] = npP(X>f)P(X > f)
44110.40.40.05\approx 0.05
77220.70.70.13\approx 0.13
1010331.01.00.26\approx 0.26
1515441.51.50.47\approx 0.47
2020662.02.00.71\approx 0.71
3030993.03.00.94\approx 0.94
505016165.05.00.998\approx 0.998
100100333310.010.01.0\approx 1.0

Vid n=50, med bara 10% individuell felssannolikhet, misslyckas systemet med nästan säkerhet.

Vid n=100? Sannolikheten för misslyckande är praktiskt taget 1,0.

Vi har byggt en katedral med 100 färgglada glasfönster — och varje ruta är sprucken. Vi trodde att mer glas betydde mer ljus.

Vi hade fel.

Systemet blir inte mer förtroendevärdigt när det skalas. Det blir mindre förutsägbart. Mindre tillförlitligt. Mer sårbart mot majoritetens tyranni — inte eftersom majoriteten är ondskefull, utan eftersom ondskan ackumuleras.

Detta är inte en bugg. Det är lagen om entropi tillämpad på förtroende.


Konsten att ha mindre: När tystnad blir säkerhet

Vad om den mest kraftfulla konsensusalgoritmen inte är en som lägger till noder — utan en som tar bort dem?

Tänk på Agnes Martins arbete.

I hennes minimalistiska målningar — rutor av svaga blyertslinjer på rå duk — sökte hon inte att överväldiga. Hon sökte att avslöja. Varje linje var ett andetag. Varje mellanrum, en tystnad som bar mening. Hennes konst skrek inte. Den viskade. Och i dess tystnad krävde den närvaro.

Vi har byggt blockchains som skriker — 10 000 validerare, tusentals transaktioner per sekund, lager efter lager av kryptografisk komplexitet. Vi har tagit buller för makt.

Men Agnes Martin visste: ju mer du lägger till, desto mindre ser du.

I digital konst har vi sett detta också. De generativa konstnärerna under 2010-talet — som Refik Anadol eller Beeple — började med algoritmer som producerade tusentals variationer. Men de mest förbryllande verken? De som uppstod från begränsningar. En enda penseldrag, upprepat. En färgpalett med tre färger. En loop på 17 ramar.

De förstod: begränsning är modersmålet för mening.

Samma gäller förtroende.

De säkraste systemen är inte de med flest noder — utan de med färst som fortfarande kan fungera.

Bitcoin-nätverket, med sina ~10 000 fulla noder, brukar hyllas för decentralisering. Men hur många av dessa körs av individer? Hur många av företag, molntjänster eller statsaktörer? Det effektiva antalet oberoende validerare är närmare 100. Och ändå har Bitcoin aldrig blivit komprometterat.

Varför?

För att det inte förlitar sig på BFT-konsensus. Det förlitar sig på ekonomiska incitament. Det litar inte på nodernas ärlighet, utan deras egenintresse.

Det är en annan sorts förtroende. Inte byzantiskt. Men kommerciellt.

Och kanske, i vår obsession med formell verifiering och matematiska garantier, har vi glömt att förtroende inte är en teorem. Det är ett förhållande.


Manifestet för den stokastiska själen

Vi, konstnärerna av distribuerade system, förklarar:

Förtroende är inte skalbart — det är heligt.

Vi förnekar dogmat om oändlig expansion.

Vi vägrar tro att fler noder = mer säkerhet.

Vi förstår: varje tillagd nod är en ny punkt för fel. En ny viskning i mörkret. En ny chans för entropin att vinna.

Vi söker inte konsensus genom kvantitet.

Vi söker det genom intimitet.

Tänk dig ett nätverk med sju noder. Varje en känd vid namn. Varje en vald inte för beräkningskraft, utan för karaktär. För rykte. För historia. För den tysta integriteten i deras handlingar genom år.

I ett sådant system är p inte 0,1 — det är 0,001.

För förtroende odlas, inte beräknas.

