Blok Zincirinde Hash Nedir?

Hash Fonksiyonu Nedir?

Bir hashing function (hashing fonksiyonu), bir girdi sinyalini sabit boyutlu bir diziye, genellikle bir hash değerine dönüştüren matematiksel bir algoritmadır. Bu deterministik dönüşüm, belirli bir girdinin sürekli olarak aynı hash çıktısını üretmesi anlamına gelir. Aynı zamanda, hash değerinden orijinal girdi sinyalinin geri alınmasını engelleyen tek yönlü bir özelliğe sahiptir.

Hashing, bilgisayar biliminin ilk günlerinde, verileri daha hızlı geri almak için kullanılan bir yöntem olarak ortaya çıktı. Zamanla, uygulamaları önemli ölçüde genişledi, özellikle kriptografi alanında, ve günümüzün dijital dünyasında veri bütünlüğünü ve güvenliğini sağlamak için kritik bir unsur haline geldi.

Hashing Algoritması

Hashing nasıl çalışır? Elinizde, iki taraf arasında bir anlaşmayı özetleyen çok sayfalı bir belge olan yasal bir sözleşme olduğunu hayal edin. Bu belge üzerinde SHA-256 gibi bir hashfonksiyonu kullanırsınız. Bu function, belgenin uzunluğu veya karmaşıklığı ne olursa olsun, sözleşmenin tüm metnini işler ve sabit uzunlukta karakterlerden oluşan benzersiz bir dizi üretir. Örneğin, bu hash şu şekilde görünebilir: 3f786850e387550fdab836ed7e6dc881de23001b.

Sözleşmenin tam metnini blok zincirine yüklemek yerine, yalnızca hash bu zincire kaydedilir — örneğin, 3f786850e387550fdab836ed7e6dc881de23001b gibi bir şey. Bu yaklaşım, alan tasarrufu sağlar ve gizliliği artırır. Bir hash değeri bir bloğa “gömüldüğünde” ve blok zincirine entegre edildiğinde, değişmez hale gelir. Başka bir deyişle, orijinal sözleşmede tek bir karakterin bile değiştirilmesi tamamen farklı bir hash sonucunu verir.

Daha sonra, sözleşmenin özgünlüğünü doğrulama ihtiyacı doğarsa, aynı hash fonksiyonu mevcut belge sürümüne uygulanır. Ortaya çıkan yeni hash, blok zincirine kaydedilen hash ile karşılaştırılır. Hashler uyuşursa, sözleşmenin hash yapıldıktan ve saklandıktan sonra herhangi bir değişiklik geçirmediği doğrulanır.

Bu şekilde, hashing sadece veriyi sıkıştırmakla kalmaz, depolamayı daha verimli hale getirir, aynı zamanda belgenin bütünlüğünü de sağlar çünkü belgede yapılan herhangi bir değişiklik, orijinalden farklı bir hash üretir. Ayrıca, yalnızca hash saklanarak, sözleşmenin gerçek içeriği gizli kalır ve blok zincirinin erişim alanı dışında tutulur.

Hashing Kriptoda Nasıl Çalışır?

Kriptoda hashlerin nasıl çalıştığını açıklayalım? Bitcoin ağı örneği üzerinden hashing sürecini anlatalım.
Bitcoin, SHA-256 algoritmasını (Secure Hash Algorithm 256-bit) kullanır.

Blok Başlığı

Her yeni blok bir Başlık ve bir Gövde içerir, bu gövde de bir İşlem Listesi ve diğer hizmet bilgilerini barındırır.

