Blockchain Konsensüs Algoritmalarını Anlamak İçin Bir Kılavuz

Blockchain, daha yüksek şeffaflık, güvenlik ve değişmezlik sunan merkezi olmayan dağıtılmış bir ağdır.

Bunu hepimiz biliyoruz !!

Ancak, tüm bunları nasıl başarabildiğini hiç merak ettiniz mi?

Merkezi bir otorite olmadığı sürece bu ağı kim yönetiyor ve her işlemi doğruluyor?

Kulağa ilginç geliyor!

Pekala, Blockchain konsensüs algoritmaları - Bu kapsamlı kılavuzda bahsedeceğimiz Blockchain geliştirme dünyasının temel kısmı .

İÇİNDEKİLER:

1. Blockchain Konsensüs Algoritmasının Tanımı
2. Bir Konsensüs Mekanizmasının Hedefleri
3. Piyasada Popüler Olan Blockchain Konsensüs Algoritmaları
4. İyi Bir Blockchain Uzlaşma Mekanizmasının Özellikleri
5. Kötü Bir Uzlaşı Protokolüne Dayanmanın Sonuçları
6. Sıkça Sorulan Sorular
7. Çözüm

Blockchain Konsensüs Algoritması Nedir?

Blockchain konsensüs algoritmasının ne olduğuna dair en basit cevap, bir Blockchain ağının tüm eşlerinin , dağıtılmış defterin gerçek zamanlı durumu hakkında her birinin ortak bir kabul veya fikir birliğine vardığı bir prosedür olmasıdır.

Bir konsensüs mekanizması, blok zinciri ağının güvenilirlik elde etmesini ve farklı düğümler arasında bir güven düzeyi oluşturmasını sağlarken, çevrede güvenliği sağlar. Dağıtılmış defter ortamındaki her Blockchain uygulama geliştirme kılavuzunun ve her dApp projesinin hayati parçalarından biri olmasının nedeni budur .

Bu algoritmalar, birkaçını bu makalenin sonraki bölümünde ele alacağımız farklı hedefler temelinde çalışır.

Blockchain Uzlaşma Mekanizmasının Amaçları

1. Birleşik Anlaşma

Konsensüs mekanizmalarının ana hedeflerinden biri , birleşik bir anlaşmaya ulaşmaktır.

Yetkiye güvenmenin gerekli olduğu merkezi sistemlerin aksine , kullanıcılar merkezi olmayan bir şekilde birbirlerine güven duymadan çalışabilirler . Dağıtılmış blok zinciri ağına gömülü protokoller, sürece dahil olan verilerin doğru ve doğru olmasını ve halka açık defterin durumunun güncel olmasını sağlar.

2. Ekonomik Teşvikle Uyum Sağlayın

Kendi kendini düzenleyen, güvenilmez bir sistem oluşturmaya gelince, ağdaki katılımcıların çıkarlarını hizalamak bir zorunluluktur.

Bu durumda bir konsensüs blok zinciri protokolü, iyi davranış için ödüller sunar ve kötü oyuncuları cezalandırır. Bu şekilde ekonomik teşviklerin de düzenlenmesini sağlar.

3. Adil ve Adil

Konsensüs mekanizmaları, herkesin ağa katılmasını ve aynı temelleri kullanmasını sağlar. Bu şekilde, blok zinciri sisteminin açık kaynak ve ademi merkeziyetçi özelliğini haklı çıkarır.

4. Çifte Harcamayı Önleyin

Konsensüs mekanizmaları, yalnızca bu işlemlerin doğrulanmış ve geçerli olan halka açık şeffaf deftere dahil edilmesini sağlayan belirli algoritmalar temelinde çalışır. Bu, geleneksel çifte harcama sorununu, yani bir dijital para birimini iki kez harcama sorununu çözer.

5. Hata Toleranslı

Consensus yönteminin bir başka özelliği de blok zincirinin hataya dayanıklı, tutarlı ve güvenilir olmasını sağlamasıdır. Bu, yönetilen sistemin arızalar ve tehditler durumunda bile süresiz olarak çalışacağı anlamına gelir.

