Gecikmeli İş Kanıtı (dPoW): Blockchain Temel Güvenlik Sorunlarına Çözüm

Giriş

Gecikmeli İş Kanıtı (dPoW), açık kaynaklı bir teknoloji sağlayıcısı olan Komodo tarafından geliştirilen bir güvenlik protokolüdür. Bu güvenlik mekanizması, Bitcoin ve Litecoin gibi son derece güvenli ağlarda uygulanmasıyla kanıtlandığı gibi, blockchain ekosistemindeki en gelişmiş güvenlik protokolü olan Proof of Work (PoW) üzerine kuruludur.

Gecikmeli İş Kanıtı'nın (dPoW) önemini ve temel ilkelerini kavramak için öncelikle İş Kanıtı'nın (PoW) işleyişini ve merkezi olmayan blok zincirlerini korumanın en önemli yöntemi olarak tanınmasının ardındaki nedenleri anlamak gerekir. Ek olarak, bir güvenlik yaklaşımı olarak Proof of Work ile ilgili dezavantajların ve kısıtlamaların kapsamlı bir şekilde incelenmesi, gecikmeli Work Proof of Work'ün (dPoW) getirilmesinin ardındaki mantığı ve sunduğu avantajları tam olarak anlamak için gereklidir.

Gecikmeli Çalışma Kanıtını (dPoW) Anlamak

Kaynak: GitBook

Gecikmeli İş Kanıtı (dPoW), Bitcoin gibi önemli örnekler de dahil olmak üzere çeşitli blok zincirleri tarafından kullanılan geleneksel İş Kanıtı mekanizmasını geliştirmek için tasarlanmış ikincil bir güvenlik konsensüs mekanizmasıdır.

dPoW, blok zincirini ağın bütünlüğüne tehdit oluşturan %51 saldırılarına karşı korumak için tasarlanmıştır. Bu, harici bir İş Kanıtı (PoW) ağının hash oranının, daha düşük hash oranına sahip başka bir ağın mevcut fikir birliği mekanizmasına entegre edilmesiyle gerçekleştirilir ve bu da ağa saldırmayı ekonomik olarak zorlaştırır.

Komodo, Gecikmeli İş Kanıtı'nın bir fikir birliği mekanizması olarak kullanılmasını sağlayan ilk blockchain platformudur. Daha fazla bilgi edinmek için Gecikmeli Çalışma Kanıtı ile ilgili önceki makalemize göz atın. Mevcut makale DPoW'un teknik yönüne daha yakından bakıyor.

Blockchain Güvenliğine İlişkin Temel Bir Tartışma

Blockchain'in gücü, merkezi olmayan yapısını destekleyen temel bir özellik olan katı güvenlik önlemlerinde yatmaktadır.

Blockchain, işlemleri korumak ve değişmez bir defteri korumak için kriptografik yöntemler kullanır. Ancak blockchain güvenliğinin sağlanmasında kritik bir faktör, fikir birliği mekanizmasıdır. Blockchain güvenliğini kapsamlı bir şekilde tartışmak için fikir birliği mekanizmalarının net bir şekilde anlaşılması çok önemlidir.

Uzlaşma Mekanizması Nedir?

Kaynak: C# Köşesi

Blockchain, kararların merkezi bir lider veya yetkili kişi olmadan alınmasını gerektiren, merkezi olmayan, eşler arası bir sistem olarak çalışır. Bunu başarmanın anahtarı “Uzlaşı Mekanizması”nda yatmaktadır.

Merkezi bir yöneticinin veritabanı yönetimini ve güncellemelerini denetlediği merkezi sistemlerin aksine, merkezi olmayan sistemler bu sorumluluğu birden fazla düğüm arasında dağıtır. Bu düğümlerin, işlemlerin geçerliliği konusunda anlaşarak toplu olarak bir taviz vermesi gerekir; dolayısıyla "fikir birliği" terimi de buradan gelir.

