Proof of Work (PoW) Nedir? Nasıl Çalışır?

Blockchain ekosisteminde Proof of Work nedir sorusu kritik bir öneme sahiptir. Proof-of-Work (PoW) blockchain teknolojisin merkeziyetsizlik ile buluştuğu bir kavramdır ve blockchain ağı üzerindeki verilerin temellerini sağlamlaştırmak için kullanılmaktadır. Proof-of-Work denildiği zaman işlemlerin nasıl gerçekleştirildiği, ağa nasıl güvenlik sağlandığı ve bir işlemi gerçekleştirmek için nasıl getiri elde edildiği hakkında konuşulabilir.

Proof of Work (PoW) kavramı, Türkçe'de "İş İspatı" olarak tanımlanır. Mantık ve kriptografiye dayalı uygulaması, Bitcoin'in 2009'da tanıtılmasından bu yana konuşulan finansal ve teknolojik devrimin özünü temsil eder. Ancak, görünürdeki basitliğinin ötesinde, bu protokolü bir metodoloji haline getiren zorluk ve karmaşıklık katmanları bulunmaktadır.

Proof of Work denildiği zaman iki özellik ön plana çıkmaktadır:

• İşlemleri doğrulamak için bilgisayar gücünü kanıtlama ihtiyacı, blok zincirinin bütünlüğünü sağlar.
• Güvenin merkezi bir otoritede değil, dağıtık düğüm (node) ağındaki işbirliği ve rekabette bulunduğu bir merkeziyetsiz ekosistem oluşturma.

Proof of Work Nedir?

Proof-of-Work'e kısaca bir bakış attıktan sonra bu metodolojinin ne olduğunu doğru bir şekilde tanımlamamız gerekiyor.

Proof of Work nedir sorusuna kısaca verilebilecek cevap, Proof of Work (PoW) bir konsensus protokolüdür. Bu protokol, işlemleri doğrulamak ve onaylamak için kullanılır. Bunun için ise blockchain veya blok zinciri içinde yeni bloklar üretir. Proof-of-Work, Bitcoin tarafından 2009'da ilk kez tanıtıldı ve o günden bu yanda protokol ağın işleyişinin ayrılmaz bir parçasıdır.

Daha basit bir şekilde ifade edersek Proof of Work, bir blockchain'deki tüm işlemlerin meşru ve doğru olduğundan emin olmak için kullanılan bir "bulmaca" gibidir. Bu protokol, karmaşık bir matematik bulmacasını çözmek gibidir. Birisi bulmacayı çözdüğünde, yeni bir "blok" blokchain ağına eklenir. Bu bloklarda tüm işlemlerin bir kaydı tutulur ve yeni bloklar diğer bloğun ardından bloklara bağlanır.

👉 Blockchain teknolojisi hakkında derinlemesine bir bilgi almak için bu makalemizi inceleyebilirsiniz: Blockchain Nedir? Nasıl Çalışır?

PoW'un Öne Çıkan Özellikleri

Tanımını biraz daha anladıktan sonra, İş Kanıtının özelliklerine ve niteliklerine geçelim:

• Tarihçe: Bitcoin, konsensus mekanizması olarak PoW'u uygulayan ilk kripto para birimidir. O zamandan beri, birçok kripto projesi bu yaklaşımı benimsemiştir. Ancak, Proof of Stake (PoS) ve diğer farklı konsensus protokolleri gibi alternatifler de zamanla ortaya çıkmıştır.

• İşlem Doğrulama: PoW, bir blockchain ağındaki işlemleri doğrulamak ve onaylamak için kullanılır. İşlem blokları, “madenci” adı verilen cihazlar ile kriptografik problemleri çözdükten sonra blok zincirine eklenir.

• Güvenlik: Proof of Work mekanizması, ağa yüksek düzeyde güvenlik sağlar. Çözülmesi gereken kriptografik problemlerin doğası nedeniyle, bir saldırganın geçmiş bir işlemi değiştirmesi ve sonraki blokları yeniden hesaplaması çok zordur. Bu da saldırıları pratik olmayan ve çok maliyetli bir hâle getirir. Şimdiye kadar Bitcoin, 2009'daki oluşumundan bu yana hiçbir şekilde ciddi bir siber saldırı tehlikesi yaşamamıştır.

