Blockchain'da uzlaşma algoritmaları nedir?

Giriş

Konsensüs algoritması, dağıtılmış bir ortamda kullanıcılar veya makineler arasında koordinasyonu sağlayan temel bir mekanizmadır. Ana işlevi, sistemin tüm ajanlarının, bazı bileşenler arızalansa bile, tek bir gerçeklik kaynağı üzerinde anlaşmasını garanti etmektir. Hata toleransı olarak bilinen bu kavram, blockchain ağlarının işleyişi için esastır.

Merkezi sistemlerde, tek bir varlık ağı kontrol eder ve besler, karmaşık yönetim sistemlerine ihtiyaç duymadan kendi takdirine göre değişiklikler yapabilir. Ancak, merkeziyetsiz sistemlerde, senaryo radikal bir şekilde değişir. Dağıtılmış veritabanları ile çalışırken, şu soru ortaya çıkar: Hangi verilerin dahil edileceği konusunda nasıl anlaşma sağlanır?

Katılımcıların birbirine güvenmediği bir ortamda bu zorluğun üstesinden gelmek, muhtemelen blok zincirlerine yol açan en önemli ilerlemeyi temsil etti. Bu makale, konsensüs algoritmalarının kripto paraların ve dağıtık kayıtların işleyişi için neden hayati olduğunu keşfetmektedir.

Konsensüs algoritmaları ve kripto paralar

Kripto para ekosisteminde, kullanıcıların bakiyeleri blockchain adı verilen bir veritabanında kaydedilir. Tüm düğümlerin bu veritabanının aynı kopyasını tutması çok önemlidir, çünkü çelişkili bilgilerin ortaya çıkması, tüm ağın bütünlüğünü tehlikeye atabilir.

Açık anahtar kriptografisi, kullanıcıların başkalarının paralarını harcayamayacağını garanti eder. Ancak, katılımcıların fonların daha önce kullanılıp kullanılmadığını belirlemek için güvendikleri tek bir gerçek kaynak olmalıdır.

Bitcoin'in yaratıcısı Satoshi Nakamoto, katılımcıları koordine etmek için Proof of Work (PoW) sistemini önerdi. İşleyişini daha sonra analiz edeceğiz, ancak önce mevcut çeşitli konsensüs algoritmaları arasında ortak özellikleri belirleyeceğiz.

Kullanıcıların, (validator) eklemek isteyenlerin, bir teminat veya "stake" sağlamaları istenir. Bu öğe, doğrulayıcının kötü niyetli davranmaktan caydırılması için taahhüt etmesi gereken bir değeri temsil eder. Sistemi kandırmaya çalışırsa, teminatını kaybedecektir; bu, hesaplama gücü, kripto para birimleri veya itibar olabilir.

Kendi kaynaklarını neden riske atsınlar? Cevap basit: oyunda bir ödül var. Genel olarak, bu ödül, kullanıcılar tarafından ödenen komisyonlar, üretilen yeni kripto paralar veya her iki kaynaktan oluşan protokolün yerel kripto parası olarak somutlaşır.

Son temel gereksinim şeffaflıktır. Birinin sistemi kandırmaya çalıştığını belirleyebilmek önemlidir. İdeal olarak, doğrulayıcıların blok üretmesi maliyetli olmalı, ancak herhangi bir kullanıcının bunları doğrulaması ucuz olmalıdır. Bu, doğrulayıcıların da sıradan kullanıcılar tarafından denetleneceğini garanti eder.

Konsensüs Algoritması Türleri

İş Kanıtı (PoW)

Proof of Work (PoW), blockchain'ın en iyi konsensüs algoritmasıdır. İlk olarak Bitcoin ile uygulanmıştır, ancak kavram çok öncesinden mevcuttu. Bu sistemde, (madenci) olarak adlandırılan doğrulayıcılar, eklemek istedikleri verilere hash fonksiyonları uygularlar ve belirli bir çözüm üretirler.

Bir hash, bir hash fonksiyonu çalıştırıldığında üretilen, görünüşte rastgele bir karakter dizisidir. Eğer giriş verileri aynı ise, sonuçlar da aynı olacaktır. Ancak, en küçük bir değişiklik tamamen farklı bir hash oluşturur.

Çıkış verileri, giriş verilerini belirlemeye izin vermediğinden, bu işlevi belirli bir süre boyunca bir verinin bilindiğini göstermenin etkili bir yöntemi haline getirir. Hash, üçüncü bir tarafa sağlanabilir ve veriler açıklandığında, o kişi çıktının işlevde çalıştırıldığında eşleşip eşleşmediğini doğrulayabilir.

PoW'de, protokol bir bloğun geçerli olmasını sağlayan koşulları tanımlar. Örneğin, yalnızca "00" ile başlayan bir hash'e sahip olan bir bloğun geçerli olduğunu belirleyebilir. Bir madencinin geçerli bir blok oluşturmasının tek yolu, verilerindeki bir parametreyi değiştirerek doğru olanı bulana kadar farklı sonuçlar üretmek için brute force (kaba kuvvet) kullanmaktır.

Ana blok zincirlerinde, zorluk seviyesi son derece yüksektir. Etkili bir şekilde rekabet etmek için, geçerli bir blok üretme olasılıklarını artırmak üzere tasarlanmış ASIC'lerle donatılmış tesislere ihtiyaç vardır.

