Hisse ispatı (PoS)

Hisse ispatı (PoS) Ethereum'un mutabakat mekanizmasının temelini oluşturur. Ethereum, önceki iş ispatı mimarisine kıyasla daha güvenli, daha az enerji harcadığı ve yeni ölçeklendirme çözümleri uygulanmasına daha müsait olduğu için 2022'de hisse ispatı mekanizmasını devreye soktu.

Ön koşullar

Bu sayfayı daha iyi anlayabilmeniz için öncelikle karar mekanizmalarını okumanızı öneririz.

Hisse ispatı (PoS) nedir?

Hisse ispatı doğrulayıcıların ağda dürüst olmayan bir hareket yaptıkları zaman yok edilebilecek değerli bir şey koyduklarını kanıtlamanın bir yoludur. Ethereum hisse ispatında, doğrulayıcıların Ethereum'daki bir akıllı sözleşmeye ETH şeklinde açıkça sermaye yatırdığı hisse ispatını kullanır. Doğrulayıcı, daha sonra ağ üzerinden yayılan yeni blokların geçerli olup olmadığını kontrol etmekten ve zaman zaman yeni blokları kendileri oluşturup yaymaktan sorumludur. Ağı dolandırmaya çalışırlarsa (örneğin bir blok önermeleri gerekirken bir den fazla blok önererek veya çelişkili onaylamalar göndererek), hisseledikleri ETH'nin bir kısmı ya da tamamı yok edilebilir.

Doğrulayıcılar

Doğrulayıcı olarak katılım gösterebilmek için bir kullanıcının depozito sözleşmesine 32 ETH yatırması ve üç ayrı yazılım çalıştırması gerekir: bir yürütüm istemcisi, bir fikir birliği istemcisi ve bir doğrulayıcı istemcisi. Etherlerini yatırırken, kullanıcı ağa katılan yeni doğrulayıcıların oranını sınırlayan bir etkinleştirme kuyruğuna katılır. Etkinleştirildikten sonra doğrulayıcılar, Ethereum ağındaki eşlerden yeni bloklar alırlar. Ethereum'un o anki durumunda önerilen değişikliklerin ve de blok imzasının geçerli olup olmadığı o blokta teslim edilen işlemler yenide yürütülerek kontrol edilir. Doğrulayıcı daha sonra ağ genelinde bu blok lehine bir oy (onay adı verilir) gönderir.

İş ispatında blokların zamanlaması madencilik zorluğuna göre belirlenirken, hisse ispatındatempo sabittir. Hisse ispatı Ethereum'daki süre, yuvalara (12 saniye) ve dönemlere (32 yuva) bölünmüştür. Her yuvada bir blok teklifçisi olmak üzere rastgele bir doğrulayıcı seçilir. Bu doğrulayıcı, yeni bir blok oluşturmaktan ve bunu ağdaki diğer düğümlere göndermekten sorumludur. Ayrıca her yuvada, oyları önerilen blokun geçerliliğini belirlemek için kullanılan bir doğrulayıcı kurulu rastgele seçilir. Doğrulayıcı kurulumunu çeşitli kurullara ayırmak ağ yükünü yönetilebilir kılmak için önemlidir. Kurullar, doğrulayıcı kümesini her aktif doğrulayıcı her aktif dönemde onaylayacak, ancak her yuvada onaylamayacak şekilde böler.

Ethereum PoS'ta bir İşlem Nasıl Yürütülür

Aşağıda Ethereum hisse ispatında bir işlemin ne şekilde yürütüldüğüne dair uçtan uca bir açıklamaya yer verilmiştir.