Konsensus ihtiyacı, tek bir gerçek kaynağına dayalı blockchain bağımsızlığından kaynaklanmaktadır. Konsensüs mekanizması, tüm düğümlerin bir işlemin meşruiyeti konusunda hemfikir olmasını sağlar. Bu işlem tüm düğümler tarafından onaylandıktan sonra blok zincirine kaydedilecektir.

Blockchain ağları, tümü kayıtların doğruluğunu ve dürüstlüğünü sağlama ortak amacına hizmet eden çeşitli fikir birliğine sahiptir. En yaygın seçenekler arasında Proof of Work ve Proof of Stake konsensüs mekanizmaları yer alır.

İş Kanıtı (PoW) Konsensüs Mekanizması

Kaynak: SpringerLink — Proof of Work mekanizmasının nasıl çalıştığına dair bir analiz

Proof of Work, bilgi işlem gücünün hileli kullanıcılarını caydırmak veya ortadan kaldırmak için önemli miktarda hesaplama çabası gerektiren bir algoritma veya sistem olarak çalışır. Bu sistemde işlem verileri bloklar halinde saklanır. Bir işlemi doğrulamak için her bir bloğa bağlı karmaşık bir matematik problemini çözmek gerekir. Halk arasında “madencilik” olarak adlandırılan bu işlem genellikle güçlü bilgisayarlar tarafından gerçekleştirilmektedir. Sorunu ilk başarıyla çözen madenci bir kripto para ödülü alır.

Proof of Work'ün uygulanması, blockchain ağı boyunca tutarlı bir veritabanı sağlamanın bir yolu olarak hizmet eder. Bitcoin ve Litecoin gibi kripto para birimleri Proof of Work mekanizmasına dayanır. Ancak en büyük sınırlaması blok madenciliği için gereken yüksek hesaplama gücüdür.

Proof of Work, 2009 yılında tanıtıldığında özellikle Çifte Harcama sorununu çözmek için tasarlanmıştı.

Çifte Harcama Nedir?

Kaynak: Bitpanda — Çifte harcama sorunu ve Bitcoin protokolünün bu sorunu nasıl çözdüğü

“Çifte Harcama” sorunu, bilgisayarların bilgileri sonsuza kadar çoğaltma yeteneğini ifade eder. Bu sorun, özellikle sahibinin, sahiplik zamanının ve değerin saklandığı cüzdanın kaydedilmesini içeren finansal değerle uğraşırken geçerlidir. A Kişisinden B Kişisine maddi değer aktarılırken A Kişisinin parayı kopyalayıp C Kişisine gönderememesi çok önemlidir.

Proof of Work konsensüs algoritması, çift harcama sorununu çözmek için tasarlandı. Bitcoin ağında madenciler, blok zincirine her yeni blok eklendiğinde çalışma kanıtını çalıştırır. Blok zincirine yeni bir blok eklemek için dünyanın her yerindeki madencilerin, doğrulama amacıyla blok şifresini bulmak amacıyla rastgele bir tahmin oyunu oynaması gerekecek.

Bu şifre tahmin edilemez ve sadece tahmin edilebilir. Bu zor şifreyi kırmak için fikir birliği mekanizması, madencileri yeni ve geçerli bir blok çıkarma hakkı için rekabet etmeye zorluyor. Bu nedenle bir PoW ağında bir madenci hemen yeni ve geçerli bir blok oluşturup bir ödül talep edemez; öncelikle gerekli çalışmayı yaparak rekabet etmeleri gerekiyor. Bu rekabetçi süreç, Bitcoin protokolünün mutabakat mekanizmasının Proof of Work (PoW) adını almasına yol açtı.