• Ekonomik Ödüller: Madenciler, matematik problemlerini çözme konusundaki bilgisayar gücü çalışmaları için yeni kripto paralar ve işlem ücretleri ile ödüllendirilir. Bu, ağın bütünlüğünü korumak ve madencilik sürecine katılımı sağlamak için güçlü bir ekonomik teşvik sağlar.

• Merkeziyetçiliğin Azaltılması: Protokol, herhangi bir kişinin uygun ekipmanla madencilik sürecine katılmasına izin vererek ağın merkeziyetçi doğasını azaltmaya çalışır. Bu, ağı kontrol eden merkezi bir otoritenin olmadığı anlamına gelir. Bu sayede ağ saldırılara veya manipülasyonlara karşı daha yüksek bir savunma mekanizmasına sahip olur.

• Enerji Tüketimi: PoW'un eleştirildiği konulardan birisi yüksek enerji tüketimidir. Kriptografik problemleri çözmek için gereken yoğun hesaplama süreci, önemli miktarda elektrik tüketir. Bu da protokolün çevresel etkisi konusunda endişelere yol açar. Ancak, bu düğümler (node) tarafından tüketilen enerjinin bir kısmı her geçen gün daha fazla yenilenebilir enerjiden gelmektedir.

• Sınırlı Ölçeklenebilirlik: PoW, yapısının doğası gereği ölçeklenebilirlik ve hız konusunda zorluklarla karşı karşıyadır. İşlem ve madencilerin sayısı arttıkça, ağda tıkanıklık ve daha yüksek işlem maliyetleri oluşabilir. Ayrıca, bir işlemin saniyeler içinde onaylanması mümkün değildir. Örneğin, Bitcoin ağında işlem onayı için birkaç dakika gerekebilir.

Proof of Work Nasıl Çalışır?

Proof of Work (PoW), işlemleri doğrulamak ve yeni blokları blok zincirine eklemek için kripto paralarda kullanılan bir konsensüs mekanizmasıdır. Bu protokol adım adım şu şekilde çalışmaktadır:

1. İşlemler:
   1. Ağın kullanıcıları finansal işlemler oluşturur. Bu işlemler genellikle iki adres arasında kripto para transferlerinden oluşur.
   2. İşlemler, gönderenin adresi, alıcının adresi, transfer edilen kripto para miktarı ve bir ücret gibi temel bilgileri içerir.
   3. İşlemler ağ üzerinden yayınlanır ve bloklar halinde gruplandırılır.
2. Blok Oluşturma: Ağda bir işlem gerçekleştirildiğinde, bu işlem diğer bekleyen işlemlerle birlikte bir blok oluşturmak üzere gruplandırılır.
3. Kriptografik Problemin Seçilmesi:
   1. Bir blok oluşturulduğunda, madencilerin bloğu doğrulamak ve blok zincirine eklemek için çözmesi gereken bir kriptografik problem seçilir. Bu problem genellikle, bloğun içeriğiyle birleştirildiğinde ve bir hash fonksiyonundan geçirildiğinde, belirli kriterleri karşılayan ve bir sonuç üreten belirli bir değere ulaşmayı hedefler. Bu, hash'in başında belirli bir sayıda sıfır olması gibidir.
   2. Bitcoin'in özelinde bu hash fonksiyonu SHA-256'dır.
4. Kriptografik Problemin Çözümü:
   1. Madenciler, kendi aralarında kriptografik problemi mümkün olan en hızlı şekilde çözmek için yarışırlar. Bu kişiler, hesaplama güçlerini kullanarak farklı nonce değerlerini test ederler ve gerekli hash'i üretecek bir tane değer bulana kadar denemeye devam ederler.
   2. Madenciler, bir çözüm bulma şanslarını artırmak için özel yazılım ve güçlü donanım kullanırlar.
5. Çözümün Doğrulanması:
   1. Bir madenci gereksinimleri karşılayan bir nonce değeri bulduğunda, bunu bloğa ekler ve ağa iletir.
   2. Ağdaki diğer düğümler (node), kriptografik sorunun çözümünü doğrular ve işlemin doğru bir şekilde yapıldığından emin olurlar.
6. Bloğun Zincire Eklenmesi:
   1. Çözüm geçerliyse, blok blokchain'e eklenir ve ödül, sorunu çözen madenciye verilir.
   2. Çözüm geçerli değilse blok reddedilir.
   3. Ödül, genellikle yeni oluşturulan kripto paralar ve bloğa dahil edilen işlem ücretlerinden oluşur.