Madencilikte, yatırım bu makinelerin maliyetine ve çalışmaları için gerekli elektrik enerjisine karşılık gelir. ASIC'ler sadece madencilik için tasarlanmıştır, bu alanda dışında bir faydası yoktur. Başlangıç yatırımını geri kazanmanın tek yolu, madencilik yapmak ve blockchain'e yeni bloklar ekleyerek ödüller kazanmaktır.

Ağın bir bloğu doğrulaması basittir: Tek bir fonksiyon çalıştırarak sonuçlar kontrol edilebilir. Veriler geçerli bir hash oluşturursa, blok kabul edilecek ve madenci ödülünü alacaktır. Aksi takdirde, ağ bunu geçersiz kılacak ve zaman ile elektrik kaybı ile sonuçlanacaktır.

Hisse Kanıtı (PoS)

Proof of Stake (PoS), Bitcoin'ın ilk günlerinde Proof of Work'e alternatif olarak önerilmiştir. PoS'ta madenci yoktur, özel donanım yoktur ve büyük enerji tüketimi yoktur. Tek gereken, sıradan bir bilgisayardır.

Ve temel bir ek unsur: sistemin paralarına yatırım yapmak. PoS'ta, dış kaynaklar (donanım ve elektrik) kullanmak yerine, iç kaynaklar (kripto paralar) kullanılır. Kurallar protokole göre değişir, ancak genellikle staking'e katılmak için minimum bir değer gereklidir.

Fonlar, ( numaralı bir cüzdanda kilitlenmeli, staking süresi boyunca hareket ettirilmemelidir. Genellikle, doğrulayıcılar hangi işlemlerin bir sonraki bloğa geçeceği konusunda anlaşırlar. Bir bakıma, hangi bloğun seçileceğine bahis oynanır, geri kalanını protokolün belirlemesine izin verilir.

Eğer önerilen blok seçilirse, doğrulayıcı, stake'ine orantılı olarak işlem ücretlerinin bir kısmını alır. Bloke edilen miktar ne kadar fazla olursa, kazanma olasılığı da o kadar artar. Ancak, geçersiz işlemler sunarak sistemi kandırmaya çalışmak, stake'in kısmi veya tamamen kaybıyla sonuçlanır. Bu şekilde, PoW'ya benzer bir mekanizma kurulmuş olur: dürüst davranmak, dolandırıcılıktan daha kârlıdır.

Genellikle, yeni oluşturulan kripto paralar, doğrulayıcı ödüllerinin bir parçası değildir. Blockchain'in yerel parası bu nedenle farklı bir şekilde ihraç edilmelidir. Bu, örneğin bir ICO veya IEO ile veya protokolün PoS'a geçişinden önceki ilk aşamalarda PoW kullanılarak yapılabilir.

Bugüne kadar, saf Proof of Stake esas olarak daha düşük piyasa değerine sahip kripto paralarda uygulanmaktadır. Bu nedenle, büyük ölçekli PoW'a geçerli bir alternatif olup olamayacağı tamamen kanıtlanmamıştır. Teorik olarak geçerli görünse de, pratik uygulama çeşitli zorluklar sunmaktadır.

PoS, büyük veri hacmine sahip ağlarda uygulandığında, sistem mükemmel bir finansal teşvik ve oyun teorisi deney alanı haline gelir. PoS sistemini "hacklemek" için bilgiye sahip olanlar, yalnızca bunu kullanma olasılığı varsa deneyeceklerdir, bu nedenle savunmasızlığını değerlendirmenin tek yolu, doğrudan ağda denemektir.

Yakında Ethereum ) olarak bilinen ağ güncellemelerinin bir parçası olarak Casper'ın uygulanmasıyla PoS'un büyük ölçekli testlerini göreceğiz.

Diğer konsensüs algoritmaları

Proof of Work ve Proof of Stake, en yaygın konsensüs algoritmalarıdır, ancak her birinin avantajları ve dezavantajları olan birçok başka varyasyon bulunmaktadır:

• Gecikmeli İş Kanıtı
• Kiralanmış Stake Kanıtı
• Otorite Kanıtı
• Yakım Kanıtı
• Delege Edilmiş Hisse Kanıtı
• Hibrit Konsensüs PoW/PoS

Sonuç

Konsensüs sağlama mekanizmaları, dağıtık sistemlerin işleyişi için hayati öneme sahiptir. Birçok kişi, Bitcoin'in en büyük yeniliğinin, kullanıcıların ortak bir gerçekler kümesi üzerinde anlaşmalarını sağlamak için Proof of Work kullanımında yattığını düşünmektedir.

Günümüzde, konsensüs algoritmaları sadece dijital para sistemlerini değil, aynı zamanda geliştiricilerin dağıtık ağlarda kod çalıştırmasına olanak tanıyan blockchain'leri de desteklemektedir. Blockchain teknolojisinin temel bir dayanağını oluştururlar ve mevcut çeşitli ağların uzun vadeli sürdürülebilirliği için hayati öneme sahiptirler.

Konsensüs algoritmaları arasında, Proof of Work en yaygın olarak kullanılanıdır. Aslında, daha güvenilir ve güvenli bir alternatif henüz önerilmiş değildir. Ancak, PoW'yi değiştirmek için yoğun bir araştırma ve geliştirme süreci devam etmektedir ve önümüzdeki yıllarda yeni konsensüs çözümlerinin ortaya çıkması oldukça olasıdır.