PoW Konsensüs Mekanizmasının Özellikleri

Kaynak: Investopedia — PoW ağının özellikleri ve blockchain ağındaki işlemleri nasıl doğruladığı

• İş Kanıtı (PoW) mekanizmasının merkezi bir özelliği güvenliğe verdiği önemdir. Bu sistem, katılımcıların ağ içindeki katkılarına dayalı olarak fikir birliği sağlayan güvenilir, güvenli, kalıcı, adil ve şeffaf bir çerçeve sağlamanın temel amacı ile kripto para birimi projelerine dahil edilmiştir. Şu an itibariyle Proof of Work, blockchain ekosistemindeki en güvenli fikir birliği mekanizması olarak öne çıkıyor.
• Proof of Work bağlamında, bir madencinin herhangi bir hatalı davranışı, gelecekte yeni blok ekleme girişiminin engellenmesine yol açabilir. Üstelik bir madencinin PoW sistemine saldırması oldukça zordur. Örneğin, sahte işlemler oluşturmaya çalışmak, bir madencinin ağ gücünün %51'ini kontrol etmesini gerektirecektir; bu, günümüzde yüz milyarlarca dolarlık donanıma eşdeğerdir. Ve bu neredeyse imkansızdır.
• Proof of Work mekanizması içerisinde madenciler, ağa yeni bloklar eklerken işlem ayrıntılarını yayarlar. Daha sonra ağdaki diğer düğümler, aktarılan varlıkların çifte harcanmadığından emin olmak için işlemi bağımsız olarak doğrular.

Bu özellikler, Proof of Work mekanizmasının Bitcoin ağına yaptığı katkılardan sadece birkaçını temsil ediyor. Bununla birlikte, blockchain alanındaki en güvenli mekanizma olarak kabul edilmesine rağmen, bu makalenin ilerleyen kısımlarında ele alacağımız dezavantajları da vardır.

Gecikmeli İş Kanıtı (dPoW) nedir?

Gecikmeli İş Kanıtı (dPoW), İş Kanıtı ağındaki doğal zorlukları ele almak için Komodo tarafından geliştirilen bir fikir birliği mekanizmasıdır. Ağ güvenliğini artırmak için Bitcoin blok zincirinin hash gücünden yararlanan PoW konsensüs mekanizmasının geliştirilmiş bir versiyonudur. Bu ilerleme yalnızca Komodo'nun kendi ağını güçlendirmekle kalmıyor, aynı zamanda koruyucu yeteneklerini gelecekte Komodo ekosistemine katılacak tüm üçüncü taraf zincirlere de genişletiyor.

dPoW'un belirli bir ağla sınırlı olmadığını unutmamak önemlidir; UTXO modelini kullanarak bağımsız bir blockchain geliştirmek isteyen her proje için uygulanabilir.

dPoW Nasıl Çalışır?

Komodo'yu bir örnek olay olarak ele alalım.

Kaynak: X Uygulamasında FPX Rusya — Komodo Güvenlik Hizmetinin %51 saldırılarına karşı nasıl koruduğuna dair ayrıntılı bir analiz

Komodo, dPoW güvenlik mekanizmasını geliştirdi ve kullanıcı gizliliğini ve anonimliğini vurgulayan bir kripto para birimi olan Zcash(ZEC) koduna uyguladı. DPoW'un entegrasyonu, Zcash'e hem sıfır bilgi gizliliğinden hem de artırılmış ağ güvenliğinden yararlanarak Bitcoin blok zincirinin güçlü hash oranından yararlanmasını sağlar.

Komodo sistemi her on dakikada bir kendi blok zincirinin anlık görüntüsünü alır. Anlık görüntü daha sonra noter onayı olarak adlandırılan bir süreç aracılığıyla Bitcoin ağındaki bir bloğa yazılacaktır.

Noter tasdiki, bilgilerin esnek bir güvenlik altyapısıyla bir blockchain'den diğerine aktarılarak kaydedilmesi ve güvence altına alınmasıyla gerçekleşir. Dolayısıyla, Komodo blok zincirinin anlık görüntüsü yakalandığında, tüm Komodo sisteminin kapsamlı bir yedeği oluşturulacak ve Bitcoin blok zincirinde korunacaktır.

