Blockchain Consensus Mechanisms (English/Turkish)

I've been trying to get to know and understand blockchain technologies for a while.

Why it is thought that the blockchain is a revolutionary technology that will change the world? Blockchain-based technologies really that important?

Trust is the basic value proposition of blockchain technology. It ensures that the data created by the participants is kept securely on a distributed architecture. The use of distributed architecture did not begin with a blockchain. Over time, the excessive growth of data on the cloud forced tech companies to use distributed architectures. However, since these architectures consisted of coordination of different servers of the same company, the need for security was not that much critical.

The data is collected on the servers of whom the transactions are being carried out and this gave them a great advantage. Blockchain technology enabled the control of the infrastructure used to be taken from a specific institution or company and distributed it to the relevant user community.

When data is held on more than one server, consensus becomes the most critical issue. How will coordination be ensured between servers that enable blockchains to become operational? How do we know that the transactions are real? Blockchain consensus mechanisms are trying to answer these questions. In doing so, they are trying to establish a balance between security and transaction costs.

Proof of Work

Bitcoin is using the "proof of work" consensus algorithm to provide chain security. In the "proof of work" mechanism, as its name implies, participants who are verifying the blocks should show that they have a great deal of computing power.

In Bitcoin, "miners" are competing to add a transaction block to the blockchain.

As proof of their work, the miners have to solve a cryptographic puzzle that is extremely difficult. They do this by making random predictions on their computer to find an answer to the puzzle created by Bitcoin blockchain. The process requires a tremendous amount of energy and processor power because work evidence in the consensus mechanism aspire all miners to all transactions.

In this context, the proof of work algorithm is safe, but it can be said that it is inefficient.

Bitcoin, Ethereum, Bitcoin Cash, Litecoin, Monero, Ethereum Classic, Zcash, Dogecoin are the major cryptocurrencies that use the proof of work mechanism.

Proof of Stake

The most common alternative to proof of work is "proof of stake". In this consensus algorithm, instead of investing in expensive computer equipment, "verifiers" invests in the crypto money of a system.

The blockchain chooses the individual to approve new transactions based on the proportion of shares on the network. In other words, to create a point of consensus, the network runs a lottery to decide who will announce the results, and system participants automatically enter the lottery. Every validator has the chance in line with the amount of crypto that he/she holds.

Because the proof of stake mechanism does not require high processor power, the transaction cost in blockchains using this system is relatively low and the transaction capacity is high. For these reasons, Ethereum plans to switch to this system.

EOS, Cardano, Neo, Tezos, Decred are the main blockchains that use proof of stake.

Delegated Proof of Stake

The working system of delegated proof of stake is similar to the proof of stake. It is a system created by Daniel Larimer, the founder of Steemit and Bitshares. In this system, the owners of the system are not the shareholders, but the ones whom they delegate this authority. In this way, small shareholders can be involved in the process with the representatives they choose. As I have observed in Steemit, the system is functioning well, and a significant portion of the "witnesses"(elected delegates) are people who have developed meaningful projects.

Steem and Bitshares are the main blockchains that use the delegated proof of share mechanism.

Other Consensus Mechanisms

There are many different consensus methods such as Proof of Elapsed Time, Proof of Activity, Proof of Authority.

By looking at the parameters such as speed, scale, user needs, those who design blockchains decide which mechanism to use.

Those who create a new consensus mechanism for dealing with a particular problem have the chance to stand out in a world of thousands of crypto money.

Consensus mechanisms are the essence of blockchain technology. The evolution of these mechanisms to require fewer CPU resources over time without compromising security seems very important in the development of the crypto world.

Thanks for reading.

Image Sources: https://unsplash.com/photos/cAtzHUz7Z8g and https://giphy.com

Blok Zinciri Mutabakat Mekanizmaları

Uzunca bir süredir blok zinciri teknolojilerini tanımaya ve anlamaya çalışıyorum. Steemit'e üye olmama da bu konuda yaptığım araştırmalar vesile olmuştu.

Neden blok zincirinin dünyayı değiştirecek devrimsel bir teknoloji olduğu düşünülüyor? Blok zinciri temelli teknolojiler gerçekten bu kadar önemli mi?

Blok zinciri teknolojisinin temel değer önerisi güven. Katılımcıların oluşturdukları verilerin dağıtık bir mimari üzerinde güvenli bir biçimde tutulmasını sağlıyor. Dağıtık mimarinin kullanımı blok zinciri ile başlamadı. Bulut üzerinde oluşan verilerin zamanla aşırı derecede büyümesi teknoloji şirketlerini yıllar önce dağıtık mimarileri kullanmaya zorlamıştı. Ancak bu mimariler aynı şirketin farklı sunucularının senkronizasyonundan ibaret olduğu için güvenlik ihtiyacı daha sınırlıydı.

İşlemler kimin sunucularında yapılıyorsa veriler orada birikiyor ve bu durum o kurumlara büyük bir avantaj sağlıyordu. Blok zinciri teknolojisi kullanılan altyapının kontrolünün belirli bir kurum ya da şirketten alınıp ilgili kullanıcı topluluğuna dağıtılmasını sağladı. Bu sayede sistemleri ellerinde tutanların kullandığı güvenlik, merkezileşmesinin sağladığı verimlilik gibi bahaneler ellerinden alınmış oldu.

