Enerji Sektöründe Kayıt Zinciri

Can ARSLAN

Ankara, 24/11/2017

İçerik1. Kayıt Zinciri

1. Kayıt Zinciri Mutabakat Mekanizmaları2. Kapalı Zincir (Private)3. Açık Zincir (Public)

2. Açık Zincir Ölçekleme Problemi3. Kriptografik Özetleme Fonksiyonları (HASH)4. İşlemcinin Gücü Adına - Moore’s Kanunu5. Kriptografi ve İşlemci6. Özetleme Hızı (Hash Rate) ve Zorluk7. Açık Kayıt Zinciri Ekonomik Modeli8. Elektrik Sektöründe Değişim9. Enerji ve Kayıt Zinciri

1. Kapalı Zincir Uygulamaları2. Açık Zincir ve Modeller

1- Kayıt Zinciri

Neden kayıt zinciri?

Neden Teknoloji

Anonimlik Şifreleme – Kriptografi

Değiştirilemezlik Dağıtık Kayıt

İletişim Hızı Ağ Sunucuları Yazılım Dili

Kayıt Zinciri Tasarımı

1- Açık veya Kapalı Sistem2- Mutabakat Mekanizması3- Ölçekleme Sistemi4- Ekonomik Sistem

1- Kayıt Zinciriİletişim Tercihi Blockchain ağına dileyen

herkes erişebilir mi?

Evet, ağ açıktır ve

herkes katılabilir.

Hayır, ağ özeldir ve

katılım izine tabidir.

Mutabakat Tercihi

Ağa katılan herkes

mutabakat sistemine

dahil olabilir mi?

Bütünüyle izin

gerektirmeyen

sistem

Kısmen izin

gerektirmeyen

sistem

EVET HAYIR

Ağa katılan herkes

mutabakat sistemine

dahil olabilir mi?

Kısmen izin

gerektiren sistem

Bütünüyle izin

gerektiren sistem

EVET HAYIR

Açık Kayıt Zinciri Ağları Kapalı Kayıt Zinciri Ağları

Usta, Ahmet and Serkan Doğantekin. Blockchain 101. İstanbul: Kapital Medya Hizmetleri A.Ş., 2017.

1.1- Kayıt Zinciri Mutabakat Mekanizmaları

Ağa katılan herkes mutabakat sistemine dahil olabilir mi?

Bütünüyle izin

gerektirmeyen sistemKısmen izin

gerektirmeyen sistem

EVET HAYIR

Ağa katılan herkes mutabakat sistemine dahil olabilir mi?

Kısmen izin gerektiren

sistemBütünüyle izin gerektiren

sistem

EVET HAYIR

Açık Kayıt Zinciri Ağları Kapalı Kayıt Zinciri Ağları

Mutabakat Tercihi

Bizans Generalleri Problemi Algoritması(Practical Byzantine Fault Tolarence)Hyperledger, Stellar, and Ripple

Atanmış Ortaklığın İspatı Algoritması(Delegated Proof of Stake)

İşin İspatı Algoritması(Proof of Work)Bitcoin, Ethereum

Ortaklığın İspatı Algoritması (Proof of Stake)

Bizans Generalleri Problemi Algoritması(Practical Byzantine Fault Tolarence)

https://www.persistent.com/wp-content/uploads/2017/04/WP-Understanding-Blockchain-Consensus-Models.pdf

1.2- Kapalı ZincirKısmen İzin Gerektiren Sistem

Bütünüyle İzin Gerektiren Sistem

İşlem Adeti Sınırlı SınırlıAnlık İşlem Sayısı Sınırsız SınırlıMutabakat Tüm Katılımcılar İzin Verilen Taraflar

Verinin Şifrelenmesi Tüm Katılımcılar İzin Verilen TaraflarVerinin Saklanması Tüm Katılımcılar Tüm Katılımcılar