Teknik anlamda, Komodo'da topluluk tarafından seçilen noter düğümleri, dPoW tarafından korunan her blok zincirinden Komodo defterine bir blok hash'i kaydettikleri bir faaliyette bulunur. Bu süreç Komodo blok zincirinde bir işlem yürütülerek gerçekleştirilir. Noter düğümleri, Komodo blok zincirinde tek bir blok karmasını depolamak için Bitcoin ve türevlerinde bulunan özel bir komut dosyası işlem kodu olan OP_RETURN komutunu kullanır. Saklanan blok karması, korunan blok zincirlerinin belirli bir andaki durumuna ilişkin bir referans veya kanıt görevi görür.

Noter düğümleri, tüm ağ içinde bir bloğun hala geçerli olduğuna dair oybirliğiyle bir anlaşma olmasını sağlamak için on dakikalık bir blok karması seçer. Komodo'nun dPoW sisteminde her blockchain ağı bağımsız olarak her blok için bir fikir birliğine varsa da noter düğümleri doğrudan fikir birliği sürecine katılmaz. Bunun yerine, zaten kazılmış bir bloktan bir blok hash'i kaydederler.

Kaynak: Steemit — dPoW'un nasıl çalıştığına dair ayrıntılı bir açıklama

Çeşitli Komodo zincirlerinden blok karmalarının kaydedilmesinin ardından noter düğümleri, Komodo blok zincirinden Bitcoin defterine bir blok karması yazmaya devam edecek. Bu aktiviteyi gerçekleştirmek için bir Bitcoin işlemi yürütülür ve ilgili veriyi Bitcoin zincirindeki bir bloğa entegre etmek için OP_RETURN komutu kullanılır.

Bitcoin'e onay süreci tamamlandıktan sonra Komodo'daki noter düğümleri, blok verilerini Bitcoin zincirinden Komodo sistemi içindeki diğer tüm korunan zincirlerin blok zincirine aktarır. Bu adımın ardından ağ, noter onayı almış blokları değiştirme veya yeniden düzenleme girişimlerine karşı dirençli hale gelir.

Bu süreç, Komodo sistemine saldırılara karşı dayanıklılık kazandırır ve seçilen PoW ağı olumsuzluklarla karşı karşıya kalsa bile sistemin kendisini yeniden yapılandırmasına olanak tanır.

PoW ve dPoW Arasındaki Fark

Proof of Work algoritması, blockchain ekosistemindeki en güvenli ağ olarak geniş çapta kabul edilmektedir. Yapısı, Dağıtılmış Hizmet Reddi saldırıları (DDoS) dahil olmak üzere potansiyel saldırıların caydırılmasında önemli bir rol oynar. Her ne kadar Proof of Work'ün üretimi önemli maliyetler gerektirse de, daha önce açıklanan madencilik sürecinde açıklandığı gibi doğrulama süreci basittir.

Proof of Work çerçevesinin doğasında bulunan sağlam güvenlik, madencilik süreciyle ilişkili önemli miktarda finansal yatırım ve hesaplama gücünden kaynaklanmaktadır. PoW, işlem doğrulama için yalnızca ağ mutabakatına dayanır.

Ancak bu özellikler aynı zamanda PoW konsensüs algoritması için bir dezavantaj oluşturmaktadır. PoW'un güvenliği, kendisine tahsis edilen hesaplama gücü miktarıyla doğrudan ilişkilidir. Bu, daha küçük blockchain ağlarının, daha büyük benzerlerine göre doğası gereği daha az güvenli olduğu anlamına gelir.