Şu anda ekosistemde çok sayıda Blockchain konsensüs algoritması var ve daha birçoğu pazara girmeye hazırlanıyor. Bu, her Blockchain geliştirme şirketinin ve hevesli Girişimcinin iyi bir fikir birliği protokolünü tanımlayan faktörlere ve zayıf bir protokolle gitmenin olası etkisine aşina olmasını zorunlu kılar.

Blockchain konsensüs yöntemlerinin temelleri ele alındığında , konuya daha derinden dalalım ve popüler konsensüs mekanizması türlerine bakalım.

Piyasada Popüler Blockchain Konsensüs Algoritmaları

1. İş Kanıtı (PoW)

Satoshi Nakamoto tarafından geliştirilen Proof of Work, Blockchain alanında kullanılan en eski fikir birliği mekanizmasıdır. Katılan düğümlerin madenci olarak adlandırıldığı madencilik olarak da bilinir.

Bu mekanizmada madenciler, kapsamlı hesaplama gücünü kullanarak karmaşık matematiksel bulmacaları çözmek zorundadır. GPU madenciliği, CPU madenciliği, ASIC madenciliği ve FPGA madenciliği gibi farklı madencilik yöntemleri kullanırlar. Ve sorunu en erken çözen, ödül olarak bir blok alır.

Ancak süreç o kadar kolay değil. Bir bulmaca ancak deneme yanılma yöntemiyle çözülebilir. Ek olarak, bulmacanın karmaşıklık seviyesi, blokların çıkarılma hızı ile artar. Bu nedenle, zorluk seviyesi ile başa çıkmak için belirli bir süre içinde yeni bir blok oluşturmak zorunlu hale gelir.

Proof of Work mekanizması, Bitcoin, Litecoin, ZCash, Primecoin, Monero ve Vertcoin gibi birden fazla kripto para birimi tarafından birkaçını belirtmek için kullanılır.

Bu mekanizmada açıklanan Bitcoin algoritması, hash değerinin çıktısını değiştirmek için nonce'yi rastgele bir değer olarak kullanır. Bitcoin konsensüs algoritmasında her bloğun bir hash değeri üretmesi amaçlanır ve nonce, bu hash değerini oluşturmak için kullanılan parametredir.

Uygulamaları açısından, İş Kanıtı (PoW) yalnızca finans endüstrisini değil, aynı zamanda sağlık, yönetişim, yönetim ve daha fazlasını da etkiledi. Aslında, güvenliği artırmak için bir adres üzerinden çok kanallı ödemeler ve çoklu imza işlemleri fırsatı sundu.

2. Stake Kanıtı (PoS)

Proof of Stake, PoW konsensüs protokolünün en temel ve çevre dostu alternatifidir.

Bu blok zinciri yönteminde blok üreticileri madenciler değil, doğrulayıcılar gibi davranırlar. Herkesin üzerinde enerji tasarrufu sağlayan ve zamanı kısaltan bir blok oluşturma fırsatı buluyorlar. Ancak, doğrulayıcı olabilmeleri için bir miktar para veya hisse yatırmaları gerekir.

Ayrıca PoW durumundan farklı olarak, bu mutabakat modelinde bir ödül sistemi olmadığı için madencilere bu algoritmada işlem ücretlerini alma ayrıcalığı verilmektedir.

Bu, bir bütün olarak, Ethereum gibi markaları, Ethereum 2.0 güncellemelerinde modellerini PoW'dan PoS'a yükseltmeye teşvik etti . Ayrıca Dash, Peercoin, Decred, Reddcoin ve PivX gibi çeşitli Blockchain ekosistemlerinin düzgün çalışmasına yardımcı oldu.

Şimdi, PoS, daha önce PoW ile ilgili çeşitli sorunları çözerken, piyasada hala çözülmemiş birçok zorluk vardı. Bu zorlukları azaltmak ve gelişmiş bir blok zinciri ortamı sağlamak için çeşitli PoS varyasyonları ortaya çıktı.

Proof of Stake'in (PoS) iki popüler varyasyonu DPoS ve LPoS'dur.