Proof of Work Bitcoin Örneği

Proof of Work'ün çalışma sistemini daha iyi anlamak için blockchain ekosistemini en büyük kripto parası, yani Bitcoin üzerinden bir örneğe göz atabiliriz.

• Blok Oluşturma:
  • İşlemler: Ahmet, Ali'ye 1 BTC göndermek ister. Bu işlem ağa iletilir.
  • Gruplama: Ahmet'inki gibi gerçekleştirilmek istenen tüm son işlemler, blok zincirine eklenmeye hazır bekleyen bir blokta gruplanır.

• Kriptografik problem seçimi:
  • Zorluk: Madencilerin çözeceği bir kriptografik problem seçilir. Bu problem seçilirken ağın mevcut zorluğunu göz önünde bulundurulur. Bu örnekte, problem, bir sayı bulmak (nonce) üzerine kuruludur ki bu sayı blok içeriğiyle birleştirildiğinde ve bir hash fonksiyonundan (Bitcoin SHA-256 kullanır) geçirildiğinde, belirli kriterleri karşılayan bir sonuç üretir. Örneğin, belirli bir sayıda sıfırla başlar.

• Problemin çözümü:
  • Madencilik: Ağdaki madenciler, bu problemi çözmek için birbiriyle yarışmaya başlarlar. Farklı nonce değerlerini denemek ve bloğun hash'ini hesaplamak için hesaplama güçlerini kullanırlar. Bu süreç ağın zorluk gereksinimlerini karşılayan bir sonuç bulana kadar devam eder.

• Çözümün doğrulanması:
  • Doğrulama: Bir madenci, geçerli bir hash üreten bir nonce bulduğunda, bunu bloğa ekler ve ağda paylaşır. Ağdaki diğer düğümler hızla bloğun hash'inin zorluk gereksinimlerini karşılayıp karşılamadığını kontrol ederler. Eğer bu gereksinim karşılanıyorsa, blok geçerli kabul edilir. Eğer geçerli değilse, bu nonce değeri zincirden reddedilir.

• Bloğun zincire eklenmesi:
  • Ödül: Yeni blok, blockchain'e eklenir ve çözen madenci bir ödül alır. Bu ödül, yeni Bitcoin'ler üzerinden ve bloğa dahil edilen işlem ücretleri şeklinde olur. Bitcoin'de şu anda blok ödülü, mevcut ödül 3,125 BTC'dir. Bu ödül, geçtiğimiz Nisan ayında gerçekleştirilen halving ile 6,25'den 3,125'e gerilemiştir.

• İşlemin tekrarlanması:
  • Süreklilik: Madencilerin yeni blokları blockchain'e eklemek için yarıştığı bu süreç, ağda sürekli olarak tekrarlanır. Kriptografik problemin zorluğu, blokların oluşturulması arasında sabit bir ortalama süre sağlamak için Bitcoin'de her 2016 blokta otomatik olarak ayarlanır. Bu da yaklaşık 10 dakikaya karşılık gelir. Bu tekrarlanma süreci ile ağın güvenliğini ve istikrarı garanti altına alınır.

Yukarıdaki örnekte:

• Ahmet, PoW mekanizması sayesinde Ali'ye 1 BTC'yi güvenilir bir şekilde gönderebildi.
• Madenciler, BTC ödülü ile ağa katılmaya ve güvenliğini sağlamaya teşvik edildi.
• Bitcoin ağı Ahmet'in işlemini içeren yeni bir blokla genişledi.

Proof of Work'ün Blockchain İçin Önemi

Proof of Work nedir sorusuna detaylı bir cevap bulduktan sonra bu konsensüs mekanizmasının şimdi blockchain için önemine göz atabiliriz.

Bitcoin'in yaratıcısı Satoshi Nakamoto, bir peer-to-peer dijital nakit sistemi (P2P) geliştirme vizyonuna sahipti. Bu sistem, üçüncü bir tarafın güvenine ihtiyaç duymadan finansal işlem yapmaya olanak tanır. PoW'un ortaya çıkışı, ağdaki katılımcıların, merkezi bir otoriteye gerek kalmadan, merkeziyetsiz ve güvenli bir şekilde blockchain üzerinden fikir birliğine varmalarını sağladı. Böylece, tüm düğümler arasında değer gönderme, alma ve saklama imkanı sunar.

