PoW ve PoS, en popüler blok zinciri konsensüs mekanizmalarıdır. Konsensüs mekanizması, ağın sürekli çatallanma yoluyla raydan çıkmasını önler. PoS konsensüsunda matematiksel bir bulmaca yoktur, yeni bir bloğun yaratıcısı, bir kişinin kaç tane coin'e sahip olduğuna/coin'lere sahip olduğuna bağlı olarak deterministik bir şekilde seçilir. PoS sistemleri, işlemleri doğrulamak ve fikir birliğine varmak için aynı amaca sahiptir, ancak süreç oldukça farklıdır.

Blockchain teknolojisinin esası, önceki tüm işlemlerin kaydını içeren dağıtılmış defterdir. Dağıtılmış defter olarak adlandırılır, çünkü merkezi bir yerde değil, dünya çapındaki bir bilgisayar ağında depolanır. Dağıtılmış bir defterin çalışmasının anahtarı, tüm ağın defterin içeriğiyle toplu olarak anlaşmasını sağlamaktır; bu da konsensüs mekanizmasının işidir.

Birçok kripto varlığın arkasında bir konsensüs mekanizması vardır. Bir fikir birliği mekanizmasının amacı, deftere eklenen bilgilerin geçerli olduğunu, yani ağın fikir birliği içinde olduğunu doğrulamaktır. Bu, eklenen bir sonraki bloğun ağdaki en güncel işlemleri temsil etmesini sağlayarak çifte harcama ve diğer geçersiz verilerin blok zincirine eklenmesini önler. Ek olarak, konsensüs mekanizması, ağın sürekli çatallanma yoluyla raydan çıkmasını önler.

Her biri kendi artıları ve eksileri olan bir dizi farklı fikir birliği mekanizması geliştirildi. Hepsi yukarıda açıklananla aynı temel amaca hizmet eder, ancak metodolojide farklılık gösterirler. Değişen konsensüs mekanizmaları arasındaki temel fark, işlemlerin doğrulanmasını sağlama ve ödüllendirme biçimleridir.

En popüler blok zinciri konsensüs mekanizmaları, İş Kanıtı (PoW) ve Hisse Kanıtı (PoS) sistemleridir. Bu ders PoW ile PoS'u tanımlamaya ve karşılaştırmaya odaklanacağız.

İş Kanıtı (PoW)

Proof of Work kavramı kripto varlıklardan önce vardı. Fikir ilk olarak Cynthia Dwork ve Moni Naor tarafından 1993 tarihli bir dergi makalesinde yayınlandı ancak terim olarak “Proof of Work” Markus Jakobsson tarafından 1999 yılında icat edildi.

Satoshi Nakamoto'nun Bitcoin White Paper'ında, Blockchain ağlarının ağ gücünü aşmanın tek yolunun %51 saldırısı olduğu teorik olarak belirtilmiştir. Proof of Work'ü bu şekilde uygulamak, güvenilir olmayan ve dağıtılmış bir fikir birliğine izin verdiği için Bitcoin için gerekli olan ana fikirdir.

Bitcoin madenciliği nasıl çalışır:

    Bir grup işlem, bir bellek havuzunda (mempool) paketlenir.

    Madenciler, bir matematik bulmacasını çözerek mempool'daki her işlemin meşru olduğunu doğrular.

    Bulmacayı çözen ilk madenci, yeni basılan bitcoin (blok ödülü) ve ağ işlem ücretleri ile ödüllendirilir.

    Şimdi blok olarak adlandırılan doğrulanmış mempool, blok zincirine eklenir.

Madencilerin çözmesi gereken bulmaca türü, Proof of Work sistemini tanımlayan birkaç temel özelliğe sahiptir:

    Bulmacalar asimetriktir, yani madencilerin çözmesi zordur, ancak doğru cevap ağ tarafından kolayca doğrulanır.