1. Bir kullanıcı, özel anahtarı ile bir işlem oluşturur ve bunu imzalar. Bu, genellikle bir cüzdan veya ether.js(opens in a new tab), web3.js(opens in a new tab), web3py(opens in a new tab) vb. bir kütüphane tarafından ele alınır, ancak arka planda kullanıcı Ethereum JSON-RPC API'sını kullanarak bir düğüme istekte bulunur. Kullanıcı, yapacağı işlemin bloka dahil edilmesini teşvik etmek için doğrulayıcıya bahşiş olarak ödemeye hazır olduğu gaz miktarını belirler. Ana ücret yakılırken doğrulayıcıya bahşiş ödenir.
2. İşlem, geçerliliğini doğrulayan bir Ethereum yürütüm istemcisine gönderilir. Bu da gönderenin hem işlemi gerçekleştirmek için yeterli ETH'ye sahip olduğundan hem de doğru anahtarla işlemi imzaladığından emin olma anlamına gelir.
3. İşlem geçerli ise yürütüm istemcisi bunu yerel bellek havuzuna (bekleyen işlemler listesi) ekler ve ayrıca yürütüm katmanı dedikodu ağı üzerinden diğer düğümlere de yayımlar. Diğer düğümler de işlemi duydukları zaman işlemi kendi yerel bellek havuzlarına eklerler. İleri düzey kullanıcılar, işlemlerini yayınlamak istemeyebilir ve bunun yerine Flashboats Auction(opens in a new tab) gibi özel blok oluşturucularına yönelebilir. Bu maksimum kâr (MEV) ile işlemleri yaklaşan bloklar için organize etmeyi sağlar.
4. Ağdaki doğrulayıcı düğümlerinden biri, daha önce RANDAO kullanılarak rastgele seçilmiş olan mevcut yuva için blok önericisidir. Bu düğüm Ethereum blok zincirine eklenecek bir sonraki bloku oluşturmak, yayımlamak ve de global durumunu güncellemekten sorumludur. Bir düğüm 3 bölümden oluşur: yürütüm istemcisi, fikir birliği istemcisi ve doğrulayıcı istemcisi. Yürütüm istemcisi, işlemleri yerel bellek havuzundan bir "yürütme yüküne" paketler ve bir durum değişikliği oluşturabilmek için bunları yerel olarak yürütür. Bu bilgi, yürütme yükünün ağın başlangıcındaki blok dizisi üzerinde anlaşmasını sağlayan; ödüller, cezalar, tasdikler, kesintiler vb. hakkında da bilgiler içeren bir çeşit "işaret blokunun" parçası olarak paketlendiği fikir birliği istemcisine iletilir. Yürütüm ve fikir birliği istemcisi arasındaki iletişimle ilgili daha fazla ayrıntı için buraya bakabilirsiniz Yürütüm ve Fikir Birliği İstemcilerini Bağlama.
5. Diğer düğümler yeni işaret blokunu fikir birliği katmanındaki dedikodu ağından alırlar. Onlar da işlemlerin tekrardan yerel olarak yürütülüp sunulan durum değişikliğinden emin olunduğu yürütüm istemcisine aktarırlar. Doğrulayıcı istemcisi daha sonra blokun geçerli olduğunu ve zincir açısından mantıksal bir sonraki blok olduğunu onaylar (yani çatal seçim kuralında bahsedildiği gibi en fazla onay ağırlığına sahip zincir üzerine kurulur). Blok, kendini onaylayan her düğümdeki yerel veritabanına eklenir.
6. Bir işlem eğer "süper çoğunluğun denkliğini" alarak iki kontrol noktası arasında zincirin bir parçası olduysa "kesinleşmiş" olarak görülebilir. Kontrol noktaları, her dönemin başlangıcında meydana gelir ve aktif doğrulayıcıların sadece bir alt kümesinin her yuvada doğrulama yaptığını; ancak tüm aktif doğrulayıcıların dönemler boyunca doğrulama yaptığını hesaba katmak için var olurlar. Yani sadece bitişik iki dönem arasında eğer "süper çoğunluk denkliği" varsa gösterilebilir (bu da ağdaki ETH paydaşlarının %66'sının iki kontrol noktası konusunda uzlaşması demektir).

Kesinlik konusunda daha fazla ayrıntıya aşağıda ulaşılabilir.