• Temsil Edilen Hisse Kanıtı (DPoS)

Delegated Proof of Stake (DPoS) durumunda, katılımcılar jetonlarını yatırır ve belirli sayıda delege için oy kullanırlar, öyle ki ne kadar çok yatırım yaparlarsa o kadar fazla ağırlık alırlar. Örneğin: A kullanıcısı bir delege için 10 jeton harcarsa ve B kullanıcısı 5 jeton yatırırsa, A'nın oyu B'ninkinden daha fazla ağırlık alır.

Delegeler ayrıca işlem ücretleri veya belirli bir miktar jeton şeklinde ödüllendirilir.

Bu hisse ağırlıklı oylama mekanizması nedeniyle, DPoS en hızlı blok zinciri konsensüs modellerinden biridir ve dijital demokrasi olarak oldukça tercih edilir. Bu blok zinciri konsensüs mekanizmasının gerçek hayattaki kullanım örneklerinden bazıları Steem, EOS ve BitShares'tir.

• Kiralık Hisse Kanıtı (LPoS)

LPoS, Waves platformunda çalışan PoS konsensüs mekanizmasının geliştirilmiş bir versiyonudur .

Bir miktar kripto para birimine sahip her düğümün bir sonraki blok zincirini ekleme hakkına sahip olduğu normal Hisse Kanıtı yönteminin aksine, kullanıcılar bu konsensüs algoritması blok zincirinde bakiyelerini tam düğümlere kiralayabilir. Ve tam düğüme daha büyük miktarda kiralayanın bir sonraki bloğu oluşturma olasılığı daha yüksektir. Ayrıca, kiralayan, tüm düğüm tarafından toplanan işlem ücretinin bir yüzdesi ile ödüllendirilir.

Bu PoS varyantı, halka açık kripto para birimlerinin geliştirilmesi için verimli ve güvenli bir seçenektir.

3. Yetki Belgesi

Proof of Authority, ağdaki doğrulayıcıların kimliklerinin tehlikede olduğu Proof of Stake'in değiştirilmiş bir versiyonudur. Bunda, doğrulayıcının kimliğini doğrulamak için kimlik, doğrulayıcıların kişisel kimlikleri ile resmi belgeleri arasındaki benzerliktir. Bu doğrulayıcılar, itibarlarını ağa verir. Yetki Kanıtı'nda, (doğrulayıcı haline gelen) düğümlerin yeni bloklar üretmesine izin verilen tek kişidir. Kimliği risk altında olan doğrulayıcılar, blok zinciri ağını güvence altına almak ve korumak için teşvik edilir. Bu ispatta, doğrulayıcıların sayısı oldukça küçüktür, yaklaşık 25 veya daha azdır.

4. Bizans Hata Toleransı (BFT)

Bizans Hata Toleransı, adından da anlaşılacağı gibi, Bizans hatasıyla (Bizans Generalleri Sorunu olarak da adlandırılır) - sistemin aktörlerinin sistemin feci başarısızlığını önlemek için etkili bir strateji üzerinde anlaşmaya varmak zorunda olduğu bir durumla başa çıkmak için kullanılır, ancak bazı onlar şüpheli.

Bu video aracılığıyla Bizans Generalleri Sorunu hakkında daha fazla bilgi edinin:-

BFT konsensüs modelinin Blockchain arenasında önde gelen iki varyasyonu PBFT ve DBFT'dir.

• Pratik Bizans Hata Toleransı (PBFT)

PBFT, Bizans Generalinin sorunlarını, mesajın geçerliliği hakkındaki kararı değerlendirmek için bir hesaplama yaparak kullanıcıların kendilerine iletilen mesajları doğrulamasını sağlayarak çözen hafif bir blok zinciri algoritmasıdır.

Parti daha sonra kararını, nihai olarak kendisi üzerinde bir karar işleyen diğer düğümlere duyurur. Bu şekilde, nihai karar diğer düğümlerden alınan kararlara dayanır.

Stellar, Ripple ve Hyperledger Fabric, bu blok zinciri konsensüs mekanizmasının bazı kullanım durumlarıdır.