Veriler birden fazla sunucu üzerinde tutulduğunda mutabakat en kritik konu haline geliyor. Blok zincirlerinin operasyonel hale gelmesini sağlayan sunucular arasındaki koordinasyon nasıl sağlanacak? Gerçekleşen işlemlerin sahici olup olmadığını nereden anlayacağız? Blok zinciri mutabakat mekanizmaları bu sorulara cevap vermeye çalışıyor. Bunu yaparken güvenlik ile işlem maliyeti arasında bir denge kurmaya çalışıyorlar.

İş Kanıtı (Proof Of Work)

Bitcoin block zinciri güvenliği sağlamak için "iş kanıtı" mutabakat algoritmasını kullanıyor. "İş kanıtı" mekanizmasında, adından da anlaşılacağı gibi, blokları doğrulayan merkezi olmayan katılımcıların, büyük bir bilgi işlem gücüne sahip olduklarını göstermeleri gerekiyor.

Bitcoin'de, işlemleri onaylayan "madenciler" bir işlem bloğunu blok zincirine eklemek için birbirleriyle yarışıyorlar.

Yaptıkları işin kanıtı olarak madenciler son derece zor bir kriptografik bulmacayı çözmek zorundalar. Bunu, Bitcoin tarafından oluşturulan bulmacaya bir cevap bulmak için bilgisayarlarında rastgele tahminler yaparak gerçekleştiriyorlar. İş kanıtı mutabakat mekanizmasında tüm işlemlere tüm madenciler talip olduğundan süreç muazzam bir enerji ve işlemci kullanımı miktarda gerektiriyor.

Bu bağlamda iş kanıtı algoritmasının çok güvenli olmakla birlikte verimsiz olduğu söylenebilir.

Bitcoin, Ethereum, Bitcoin Cash, Litecoin, Monero, Ethereum Classic, Zcash, Dogecoin iş kanıtı mekanizmasını kullanan başlıca kripto para birimleridir.

Hisse Kanıtı (Proof of Stake)

İş ispatının en yaygın kullanılan alternatifi, hisse kanıtıdır. Bu mutabakat algoritmasında, pahalı bilgisayar ekipmanlarına yatırım yapmak yerine, bir "doğrulayıcı" (onaylayıcı) sistemin kripto parasına yatırım yapar.

Blok zinciri, ağdaki hisselerinin oranına dayanarak yeni mesajları onaylamak için bireyi seçer. Başka bir deyişle, bir fikir birliği noktası oluşturmak için sonuçları kimin açıklayacağına karar vermek üzere bir piyango çalıştırır ve sistem katılımcıları bu piyangoya otomatik olarak girer. Her "doğrulayıcı" bu piyangoda sahip olduğu kripto para ölçüsünde şansa sahiptir.

Hisse payı kanıtı algoritması görece düşük işlemci gücü gerektirdiğinden bu sistemi kullanan blok zincirlerinde işlem maliyeti daha düşük ve işlem kapasitesi yüksektir. Ethereum da bu sisteme geçmeyi planlamaktadır.

EOS, Cardano, Neo, Tezos, Decred hisse kanıtı algoritmasını kullanan başlıca blok zincirleridir.

Delege Edilmiş Hisse Kanıtı (Delegated Proof of Stake)

Çalışma sistemi hisse kanıtı sistemine benzemektedir. Steemit ve Bitshares'in kurucusu Daniel Larimer tarafından ortaya konulmuş bir sistemdir. Bu sistemde sistemi işletenler hisse sahipleri değil, onların bu yetkiyi delege ettiği kişilerdir. Böylece küçük hisse sahipleri seçtikleri temsilcilerle sürece dahil olabilmektedir. Hisse kanıtı sistemindeki çok büyük hisseye sahip kişilerin sistemi domine etmesi problemi de böylece kısmen çözülmüş olmaktadır. Steemit'te gözlemlediğim kadarıyla sistem iyi işlemekte, "witness"ların(seçilmiş delegelerin) önemli bir kısmı anlamlı projeler geliştirmiş olan kişiler.

Steem ve Bitshares delege edilmiş hisse kanıtı algoritması kullanan başlıca blok zincirleridir.

Diğer Mutabakat(Görüş Birliği) Mekanizmaları

Yukarıda açıklananlar dışında Ayrılan Zaman Kanıtı(Proof of Elapsed Time), Aktivite Kanıtı (Proof of Activity), Otorite Kanıtı (Proof of Autherity) gibi pek çok farklı mutabakat yöntemi bulunmaktadır.

Blok zincirlerini tasarlayanlar hız, ölçek, kullanıcı ihtiyacı gibi parametrelere bakarak hangi mutabakat mekanizmasını kullanacaklarına karar vermektedirler.

Belirli bir problemi çözen yeni bir mukabakat mekanizması yaratanlar ise binlerce kripto paranın olduğu bir dünyada öne çıkma şansı elde etmektedir.

Mutabakat mekanizmaları blok zinciri teknolojisinin özünü oluşturmaktadır. Bu mekanizmaların zaman içinde güvenlikten ödün vermeden daha az işlemci kaynağı gerektirecek şekilde evrimleşmesi kripto dünyasının gelişimde önemli görünmektedir.

Okuduğunuz için teşekkür ederim.