Blok Başlığı, miner’ların yeni bir blok için doğru hash’i bulmak için “manipüle” ettiği, yapılandırılmış bir veri koleksiyonundan oluşan önemli bir unsurdur. Şimdi, Bitcoin ağındaki blok başlığına dahil edilen bilgileri daha ayrıntılı inceleyelim:

1. Versiyon: Mevcut blok versiyonunu gösteren 4 baytlık bir sayıdır.
2. Önceki Blok Hash: Zincirdeki son bloğun 32 baytlık bir hash’idir. Bu, her bloğun kriptografik olarak önceki bloğa bağlı olduğu kesintisiz bir zincir oluşturduğu için blok zinciri güvenliğinin kritik bir yönüdür.
3. Merkle Root: Merkle ağacının kökünü temsil eden 32 baytlık bir hash’dir.
4. Zaman Damgası: Yeni bir bloğun oluşturulma zamanını yansıtan 4 baytlık bir sayıdır.
5. Hedef Zorluk (veya Zorluk İndeksi): Zorluk koşullarını tanımlayan 4 baytlık bir sayıdır. Ağ tarafından düzenlenir ve yaklaşık olarak her 10 dakikada bir yeni blok oluşturmayı hedefler.
6. Nonce: Miner’lar tarafından seçilen 4 baytlık bir sayıdır. Nonce sık sık değiştirilir ve zorluk kriterlerini karşılayan bir hash değeri bulmak için hash değerleri yeniden hesaplanır.

Yeni bir blok oluşturmak, bu unsurları rastgele bir sayı (Nonce) ile birleştirmeyi ve bu formüle blok zinciri hashing algoritmasını (örneğin, SHA-256) uygulamayı içerir.

Versiyon

+

Önceki Blok Hash

+

Merkle Root

+

Zaman Damgası

+

Hedef Zorluk

+

Nonce

↓

Hashing (mesela SHA-256 ile)

=

Hash

Bu süreçte, miner’lar yeni blok için mevcut ağın zorluk seviyesine uygun bir hash bulmaya çalışırlar. Bunu yapmak için, Nonce değerini tekrar tekrar değiştirmeleri ve belirtilen kriterlere uyan bir hash değeri bulana kadar hash değerini yeniden hesaplamaları gerekir. Sonuç olarak, tüm bloğu temsil eden benzersiz bir hash elde edilir.

Hash Oranı, ağın toplam hesaplama gücü veya bir madencilik cihazının saniyede hesapladığı hash sayısıdır. Bu metrik, madencilik cihazlarının verimliliğini ve üretkenliğini yansıtır ve saniyede hash (H/s) cinsinden ölçülür.

Bu metrik, ağın “gücü”nün önemli bir göstergesidir. Ayrıca, kilohash/saniye (KH/s), megahash/saniye (MH/s), gigahash/saniye (GH/s), terahash/saniye (TH/s) gibi birimlerle ölçülür ve hesaplama gücü arttıkça artar. Bitcoin durumunda, EH/s (exahash/saniye) olarak ölçülür.

Bir bloğun “gövdesi,” içine dahil edilecek tüm işlemleri saklar. İlginçtir ki, teorik olarak 1 MB olarak belirlenen blok boyutu üst sınırına rağmen, bir bloğun içindeki işlem sayısı bakımından gerçek boyutu değişebilir. Önceden, bir blok ortalama boyutlarını dikkate alarak 2000 ila 2500 işlem arasında saklardı. Ancak, Taproot yükseltmesi ile bu sınır daha da artmıştır. İşlem verileri daha kompakt hale gelmiş ve mevcut blok alanının daha verimli kullanılmasını sağlamıştır.

Blok içindeki tüm işlemleri işlemek için Merkle Tree algoritması adı verilen bir yöntem kullanılır ve bu süreçte de hashing uygulanır.

Merkle Ağacı

Bir blok içindeki her işlem iki aşamalı bir hashing sürecinden geçer. İlk olarak, her işlem bireysel olarak hash edilir. Daha sonra, bu işlem hashleri birleştirilir ve birlikte hash edilir. Bu süreç, işlem verilerini sabit boyutlu bir hash’e dönüştürmek için bir kriptografik hash fonksiyonu kullanmayı içerir. Daha sonra, bireysel işlem hash’leri eşleştirilir ve tekrar hash edilir. Eğer işlem sayısı tek sayı ise, son hash çoğaltılır ve bir çift hash oluşturmak için kendisi ile hash edilir. Bu işlem, yalnızca bir hash kalana kadar devam eder — bu da kök veya Merkle Root olarak bilinir.

