Madencilik ve Hisse Kanıtı (Proof of Stake)

Blokzincir, binlerce bağımsız bilgisayarın birlikte tuttuğu ortak bir kayıttır. Hiçbiri yönetici değildir, ama hepsinin hangi işlemlerin hangi sırayla gerçekleştiği konusunda anlaşması gerekir. Bu uzlaşmayı sağlayan kurallar bütününe konsensüs mekanizması denir. En yaygın iki örnek, madenciliğe dayanan iş kanıtı (Proof of Work, PoW) ve coinlerini kilitleyen doğrulayıcılara dayanan hisse kanıtıdır (Proof of Stake, PoS).

Blokzincir neden konsensüse ihtiyaç duyar

Herkesin istediği an blok ekleyebildiğini düşünün. İki kişi birbiriyle çelişen iki ayrı geçmiş yayımlayabilir ya da biri aynı coinleri iki kez harcamaya çalışabilir. Konsensüs mekanizması bu sorunu iki yoldan çözer: blok önermeyi maliyetli hale getirir ve hangi zincirin geçerli olduğuna dair herkes için net bir kural koyar. Hileyi cazip olmaktan çıkaran şey de bu maliyettir: geçmişi yeniden yazmak isteyen bir saldırgan devasa kaynak harcamak zorunda kalır.

İş kanıtı: madencilik

İş kanıtını Bitcoin hayata geçirdi ve Bitcoin bugün de bu yöntemi kullanıyor.

Madencilik nasıl işler

Madenciler bekleyen işlemleri bir aday blokta toplar. Bu bloğu zincire eklemek için, bloğun verisiyle birleştirilip bir özet (hash) fonksiyonundan geçirildiğinde belirli bir hedefin altında sonuç veren bir sayı bulmaları gerekir. Bunun kestirmesi yoktur: böyle bir sayıyı bulmanın tek yolu çok sayıda tahmin denemektir. Özel donanımlar bunu saniyede milyarlarca kez yapar.

Geçerli cevabı ilk bulan madenci bloğu ağa yayar. Cevabı bulmak zor olsa da diğer düğümler onu anında doğrulayabilir. Kazanan madenci, yeni basılan coinler ve işlem ücretlerinden oluşan blok ödülünü alır.

Zorluk

Ağa daha fazla madenci katılırsa bloklar daha hızlı bulunur. Bunu önlemek için ağ, bulmacanın zorluk seviyesini ayarlar. Bitcoin'de bu ayar yaklaşık her 2.016 blokta bir yapılır ve ortalama blok süresi 10 dakika civarında tutulur.

PoW'un güçlü yanları ve eleştiriler

Güçlü yanlar: uzun bir geçmiş, sade ve iyi incelenmiş bir güvenlik modeli, taklit edilmesi zor gerçek dünya kaynaklarına bağlı bir güvenlik.
Eleştiriler: yüksek elektrik tüketimi ve madenciliğin donanım ile enerjinin en ucuz olduğu bölgelerde yoğunlaşma eğilimi. Büyük madencilik havuzları da çok sayıda katılımcının gücünü tek çatı altında toplar.

Hisse kanıtı: doğrulayıcılar

Hisse kanıtı, işlem gücünün yerine ekonomik taahhüdü koyar. Katılımcılar makine alıp elektrik faturası ödemek yerine ağın kendi coinlerini stake olarak kilitler.

Doğrulama nasıl işler

Coin stake eden katılımcılar doğrulayıcı (validator) olur. Protokol, yeni blok önermek için doğrulayıcılar seçer; diğer doğrulayıcılar bu blokları kontrol edip oy verir. Ethereum'da bu oylara onay (attestation) denir. Seçim rastgeledir ama stake edilen miktara göre ağırlıklandırılır. Kurallara uyan doğrulayıcılar protokolden ve işlem ücretlerinden ödül alır.

Slashing (ceza kesintisi)

Hisse kanıtı güvenliğinin anahtarı, kötü davranışın cezalandırılmasıdır. Bir doğrulayıcı hile yapmaya kalkışırsa, örneğin birbiriyle çelişen iki bloğu imzalarsa, protokol stake'inin bir kısmını yok edebilir. Buna slashing denir. Yalnızca çevrim dışı kalan doğrulayıcılar da küçük miktarlar kaybedebilir. Dolayısıyla bir saldırganın, stake edilmiş tüm coinlerin çok büyük bir bölümünü ele geçirmesi ve bunları kaybetmeyi göze alması gerekir.

Başlıca örnek: Ethereum

Ethereum 2015'te iş kanıtıyla başladı. Eylül 2022'de The Merge adlı güncellemeyle hisse kanıtına geçti. Kendi doğrulayıcısını tek başına çalıştırmak isteyen bir katılımcının 32 ETH stake etmesi gerekir. Daha az coini olanlar ya da sunucu işletmek istemeyenler çoğu zaman staking hizmetlerini veya havuzlarını kullanır; bu da üçüncü bir tarafa güvenmek ve ona özgü riskleri üstlenmek anlamına gelir.

PoS'un güçlü yanları ve eleştiriler

Güçlü yanlar: çok daha düşük enerji tüketimi, özel donanıma ihtiyaç duyulmaması ve doğrudan saldırganın fonlarını hedef alan cezalar.
Eleştiriler: daha fazla coin tutanların daha fazla söz hakkı olması, büyük staking sağlayıcılarının kontrolü yoğunlaştırabilmesi ve tasarımın iş kanıtına göre daha karmaşık ve daha genç olması.

İki yöntemin karşılaştırması

Harcanan kaynak: PoW'da elektrik ve donanım, PoS'ta kilitlenen coinler
Blokları kim üretir: PoW'da madenciler, PoS'ta doğrulayıcılar
Ceza: PoW'da kaybeden madencinin boşa giden enerjisi, PoS'ta stake kesintisi
Başlıca örnekler: PoW için Bitcoin, PoS için Ethereum

Ödüller hakkında bir not

Hem madencilik hem staking ödül getirir, ancak hiçbiri kâr garantisi vermez. Madencilik geliri donanıma, elektrik maliyetine ve rekabete bağlıdır. Staking ödülleri ağ koşullarına göre değişir; stake edilen coinler değer kaybedebilir ya da slashing'e uğrayabilir. Üçüncü taraf üzerinden stake etmek ise fonlarınızı o hizmete emanet etmek demektir.

Özetle

Konsensüs mekanizmaları, bağımsız bilgisayarların tek bir ortak geçmiş üzerinde anlaşmasını sağlar.
İş kanıtı zinciri işlem gücüyle korur; Bitcoin bu yöntemi kullanır.
Hisse kanıtı zinciri kilitli coinler ve cezalarla korur; Ethereum 2022'deki The Merge'den bu yana bu yöntemi kullanıyor.
Her yaklaşımın enerji, merkeziyetsizlik ve karmaşıklık açısından kendine özgü ödünleşimleri vardır.