    Bulmacaların hiçbir becerisi yoktur, kaba kuvvet gerektirirler. Bu, belirli madencilerin diğerlerine göre haksız bir avantaj elde etmemesini sağlar. Bir madencinin bir bulmacayı çözme olasılığını artırmasının tek yolu, ek hesaplama gücü elde etmektir; daha çok enerji ve daha çok sermaye.

    Blok zamanını tutarlı tutmak için bulmaca parametreleri periyodik olarak güncellenir. Örneğin Bitcoin protokolü, 10 dakikalık bir blok oluşturma hedef süresine sahiptir. İki hafta boyunca ortalama blok süresi 10 dakikanın altına düşerse, ağ otomatik olarak zorluğu artıracaktır. Bu da hesaplama sayısını ve bulmacanın çözülmesi için gereken ortalama süreyi artırır.

Hisse Kanıtı (PoS)

Proof of Stake sistemleri, işlemleri doğrulamak ve fikir birliğine varmakla aynı amaca sahiptir, ancak süreç Proof of Work sistemlerinden oldukça farklıdır. Proof of Stake ile matematiksel bir bulmaca yoktur, bunun yerine yeni bir bloğun yaratıcısı, paylarına göre deterministik bir şekilde seçilir. Bahis, birinin sahip olduğu coin miktarıdır. Örneğin, bir kişi 10 coin yatırırsa ve başka bir kişi 50 coin bahis yaptıysa, 50 coin bahis yapan kişinin bir sonraki blok doğrulayıcı olarak seçilme olasılığı 5 kat daha fazla olacaktır.

Proof of Stake sisteminin önemli bir avantajı, daha yüksek enerji verimliliğidir. Enerji yoğun madencilik sürecini kesen Proof of Stake sistemleri, Proof of Work sistemlerine kıyasla çok daha çevreci bir seçenektir. Ek olarak Proof of Stake sistemleri tarafından sağlanan ekonomik teşvikler, ağ sağlığını geliştirmede daha iyi bir iş çıkarabilir. Proof of Work sistemi altındaki bir madenci, yalnızca kendi karlarını maksimize etmek için çıkardıkları coinlerin potansiyel olarak sıfırına sahip olabilir. Öte yandan Proof of Stake sisteminde, doğrulayıcılar doğruladıkları para birimine sahip olmalı ve bunları desteklemelidir.

Proof of Stake ve Proof of Work arasındaki bir diğer önemli ayrım, Proof of Stake kapsamında yeni coin oluşturma (madencilik) olmamasıdır. Bunun yerine tüm paralar en baştan oluşturulur. Bu, doğrulayıcıların yeni basılan madeni paraların aksine sadece işlem ücretleriyle ödüllendirileceği anlamına gelir.

Proof of Work ve Proof of Stake'in Karşılaştırılması

Maliyet ve Enerji

Proof of Stake sistemleri, Proof of Work sistemlerine göre çok daha uygun maliyetli ve çevre dostu bir alternatif olma potansiyeline sahiptir. Proof of Work sistemini çalıştırmak için gereken hesaplama gücü çok enerji yoğundur. Örneğin Bitcoin ağı Kolombiya'nın bir yılda tükettiği kadar elektrik tüketir (yılda 57.6 TWh).  Ek olarak madenciliğin rekabetçi doğası, daha güçlü madencilik bilgisayarlarına artan miktarda para yatırılması anlamına gelir ve bu da daha fazla enerji harcanmasını gerektirir.

Proof of Stake sistemleri, madencilik gibi enerjiye aç işlem gücü gerektirmez. Düşük enerji maliyetleri, doğrulama rolünü topluluktaki herkes için daha erişilebilir hale getirir.

Güvenlik

Kriptodaki Proof of Stake sistemleri, Proof of Work sistemlerinden nispeten daha yenidir ve hala onun kadar benimsenmemiştir. Proof of Work sistemleri kadar titiz bir şekilde test edilmedi. Ayrıca birkaç potansiyel güvenlik riski de tespit edildi.

