Byzantine Fault Tolerance nedir?

Byzantine Fault Tolerance (BFT), dağıtık bir bilgisayar ağındaki bileşenlerin bir kısmı arızalansa yahut ağa kasıtlı olarak ziyan vermeye çalışsa dahi, sistemin bütünüyle yanlışsız halde çalışmaya devam etmesini sağlayan bir mutabakat özelliğidir.

Byzantine Fault Tolerance ne demek?

Byzantine Fault Tolerance (BFT), köklerini 1982 yılında Leslie Lamport, Robert Shostak ve Marshall Pease tarafından ortaya atılan “Bizans Generalleri Problemi”nden alan, bilgisayar bilimleri ve oyun teorisinin kesişim noktasında bulunan bir kavramdır. Bu sorun, bir kenti kuşatan lakin birbirleriyle yalnızca haberciler yoluyla bağlantı kurabilen Bizans ordusu generallerinin yaşadığı irtibat ikilemini tasvir eder. Kuşatmanın başarılı olması için generallerin birebir anda “saldır” yahut “geri çekil” kararı üzerinde mutabakata varması gerekmektedir.

Ancak generaller ortasında hainler olabilir ve bu hainler farklı generallere farklı bildiriler ileterek uyumu bozabilir. BFT, bu hainlere (sistemdeki yanlışlı yahut makûs niyetli düğümlere) karşın sadık generallerin (dürüst düğümlerin) ortak bir karara varabilmesini tabir eder. Dijital sistemlerde bu kavram, merkezi olmayan ağların inançsız ortamlarda bile data bütünlüğünü koruyabilme kapasitesini tanımlar.

Blokzincirde Bizans kusur toleransı

Blokzincir teknolojisi tabiatı gereği merkeziyetsizdir; yani ağı yöneten tek bir otorite yoktur. Bunun yerine, dünyanın dört bir yanına dağılmış binlerce bilgisayar (node) ağın kaydını meblağ. Bizans generalleri sorunundaki generaller, blockchain dünyasında bu node’lara karşılık gelir. blockchain ağları için en büyük risk, birtakım node’ların uydurma süreçler yayınlayarak yahut yasal süreçleri onaylamayarak ağın bütünlüğünü bozmaya çalışmasıdır.

Blokzincirde Bizans kusur toleransı, ağdaki iştirakçilerin birbirini tanımasına yahut güvenmesine gerek kalmadan, tek bir “gerçek” üzerinde anlaşabilmelerini sağlar. Bu yapı sayesinde, sistemin çökmesi için ağdaki makus niyetli aktörlerin belli bir çoğunluğa (genellikle üçte iki yahut daha fazla) ulaşması gerekir. Bu da blockchain ağlarını hücumlara ve teknik arızalara karşı son derece dirençli hale getirir.

Bizans Kusur Toleransı nasıl çalışır?

Bu düzenek, ağ üzerindeki süreçlerin geçerliliği konusunda tüm iştirakçilerin matematiksel ve kriptografik prosedürlerle ikna edilmesi prensibine dayanır. Bir sürecin blockchain’e eklenebilmesi için ağın mutabakat algoritmasına bağlı olarak çoğunluk yahut üstün çoğunluk gerekir.

Hata toleransı sistemleri, ağın tipine nazaran farklılık gösterebilir lakin temel hedef her vakit tıpkı bilgi setinin tüm kopyalarda eş vakitli olarak güncellenmesidir.

BFT tabanlı sistemlerin çalışma prensibinde şu ögeler öne çıkar:

• Mutabakat algoritmaları: Ağdaki node’ların bir sonraki bloğun içeriği üzerinde mutabakatını sağlayan kurallar bütünüdür.
• Çoğunluk kuralı: Ağın güvenliği için makûs niyetli düğümlerin sayısının, toplam düğüm sayısının makul bir oranını (genellikle 2/3) aşmaması gerekir.
• İletişim protokolleri: Düğümlerin, ağdaki başka iştirakçilerin durumunu ve kararlarını doğrulamak için daima mesajlaşmasını sağlar.

Byzantine Fault Tolerance ve Bitcoin?

Bitcoin (BTC), Bizans Generalleri Problemi’ne pratikte çalışan, ölçeklenebilir ve inançlı bir tahlil getiren birinci büyük ölçekli dijital sistemdir. Satoshi Nakamoto, bu sorunu çözmek için Proof of Work (İş Kanıtı) düzeneğini kullanmıştır. BTC ağında, bir “general”in (madenci) karar verme sürecine katılabilmesi için işlemci gücü harcayarak matematiksel bir sorunu çözmesi gerekir.

Bu süreç, ağa yanlış bilgi yaymayı yahut mutabakatı bozmayı son derece maliyetli hale getirir. Bir saldırganın Bitcoin ağını manipüle edebilmesi için toplam süreç gücünün %51’inden fazlasını ele geçirmesi gerekir ki bu da muazzam bir güç ve donanım maliyeti manasına gelir. Münasebetiyle Bitcoin, BFT sorununu ekonomik teşvikler ve kriptografik zorluklarla birleştirerek çözmüş ve merkeziyetsiz bir dijital para ünitesinin itimatla çalışabileceğini kanıtlamıştır.

Sıkça Sorulan Sorular

Byzantine Fault Tolerance neden değerlidir?
BFT, merkezi bir otoriteye gereksinim duymadan, sistemin kusurlara ve siber ataklara karşı dirençli olmasını sağlar. Bu özellik, kripto paraların güvenliği ve sürdürülebilirliği için temel yapı taşıdır.

BFT ile Proof of Work birebir şey midir?
Hayır. BFT ulaşılması gereken bir gayedir (hata toleransı seviyesi), Proof of Work (PoW) ise bu maksada ulaşmak için Bitcoin (BTC) üzere ağlarda kullanılan özel bir prosedürdür.

BFT yalnızca blockchain için mi kullanılır?
Hayır. BFT kavramı, havacılık sistemleri, nükleer santral denetimleri ve dağıtık veritabanları üzere yüksek güvenlik gerektiren birçok merkeziyetsiz bilgisayar sisteminde kullanılır.