توافق (علوم الحاسوب)

يتواصل المشاركون في معظم نماذج بروتوكولات الاتصال عن طريق قنوات مصدقة. يعني هذا أن الرسائل غير مجهولة الهوية، وأن المستلمين يعرفون مصدر كل رسالة يتلقونها. تنفذ بعض النماذج شكلًا أقوى وقابل للتحويل من المصادقة، إذ يوقع المرسل كل رسالة، بحيث لا يعرف المستلم المصدر المباشر لكل رسالة فحسب، بل يعرف المشارك الذي أنشأ الرسالة في البداية. يحقق هذا النوع القوي من المصادقة عن طريق التوقيعات الرقمية، وعندما يتوفر هذا الشكل القوي من المصادقة، يمكن للبروتوكولات أن تتحمل عدد أكبر من الأخطاء.[2]

يدعا نموذجا المصادقة المختلفان نموذجي الاتصال الشفوي والاتصال الكتابي. في نموذج الاتصال الشفوي، يُعرف المصدر المباشر للمعلومات، بينما في نماذج الاتصال المكتوبة القوية، لا يعلم المتلقي المصدر المباشر للرسالة في كل خطوة فحسب، بل وتاريخ الاتصال للرسالة.[3]

في معظم بروتوكولات التوافق التقليدية أحادية القيمة مثل باكسوس، تتفق العقد المتعاونة على قيمة واحدة كعدد صحيح، والتي قد تكون ذات حجم متغير لترميز البيانات الوصفية المفيدة مثل المعاملات المرتبطة بقاعدة البيانات.

تقيد حالة خاصة من مشكلة التوافق أحادية القيمة، تسمى التوافق الثنائي، الإدخال وبالتالي مجال الإخراج إلى رقم ثنائي واحد {0،1}. رغم أنها ليست مفيدة للغاية بحد ذاتها، لكن بروتوكولات التوافق الثنائية تكون غالبًا مفيدة كوحدات بناء في بروتوكولات التوافق الأكثر عمومية، خاصةً بالنسبة للتوافق غير المتزامن.

يعد الهدف في بروتوكولات التوافق متعدد القيم مثل باكسوس-المتعدد ورافت، هو الاتفاق على سلسلة من القيم بمرور الوقت ليس فقط على قيمة واحدة، وتشكيل سجل مزايد تدريجيًا. رغم أنه يمكن تحقيق توافق متعدد القيم ببساطة عن طريق تشغيل عدة تكرارات من بروتوكولات التوافق أحادية القيمة على التوالي، فإن العديد من التحسينات والاعتبارات الأخرى مثل دعم إعادة التهيئة يمكن أن تجعل بروتوكولات التوافق متعددة القيم أكثر كفاءة في الممارسة.

يوجد نوعان من الفشل الذي قد تتعرض له العملية، فشل التعطل أو الفشل البيزنطي. يحدث فشل التعطل عندما تتوقف العملية فجأة ولا تستأنف. أما الفشل البيزنطي فهو فشل لا ينطبق عليه أي شرط مطلقًا. قد يحدث مثلًا نتيجة إجراءات الخصم الضارة. قد ترسل العملية التي تواجه فشلًا بيزنطيًا بيانات متناقضة أو متضاربة إلى عمليات أخرى، أو قد تستريح ثم تستأنف النشاط بعد تأخير طويل. يعتبر الفشل البيزنطي أكثر تخريبًا بكثير.

بالتالي، يجب أن يكون بروتوكول التوافق الذي يتحمل الإخفاقات البيزنطية متكيفًا مع كل خطأ محتمل يمكن أن يحدث.

تعطى نسخة أقوى من التوافق الذي يتحمل الفشل البيزنطي عن طريق تعزيز قيود التكامل:

التكامل

إذا قررت عملية صحيحة القيمة v، فلا بد أن v قد اقتُرحت عن طريقي عملية صحيحة.

يمكن دراسة مشكلة التوافق في حالة الأنظمة غير المتزامنة أو المتزامنة. رغم أن اتصالات العالم الحقيقي تكون غالبًا غير متزامنة بطبيعتها، ولكن من العملي والأسهل غالبًا تصميم أنظمة متزامنة، لأن الأنظمة غير المتزامنة تتضمن بطبيعة الحال مشكلات أكثر من المتزامنة.[4]

في الأنظمة المتزامنة، يفترض أن تستمر جميع الاتصالات في دورات. قد ترسل العملية في دورة واحدة جميع الرسائل التي تتطلبها، بينما تتلقى جميع الرسائل من العمليات الأخرى. وبهذه الطريقة، لا يمكن لأي رسالة من دورة واحدة أن تؤثر على أي رسائل مرسلة في نفس الدورة.