PoW'un aksine dPoW farklı bir amaca hizmet eder; yeni bloklar üzerinde fikir birliğine varmak için kullanılmaz ve bu nedenle fikir birliği algoritması olarak sınıflandırılmaz. Daha ziyade bir güvenlik algoritması olarak işlev görür. Bir dPoW ağı noter onayına tabi tutulduğunda, blokları değiştirme veya yeniden düzenleme girişimlerine karşı dirençli hale gelir. Bu özellik güvenliğini önemli ölçüde artırarak onu %51 saldırılarına ve Genesis saldırılarına karşı daha dayanıklı hale getirir.

Gecikmeli Proof of Work mutabakat mekanizması içerisinde, işlem doğrulamayla ilgili dikkate değer bir özellik bulunmaktadır. En Uzun Zincir Kuralının işlemleri onaylamak için bir standart olduğu normal PoW ağlarından farklı olarak dPoW, bu kuralı blockchain ağının en yeni "yedeğinden" daha eski işlemlere uygulamaz. Bu nedenle, çatışma durumunda dPoW mutabakat mekanizması En Uzun Zincir Kuralına dayanmaz; bunun yerine, işlem geçmişini doğru bir şekilde tespit etmek için seçilen PoW blok zincirinde saklanan yedeklere başvurur. Bu yaklaşım, blockchain ağı içindeki işlem doğrulamaya ek bir güvenlik ve güvenilirlik katmanı sunar.

Komodo'nun sistemindeki küçük bir blok zincirini tehlikeye atmak için bir saldırganın şunları yok etmesi gerekir:

• Komodo blok zincirinin tüm kopyaları
• dPoW blok zincirinin tüm kopyaları
• Seçilen PoW blok zincirinin yedeklerin saklandığı güvenlik ağı

Bu yapılandırma, aşırı finansal ve çevresel maliyetlere yol açmadan, Bitcoin'inkini bile aşan bir güvenlik sağlar. Gecikmeli İş Kanıtı'nın kullanılması yalnızca güvenliği artırmakla kalmaz, aynı zamanda PoW mekanizmasına kıyasla daha esnek bir güvenlik yaklaşımı sunar. Bu ağdaki güvenlik, ağırlıklı oylamayla seçilen noter düğümleri tarafından yönetilmektedir. Bu düğümler, gerekirse başka bir PoW'a geçme yeteneğine sahip olup, küresel madencilik gücündeki değişiklikler veya mevcut ağdaki noter tasdik maliyetlerinin aşırı yükselmesi gibi senaryolarda uyarlanabilirlik sağlar. Bu esneklik, dPoW'un güvenliği korumasını ve geleneksel PoW mekanizmasından daha uyarlanabilir olmasını sağlar.

İşte PoW ve dPoW arasındaki farkların öne çıkanları:

Çözüm

Proof of Work mekanizmasının varyantlarından biri olan Gecikmeli Proof of Work (dPoW), blockchain güvenliğini artırmaya yönelik bir adım dahadır. Noter onay süreci aracılığıyla başka bir zinciri doğrulamak için ikincil bir blok zinciri kullanan bir güvenlik yöntemidir. Ağ, noter tasdikinden sonra blokları değiştirme veya yeniden düzenleme girişimlerine direnecek şekildedir.

Ek olarak dPoW güvenlik mekanizması, blok zincirlerinin ikincil bir blok zincirinin güvenliğinden faydalanmasını sağlayarak, özellikle düşük hash oranları nedeniyle artan güvenlik açığına sahip yeni kurulan blok zincirleri için temel güvenlik sorunlarına pratik bir çözüm sunar. Sonuç olarak dPoW'un kullanıma sunulması, blockchain alanındaki blockchain ağlarının güvenliğinin ilerletilmesine ve güçlendirilmesine yönelik bir adım olarak hizmet etti.

……………………………………………….………………………………………………………………….

Not: Bu makale orijinaldir ve doğruluğu kontrol edilmiştir. Makalenin kabul edilmesi durumunda makalenin telif hakkı Gate Learn'e aittir.

Paul Nwoba

30/12/2023