Proof of Work (PoW) ya da İş İspatı, bir sistemin işleyişini aksatmaya yönelik saldırıların veya spamların engellenmesi amacıyla yaratılmış algoritmik bir mekanizmadır. Proof of Work bir ağ ya da sistem içerisinde bilgilerin kötü niyetli kişiler tarafından manipüle edilmemesi ve değiştirilmemesi için oluşturulmuş bir güvenlik protokolü gibi görev yapmaktadır.
Proof of Work (PoW) kavramı 2008 yılında Bitcoin (BTC) ile birlikte hayatımıza girmiştir. Ancak kriptografi ve ağ güvenliği için yenilikçi bir yapıya sahip olan proof of work, aslında Bitcoin’in doğuşundan çok daha önceye dayanmaktadır.
Bu konsept ilk kez Cynthia Dwork ve Moni Naor tarafından yazılan 1993 tarihli bir dergi makalesinde ortaya atılmıştır. Daha sonrasında bu kavram, 1999 yılında Markus Jakobsson ve Ari Juels isimli araştırmacıların çalışmaları ile literatüre Proof of Work yani İş İspatı olarak kazandırılmıştır.
Proof of Work tarihi
Proof of Work, 1993 yılında ilk kez tanımlanmasıyla dünya çapında büyük yankı uyandırmıştır. O tarihten itibaren Proof of Work üzerine sürekli yeni geliştirmeler yapılmaya başlanmıştır. 1999 yılında Adam Back, Proof of Work modelini kullanarak DoS ataklarını ve e-mail spamlarını engellemek amacıyla Hashcash mekanizmasını icat etmiştir. Bu mekanizma sonradan Bitcoin’inin yapı temel taşlarından birisi olarak kullanılacaktır.
2004 yılında Hal Finney, Hashcash mekanizmasını temel alarak Yeniden Kullanılabilen İş İspatı yani Reusable Proof of Work mekanizmasını icat edildi. Bu mekanizma ile ağ içerisinde sadece bir kere kullanılabilen, yani çift harcamayı (double spending) önleyen tokenlar yaratmak mümkündü.
Kontrol altına alınmadığı durumda kripto projeleri için büyük bir sorun olabilecek çift harcama kavramını bir örnek ile açıklayalım: Ayşe’nin hesabında 10 Türk Lirası olsun. Ayşe hesabında 10 lira olmasına rağmen ilk önce Mehmet’e 10 lira ödeyip sonra Ali’ye 10 lira ödüyor. Normalde hesabında 10 lira bulunan Ayşe, hem Ahmet’e hem de Mehmet’e 10’ar lira göndermiş ve elinde olan 10 lirayı iki defa harcamıştır. Banka gibi merkezi yapılarda hesap kayıtları tek bir merkez tarafından kontrol edilip tutulduğu için böyle bir çift harcama söz konusu olmamaktadır. Ancak kayıtların birçok kişi tarafından tutulduğu merkeziyetsiz yapılarda çift harcama büyük bir sorun teşkil etmektedir.
2004 yılında Hal Finney’in icat ettiği mekanizma ile ağ içerisinde kullanılabilen bir token yaratılmıştı. Ancak ağın güvenliği, doğrulama ve tokenlar için çift harcama koruması hâlâ merkezi bir sunucuda saklanmaktaydı. 2008 yılına gelindiğinde Satoshi Nakamoto takma isimli kişi ya da kişiler tarafından Bitcoin whitepaperı yayımlandı. Satoshi, whitepaper’da Hashcash ve Proof of Work yardımı ile herkesin izinsiz (permissionless) bir şekilde katılabileceği, doğrulama ve çift harcama korumaları için merkeziyetsiz bir yapıyı tasarlamıştır. Bu yapı Bitcoin blok zinciri olarak adlandırılmıştır.Blok Zincir Teknolojisinde Proof of Work
Proof of Work fonksiyonel ve merkeziyetsiz bir şekilde ilk kez Bitcoin’de kullanılmıştır. Proof of Work her ne kadar konsensüs algoritması olarak adlandırılmış olsa da Bitcoin ve diğer kripto para zincirlerinde teorik olarak Sybil atakları önlemek için kullanılmaktadır. Sybil ataklar bir kişinin birden fazla hesap, düğüm ya da bilgisayar aracılığı ile bir ağı ele geçirmeye çalışması olarak tanımlanmaktadır. Bu durum bir kişinin birden fazla sosyal medya hesabı açıp bir oylamayı manipüle etmesi kadar basit olabilmektedir. Kripto para dünyasında ise bir kişinin bir blok zincir üzerinde birden fazla düğüm kurup ağı ele geçirmeye çalışmasıdır. Bu saldırganlar, saldırılan blok zincir üzerindeki düğümlerin yüzde 51’ini kontrol etmeye çalışmaktadırlar. Eğer saldırgan bir blok zincirin kontrolünün yüzde 51’ini ele geçirirse, blok üretimi ve iletimini yavaşlatabilir. Saldırgan bu durumda blok zincir üzerinde gerçekleşmiş blokları da değiştirebilir. Bu da diğer kullanıcıların ağa erişimini engeller ve fonlarını kaybetmelerine sebep olabilir. Bu saldırı hepimizin en az bir kez duyduğu yüzde 51 atağı olarak adlandırılmaktadır.