Uygulama Alanları Ticaret Platformları Tedarik Zinciri Uygulamaları

Katılımcı 2

Katılımcı 1

Katılımcı 4

Katılımcı 3

Katılımcı n

Kısmen İzin Gerektiren Sistem

İşlem

İşlemin mutabakatı ve kayıt oluşturulması

Mutabakat için kaydın saklanması

https://wiki.hyperledger.org/groups/requirements/use-case-inventory

Ripple, Hyperledger, Corda

1.3- Açık Zincir

İşlem

İşlemin mutabakatı ve kayıt oluşturulması

Kayıtın saklanması

Kısmen İzin Gerektirmeyen Sistem

Bütünüyle İzin Gerektirmeyen Sistem

İşlem Adeti Sonsuz Sonsuz

Anlık İşlem Sayısı Sınırlı Sınırsız

İşlem Kaydı Oluşturulması İzin Verilen Taraflar İsteyen katılımcılar (İşçi Miner)

Mutabakat İzin Verilen Taraflar Tüm KatılımcılarVerinin Saklanması İzin Verilen Taraflar İsteyen katılımcılar (Nodlar)

Uygulama Alanları E-Devlet Uygulamaları Ödül Mekanizması Olan Sistemler (Bitcoin, Ethereum)

Bütünüyle İzin Gerektirmeyen Sistem

Adres 1

Adres 2Adres 4

Adres 5

Adres 6

Adres n

Adres 3

İşçi 5

İşçi 4İşçi 3

İşçi 1

İşçi 2

İşçi 6

İşçi n

Kayıt Tutan Nod

0

2.000.000

4.000.000

6.000.000

8.000.000

10.000.000

12.000.000

14.000.000

0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000

350.000

400.000

2012-01-03 2013-01-03 2014-01-03 2015-01-03 2016-01-03 2017-01-03

Öze

tlem

e H

ızı (

has

hra

te)

TH/s

İşle

m A

det

i

Bitcoin İşlem Adeti ve Özetleme Hızı

İşlem Sayısı Hash Rate (TH/S)

2- Açık Zincir İşlem Hızı Ölçekleme Problemi1- İşlem Kaydı Oluşturulması (Bloğa İşleme)

2- İşlemin Mutabakatı

İŞÇİ

NOD

İşlem Verisi

Kayıt Bloğu

0,00

200,00

400,00

600,00

800,00

1000,00

1200,00

1400,00

İşlem Süreleri (s)

Ethereum İşlem Süresi Bitcoin İşlem Süresi

Çözümler:1- Kayıt bloğunun büyüklüğü2- Mutabakat Mekanizmasında değişim

X

Onaylanmamış İşlem Verisi

3- Kriptografik Özetleme Fonksiyonları (HASH)

1. Ön-Görüntüleme Dayanıklılığı (pre-image resistance) • H(A) hash çıkış verisi olsun, A hash giriş verisi. H(A)’dan yolan çıkarak A’yı bulmak mümkün olmayacaktır.

Örneğin 128-bit hash fonksiyonu kullandığımızı varsayalım: • En kötü ihtimalle 2^128-1 deneme sonra H(A)’dan A’yı çıkarabilirsiniz, ortalama ihtimalde 2^128/2

deneme yapacaktır yani 1.7X10^38 defa denemeniz gerekecek.2. Çakışma Dayanıklılığı (Collision resistant)

• H(A)’nın H(B)’ye eşit olması mümkün değildir. • 128-bit hash 2^128 farklı sonuç verir. • Çakışma dayanıklılığını kırmak için %50 şansımız olduğunu düşünürsek sqrt(2^128)=2^64 ihtimal

denenmesi lazım. • Ön-Görüntüleme dayanıklılığını kırmaktan daha kolay. Hiçbir hash fonksiyonu çakışma dayanıklılığına

sahip değildir, sadece bu çakışmayı bulmak çok uzun sürecektir.

H(A)

H(B)B

A

4- İşlemcinin Gücü Adına: Moore’s Kanunu

1,E+03

1,E+04

1,E+05

1,E+06

1,E+07

1,E+08

1,E+09

1,E+10

1970 1980 1990 2000 2010

Mikroişlemci Transistör Adeti

1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

1,00E+09

1,00E+10

1,00E+11

1996 2001 2006 2011 2016

Grafik İşlemci Üniteleri Transistör Adeti

https://ipfs.io/ipfs/QmXoypizjW3WknFiJnKLwHCnL72vedxjQkDDP1mXWo6uco/wiki/Transistor_count.htmlhttps://www.research.ibm.com/ibm-q/

Kuantum Bilgisayarlar Transistör sayısı her 18 ayda 2 katına çıkar.