Kesinlik

Bir işlem ciddi miktarda Ether yakmadan değişmeyen bir blokun parçası olduğunda o işlemin dağıtılmış ağlarda "kesinliği" vardır. Hisse ispatı Ethereum'da bu, "kontrol noktası" blokları kullanılarak yönetilir. Her dönemdeki ilk blok, bir kontrol noktasıdır. Doğrulayıcılar, geçerli olduğunu düşündüğü kontrol noktası çiftlerine oy verir. Bir çift kontrol noktası, toplam hisselenen ETH'nin en az üçte ikisini temsil eden oyları çekerse, kontrol noktaları yükseltilir. İkisinden (hedef) daha yeni olanı "doğrulanmış" hale gelir. Önceki dönemde "hedef" olduğu için, ikisinden daha erken olanı zaten doğrulanmıştır. Şimdi "kesinleşmiş" olarak yükseltildi.

Bir saldırgan kesinleşmiş bir bloku geri almak için toplam hisselenen ether arzının en az üçte birini kaybetmeyi göze alır. Bunun tam nedeni Ethereum Foundation blog gönderisinde(opens in a new tab) açıklanmıştır. Kesinlik üçte iki çoğunluk gerektirdiğinden, bir saldırgan toplam payın üçte biriyle oy vererek ağın kesinliğe ulaşmasını engelleyebilir. Buna karşı korunmak için bir mekanizma vardır: hareketsizlik sızıntısı(opens in a new tab). Bu, zincir dörtten fazla dönemde kesinleşmediğinde etkinleşir. Hareketsizlik sızıntısı, çoğunluğa karşı oy veren doğrulayıcılardan hisselenen ETH'yi geri kalan çoğunluğa aktarır ve üçte ikilik çoğunluğun yeniden kazanılmasına ve zincirin kesinleşmesine olanak verir.

Kripto-ekonomik güvenlik

Doğrulayıcı çalıştırmak bir taahhüttür. Doğrulayıcının, blok doğrulama ve teklife katılmak için yeterli donanıma ve bağlantıya sahip olması beklenir. Karşılığında, doğrulayıcıya ETH ile ödeme yapılır (hisselenen bakiyeleri artar). Öte yandan, doğrulayıcı olarak katılmak, kullanıcıların kişisel kazanç veya sabotaj için ağa saldırması için yeni yollar açar. Bunu önlemek için, doğrulayıcılar, çağrıldıklarında katılmazlarsa ETH ödüllerini kaçırırlar ve dürüst davranmazlarsa mevcut payları yok edilebilir. Temelde iki davranış dürüst olmayan olarak kabul edilebilir: Tek bir yuvada birden fazla blok önermek (belirsizlik) ve çelişkili tasdikler göndermek.

Ceza olarak kesilen Ether miktarı, aynı anda kaç doğrulayıcıya ceza verildiği ile de bağlıdır. Bu, "korelasyon cezası"(opens in a new tab) olarak bilinir ve küçük olabilir (ceza verilen tek bir doğrulayıcı için ~%1 hisse) veya doğrulayıcının hissesinin %100'ünün yok olmasına neden olabilir (kitlesel ceza olayı). 1. Günde acil bir ceza (1 ETH'ye kadar), 18. Günde korelasyon cezası ve son olarak 36. Günde ağdan çıkarma ile başlayan bir zorunlu çıkış döneminin yarısında uygulanır. Ağda bulundukları, ancak oy vermedikleri için her gün küçük tasdik cezaları alırlar. Bütün bunlar, koordineli bir saldırının saldırgan için çok maliyetli olacağı anlamına gelir.

Çatal seçimi

Ağ, optimum ve dürüst bir şekilde çalıştığında, zincirin başında yalnızca bir yeni blok vardır ve tüm doğrulayıcılar bunu tasdik eder. Bununla birlikte, ağ gecikmesi veya bir blok öneren kişinin yanlış anlaması nedeniyle doğrulayıcıların zincirin başı hakkında farklı görüşlere sahip olması mümkündür. Bu nedenle, fikir birliği istemcileri, hangisini tercih edeceklerine karar vermek için bir algoritmaya ihtiyaç duyar. Hisse ispatı Ethereum'da kullanılan algoritmaya LMD-GHOST(opens in a new tab) denir ve bu algoritmaya sahip, en ağır tasdik yığınına sahip olan çatalı tanımlayarak çalışır.