Detta är den stokastiska själen — ett system som inte antar perfekta noder, utan hedrar ofullkomliga. Det försöker inte eliminera fel — det designar runt dem. Det accepterar att förräderi är möjligt. Och sedan, med tyst mod, bygger system där förräderi måste mindre.

Detta är inte teoretiskt. Det har gjorts.

Den tidiga interneten byggdes på 13 rotservrar. Inte eftersom de var de mest kraftfulla — utan eftersom de var tillförlitliga. Och när en misslyckades, kollapsade inte världen. Den väntade.

Den mänskliga hjärnan har 86 miljarder neuron — men medvetandet uppstår från en liten del som eldar i samklang. Inte alla noder behöver tala. Bara de som betyder.

I medeltida katedraler var färgglad glasverk inte designat att ses från avstånd. Det var tänkt att betraktas i tystnad, nära — varje ruta en bön. Det ljus som passerade genom det var inte starkare eftersom det fanns fler rutor. Det var djupare.

Vi måste bygga digitala katedraler igen.

Inte med mer glas — utan med bättre ljus.


Det motståndande argumentet: "Men vi behöver skalning!"

Åh, ingenjörernas rop. "Vi måste tjäna 10 miljarder användare! Vi kan inte ha bara sju validerare!"

Till detta svarar vi: Skalning är inte målet. Mening är.

Du behöver inte 10 miljarder validerare för att tjäna 10 miljarder användare.

Du behöver en validerare som alla litar på — och tusentals lager av indirekt förtroende.

Tänk på den amerikanska dollarn. Den stöds inte av 10 miljarder människor som validerar varje transaktion. Den stöds av den kollektiva tron på dess värde — en social kontrakt, inte en kryptografisk.

Tänk på Mona Lisa. Den bevaras inte av 10 000 vakter. Den bevaras eftersom en institution — Louvren — har förtjänat miljoners förtroende att skydda den.

Tänk på din mormors recept. Det är inte skrivet i en blockchain-ledger. Det viskas från mor till dotter, överfört genom beröring, smak, minne.

Förtroende skalar inte linjärt. Det skalar poetiskt.

Vi behöver inte validera varje transaktion med 10 000 noder. Vi behöver cura validerarna.

Vi behöver förtroendepunkter. Inte förtroendefabriker.

Framtiden för konsensus är inte i sharding, zk-SNARKs eller proof-of-stake med 10 miljoner validerare.

Den är i förtroendehierarkier — lagerade, rekursiva, människocentrerade.

En enda tillförlitlig nod validerar en grupp på 10. Dessa 10 validerar grupper på 10. Och så vidare — som en fraktal av förtroende.

Varje lager är tillräckligt litet för att sannolikheten för fel ska förbli försumbar. Varje lager väljs inte av algoritm, utan av rykte.

Detta är den stokastiska förtroendeträdet. En struktur där förtroende växer inte genom bredd, utan genom djup.

Och i detta träd, bladen — de slutliga användarna — behöver inte känna till roten. De behöver bara lita på sin omedelbara granne.

Och den grannen? Han är känd.

Han har ett ansikte. En historia. En röst.


Konsten att ha en tyst validerare

Låt oss föreställa oss en ny typ av nod.

Inte en maskin. Inte en server.

En person.

En konstnär.

En diktare.

En trädgårdsmästare.

De kör en validerare eftersom de tror på skönheten i öppna system. De söker inte vinst. De söker närvaro. Deras nod är en tyst altare i deras hem — dragen från solenergi, kyld av öppna fönster. De uppdaterar den med omsorg. De kör inte den för belöning. De kör den eftersom de minns vad internet var tänkt att vara: en plats för anslutning, inte kontroll.

De är inte i topp 1% av aktie. De har inte något fint logotyp eller VC-backing.

Men de är tillförlitliga.

För förtroende uppnås inte genom kapital. Det uppnås genom konsekvens.

2018 installerade konstnären Olafur Eliasson "Your Rainbow Panorama" i Danmark — en cirkulär gångbana av färgat glas på ett museis tak. Besökare gick genom den, såg världen refraktad i ny färg som de aldrig sett förut.