Bir blok zincirinin sürekli çatallanması bir ağ için sağlıklı değildir ve kararsızlığa yol açar. Proof of Work sistemlerinde, bir blok zinciri çatallanırsa madencilerin orijinal blok zincirini desteklemeye devam etme veya çatallanmış yeni blok zincirine geçme kararını vermesi gerekecektir. Çatalın her iki tarafını da desteklemek için bir madenci, hesaplama kaynaklarını ikisi arasında bölmek zorunda kalacaktı. Bu şekilde Proof of Work sistemleri, doğal olarak ekonomik bir teşvik yoluyla sürekli çatallanmanın oluşmasını engeller.

Öte yandan Proof of Stake sistemleri, doğası gereği çatallanmayı engellemez. Bir blok zinciri çatallandığında doğrulayıcı, yeni çatallanmış blok zincirindeki hisselerinin bir kopyasını alacaktır. Bir doğrulayıcı çatalın her iki tarafında da imzayı atarsa, ödül olarak işlem ücretinin iki katını talep edebilir ve coinlerini iki kat harcayabilir; bu durum “Nothing to Stake” sorunu olarak bilinir. Bir blok zincirinin birden fazla kopyasındaki işlemleri doğrulamak için bir katılımcının hissesini artırması gerekli değildir, bu nedenle bu kötü davranışı önleyen herhangi bir ekonomik teşvik yoktur.

“Nothing to Stake” sorununa olası bir çözüm, bir süre kilitlenecek bir depozito empoze etmektir. Ethereum, Casper adlı önerilen bir fikir birliği protokolü ile 2022'de Proof of Work sisteminden Proof of Stake sistemine geçmeyi planlıyor. Casper, onaylayıcıların katılmak için minimum bir depozito yatırması gereken bir para yatırma çözümü kullanacaktır. Protokol, bir katılımcının birden fazla çatalda imza atmak gibi bir dizi kuralı ihlal ettiğini belirlerse, depozitoya el konur. Bu depozito miktarı şuan 32 ETH.

Merkezileşme

Proof of Work sistemlerini kullanan blok zinciri ağlarıyla ilgili artan bir endişe, merkezileşme riskidir. Daha önce belirtildiği gibi, Proof of Work sistemlerinde madenciliğin rolü giderek büyük ölçekli operasyonlar için ayrılmaktadır. Blok zinciri ağlarının kontrolü, çoğu kripto varlığın merkezi olmayan değerlerinin aksine giderek topluluktan uzaklaşmakta ve büyük madencilik şirketlerine kaymaktadır.

Proof of Stake sistemleri potansiyel olarak daha adil bir çözüm sunar. Bir katılımcının bir Proof of Stake sisteminde kazanabileceği ağ kontrolü miktarı, ne kadar yatırım yaptıklarıyla doğru orantılıdır. Bir katılımcı diğer katılımcıdan on kat daha fazla yatırım yaparsa, on kat daha fazla kontrol alır. Aksine, Proof of Work sistemlerinde, bir madenci ekipmana diğerinden 10 kat daha fazla yatırım yaparsa, aslında 10 kat daha fazla hesaplama gücü alacaklardır.

Sonuç olarak, bireylerin büyük madencilik çiftliklerine karşı rekabet etmesi giderek daha az karlı ve daha zor hale geliyor. İşlemlerin doğrulanmasının kontrolünde varlıkların merkezileştirilmesinin azaltılması, bir blok zinciri ağının dağıtılmış mimarisi için esastır; işte bu yüzden konsensüs mekanizması böylesine bütünleyici bir rol oynar. Herhangi bir blok zinciri ağının güvenilir, değiştirilemez ve dağıtık yapısını korumak için düzgün işleyen bir konsensüs mekanizması gereklidir.