Hisse ispatı ve güvenlik

İş ispatında olduğu gibi, hisse ispatında da %51 saldırısı(opens in a new tab) tehdidi hâlâ mevcuttur, ancak saldırganlar için daha da risklidir. Saldırganın hisselenmiş ETH'nin %51'ine ihtiyacı vardır. Daha sonra, tercih ettikleri çatalın en fazla birikmiş onaylara sahip olduğundan emin olmak için kendi onaylarını kullanabilirler. Birikmiş onayların "ağırlığı", fikir birliği istemcilerinin doğru zinciri belirlemek için kullandıkları şeydir, bu nedenle bu saldırgan çatallarını kurallı hale getirebilir. Bununla birlikte, hisse ispatının iş ispatı üzerindeki gücü, topluluğun bir karşı saldırı başlatma esnekliğine sahip olmasıdır. Örneğin, dürüst doğrulayıcılar azınlık zincirini geliştirmeye devam etmeye ve saldırganın çatalını görmezden gelirken uygulamaları, borsaları ve havuzları da aynısını yapmaya teşvik edebilir. Ayrıca, saldırganı ağdan zorla çıkarmaya ve hisselenmiş ETH'sini yok etmeye karar verebilirler. Bunlar, %51 saldırısına karşı güçlü ekonomik savunmalardır.

%51 saldırılarının yanı sıra, kötü niyetli kişiler de farklı tipteki kötü niyetli faaliyetleri deneyebilir. Örneğin:

• uzun menzilli saldırılar (her ne kadar sonlandırma aracı bu saldırı vektörünü etkisiz hale getirse de)
• kısa vadeli "yeniden düzenlemeler" (öneri sahibinin desteklenmesi ve tasdik son tarihleri ​​bunu hafifletse de)
• zıplama ve dengeleme saldırıları (öneri sahibinin desteklenmesi ile hafifletilir, bu saldırılar zaten sadece idealize edilmiş ağ koşulları altında gösterilmiştir)
• çığ saldırıları (çatal seçim algoritmalarının yalnızca son mesajı dikkate alma kuralı ile etkisiz hale getirilmiştir)

Genel olarak, Ethereum'da uygulandığı için hisse ispatının, iş ispatından ekonomik olarak daha güvenli olduğu kanıtlanmıştır.

Artıları ve eksileri

İş ispatı ile karşılatırıldığında

Ethereum başlangıçta iş ispatı kullanmış ancak 2022 Eylül'de hisse ispatına geçiş yapmıştır. PoS, PoW'un aksine birkaç avantaj sunar. Örneğin:

• daha iyi enerji verimliliği - iş kanıtı hesaplamalarında çok fazla enerji kullanmaya gerek yoktur
• daha düşük giriş engelleri, daha düşük donanım gereksinimleri - yeni bloklar oluşturma şansına sahip olmak için elit donanıma gerek yoktur
• azaltılmış merkezileştirme riski - hisse kanıtı, ağı güvence altına alan daha fazla düğüme yol açmalıdır
• düşük enerji gereksinimi nedeniyle, katılımı teşvik etmek için daha az ETH ihracı gerekir
• uygunsuz davranış için ekonomik cezalar, örneğin bir saldırgan için iş ispatına kıyasla %51 tarzı saldırıları daha da maliyetli hale getirir
• %51 saldırısı kripto-ekonomik savunmaların üstesinden gelmek için, topluluk dürüst bir zincirin sosyal iyileşmesine başvurabilir.

Daha fazla bilgi

• Hisse İspatı SSS(opens in a new tab) Vitalik Buterin
• Hisse İspatı Nedir?(opens in a new tab) ConsenSys
• Hisse İspatı Nedir ve Neden Önemlidir?(opens in a new tab) Vitalik Buterin
• Neden Hisse İspatı? (Kasım 2020)(opens in a new tab) Vitalik Buterin
• Hisse İspatı: Zayıf Öznelliği Sevmeyi Nasıl Öğrendim(opens in a new tab) Vitalik Buterin
• Ethereum hisse ispatının saldırı ve savunması(opens in a new tab)
• Bir Hisse İspatı Tasarım Felsefesi(opens in a new tab) Vitalik Buterin
• Video: Vitalik Buterin hisse ispatını Lex Fridman'a açıklıyor(opens in a new tab)

İlgili konular

• İş ispatı
• Yetki kanıtı