Konsensüs algoritması, blokzinciri ağlarının koordineli bir şekilde çalışabilmesi adına ihtiyaç duydukları mekanizmalardır. Bitcoin ile birlikte ortaya çıkan blokzinciri teknolojisinde, ağ içindeki transferlerin gerçekleşmesi ya da diğer işlemlerde, mutabakat algoritmaları kullanılır. Farklı sistemler barındırabilen bu algoritmaların ana amacı sistemin kendi içinde fikir birliğine varabilmesidir. Sistem içinde bazı paydaşların hata içermesi olasılığı olsa dahi konsensüs algoritmaları hatasız bir sistem için konsensüse, yani fikir birliğine varılmasını sağlamaktadır. 

Klasik merkezi sistemlerde, sistem içindeki işleyişte tek bir merkez karar alma gücüne sahiptir. Bu durumda bu merkez, önemli kararlarda talep ettiği değişiklikleri gerçekleştirebilir. Blokzinciri yapısı ise dağıtık bir veri tabanına sahiptir ve merkeziyetsizdir. Madencilik modelini de barındıran blokzinciri teknolojisinde karar alma gücüne sahip olan sistem, mutabakat modeline katılan herkesi kapsar. Dağıtılmış yapıların fikir birliğine varabilmesi adına farklı modeller kullanılmaktadır. Dağıtık bir veri tabanını ifade eden blokzincirlerinde farklı mutabakat algoritmaları yer almaktadır. 

Konsensüs Algoritması Nedir?

Konsensüs algoritmaları, kripto paraların geliştirildiği sistem olan blokzincirinde hataya yer bırakmamak ve sistemlerin sorunsuz işleyişini sağlamak adına fikir birliğine varılması esasına dayanmaktadır. Bir transferin onaylanması, çifte harcama gibi kötü niyetli işlemlerin engellenmesi için mutabakat modellerinin önemi yüksektir. 

Mutabakat algoritması, ilk olarak Bitcoin ile birlikte ortaya çıkmıştır. Bitcoin algoritması, iş kanıtı anlamına gelen Proof of Work modeline dayanmaktadır. Bu model, Bitcoin white paper’ında, Satoshi Nakamoto tarafından açıklanmıştır. İş ispatı anlamına gelen bu modelde, karmaşık hash problemlerinin çözümü için işlemci gücü yüksek donanımlar kullanılmaktadır. Bu algoritma ile, Bitcoin ağında bir transferin gerçekleşmesi için madenciler fiziksel donanımlarını kullanırken, bunun karşılığında madencilik ödülü olarak Bitcoin üretir. Üretilen Bitcoin’ler ise Bitcoin arzının artması için kullanılmaktadır. 

Konsensüs algoritmalarında Bitcoin ile ortaya çıkan Proof of Work ilk adım olsa da, ilerleyen yıllarda farklı algoritmalar da kullanılmıştır. Proof of Stake, Proof of Burn ya da Proof of History gibi algoritmalar, getirdikleri yeniliklerle blokzincirinin çalışma modeline katkı yaratma amacına sahiptir. Doğrulayıcı, delegatör gibi yapılar içerebilen bu algoritmaların her biri, blokzincirinin daha verimli, düşük enerjili bir şekilde çalışması adına tasarlanmıştır.

Blokzincirinde Neden Konsensüs Algoritmalarına İhtiyaç Duyulur?

Blokzincirleri, merkeziyetsiz bir yapıya sahiptir. Dağıtık veri tabanı yapılarını içeren blokzincirleri merkezi bir sunucuda barınmaz ve bir merkez, şirket tarafından yönetilmez. Bu durum, blokzincirinin sorunsuz bir şekilde çalışabilmesi için bir algoritma yapısına ihtiyaç duymasını gerekli kılmaktadır. Blokzincirlerinin konsensüs algoritmalarına ihtiyaç duymasının nedeni, bir ağ içinde iki tarafın yaptığı işlemde, güvene dayalı transferlerin bir merkeze gereksinim duymamasıdır. Bu model, Bitcoin ve Ethereum örneğinde olduğu gibi Proof of Work olabilir, bunun dışında farklı algoritma türleri de kullanılmaktadır. 

Konsensüs algoritmaları, hem bir ağın güvenli olması için gereklidir, hem de madencilik modeli ile yeni kripto paraların üretilmesi ve sisteme dahil olması adına zorunludur. Bitcoin ağında, Proof of Work modeli ile madencilik yapan kişiler, yeni Bitcoin’lerin üretilmesini sağlamaktadır. Aynı şekilde diğer blokzinciri ağlarında da konsensüs yapısına dahil olan bileşenler yeni coin üretilmesi için çalışmaktadır. Konsensüs yapısı için Proof of Work ya da diğer modelleri kullanan kişiler ya da yatırımcılar, blokzincirinin çalışması için belli kaynakları kullanıma açma karşılığında madencilik ödülü almaktadır. 

Konsensüs Algoritması Türleri

Blokzinciri ekosisteminde en çok ön plana çıkan özellikler merkeziyetsizlik, şeffaflık ve güvendir. Fikir birliği algoritmaları ise, bir ya da birkaç bileşen ağı kötü niyetli olarak kullanmak istediğinde ona engel olması nedeniyle önemlidir. Mutabakat modelleri iş kanıtı gibi bir madencilik donanımı gerektirebildiği gibi, hisse kanıtı gibi modellerde yalnızca coin yatırımlarının kitlenmesini de gerekli kılabilmektedir. Farklı alternatifler barındırabilen konsensüs algoritmalarının her biri, kripto paraların kullanılabilir, güvenli ve yaygın olması adına önemlidir. Konsensüs ne demek sorusunun yanıtı fikir birliği olarak açıklanabilirken, kripto para algoritmalarının her biri farklı bir fikir birliği modeline dayanabilmektedir. Proof of Work, Bitcoin ile doğmuş ve en eski konsensüs modeli olarak öne çıkarken, günümüzde Proof of Stake olmak üzere birçok farklı fikir birliği algoritması da mevcuttur. 