İş Kanıtı (PoW), çift harcamanın (double-spending) sorununa, merkeziyetsiz ve güvenli bir fikir birliği mekanizması kurma ihtiyacına bir çözüm olarak blockchain'de ortaya çıktı.

Karşılaşılan Sorunlar

• Çift Harcama (Double-Spending): Dijital bir sistemde, bilgiyi kopyalamak ve çoğaltmak kolaydır. Bu, bir kullanıcının aynı dijital parayı iki kez harcamasına olanak tanır. Bu da paranın güvenilirliğini ve sistemin bütünlüğünü yok eder.

• Fikir birliği: Kripto paralar genellikle, işlemleri yöneten ve bilgiyi doğrulayan bir merkezi otoriteye sahip değildir. Ağdaki katılımcıların, güvenilir bir üçüncü tarafa ihtiyaç duymadan blockchain üzerinde anlaşmaya varmak için bir mekanizma gerekiyordu.

Sunulan Çözüm

İşte burada PoW konsensüsü, bu sorunları çözmek için bir teşvik ve hesaplama zorluğu mekanizması sunar:

• Teşvikler: Madenciler, karmaşık bir matematik problemini çözmek için yarışır ve bunu gerçekleştirmek için kripto para ile ödüllendirilir.
• Hesaplama Zorluğu: Problem, tek bir aktörün ağı kontrol etmesinin olası olmayacağı kadar zordur.

Proof Of Work vs Proof of Stake

Her iyi teknoloji hikayesinde olduğu gibi, inovasyon için her zaman bir boşluk vardır. İşte burada Proof of Stake (PoS) sahneye girer. Matematik problemlerini çözmek için yarışmak yerine PoS'ta doğrulayıcılar, yeni bloklar oluşturmak ve doğrulamak için zaten sahip oldukları ve "depozito" olarak garantiye almayı kabul ettikleri kripto para miktarına göre seçilirler.

Peki, neden PoS önem kazanmaktadır? İlk olarak, PoS, PoW'dan daha enerji verimlidir. Bu, daha az enerji gerektirdiği anlamına gelir. Böylece, çevresel dezavantajlar daha da azalmaktadır.

Ayrıca PoS, bu tür bir uzlaşma ile kripto paraları olan kişilerin, yatırımları oranında faiz şeklinde daha fazla kripto para alma fırsatına sahip olmaları nedeniyle ağda daha fazla katılımı teşvik eder. Bundan dolayı, PoS'ta büyük bir yatırım yapmak zorunda kalmadan neredeyse herkesin ağa katılması mümkündür.

Ancak, her şey güllük gülistanlık değildir. PoS'un, büyük miktarda kripto paraları olanların elinde gücün daha fazla merkezileşmesine yol açabileceği iddia ediliyor. Bu da gerçek anlamda merkeziyetsizliği zayıflatabilir.

Peki, son karar ne? PoS mu yoksa PoW mu daha avantajlı? Bu sorunun kesin bir yanıt yok. Her iki protokolün de avantajları ve dezavantajları var ve muhtemelen gelecekte kripto para dünyasında her ikisinin de bir arada kullanıldığını göreceğiz.

👉‍‍Proof-of-Stake konsensüs mekanizması hakkında daha detaylı bilgi almak için bu makalemize göz atabilirsiniz: Proof of Stake Nedir? Nasıl Çalışır?

Sonuç olarak, Proof of Work'ün (PoW) gücü, blockchain teknolojisindeki pratik uygulamasının ötesine geçer. Bugün kurulan güç yapılarıaı meydan okuyan bir merkeziyetsizlik ve bireysel güçlendirme felsefesini temsil eder. Finansal kurumların ve devletlerin uzun süre ekonomik yapıyı domine ettiği bir dünyada, PoW radikal bir alternatif sunar. Bu yapı ise "güvenin matematik ve kriptografiye dayandığı, merkezi otorite yerine bir sistem" olarak özetlenebilir. İşte, Proof of Work nedir sorusuna verilebilecek belki de en iyi cevap budur.

İlginizi çekebilecek makaleler:

• SHA-256 Hash Algoritması Nedir?
• Hodl Ne Demek?
• Bitcoin Madenciliği Nedir ve Nasıl Çalışır?