Blok Zincirinin Tanımı ve İşleyişi

2008 yılında ilk defa Bitcoin başlıklı makalesinde Satoshi Nakamoto tarafından dile getirilen blok zinciri ismi çalışma mantığından gelmektedir. Blok zinciri, halkalar halinde birbirine şifreleme yolu ile zincirlenmiş olan veri bloklarını ifade etmektedir (Nakamoto, 2008).

İngilizce temelli bir kavram olan ve adını çalışma mantığından alan blok zinciri “block” ve “chain” kelimelerinin birleşmesinden meydana gelmektedir (Drescher, 2017). Her bir “blok” veri ve işlem kümelerini depolarken, “zincir” tüm blokları kriptografi ile birbirine sıralı bir şekilde sabitlemektedir. Mevcut veri seti, ilk bloktan son bloğa kadar olan zinciri takip ederek ve her bloktaki işlemleri çözerek belirlenmektedir (Tönnissen & Teuteberg, 2020). Sonuç olarak blok zinciri sadece mevcut veri kümesini değil, aynı zamanda işlem geçmişini de tutmaktadır

Blok zinciri merkezi değil dağıtıktır yani geleneksel veri tabanlarının aksine herhangi bir kişi, kurum, örgüt ya da devletin kontrolünde değildir (Bambara & Allen, 2018). Blok zinciri şeffaf ve tarafların bilgi erişimine açık bir sistemdir. Blok zinciri veri tabanında eklenen kayıtlar daimi bir kayıt olarak kalmaktadır yani veriler değiştirilememekte ve silinememektedir ki bu blok zincirini geleneksel veri tabanlarından ayıran en önemli farklardan biridir. Blok zincirinin bu özelliği sayesinde kayıt, işlem ve bilgilerde sahtecilik önlenebilmektedir (Dobrovnik et al., 2018).

Blok zinciri oluşum bloğu (Genesis) ile başlamaktadır ve herhangi bir bloktan başlayarak zincir geriye doğru takip edilirse sonunda oluşum bloğuna ulaşılmaktadır. Blok zinciri yapısını meydana getiren her bir blok içerisinde blok sırası, blok başlık özeti, kendinden önce yer alan yani bağlı olduğu bloğa ilişkin başlık özeti, zorluk değeri, zorluk değeri, bloğun oluştuğu zamana dair zaman pulu, blok rastgele değeri ve transfer işlemlerine ilişkin Merkle kökü değeri bulunmaktadır (Antonopoulos, 2014; Azzi et al., 2019; Ghosh, 2019).

1 MB boyutunda olan her bir blok içerisinde en az bir işlem yer almaktadır. Bloğa ilişkin verileri içeren blok başlığı 80 Byte uzunluğundadır. Transfer işlemleri değişken olmakla beraber minimum 250 Byte uzunluğundadır ve bir blokta ortalama 350-500 arası işlem bilgisi yer almaktadır. Şekil 1’de blok zinciri ve blok zincirini meydana getiren blokların yapısı gösterilmektedir(Antonopoulos, 2014;

Çarkacıoğlu, 2016; Kırbaş, 2018).

Şekil 1: Blok Zinciri ve Blok Zincirini oluşturan Blok Yapısı Kaynak: (Kırbaş, 2018).

Blok zinciri ile gerçekleştirilen işlemlerin tümü ağda yer alan paydaşlar tarafından izlenebilmektedir. İşlemlerin geçerliliği onaylandıktan sonra

işlemler bir araya getirilerek blokları oluşturmaktadırlar. İşlem gören blok bir önceki blok ile ilişkilendirildikten sonra ağda yer alan tüm paydaşlar tarafından bu yeni blok yerel veri tabanlarına eklenerek senkronize olurlar (Garay et al., 2015; Garcia-Banuelos et al., 2017; Ølnes et al., 2017). Şekil 2’de blok zinciri teknolojisine yönelik bilgi ve işlem adımları gösterilmiştir.