Merkle Root, bir bloktaki tüm işlemlerin benzersiz bir temsilidir ve blok başlığına dahil edilir. Merkle Ağacı, blok içindeki her işlemin kimliğini içeren işlemlerin içeriğini verimli ve güvenli bir şekilde doğrulamayı sağlar ve bu işlemlerin bütünlüğünü garanti eder. Tek bir işlemdeki herhangi bir değişiklik, Merkle Root değerini ve tüm bloğun hash’ini değiştirir. Bir bloğu değiştirmek, tüm sonraki blokların yeniden hash edilmesini gerektirdiğinden hesaplama açısından pratik değildir. Bu zincirleme etkisi, blok zincirindeki verileri değiştirmeyi son derece zor ve kaynak tüketici hale getirir.

Sonuç olarak, blok zinciri teknolojisinde hashing, kripto işlemlerinin bütünlüğünü ve güvenliğini sağlar, bu da blok zincirini güvenilir ve manipülasyona dirençli bir defter haline getirir — güven ve güvenliğin ön planda olduğu bir sistemde hayati bir unsurdur.

Kripto Paralarda Hashing’in Amacı ve Rolü

Daha önce verilen bilgilerden yola çıkarak, blok zincirinin kriptografik olarak bağlı bloklardan oluşan merkeziyetsiz bir defter olarak çalıştığı anlaşılmaktadır. Hashing, bu teknolojinin hem güvenliği hem de işleyişi için temel bir mekanizmadır.

Özetle, hashing algoritması, birçok önemli süreçte kritik bir rol oynar:

1. İşlem Hashing’i + Merkle Ağacı: Tüm işlemler bir blokta gruplanır. Her bir işlem tek tek hash edilir. Daha sonra, bu hash’ler tekrar eşleştirilir ve birlikte hash edilir. Bu işlem, tüm işlemler için yalnızca bir hash kalana kadar tekrarlanır — Merkle Root. Bu Merkle Root, bloktaki tüm işlemlerin benzersiz bir temsilidir ve başlığa dahil edilir.
2. Blok hashing’i: Bir blok işlemlerle dolduktan ve Merkle Root hesaplandıktan sonra, tüm blok başlığı ve içeriği hash edilir. Miner’lar, kripto para madenciliği sürecinde bu nihai hash’i hesaplamaya çalışırlar.
3. Madencilik (PoW bağlamında): Madencilik sürecinde, miner’lar ağın zorluk seviyesince belirlenen kriterlere uyan belirli bir hash bulmak için yarışırlar. Bu, blok başlığını farklı Nonce değerleriyle tekrar tekrar hash etmeyi içerir ve belirlenen kriterlere uyan bir hash bulana kadar devam eder. Bu başarıyı ilk yakalayan miner, blok zincirine yeni bir blok ekler.
4. Blok Zinciri Bütünlüğü: Blok zincirindeki her yeni blok, önceki bloğun hash’ini içerir. Bu, bloklar arasında bir zincir oluşturur ve blok zincirinin bütünlüğünü sağlar. Bir işlemi değiştirirseniz, bu işlemle birlikte hash’i değişir ve bu da sonraki tüm blokları etkiler.
5. Ağ Güvenliği: Bir miner başarılı bir şekilde yeni bir blok çıkardığında (ağ zorluk kriterlerine uyan doğru hash’i bulduğunda), bu blok ağa yayınlanır ve node’lar tarafından iletilir. Node’lar, hashing kullanarak yeni bloğun geçerliliğini doğrularlar.

Bu kontroller, bloğun ağ kurallarına uyduğundan ve yalnızca geçerli işlemler içerdiğinden (örneğin, doğru formatlandığından, imzalandığından ve çift harcama olmadığından) emin olmak için gereklidir. Ve eğer blok bu kontrolleri geçerse, node’lar bu bloğu kabul eder ve kendi blok zinciri kopyalarına eklerler. Bu konsensüs daha sonra diğer node’lara yayılır ve tüm ağda bir konsensüse ulaşılır.