• Yetkilendirilmiş Bizans Hata Toleransı (DBFT)

NEO tarafından tanıtılan Delegated Bizans Hata Toleransı mekanizması, DPoS konsensüs modeline benzer. Burada ayrıca NEO token sahipleri delegeler için oy kullanma fırsatı buluyor.

Ancak bu, yatırdıkları para miktarından bağımsızdır. Doğrulanmış bir kimlik, doğru ekipman ve 1.000 GAS gibi temel gereksinimleri karşılayan herkes temsilci olabilir. Bu delegeler arasından rastgele biri konuşmacı olarak seçilir.

Konuşmacı, doğrulanmayı bekleyen işlemden yeni bir blok oluşturur. Ayrıca, tüm işlemleri denetlemek ve bunları ağa kaydetmekle sorumlu olan oylanan delegelere bir teklif gönderir. Bu delegeler, verilerin doğruluğunu ve konuşmacının dürüstlüğünü kontrol etmek için önerileri paylaşma ve analiz etme özgürlüğüne sahiptir. Delegelerin 2/3'ü bunu doğrularsa, blok blok zincirine eklenir.

Bu tür Blockchain konsensüs protokolü aynı zamanda 'Çin Ethereumu' olarak da adlandırılır ve varlıkları sayısallaştırarak ve blockchain üzerinde akıllı sözleşmeler sunarak 'akıllı bir ekonomi' oluşturmada yardımcı bir kaynak olabilir .

5. Doğrudan Döngüsel Grafik (DAG)

Blockchain ile çalışan her mobil uygulama geliştirme hizmetleri şirketinin aşina olması gereken bir diğer temel ancak birinci sınıf blockchain fikir birliği modeli DAG'dir.

Bu tür Blockchain konsensüs protokolünde, her düğümün kendisi 'madenciler' olmaya hazırlanır. Artık madenciler ortadan kaldırıldığında ve işlemler kullanıcılar tarafından onaylandığında, ilgili ücret sıfıra düşüyor. En yakın iki düğüm arasındaki işlemleri doğrulamak daha kolay hale gelir, bu da tüm süreci hafif, hızlı ve güvenli hale getirir.

DAG algoritmalarının en iyi iki örneği IOTA ve Hedera Hashgraph'dır .

Bunlar geliştirme ortamındaki başlıca fikir birliği modelleri olsa da, birçok farklı blok zinciri fikir birliği mekanizması yavaş yavaş ve kademeli olarak ivme kazanmaya başlıyor, örneğin:

6. Kapasite Kanıtı (PoC)

Kapasite Kanıtı (PoC) mekanizmasında her karmaşık matematik bulmacasının çözümleri Hard diskler gibi dijital depolarda biriktirilir. Kullanıcılar bu sabit diskleri, çözümleri en hızlı değerlendirenlerin blok oluşturma şansını artıracak şekilde blok üretmek için kullanabilirler.

Takip ettiği sürece Plotting denir. PoC blok zinciri konsensüs protokolüne dayanan iki kripto para birimi Burstcoin ve SpaceMint'tir.

7. Yanık Kanıtı (PoB)

Enerji tüketimi açısından PoW ve PoS'a alternatif bir çözüm olarak kabul edilen Proof of Burn (PoB) konsensüs modeli, madencilerin sanal kripto para tokenlerini 'yakmasına' veya 'mahvetmesine' izin verme ilkesiyle çalışır ve bu da onlara yazma ayrıcalığı sağlar. Madeni paralarla orantılı olarak bloklar. Ne kadar çok jeton yakarlarsa, aldıkları her jeton için yeni blok seçme şansı o kadar artar.

Ancak, paraları yakmak için, blok doğrulaması için harcanamayacağı adrese göndermeleri gerekir.

Bu yaygın olarak dağıtılmış konsensüs durumunda kullanılır. Ve bu konsensüs mekanizmasının en güzel örneği Slim madeni paradır.

8. Kimlik Kanıtı (PoI)

PoI (Kimlik Kanıtı) kavramı, yetkili kimliğinki gibidir. Her bir özel işleme eklenen bir kullanıcının özel anahtarı için bir kriptografik onay parçasıdır. Tanımlanan her kullanıcı, ağdaki diğerlerine sunulabilecek bir veri bloğu oluşturabilir ve yönetebilir.