Şekil 2: Blok Zinciri teknolojisinde Bilgi ve İşlem Adımları Kaynak: (Saberi et al., 2019).

Blok zinciri teknolojisinde bir paydaş tarafından zincire eklenecek yeni bir işlem oluşturulmaktadır. Oluşturulan yeni işlem, doğrulama ve denetim için tüm paydaşlara yayınlanmaktadır. Zincirdeki paydaşların çoğunluğu bu işlemi onayladıktan sonra bu işlem zincire yeni bir blok olarak eklenmektedir. Bu işlemin kaydı güvenlik amacı diğer bloklarda da kayıt altına alınmaktadır. Blok zinciri teknolojisinin kritik bir özelliği olan akıllı sözleşme ise üçüncü tarafların katılımı olmadan güvenilir işlemlerin gerçekleştirilmesine izin vermektedir (Angelis &

Ribeiro da Silva, 2019; Corea, 2019).

Blok zinciri teknolojisinde transferlerde gönderici ve alıcının adresleri bilinmektedir fakat gönderici ve alıcı haricindekiler hesapları denetleyemediği için kimliklerinin tespit edilmesi imkansızdır (Romano

& Schmid, 2017). Blok zincirinde yer alan tüm hesaplar dijital güvenlik sistemleri ile korunan dijital cüzdanlarda saklanmaktadır. Cüzdanlar genel olarak sıcak cüzdan ve soğuk cüzdan olmak üzere iki çeşittir.

Soğuk cüzdan kavramı, cüzdana ilişkin bilgilerin internete bağlı bir bilgisayar ya da sunucuda depolanması yerine, çalınma ve saldırı riskini minimize etmek amacıyla çevrimiçi olmayan bir cüzdan adresinde

tutulmasıdır. Sıcak cüzdan ise cüzdana ilişkin bilgilerin internete bağlı bilgisayarlar ya da sunucularda tutulduğu ve çevrimiçi olarak erişilebilen cüzdanlardır (Moser et al., 2013).

Blok zinciri, kriptografik yöntemlerin kullanılması nedeniyle değiştirilemeyen işlemlerin dağıtılmış bir dijital defteridir. Bu açıklama blok zincirine ilişkin üç temel özelliği yansıtmaktadır ve bu özellikler özerklik, doğrulanabilirlik ve değişmezliktir (Şekil 3).

Şekil 3: Blok Zinciri Temel Özellikleri Kaynak: (Bakan & Şekkeli, 2019).

Özerklik, güven temelli bir alt yapıya sahip, herhangi bir merkezi otoriteye bağlı olmayan ve üyelik sistemi ile yürüyen bir ağ yapısına sahip olduğunu ifade etmektedir. Herhangi bir üye tarafından gerçekleştirilen işlem, blok zincirde yer alan ve Peer-2-Peer olarak isimlendirilen çok sayıda bilgisayar arasında veri kopyasını oluşturmak için kullanılan ağ programında paylaşılmaktadır. Böylece tüm paydaşlar gerçekleştirilen işlemin kopyasını kendi kayıtlarında saklayabilmektedirler.

Doğrulanabilirlik; tüm paydaşların ağ üzerinde herhangi bir işlem yaparken özel anahtar şifreleme kullanmalarını ifade etmektedir. Bu sebeple yalnızca şifreye sahip kişiler ağa giriş yapabilmektedirler. Ancak paydaşlar eğer isterlerse gerçek dünyadaki kimlikleri ile bağlantılı olmadığından anonim kalabilmektedirler.

