Gerçek kimliği henüz tespit edilemeyen ancak belirli tahminlerin yürütüldüğü çığır açan isim Satoshi Nakamoto, Bitcoin’i geliştirerek tüm dünyada yeni bir ekosistemin doğmasını sağlamıştı.

Yazdığı algoritma ile; “blockchain” ismini verdiği blokların oluşturulmasını, bilginin merkeziyetsiz bir tabanda kayıt altına alınmasını ve dışarıdan müdahaleye kapalı hale gelmesini sağlayan Nakamoto, yarattığı şaheser ile birçok yeni blockchain’e de esin kaynağı oldu. Bunların başında Ethereum, Binance Chain ve Avalanche gibi ağlar geliyor.

Blockchain Kavramı

Bir blockchain’deki prensip; her bilgi topluluğunun ayrı birer blok içerisinde kayıt altına alınması ve her bir blokun birbiri ile zincirler halinde bağlı olması esasına dayanmaktadır. Oluşturulan her blok içerisinde sayılı değişken bulunmaktadır ve bunlar şöyle sıralanmakta: Blok numarası, Nonce, Data, Previous Hash, Hash.

Blok Numarası: Her bir bloka ait sıra numarasını ifade etmektedir.

Nonce: Algoritmadaki ana değişken olarak, yeni bir blok yaratmak için madenciler tarafından seri şekilde değiştirilerek hedeflenmiş Hash’e ulaşmak için kullanılmaktadır.

Data: Blokun içerisine kayıt edilen ana veriyi ifade etmektedir.

Previous Hash: Bir önceki bloka ait kriptografi ile oluşturulmuş olan bir nevi, parmak izidir. Toplamda 64 adet rakam ve harfin birleşiminden oluşmaktadır.

Hash: Mevcut bloka ait olan parmak izidir. Bu parmak izi, bir sonraki blok ile Previous Hash (Önceki Hash) olarak bağlantı kuracaktır.

Bu kavramların kısaca açıklamasını yaptıktan sonra, bir blockchain’in nasıl çalıştığını biraz daha irdeleyelim:

Hash denilen kavram, belirttiğimiz gibi her bir bilgi girdisinin sonucunda oluşan 64 haneli bir şifredir. Girdide ufacık bir değişiklik yaptığımızda, Avalanche Effect denilen çığ etkisi oluşur ve Hash tamamen değişikliğe uğrar. Bir blok zincirin en temel unsuru, her bir bloka ait Hash’in, bir sonraki blok ile bağlantıda olmasıdır. Bloktaki bilgide yapılan küçük bir değişiklik Hash’i tamamen değiştireceği için, bu değişiklik diğer bloklar tarafından algılanacak ve orada bir problem olduğu anlaşılacaktır.

Madencilik

Her yeni blokun üretilmesi ise başlı başına başka bir konudur. Dünyanın dört bir yanından internet ile birbirine bağlı birçok madenci, blokların oluşturulması için yarış halindedirler.

Algoritma tarafından, her yeni blokun yaratılması için bir hedef Hash belirlenir. Bu hedef Hash’e ulaşabilmek için madenciler seri şekilde Nonce numarasını değiştirerek olası Hash’de değişiklikler yaratır. Hedeflenen Hash’e ilk ulaşan madenci, ödülü olan Bitcoin’i kazanır ve yeni blokun yaratıcısı olur.

Ağ üzerine kayıtlı bu madencilerin yaptığı işleme ise Proof of Work (PoW) denilir. Bu kavram, bloku yaratan madencinin yaptığı işi kanıtlaması olarak düşünülebilir. Seri şekilde Nonce numarasında değişiklik yapmış ve rakiplerine nazaran hedeflenen Hash’i ilk önce o bulmuştur. Bu konu daha da detaylı olmasına rağmen, şimdilik burada bırakalım.