Proof of Work

İş kanıtı olarak da ifade edilen Proof of Work, en eski mutabakat algoritmasıdır. Bitcoin’in sahip olduğu mutabakat yapısı PoW, Satoshi Nakamoto tarafından yayınlanan white paper’da, Bitcoin ağının sürekliliğini sağlaması adına önemli bir yapı olarak ifade edilmiştir. Proof of Work, doğrulayıcıların karmaşık problemleri çözmesi ve bunun karşılığında ödül alması ile özetlenebilir. Kişisel bir bilgisayarın çözmesinin neredeyse imkansız olduğu bu problemler, yalnızca çok yüksek işlem gücüne sahip özel donanımlarla çözülebilir. Hash fonksiyonu olarak ifade edilen bu verileri çözmek için donanımlarını kullanan kişiler madenciler olarak adlandırılır. Hash için özel geliştirilmiş ASIC yapılarının yanı sıra farklı donanımların da yer aldığı Proof of Work modeli, Bitcoin dışında Ethereum ve Litecoin gibi kripto paralarda da kullanılmaktadır. 

Proof of Stake

Hisse kanıtı olarak Türkçede yer alan Proof of Stake, PoW’a bir alternatif olarak geliştirilmiştir. Proof of Stake’in, Proof of Work’e göre en önemli avantajı çok düşük bir enerji gereksinimi barındırmasıdır. Bitcoin madenciliği için kullanılan PoW, yüksek işlemci gücüne sahip donanımlarla yapılması bakımından ciddi bir elektrik tüketimine neden olmaktadır. Proof of Stake’te, yatırımcılar sahip oldukları kripto paraları stake yaparak protokole katılabilir. Bir cüzdanda ya da borsada kilitlenen kripto paraların oranı ile, her yatırımcı yeni blok üretiminde belli bir kâr alır. Avalanche gibi kripto paraların mutabakat modeli olan PoS birçok coin’de kullanılmaktadır. Bitcoin’in ardından en büyük coin olan Ethereum’un, PoW’dan PoS’a geçme çalışmaları ise Proof of Stake’in önemini artırmaktadır. 

Proof of Burn

Yakım ispatı anlamına gelen Proof of Burn, kripto para ekosisteminde yaygın konsensüs algoritmaları içindedir. Proof of Burn, blok onaylama sürecinde coin’lerin yakımına dayanmaktadır. Teknik olarak PoB sistemi, bağlılık odaklı bir felsefeye sahiptir. Bir kripto parada, Proof of Burn modeli söz konusuysa ilk olarak yatırımcılar belli bir miktar coin’i yakıma gönderir. Özel yakım adreslerine transfer edilen coin’ler sonsuza kadar kullanılamaz. Ağ içinde hangi yatırımcı, kaç adet coin yaktıysa buna bağlı olarak bir madencilik hakkı kazanır ve bunun karşılığında madencilik ödülü alır. Proof of Burn’de, madencilik sanal cihazlarda gerçekleşir. Bu modelin avantajı yakım işleminden ötürü coin’in arzının azalmasıdır. Arzı azalan kripto paralar ise daha yüksek bir değere ulaşma potansiyeline sahiptir. 

Proof of History

Tarih kanıtı anlamına gelen Proof of History, bir blokzincirinde gerçekleşen tüm işlemlerin, gerçekleşme sırasına göre ilerleyişini kontrol eden bir mutabakat mekanizmasıdır. Blokzinciri alanında birçok bileşenin katkıda bulunduğu büyük bir veri tabanından söz edildiği için zaman senkronizasyonu oldukça önemlidir. Dağıtık blokzinciri yapısında Proof of History modeli ağın güvenli bir şekilde işleyişini sürdürmesini kontrol ederken aynı zamanda hızlı bir deneyim sunmaktadır. Solana, Proof of History kullanılan ağlardan biridir. Solana ağının bir saniye içinde 50.000 işlem gerçekleştirme kapasitesi, Proof of History modelinin ne denli hızlı olduğunu göstermektedir. 

Proof of Authority

Proof of Authority, blokzinciri ağlarında kimliklerin otoritesine odaklanmış bir konsensüs yapısıdır. Bu konsensüs algoritmasını diğerlerinden ayıran temel fark, coin’lerin stake edilmesi ya da PoW modelindeki gibi madencilik donanımlarının kullanılması yerine, doğrulayıcıların kimliklerini kullanmasıdır. Proof of Authority modeli lojistik gibi farklı sektörlerde de uygulanabilen bir konsensüs modelidir. Doğrulayıcı sayısının az olduğu Proof of Authority modelinde transferler ve tüm bloklar moderatör konumunda olan ve sistem tarafından daha önce doğrulanmış yapılar tarafından onaylanmaktadır. Microsoft Azure, Proof of Authority modelinin kullanıldığı projeler içinde yer almaktadır. Otorite kanıtı konsensüs yapısında, onaylayıcılar gerçek kimliğini doğrulamalıdır.