Bir diğer temel özellik ise değişmezliktir. Blok zincirleri konsensüs (uzlaşma) algoritmasına dayanmaktadır yani uzlaşma tabanlı bir algoritmaya dayanmaktadır. Bir veya daha fazla işlem yeni bir blok oluşturacak şekilde gruplandırılmaktadır. Ağın tüm paydaşları ilgili blokta gerçekleştirilen işlemleri doğrulayabilmektedir. Yeni bloğun geçerliliği ile ilgili fikir birliği sağlanamazsa blok reddedilmektedir. Eğer bloktaki işlemlerin geçerliliği konusunda fikir birliği sağlanırsa blok zincire eklenmektedir. Bloklar sadece kendi işlem kayıtlarını değil aynı

zamanda bir önceki bloğa ilişkin işlem kaydını da içermektedir (Hackius

& Petersen, 2017).

2.1.1. Blok Zinciri Türleri

Erişim durumlarına göre üç çeşit blok zinciri bulunmaktadır.

Bunlar, İzin gerektirmeyen (açık) blok zincirleri, izin gerektiren (kapalı) blok zincirleri ve özel blok zincirleridir (Tablo 1).

Tablo 1: Blok Zinciri Türleri İzin

Kaynak: (Bakan & Şekkeli, 2019).

İzin Gerektirmeyen (Açık) Blok Zincirleri: Merkezi bir yönetim bulunmamaktadır. Blok zinciri herkese açıktır ve herkesin bir işlemi doğrulama hakkı bulunmaktadır. Bu ağlara üçüncü tarafların onayı olmadan herkes herhangi bir seviyede istediği gibi katılabilmekte ve ayrılabilmektedir (Fernández-Caramés & Fraga-Lamas, 2018). İşlem hacmi düşük, bekleme süresi ise yavaştır. İzin gerektirmediği için kullanıcı sayısı yüksek ve güvenlik düzeyi düşüktür (Zheng et al., 2017).

Açık kaynak kodlarına sahiptir. İzin gerektirmeyen (açık) blok zinciri için en iyi örnek dijital para birimi olan Bitcoin’dir. Bitcoin’e ek olarak Ethereum ve Ripple’da örnek olarak gösterilebilmektedir (Wust &

Gervais, 2018).

İzin Gerektiren (Kapalı) Blok Zincirleri: Merkezi bir yönetim bulunmaktadır. Yalnızca önceden belirlenmiş sınırlı sayıda katılımcı yer alabilmektedir. İzin gerektirdiği için kullanıcı sayısı düşük ve güvenlik düzeyi yüksektir. İşlem hacmi açık blok zincirlerine göre yüksek ve bekleme süresi ortadır (Sankar et al., 2017; Zheng et al., 2017). Gizliliği sağlamak için paydaşlar birbirlerine paralel olarak bağlı ayrı blok zincirlerinde bulunmaktadırlar. İzin gerektiren blok zincirlerinin en

yaygın örnekleri; Hyperledger Fabric ve Corda’dır (Wust & Gervais, 2018). Hyperledger Fabric, IBM tarafından yönetilmektedir ve esnek bir izin derecesine sahip sektörler arası yüksek ölçekli blok zincir teknolojilerini ilerletmek için oluşturulan açık kaynak kodlu bir iş birliği girişimidir (Hyperledger). Corda ise kurumların doğrudan akıllı sözleşmelerle işlem yapmasına ve en üst seviyede gizlilik ve güvenlik sağlamalarına olanak sağlayarak ticari işlemlerde maliyetleri ortadan kaldıran açık kaynak kodlu bir blok zinciri projesidir (R3).

Özel Blok Zincirleri: Açık ya da kapalı blok zincirlerine göre daha küçük yapıdadır. Merkezi bir yönetim bulunmaktadır. Blok zincirinde yeni bir işlem gerçekleştirme yetkisi yalnızca belirli bir gruba aittir fakat verileri okuma yetkisi tüm paydaşlara verilmektedir. İşlem hacmi çok yüksektir ve bekleme süresi hızlıdır (Zheng et al., 2017).

Yüksek güvenlik düzeyine sahiptir (Irannezhad, 2020; Peters & Panayi, 2016).