Bu blok zinciri konsensüs modeli, oluşturulan verilerin gerçekliğini ve bütünlüğünü sağlar. Bu nedenle akıllı şehirleri tanıtmak için iyi bir seçimdir.

9. Faaliyet Kanıtı (PoA)

PoA, temelde PoW ve PoS blok zinciri konsensüs modellerinin yakınsaması yoluyla tasarlanmış hibrit bir yaklaşımdır.

PoA mekanizması söz konusu olduğunda, madenciler tıpkı PoW'da olduğu gibi özel donanım ve elektrik enerjisi kullanarak en erken zamanda kriptografik bir bulmacayı çözmek için yarışıyorlar. Ancak karşılaştıkları bloklar, yalnızca blok kazananın kimliği ve ödül işlemiyle ilgili bilgileri tutar. Mekanizmanın PoS'a geçtiği yer burasıdır.

Doğrulayıcılar (işlemleri doğrulamak için atanan hissedarlar) bloğun doğruluğunu test eder ve sağlar. Blok birçok kez kontrol edildiyse, doğrulayıcılar tam bir blok için etkinleştirilir. Bu, açık işlemlerin süreçler olduğunu ve sonunda bulunan blok kapsayıcılarına entegre edildiğini doğrular.

Ayrıca, blok ödülü, doğrulayıcıların bundan pay alması için bölünür.

Bu mekanizmanın iki gerçek dünya uygulaması, Espers ve Decred madeni paralarıdır.

10. Geçen Sürenin Kanıtı (Şair)

PoET, CPU mimarisinin ve madencilik donanımının miktarının bir madencinin bloğu ne zaman ve hangi sıklıkla kazanacağını bildiği gerçeğini göz önünde bulundurarak PoW mekanizmasında yer alan kriptografik bulmacaları devralmak amacıyla Intel tarafından tanıtıldı.

Katılımcıların daha büyük bir kısmı için oranları adil bir şekilde dağıtma ve genişletme fikrine dayanır. Ve böylece, katılan her düğümden bir sonraki madencilik sürecine katılmak için belirli bir süre beklemesi istenir. En kısa bekleme süresine sahip üyeden blok teklif etmesi istenir.

Aynı zamanda her düğüm kendi bekleme süresi ile gelir ve sonrasında uyku moduna geçer.

Böylece, bir düğüm aktif hale gelir gelmez ve bir blok kullanılabilir olduğunda, o düğüm 'şanslı kazanan' olarak kabul edilir. Bu düğüm daha sonra ademi merkeziyetçilik özelliğini korurken ve ödülü alırken bilgiyi ağ boyunca yayabilir.

11. Önem Kanıtı (PoI)

NEM tarafından tanıtılan PoI, operasyon için hissedarların ve doğrulayıcıların rolünü dikkate alan bir PoS protokol çeşididir. Ancak bu sadece hisselerinin büyüklüğünden ve şansından etkilenmez; itibar, genel denge ve hayır gibi çeşitli diğer faktörler. Belirli bir adres üzerinden yapılan işlemlerin de bunda rol oynar.

POI konsensüs modeline dayalı ağlara saldırmak pahalıdır ve ağın güvenliğine katkıda bulundukları için kullanıcıları ödüllendirir.

Şimdiye kadar paylaşılan bilgiler, çeşitli Blockchain konsensüs protokollerini ayırt etmenize yardımcı olabilirdi.

Ancak, sizin için basitleştirmek için, işte bir blok zinciri konsensüs algoritmaları karşılaştırma tablosu.

Şimdi, bir Blockchain konsensasyonunu iyi yapan şeyin ne olduğunu belirlemekle başlayalım.

İyi Bir Blockchain Uzlaşma Mekanizmasının Özellikleri

1. Güvenlik

İyi bir fikir birliği mekanizmasında, tüm düğümler, protokol kurallarına göre geçerli sonuçlar üretme yeteneğine sahiptir.

2. Kapsayıcı

İyi bir konsensüs blok zinciri mekanizması, ağın her belirli düğümünün oylama sürecine katılmasını sağlar.