Proof of Work, blok zincirler üzerinde Sybil atakları önlemek için kullanılmaktadır. Proof Work algoritmasında ağın güvenliğini sağlayan kişilere madenciler denilmektedir. Madenciler, satın aldıkları cihazlar ya da bilgisayar donanımları ile blok zincir dosyalarını indirip çalıştırdıktan sonra ağa katılabilmektedirler. Madenciler ağ üzerinde kendi düğümlerini oluşturabilmelerinin yanı sıra madencilik havuzlarına katılarak ağ yapısına katılım sağlayabilirler. Madencilerin satın aldığı cihazların bir işlem gücü kapasitesi bulunmaktadır. Buna hash gücü denilmektedir. Blok zincir yapısına ne kadar fazla cihaz bağlanırsa o kadar fazla hash gücü ile madencilik yapılmış olur ve ağ Sybil ataklara karşı da o kadar dirençli bir yapıya dönüşür.
Blok zincir üzerinde yapılan bu madencilik işlemi ile madencilere ağın güvenliği ve saldırılara karşı dirençli bir yapıya sahip olmasını sağladıkları için bir ödül verilmektedir. Bu ödül madencilik ödülü olarak adlandırılmaktadır.
Blok zincir üzerinde madencilik ödülleri için çalıştırılan ekipmanlar, belirli problemleri çözüp sonuca ulaşmak için birbirleri ile yarışmaktadır. Bulunan her sonuç bir bloğu temsil etmektedir. Sonucu bulan ve bloğu zincire ekleyen madenci ise madencilik ödülünü almaktadır. Bu teşvik mekanizması, madencilerin daha fazla ödül için daha fazla cihaz almasına yol açarken, yeni cihazlarla da ağın güvenliği artmaktadır.
Proof of Work algoritmaları kendi içerisinde dallara ayrılmaktadır. Farklı blok zincirler, farklı Proof of Work algoritmaları kullanabilir. En yaygın Proof of Work algoritmaları Bitcoin’in kullandığı SHA-256, Ethereum’un kullandığı Equihash ve Litecoin’in kullandığı Scrypt’tir. Kullanılan algoritmaya göre madencilik cihazları da değişmektedir. Örneğin Bitcoin’in kullandığı SHA-256 CPU yani işlemci ile çalışırken, Ethereum’un kullandığı Equihash GPU yani ekran kartı ile çalışmaktadır.
Proof of Work Coinleri
Kripto para dünyasında Bitcoin (BTC) ile kullanılmaya başlayan Proof of Work algoritması, ilk çıkan kripto paralarda yaygın kullanılan bir mekanizmadır. Ethereum (ETH), Dogecoin (DOGE), Litecoin (LTC) ve Bitcoin Cash (BCH) gibi birçok kripto para Proof of Work algoritması kullanmaktadır. Kripto para dünyasında Proof of Work algoritması kullanan coinler, Proof of Work coinleri olarak adlandırılır.
Sonuç
Teknolojisi Bitcoin’den bile eksi olan Proof of Work algoritması, kripto dünyasında kullanılan konsensüs algoritmalarının en popülerleri arasındadır. Zincir üzerinde güvenliği ve merkeziyetliği kolay şekilde sağlayan Proof of Work ve Proof of Work coinleri yatırımcılar tarafından da büyük ilgi görmeye devam etmektedir.