Giriş

İki General Problemi olarak da bilinen Bizans Generalleri Problemi, Leslie Lambert'in 1982'de dağıtılmış eşler arası ağ iletişiminin hata toleransı hakkındaki makalesinde önerildi. Dağıtık sistemin haberleşmesinde bazı yerel problemler bilgisayarın hata mesajları göndermesine ve sistem tutarlılığının bozulmasına neden olabilir. Bu nedenle, Bizans Generalleri Problemi, temelde noktadan noktaya iletişimde bir konsensüs problemidir.

Menşei

Bizans Generalleri Sorunu Orta Çağ'da ortaya çıktı. Bizans'ın geniş toprakları nedeniyle, ordular arasındaki iletişim yalnızca habercilere güvenebilir. Ordu liderlerinin bilgilerini kasıtlı olarak yanlış aktaran bir hain varsa, bu tutarsız harekât planlarına yol açarak “Bizans başarısızlıklarına” yol açacaktır.

Bu sorunu çözmek için iki çözüm vardır: Birincisi sözlü anlaşma ile haberciler göndermek ve salt çoğunluk ile bir fikir birliğine varmak, ancak potansiyel hainleri ayırt etmek zordur; ikincisi, her ordu tarafından görevlendirilmesi gereken özel imzalarla yazılı mesajları iletmek için yazılı anlaşmalar şeklinde haberciler göndermektir, ancak iletim çok yavaşsa imzalar kaybolabilir. Her iki çözüm de sorunun yalnızca bir kısmını çözebileceğinden ve fikir birliğine varmak çok fazla zaman ve kaynak gerektirdiğinden, bunlar yararlı değildir.

İnternette Bizans Generalleri Sorunu

İnternetteki Bizans Generalleri Sorunu, kanal iletimi sürecinde, aşırı iş yükü veya bazı kötü niyetli saldırılar nedeniyle bazı düğümlerin bilgi senkronizasyonunu gerçekleştirmesinin zor olabileceği anlamına gelir. 1999'da Miguel Castro ve Barbara Liskov, Bizans Hata Toleransını (BFT) önerdiler. Sistemdeki düğümlerin üçte ikisi normal çalışırsa, sistemin tutarlılığının ve doğruluğunun garanti edilebileceğine inanıyorlardı. Daha sonra Satoshi Nakamoto, Bizans Generalleri Problemine yeni bir çözüm sağlayan Bitcoin'in iş ispatı (PoW) mekanizmasını ve asimetrik kriptografik algoritmasını önerdi.

Bizans Hata Toleransı

Diyelim ki n general ve t hain var. n=3, t=1 dersek A, B ve C'den biri hain olur. A, [saldır] komutunu verirse, ancak hain B, C'ye [geri çekil] derse, o zaman C bir hüküm veremez; Hain B, A'ya [saldır] ve C'ye [geri çekil] komutu gönderirse, A ve C bir anlaşmaya varamaz. Bu nedenle hainlerin sayısı 1/3'ten büyük veya eşit olduğunda Bizans Generalleri Sorunu çözülemez.

Benzer şekilde, ağ düğümlerinin toplam sayısının N ve kötü niyetli düğümlerin sayısının T olduğunu varsayarsak, sorun yalnızca N>=3T+1, yani ağdaki normal düğümlerin sayısı en az () olduğunda çözülebilir. 2/3) N, bilgilerin tutarlılığını sağlamak için. Güvenilir ağ iletişiminde, Bizans Hata Toleransı, sistemin bir fikir birliğine varabilmesi için düğüm hatası sorununu bir dereceye kadar çözebilir.

Proof of Work (PoW) Mekanizması

General A'nın önce [saldırı] komutunu verdiğini ve imzasını attığını varsayalım. Bunu aldıktan sonra, diğer generaller de saldırmayı planlıyorsa, [saldırı] komutunu ve general A'nın komutundan sonra onun imzasını takip edecekler. A, gönderdikten sonra [saldırı] komutunu uygulamazsa, diğer generaller A'yı hain olarak değerlendirebilir ve doğru bilgiyi ayırt etmek için kullanabilir.

Benzer şekilde, birden çok katılımcı düğüm, bir dizi çalışma yoluyla bir sonuç alacak ve sonucu alan ilk düğüm, sonucu tüm ağa yayınlayacaktır. Sonuç doğruysa, diğer düğümler blok zincirindeki işlemleri kaydetme hakkını kazanmak için hesaplamaya hazırlanmak için sonucu kendi defterlerine ekler.

Bir Hacker'ın ağ güvenliğini yok etmek veya sahte bloklar yayınlamak için %51'den fazla bilgi işlem gücüne sahip olması gerekir. Maliyet getirisinden çok daha fazladır. Bu nedenle, bu mekanizma yanlış bilgi olasılığını azaltabilir ve sistemin daha hızlı bir fikir birliğine varmasını sağlayabilir.

Asimetrik Anahtarlı Algoritmalar

Asimetrik anahtar algoritmalarının şifrelenmesi ve şifresinin çözülmesi, genellikle çiftler halinde görünen genel anahtar ve özel anahtar olmak üzere iki ayrı gizli anahtara ihtiyaç duyar. A, B'ye bir mesaj göndermek istiyorsa, A, bilgiyi şifrelemek için B'nin genel anahtarına ihtiyaç duyar ve B, bilginin şifresini çözmek için kendi özel anahtarına ihtiyaç duyar. B, kimliğini göstermek isterse, özel anahtarı imzalayabilir, “imza metni” yazıp yayınlayabilir. Diğerleri B'nin genel anahtarına göre kimliğini doğrulayabilir.

Kimlik ve imza taklit edilemediğinden, asimetrik anahtar algoritmaları iletimin gizliliğini ve güvenilir imzayı sağlar.