Bizans Hata Toleransı Nedir?

Bizans Generalleri Problemi

BFT kavramı, ilk olarak 1982’de Leslie Lamport, Robert Shostak ve Marshall Pease tarafından ortaya konulan “Bizans Generalleri Problemi” ile açıklanır. Bu senaryoda birkaç general, bir şehri kuşatmıştır. Generallerin ortak bir karara (saldırmak ya da geri çekilmek) varması gerekir. Ancak iletişim sadece mesajcılar üzerinden yapılır ve bazı generallerin hain olma ihtimali vardır. Eğer mesajlar sahte ya da çelişkili olursa ordunun birlikte hareket etmesi mümkün olmaz.

Dağıtık sistemlerde de benzer bir durum yaşanır: bazı düğümler hatalı ya da kötü niyetli davranabilir. Buna rağmen sistemin doğru ve güvenilir şekilde çalışmaya devam etmesi gerekir. İşte bir sistemin bu duruma karşı dayanıklı olmasına Bizans Hata Toleransı denir.

Blok Zincirlerde BFT’nin Önemi

Blok zincirler, merkezi bir otorite olmadan çalıştıkları için tüm katılımcıların doğruluğa güvenebileceği bir yöntem geliştirmek zorundadır. Eğer BFT sağlanamazsa:

• Sahte işlemler zincire eklenebilir.
• Aynı token iki kez harcanabilir (çift harcama sorunu).
• Ağın güvenliği ve bütünlüğü zedelenir.

BFT sayesinde sistem, bazı düğümler yanlış davransa bile doğru işlemleri ayırt eder ve ağı kesintisiz şekilde işletmeye devam eder.

Konsensüs Mekanizmaları ve BFT

Blok zincirlerin BFT’yi sağlamak için kullandığı araç, konsensüs mekanizmalarıdır.

• İş İspatı (PoW): Bitcoin’de olduğu gibi madenciler karmaşık matematiksel problemleri çözerek blok üretir. Bu süreç yüksek enerji ve donanım maliyeti gerektirir, bu yüzden kötü niyetli davranmak ekonomik olarak mantıksız hale gelir.
• Hisse İspatı (PoS): Ethereum gibi ağlarda doğrulayıcılar belirli miktarda token kilitleyerek blok doğrular. Yanlış davranırlarsa “slashing” ile stake ettikleri varlıklarını kaybedebilirler.
• Practical Byzantine Fault Tolerance (pBFT): Daha küçük ve izinli ağlarda kullanılan, mesajlaşma ve çoğunluk oylaması ile çalışan bir yöntemdir.
• Diğerleri: Delegated Proof of Stake (DPoS), Proof of Authority (PoA) veya Proof of Identity (PoI) gibi mekanizmalar da Bizans hata toleransını sağlamaya yönelik farklı çözümler sunar.

Modern BFT Çözümleri

Zamanla, klasik çoğunluk oylaması yönteminin yanında daha gelişmiş yaklaşımlar geliştirilmiştir:

• Quorum Sistemleri: Belirli bir alt kümenin (örneğin ağın 2/3’ü) mutabakat sağlamasıyla güvence oluşturulur.
• Kriptografi: Dijital imzalar, hash fonksiyonları ve erasure coding gibi teknikler sahte verilerin önüne geçer.
• Rastgelelik ve Liderlik Dışı Protokoller: Tek bir lider düğüme bağımlılığı azaltır, saldırılara karşı sistemi daha dirençli yapar.
• Sahtekarlık Kanıtları: Yanlış bir durum ortaya çıktığında düğümler kanıt sunarak hileli güncellemeleri engelleyebilir.

Kullanım Alanları

Bizans Hata Toleransı, sadece blok zincirlerde değil, pek çok kritik sistemde güvenilirliği artırmak için kullanılır:

• Blok zincirler: Bitcoin, Ethereum ve diğer kripto ağlarının güvenliği.
• Finans: Bankacılık ve ödeme sistemlerinde güvenli işlem kaydı.
• Sağlık: Dağıtık hasta verisi yönetiminde veri bütünlüğü.
• IoT ve Savunma: Cihazlar veya askeri birimlerin hatalı çalışmaya karşı güvenliği.
• E-devlet ve Oylama: Dağıtık seçim sistemlerinde şeffaf ve güvenli sonuç üretimi.

Sonuç

Bizans Hata Toleransı (BFT), dağıtık sistemlerin güvenilirliğinin temel taşlarından biridir. Özetle, bazı düğümler kötü niyetli ya da hatalı davransa bile, sistemin doğru çalışmaya devam etmesini sağlar. Blok zincirlerde bu tolerans, konsensüs mekanizmalarıyla garanti edilir.

Bugün Bitcoin’den Ethereum’a, özel kurumsal blok zincirlerden IoT cihazlarına kadar pek çok sistem BFT sayesinde güvenle çalışabiliyor..