Blockchain

Blok-zincir (blockchain) basit tanımı ile bir veri saklama yöntemidir. Herkese açık, şeffaf, dağıtık, sıralı ve zaman damgalı, şifrelenmiş şekilde veri yönetimi sağlayan, dijital küresel hesap defteridir, düz bir veritabanıdır.

Bu veri tabanlarının bazı özellikleri vardır. İlki, blockchainlerin salt eklenir oluşudur. Bu, bilgileri yalnızca ekleyebileceğiniz anlamına gelir. Eklediğiniz bir şeyin bulunduğu hücreyi seçip öylece silemez veya herhangi bir şekilde değiştiremezsiniz. Örnek verecek olursak günümüzde sosyal medyada paylaştığınız herhangi bir bilgiyi, sosyal medya tek bir kuruma bağlı olduğu için silebilirsiniz; ancak blockchain tabanlı herhangi bir sosyal medya kanalında yer alan bir bilgi silinemez ya da değiştirilemez.

İkincisi, veri tabanındaki her bir girişin (blok olarak adlandırılır) kriptografik olarak en son girişe bağlanmasıdır. Daha basit ifade etmek gerekirse, her yeni giriş en sonuncunun bir tür dijital parmak izini (Hash) içermelidir. Her parmak izi bir öncekini işaret ettiğinden, bloklardan oluşan bir zincir elde etmiş olursunuz ya da diğer tabiri ile bir blok zinciri (blockchain) elde edersiniz. Blockchain’in ortaya çıkması, yeni bir dijital varlık olarak Bitcoin ve diğer kripto paralar için kesinlikle çok önemlidir.

Blockchain tarihi oldukça eskilere dayanır. Kriptograf David Chaum ilk olarak 1982 tarihli "Karşılıklı Şüpheli Gruplar Tarafından Kurulan, Sürdürülen ve Güvenilen Bilgisayar Sistemleri" adlı tezinde blok zinciri benzeri bir protokol önerdi. Scott Stornetta belge zaman damgalarının değiştirilemeyeceği bir sistem uygulamak istediler. 1992'de Haber, Stornetta ve Dave Bayer, Merkle ağaçlarını tasarıma dahil etti ve bu, birkaç belge sertifikasının tek bir blokta toplanmasına izin vererek verimliliğini artırdı.

Blok-zincir değerli varlıkların kayıt altına alınarak saklanmasından, nüfus,doğum ve ölüm kayıtlarının tutulmasına, akıllı kontratlardan mali dokümanların kayıt altına alınmasına ve yönetimine kadar çok farklı alanda kullanılmaktadır.

Örnek vermek gerekirse;

Bankacılık ve finans

Finansal teknolojiler (Fintech)

Para transferleri

Değerli belgelerin oluşturulması ve muhafaza edilmesi

Sağlık ve ilaç sektörü

Hisse senetleri ve borsalar

Elektronik noter (Akıllı sözleşmeler)

Kişiden kişiye borçlanma ve dağıtık yapılı kredi yöntemleri

Bağış sistemleri

Mikro ödemeler

Bulut bilişim

Güvenli bulut depolama.

Temel olarak, blockchain yapısı genel bir kayıt defteri ya da veritabanı gibi bir kayıtlar bütünüdür. Blokchain’in eşsizliği bu kayıtları doğrulamak ve korumak için kullandığı mekanizmada gizlidir.

Görseller örnektir.

Hash (Dijital parmak izi)

Hash, farklı uzunluktaki dijital mesajlardan, sabit uzunlukta bir mesaj özeti çıkartır. Özet fonksiyonu, dijital parmak izi olarak da isimlendirilen kodlardır. SHA-256 (Secure Hash Algorithm), SHA-2 altındaki 6 kriptografik hash algoritma setinden bir tanesidir. ABD’nin kriptoloji üzerine uzman Ulusal Güvenlik Ajansı (NSA) tarafından geliştirilmiştir. SHA-256, bitcoin madenciliğindeki proof-of-work hesaplamalarında ve bitcoin adresi oluşturma işlemlerinde kullanılır. Bilinen kriptolama fonksiyonları arasında en yüksek güvenliğe sahip olanlardan biridir.

Bitcoin işlemlerinde SHA-256 isimli özet fonksiyonu kullanılır. SHA-256, girilen mesajın uzunluğundan bağımsız, 256-bit (32 byte) 64 karakter mesaj özeti oluşturur.

Her bloğun içinde bulunan üçüncü unsur önceki bloğun hashıdır. Biribirlerine bağlı olarak blok zinciri oluştururlar. Herhangi iki farklı girdinin aynı hashı çıktı olarak üretmesi mümkün değildir. Çakışmaya izin vermez. Hash fonksiyonu geri döndürülemez. Verilen bir çıktıdan girdiyi bulmak mümkün değildir.

Birbirine çok benzer verilerin sonuçları birbirinden tamamen farklıdır. Yani hash değerlerinin önceden tahmin edilmesi imkansızdır.

Aynı veri üzerindeki hash değerlerinin hesaplaması her zaman aynı sonucu verecektir. Örnekleri inceleyelim;

Merkle Ağacı (Merkle Tree) - Merkle Kökü (Merkle Root)

Merkle ağacı, açık anahtar kriptografisi üzerine çalışmalarıyla tanınan bilgisayar mühendisi Ralph Merkle tarafından 1980'lerin başında ortaya atılmıştır.