Blok Zinciri Hash Fonksiyonu Özellikleri

Teknik açıdan bakıldığında, kriptografik bir hash fonksiyonu, güvenli kabul edilebilmesi için birkaç temel özelliğe sahip olmalıdır:

• Her girdi için sabit uzunlukta çıktı:

Bu durumun nasıl çalıştığını anlamak için, blockchain hash örneğini ele alalım:

WB ağının oluşturulması, WhiteBIT Token (WBT) adlı borsanın yerel varlığını geliştirmek için uygulandı. WB Network blockchain’in başarılı bir şekilde uygulanması sayesinde, WBT yeni bir yuva buldu ve tam teşekküllü WBT Coin (WBT) kripto para birimi haline geldi.

SHA-256 algoritmasını kullanıyoruz ve şu sonucu elde ediyoruz:

8b91d751f2773738c1b38e9ad25440aca3e99d59947345ec47bb04e5d9ce6493.

Metin uzunluğu değişebilir, ancak hash uzunluğu her zaman sabit kalacaktır.

• Deterministik: Aynı mesaj her zaman aynı hash kodunu üretmelidir. Yukarıdaki hashing örneğine tekrar bakın. Aynı metne SHA-256 fonksiyonunu uygulayan herkes aynı hash’i elde edecektir. Bu özellik, tüm katılımcıların bir konsensüse ulaşmasını sağlar.
• Çakışma Direnci: Aynı hash’i üreten iki veri seti bulmak neredeyse imkansızdır.

Başka bir deyişle, temel anlamda, orijinal veriler, örneğin, “Merhaba, WhiteBIT!” ve “Merhaba, Dünya!” aynı hash değerlerine sahip olmayacaktır. Aynı girdiden aynı hash’i elde etme olasılığı neredeyse sıfır olmalıdır. Çakışma direnci, veri bütünlüğünü ve reddedilemezliği sağlamak için çok önemlidir.

• Görsel Öncesi Direnci: Bu, bir hash fonksiyonunun girdi verileri hakkında herhangi bir bilgi ortaya çıkarmama yeteneğidir. Bu özellik, blok zinciri teknolojisi gibi kriptografik sistemlerin güvenliğini ve bütünlüğünü sağlamak için çok önemlidir.

Blok Zincirinde Yaygın Olarak Kullanılan Hashing Algoritmaları

Blok zinciri alanında yaygın olarak kullanılan birkaç kripto-hashing algoritması vardır ve her biri benzersiz özelliklere ve yeteneklere sahiptir. En bilinenleri şunlardır:

• SHA-256 (Secure Hash Algorithm 256-bit): Bitcoin (BTC), Bitcoin Cash (BHC) ve çeşitli Bitcoin forklarındaki hash fonksiyonudur.
• KECCAK (SHA-3): Daha yeni ve daha az yaygın olan blok zinciri uygulamalarında kullanılan bir hash fonksiyonudur. Güvenli hashing algoritmaları ailesine eklenen en son algoritmalardan biridir.
• Ethash: Ethereum (ETH) tarafından Proof-of-Stake (PoS) sistemine geçmeden önce kullanılan bir hashing algoritmasıdır.
• Scrypt: Litecoin (LTC), Dogecoin (DOGE) ve çeşitli diğer altcoinlerde kullanılan bir hash fonksiyonudur.
• X11: Dash (DASH) tarafından kullanılan bir hash fonksiyonudur.

Sonuç

Bugün keşfettiğimiz gibi, hashing sadece bir matematiksel araç değildir. Modern dijital ortamın, özellikle de güvenlik ve bütünlük artırımı açısından vazgeçilmez bir unsurudur. Uygulamaları basit hesaplamaların ötesine geçerek siber güvenlik, veri doğrulama ve blok zinciri teknolojisinde kritik bir rol oynamaktadır. Hashing fonksiyonları, gizli bilgilerin korunmasını sağlamaktan, dijital verilerin özgünlüğünü garanti etmeye ve merkeziyetsiz sistemlerin dayanıklılığını artırmaya kadar geniş bir kullanım alanı sunar. Hashing’in çok yönlü faydaları, onu geleneksel matematiksel uygulamaların ötesinde, çağdaş teknolojik altyapıların önemli bir bileşeni haline getirmektedir.