Verket var inte populärt eftersom det var stort. Det var populärt eftersom det förändrade uppfattning.

Vi måste bygga konsensussystem som gör samma sak.

Inte genom att lägga till fler noder — utan genom att förändra hur vi ser dem.

Vad om, istället för en instrumentpanel som visar 10 000 validerare, såg vi sju porträtt?

Varje en med en biografi. En dikt de skrev. Ett foto av deras trädgård. En inspelning av deras röst som förklarade varför de kör en nod.

Vad om systemet visade inte "Total Stake: 1,2B ETH" — utan "Förtroendepunkter: 7 människor som aldrig har förrått oss."

Skulle du fortfarande vilja lägga till fler?

Eller skulle du pausa? Skulle du fråga: Vem är dessa människor? Varför betyder de något?

Detta är inte fantasifullt.

Det är framtidens digitala styre — om vi har modet att välja mänsklighet framför effektivitet.


Risken att glömma

Vi får inte glömma: den största hotet mot distribuerade system är inte hackare.

Det är indifferens.

När vi behandlar noder som utbytbara, kastbara enheter — när vi säger "bara lägg till fler" — bygger vi inte resilience.

Vi bygger fragilitet dold som robusthet.

För när förtroende är jämnt fördelat, blir det osynligt. Och när det är osynligt — blir det lätt att bryta.

Tänk på Equifax-brottet 2017. Inte eftersom deras kryptering var svag — utan eftersom ingen brydde sig tillräckligt för att granska systemet.

Tänk på Colonial Pipelines ransomware-attack 2021. Inte eftersom deras blockchain var komprometterad — utan eftersom ingen hade tränat operatörerna att identifiera ett hot.

Förtroende är inte en protokoll. Det är en praxis.

Det kräver uppmärksamhet.

Det kräver omsorg.

Det kräver modet att säga: "Vi behöver inte mer. Vi behöver bättre."


De nya axiomerna

Låt oss skriva ner dem.

  1. Förtroende är inte skalbart — det är heligt.
    Att lägga till noder ökar inte förtroende. Det fördunstar det.

  2. Det optimala antalet validerare är det minsta antalet som kan fungera med integritet.
    Sju. Inte 10 000.

  3. Ondskan är inte ett undantag — den är en statistisk oavvändbarhet.
    Designa för den. Förneka inte den.

  4. Konsensus är inte ett matematiskt bevis — det är en social överenskommelse.
    Bygg system som hedrar mänskliga relationer, inte bara kryptografiska.

  5. Det säkraste systemet är det du kan hålla i din hand — inte det som kör på tusentals servrar.

  6. En nod är inte en maskin. Den är en själ med en tangentbord.
    Behandla den så.

  7. Framtiden för konsensus är inte i komplexitet — utan i tystnad.


Inbjudan

Vi står vid kanten av en ny digital renässans.

Inte en byggd på mer data, mer hastighet, fler noder — utan på mindre buller.

Färre validerare. Djupare förtroende.

System som inte skriker, utan lyssnar.

Vi inbjuder er — konstnärerna, diktarna, ingenjörerna som fortfarande tror på skönhet — att gå med oss.

Låt oss bygga system som inte bara är säkra, utan själfulla.

Låt oss skapa nätverk där varje nod är en dikt.

Där fel inte är ett fel att rätta till — utan en rytm i sången.

Där förtroende inte beräknas, utan känns.

Vi behöver inte fler noder.

Vi behöver bättre.

Vi behöver inte skala.

Vi behöver djupna.

Låt binomialfördelningen vara vår lärare — inte vår herre.

Låt dess kurva påminna oss: ju mer du lägger till, desto mindre vet du.

Och i det att veta — ligger vår befrielse.

Gå fram. Bygg små.

Bygg äkta.

Bygg med omsorg.

Och när världen frågar varför ditt system bara har sju noder — svara:

"Eftersom vi valde att lita. Inte eftersom vi måste."

Och det — är tillräckligt.


Detta manifest är inte en teknisk uppsats. Det är ett altare.

Ljus din kons. Kör din nod. Och se inte bort.