PoW Handikapı

Öncesinde de belirttiğimiz gibi Bitcoin, ilk blockchain teknolojisi olmakla beraber madencilik yöntemi olarak Proof of Work konseptini kullanmaktadır. Bu konseptte, blokların oluşturulması için madenciler hedef Hash’e ulaşabilmek için yarışmaktadır. Hedef Hash’i ilk bulan ise blok yaratma ve Bitcoin kazanma hakkına sahip olur.

Proof of Work konsepti birçok bilgisayarın eş zamanlı olarak, çok yüksek enerji tüketimi ile çalışmasına sebep olmaktadır.

Bu handikapın farkında olan isimler, Proof of Work yerine daha çevreci ve verimli çalışan bir sistem üzerine düşünmüş, 2011 yılında ortaya yeni bir kavram atmışlardır: Proof of Stake (PoS).

Proof of Stake

Blok oluşturucuları arasında yeni bir mutabakat olan Proof of Stake’i, Türkçe’ye “Hisse İspatı” olarak çevirebiliriz. Proof of Stake kavramı ilk kez, Bitcointalk forumunda açığa çıkmıştır.

Proof of Stake’in de, Proof of Work gibi ana amacı yeni blokların yaratılabilmesi için belli kurallar silsilesine uyulmasıdır. Her iki algoritma da aynı amaca hizmet etmek ile beraber, farklı yöntemler kullanır.

Hedeflenen Hash’i yarışarak bulmak yerine Proof of Stake, sıradaki blokun üreticisini belirlemek için farklı yöntemler kullanır: Sahip Olunan Coin Miktarı, Rastlantısallık ve Hisse Yaşı.

PoS Mekanizması

Proof of Stake’de, madencilere ödül olarak yeni yaratılan coin’ler yerine o blok içerisinde gerçekleşen işlemlerin işlem ücretleri verilir. Hangi bloku hangi node’un üreteceği ise yukarıda ifade ettiğimiz üç yöntem ile belirlenmektedir. Bunları teker teker açıklamak gerekirse:

Sahip Olunan Coin Miktarı: Bu yöntem ile, blok oluşturma adaylarının ağ içerisinde coin bulundurma (stake) zorunluluğu vardır. Bir node, ağda ne kadar fazla coin bulundurursa bloku üretme şansı o kadar yükselmektedir. Ancak yalnızca bu yöntemin kullanılması haksızlığa sebep olabileceğinden, diğer iki yöntem de blok oluşturucularının seçiliminde eş zamanlı olarak kullanılmaktadır.

Rastlantısallık: En yüksek hisse değerine sahip node’ların aynı zamanda en düşük Hash değerine sahip olmaları gerekmektedir. Bu yöntem sisteme entegre edilerek, şans faktörü devreye alınmış ve yalnızca coin stake etmek ile blok üretebilmenin önü belli bir oranda azaltılmıştır.

Hisse Yaşı: Bu yöntemde ise, node’ların ne kadar süredir coin’lerini stake etmekte olduklarına göre bir seçilim yapılmaktadır. Daha uzun süredir coin’lerini stake eden madenciler, yeni blok oluşturma işlemini yapmaya daha yakındırlar. Yeni blokun oluşturulması hakkını kazanan node’un ise, stake süresi sıfırlanarak adalet tekrar sağlanır.

Son Söz

Proof of Stake, Proof of Work’den farklı olarak her madencinin aynı anda çalışarak dünyada önemli bir enerji kaybına vesile olmasına engel olmaktadır. Blok üreticileri gerçek zamanlı yarış esasına göre değil, belirli seçilim kriterlerine göre belirlenmektedir.

Güvenlik açısından Proof of Work ile kıyaslandığında bir dezavantajı bulunmayan Proof of Stake, günümüzde yeni blockchain projeleri tarafından yaygın olarak kullanılmakta.

Ethereum‘un Proof of Work’den, 2.0 yükseltmesi ile birlikte Proof of Stake sistematiğine geçeceğini ve Binance Smart Chain ile Avalanche’ın hali hazırda Proof of Stake’i kullandığını bir dip not olarak da burada paylaşalım.