İş İspatı: Madencilik ve Zorluk Ayarlaması

İş İspatı (PoW), bir blok üreticisinin blok eklemek için hesaplama açısından maliyetli bir görev gerçekleştirmesini gerektirir. Bu, istenmeyen içerikleri caydırır ve zinciri yeniden yazmayı pahalı hale getirir. Kanıtı doğrulamak ucuzdur (tek bir özet). Çalışma, çok sayıda özet hesaplaması gerektirir.

Bitcoin PoW: SHA256d(block_header) < target olacak bir nonce bulun. target, 256 bitlik bir sayıdır. Daha küçük bir target, özet çıktısının başında daha fazla sıfır bulunmasını gerektirir; bu da geçerli nonce'ları daha seyrek ve bulmayı daha zor hale getirir.

import hashlib def mine(data, difficulty): target = "0"*difficulty nonce = 0 while True: h = hashlib.sha256(f"{data}{nonce}".encode()).hexdigest() if h.startswith(target): return nonce, h nonce += 1 nonce, h = mine("block data", 4) print(nonce, h) # hash starts with "0000"

Bitcoin blok başlığında mevcut target'ı kodlayan bir "bits" alanı bulunur. Target = coefficient * 256^(exponent-3). Örnek: bits=0x1703a30c → target = 0x03a30c * 2^(8*(0x17-3)) = başında yaklaşık 72 sıfır bit bulunması gereken 256 bitlik bir sayı.

Bitcoin, zorluğu her 2016 blokta (yaklaşık 2 haftada) bir ayarlar. Hedef ayarlaması: new_target = old_target * (actual_time / 2016 * 10 minutes). Bloklar ortalama 10 dakikadan daha hızlı geldiyse target azalır (zorlaşır). Daha yavaş geldiyse target artar (kolaylaşır). Böylece blok süresi yaklaşık 10 dakika olarak korunur.

Ağ özetleme hızı (H/s), toplam madencilik gücünü ölçer. Daha yüksek özetleme hızı, birim zamanda geçerli bir nonce'u şans eseri bulma olasılığını azaltır. k bloğu yeniden yazmak için saldırganın, k*10 dakika ile orantılı bir süre boyunca ağ özetleme hızının %50'sinden fazlasına sahip olması gerekir.

Özetleme hızının %50'sinden fazlasına sahip bir saldırgan şunları yapabilir: (1) gizli bir çatallanmayı madencilikle oluşturmak, (2) işlemleri dahil etmek veya dışarıda bırakmak, (3) bir ödeme onaylandıktan sonra daha uzun bir zincir yayımlayarak çifte harcama yapmak. Şunları yapamaz: başkalarının paralarını çalmak, yoktan para oluşturmak, zincirin derinliklerindeki işlemleri geri almak.

Bitcoin SHA256d madenciliğine ASIC'ler (uygulamaya özgü tümleşik devreler) hakimdir — tek bir özet işlevi için optimize edilmiş yongalar. ASIC'ler CPU'lardan 10^6x daha verimlidir. Bu durum madenciliği büyük veri merkezlerinde yoğunlaştırarak merkezileşme kaygılarını artırır.

Ethereum, büyük bir DAG veri kümesi gerektiren Ethash'i kullandı (artık kullanımdan kaldırıldı) — bellek gereksinimi yüksek PoW. Bellek gereksiniminin yüksek olması ASIC'lere direnç sağlar (bellek bant genişliğini ucuza optimize etmek zordur). Monero, CPU'lar için optimize edilmiş ve ASIC'lere dirençli RandomX'i kullanır. Zcash, bellek gereksinimi yüksek Equihash'ı kullanır.

Bencil madencilik stratejisi: bulunan bir bloğu gizli tutun, ikinci bir blok çıkarın, ardından ikisini aynı anda yayınlayın. Zamanlama doğru yapılırsa dürüst madenciler yetim blok üzerinde emek harcar. Ortalama olarak kârlı olmak için özetleme hızının yaklaşık %33'ü gerekir; %51'i değil.

Hisse İspatı (PoS, Birleşme sonrasında Ethereum tarafından kullanılır), özetleme çalışmasının yerine kilitlenmiş kripto para kullanır. Doğrulayıcılar, paylarıyla orantılı olarak blok önermek üzere seçilir. PoS, PoW'dan %99,95 daha az enerji kullanır. Ödünleşim: güven varsayımları ve saldırı ekonomisi farklıdır.

Bitcoin'in zorluk ayarlaması neyi korumaya çalışır?

PoW, SHA256d(header) < target olacak bir nonce bulunmasını gerektirir. Zorluk her 2016 blokta bir ayarlanır. Özetleme hızının %51'i, çifte harcama saldırılarını mümkün kılar. Bitcoin madenciliğine ASIC'ler hakimdir; bellek gereksinimi yüksek işlevler ASIC'lere direnç sağlar. Sırada: Bitcoin Script ve UTXO imzaları.