Merkle ağaçları bilgisayarlar arası transfer edilen ya da bilgisayarlarda saklanan, işlenen her türlü verinin doğrulanmasında kullanılabilir. Eşler arası (P2P) ağlarda alınan veri bloklarının hasarsız, değiştirilmemiş ve hatta sahte olup olmadığını anlamamıza yardımcı olurlar. Hash fonksiyonları, Merkle ağacı yapılarının merkezinde yer alır. Bir blok içerisindeki tüm işlemler ikişerli gruplar halinde özetlenir, ortaya çıkan özetler yine kendi aralarında ikişerli gruplar halinde tekrar özetlenir. Bu işlem tek bir özet elde edene kadar devam ettirilir. İşlemlerin ikişerli özetlenmelerinden oluşan ağaç yapısına Merkle Ağacı, sonuçta ulaşılan tek özete ise Merkle Kökü denir.

Merkle ağacı sistemi, veri depolamada hız, verimlilik ve güvenlik açısından oldukça yüksek avantaj sağlar. Veriler, Merkle ağacının kökü ile eşleştiğinde gizliliği korunarak oldukça hızlı bir şekilde kontrol edilebilir. Blockchainin merkeziyetsiz olma özelliği sayesinde de bu verilerin değiştirilmesi ya da veri ekleme, çıkarma olasılığı imkansız hale gelir. Bu yüzden blok-zincir ağında önemli bir görevi üstlenir.

Görseller örnektir.

Dijital İmza - Private Key(Gizli Anahtar) - Public Key(Açık Anahtar)

Dijital imza, gizli anahtar (private key) ve açık anahtar (public key) ikilisiyle çalışan, matematiksel olarak güvenilirliği ispatlanmış şifreleme yöntemidir. Dijital imza atmak isteyen herkesin kendine ait, gizli ve açık anahtarı olması gereklidir. Gizli anahtarla şifrelenen bir mesaj, sadece şifreleyene ait açık anahtarla çözülebilir. Gizli anahtar adı üzerinde gizlidir, sadece imzalayan kişide bulunur, kimseyle paylaşılmaması gerekir. Açık anahtarın dağıtılmasında, hatta imzalı mesaja ek olarak gönderilmesinde hiç bir mahsur yoktur.

Açık anahtar ile şifrelenen veri gizli anahtar ile, gizli anahtar ile şifrelenen veri ise açık anahtar ile deşifre edilebilir. İletişime geçilmek istenen kişinin açık anahtarı ile şifrelenen veri sadece ilgili kişinin gizli anahtarı ile deşifre edilebileceği için güvenli bir şekilde ilgili kişiye iletilebilir.

Gizli anahtarla yapılan şifreleme işlemine imzalama denir. Hızlı olması ve fazla yer kaplamasının önüne geçilmesi için genellikle, mesajın önce özeti çıkartılır, özet(hash) imzalanır, yani şifrelenir.

Proof of Work / Proof of Stake

Proof of Work (İş İspatı); Kısaca, bir ağdaki madenciler karışık sayısal bulmacaları çözme konusunda birbirleriyle yarışırlar. Bu bulmacaların çözümleri zordur fakat doğru çözümlerin doğruluğunu onaylamak kolaydır. Madenci bulmacanın çözümünü bulduğunda, bloğu ağa yayınlayabilir hale gelir ve ağdaki diğer tüm madenciler çözümün doğru olduğunu onaylarlar.

2009 yılında Bitcoin, Proof of work’u işlemlerin doğrulanması ve blockchaine yeni bloklar eklenmesinde bir mutabakat algoritması olarak kullanmaya başladı. Proof of work sistemi yeni, inovatif bir kullanım alanı başlatmış oldu.

Proof of Stake (Hisse İspatı); Proof of stake algoritması, sıradaki bloğun onaylayıcısı olacak düğümü (node) belirlemek için hisse yaşı, rastlantısallık ve düğümün sahip olduğu coin miktarı gibi faktörlerin kombinasyonlarından oluşan sözde-rastgele bir eleme süreci kullanır.

Proof of Stake algoritmasının en temel avantajları enerji verimliliği ve güvenliktir. Daha fazla sayıda kullanıcı, kolay ve düşük maliyetli olduğu için node olmaya teşvik edilmektedir. Bununla birlikte, sürecin rastgele hale getirilmesi blokların kazılması için maden havuzlarını gereksiz kıldığından ağı daha dağınık (merkeziyetsiz) bir hale getirmektedir. Ödül olarak verilmek üzere yeni coin oluşturulmaya daha az ihtiyaç duyulması da söz konusu coinin fiyatının daha sabit kalmasına yardımcı olmaktadır.

Fork (Çatal)

Hard Fork(Sert Çatallanma)- Soft Fork (Yumuşak Çatallanma)

Fork; Blok-zincir kaynak kodunda bir iyileştirme yapılması ve bu gelişmenin iki farklı koldan devam ettirilmesinde ortaya çıkan çatallanmadır. İşlemler farklı bloklardan devam ettirilir.

Hard Fork; Daha önce geçersiz olan blokları veya işlemleri geçerli kılan (ya da tam tersi) protokolde gerçekleşen değişikliğe verilen isimdir. Böyle bir durumda tüm düğümlerin (node) veya kullanıcıların protokol yazılımının en güncel sürümüne geçmesi gerekmektedir. Başka bir deyişle hard fork, bloğun önceki sürümünden kalıcı bir şekilde ayrılmasıdır. (Örnek: Bitcoin'den hard forkla ayrılan Bitcoin Cash ve Bitcoin Gold)

Soft Fork; yeni sürümleri yükseltmek ve kabul etmek için tüm düğümlerin kullanılmasını gerektiren hard forkun aksine, yeni kuralların yürürlüğe girmesini sağlamak için yalnızca madencilerin çoğunluğunun onayını gerektirir. Blok-zincir üzerindeki oluşan farklılık önceki bloklarla uyumlu ise mutabakat sağlanabilmesi için %50+1 oy gerekir.