3. Katılımcı

Tüm düğümlerin aktif olarak katıldığı ve Blockchain üzerindeki veritabanlarının güncellenmesine katkıda bulunduğu bir fikir birliği mekanizmasına İyi bir fikir birliği modeli denir.

4. Eşitlikçi

İyi bir mekanizmanın bir diğer özelliği de, düğümden alınan her oya eşit değer ve ağırlık vermesidir.

Bunu akılda tutarak , bu faktörleri göz önünde bulundurmadığınızda ve geliştirme sürecinize zayıf bir fikir birliği modeli getirdiğinizde neler olduğunu öğrenelim.

Kötü Bir Uzlaşı Protokolü Seçmenin Sonuçları

1. Blockchain Çatalları

Zayıf bir blok zinciri konsensüs yöntemi seçmek, zincirin savunmasızlığını artırır. Blockchain meraklıları ve geliştiricilerinin karşılaştığı böyle bir güvenlik açığı Blockchain Forks.

Blockchain çatalları, sıradan bir dilde, tek bir zincirin ikiye veya daha fazlasına ayrıldığı bir durum veya koşullardır. Blockchain çatalı ve türleri hakkında ayrıntılı bir açıklama aşağıdaki gömülü videoda mevcuttur.

Bir Blockchain çatalı oluştuğunda, uygulama önceden tahmin edilemez bir şekilde çalışmaya başlar ve ileride iki veya daha fazla ayrışmış düğüm oluşturur.

2. Kötü Performans

Kötü bir konsensüs blok zinciri mekanizması düşünüldüğünde, ya düğüm arızalanır ya da ağ bölünmesinden zarar görür . Bu, düğümler arasında mesaj alışverişi sürecini geciktirir ve uygulamanın gecikmesini artırır, bu da sonuçta performans düzeyini düşürür.

3. Konsensüs Başarısızlığı

Kötü bir fikir birliği mekanizmasını iş modelinize dahil etmenin bir başka etkisi de fikir birliği başarısızlığıdır. Bu durumda, düğümlerin bir kısmı herhangi bir sürece katılamaz ve bu nedenle oylarının yokluğunda fikir birliği doğru ve istenen sonuçları sağlayamaz.

Şimdi ele alınan Blockchain konsensüs yöntemlerinin temelleri ile konuya daha derinden dalalım ve popüler konsensüs mekanizması türlerine bakalım.

Blockchain Konsensüs Algoritmaları Hakkında Sıkça Sorulan Sorular

S. Blockchain'de Uzlaşma Protokolü Nedir?

Bir Konsensüs protokolü, iki veya daha fazla düğümün nasıl etkileşime girdiğini, bilgi alışverişinde bulunduğunu ve Blockchain ekosisteminde ilişkili süreçleri nasıl gerçekleştirdiğini yöneten bir dizi kural veya prosedürdür .

S. Ethereum Hangi Konsensüs Modelini Kullanıyor?

Daha önce Ethereum, PoW (Proof of Work) konsensüs modeliyle çalışıyordu. Ancak şimdi PoS (Proof of Stake) blockchain konsensüs algoritmasına geçti .

Son Düşünceler

Sonunda, tüm bu bileşenlerin, merkezi olmayan bir ağda fikir birliğine varmak gibi benzer bir amacı vardır. Bununla birlikte, ortak bir hedefe sahip olduktan sonra bile, bu mekanizmalar fikir birliğine varma yaklaşımlarında farklılık gösterir. İdeal fikir birliği henüz mevcut olmasa da, fikir birliği mekanizmalarının uzun vadede bunun gibi bir protokolün değişen gereksinimlerine nasıl uyum sağladığını ve nasıl uyum sağladığını görmek büyüleyici ve etkileyici ve çığır açan fikirlerin gerçekleştiğini gözlemlemek kuşkusuz heyecan verici olacak. .

Blockchain ağları, taahhüt edilen her bir işlemi onaylamak için konsensüs algoritmaları olmadan düzgün çalışamayacağından, iş ağı gereksinimine göre birini akıllıca seçmek önemlidir.