0

1

Bit KuBit

D-Wave Çipi (Google & Nasa)Normal bilgisayarlardan 100 milyon kat daha hızlı

5- Kriptografi ve İşlemci Gücü Genel Kriptografik Özetleme Algoritmalarının Tarih Cetveli

Fonksiyon 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

SnefruMD2 (128-bit)MD4MD5RIPEMDHAVAL-128SHA-0SHA-1RIPEMD-160SHA-2 familySHA-3 (Keccak)

Akran DeğerlendirmesiGüçlü Kabul Edilme

Önemsiz ZayıflıkZayıflatıldıKırıldı

Çakışma Bulundu

Google ve CWI, 23 Şubat 2017’de SHA-1 fonksiyonununda çakışma buldu!6,610 İşlemci Yılı

http://valerieaurora.org/hash.htmlhttps://shattered.io/

6- Özetleme Hızı (Hash Rate) ve Zorluk

0

2E+11

4E+11

6E+11

8E+11

1E+12

1,2E+12

1,4E+12

1,6E+12

0

2.000.000

4.000.000

6.000.000

8.000.000

10.000.000

12.000.000

14.000.000

2014-01-03 2015-01-03 2016-01-03 2017-01-03

Bitcoin Özetleme Hızı ve Zorluk

Hash Rate (TH/S) Difficulty

https://www.quandl.com/data/BCHAIN-Blockchainhttps://etherscan.io/charts

0,00E+00

5,00E+05

1,00E+06

1,50E+06

2,00E+06

2,50E+06

3,00E+06

3,50E+06

0

200.000

400.000

600.000

800.000

1.000.000

1.200.000

30.07.2016 30.11.2016 31.03.2017 31.07.2017

Ethereum Özetleme Hızı ve Zorluk

Hashrate (GH/s) Difficulty

Özetleme Hızı: İşçilerin işlemleri onaylamak ve kayıt bloğu üretmek için harcadığı işlemci gücü Zorluk: İşçilerin Rekabeti, daha fazla işlemci gücü daha yüksek zorluk

Kayıt Zinciri 2.0Sınırsız blok ve Blok-Veri Yönetimi (Sharding)Uygulamaların çalıştırıldığı platform

Kayıt Zinciri 1.0Sınırlı blok ve Kesin Blok BüyüklüğüDijital para sistemi

7- Açık Kayıt Zinciri Ekonomik Modeli

𝑃𝑛𝑒𝑡 =𝑅𝑛𝑒𝑡𝜀 İşlemcinin Enerji Verimliliği

Özetleme Hızı (Hash Rate)

http://eprints.maynoothuniversity.ie/6009/1/DM-Bitcoin.pdf

Mutabakat MekanizmalarıKriptografik Teknoloji

İşlemci Teknolojileri

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

0

2.000.000

4.000.000

6.000.000

8.000.000

10.000.000

12.000.000

14.000.000

2014-01-03 2015-01-03 2016-01-03 2017-01-03

Yıllı

k El

ektr

ik T

üke

tim

i (TW

h)

Öze

tlem

e H

ızı (

TH/s

)

Bitcoin Enerji Tüketimi

Hash Rate (TH/S) Yıllık Elektrik Tüketimi (TWh)

0

2

4

6

8

10

12

14

0

200.000

400.000

600.000

800.000

1.000.000

1.200.000

30.07.2016 30.11.2016 31.03.2017 31.07.2017

Elek

trik

Tü

keti

mi (

TWh

)

Öze

tlem

e H

ızı (

TH/s

)

Ethereum Enerji Tüketimi

Hashrate (GH/s) Enerji Tüketimi (TWh)

Yerli Silikon Vadisi Yatırımları Desteleme Mekanizması?Yeni Elektrik Fiyatlama Mekanizmaları?

8- Elektrik Sektöründe Değişim

Fosil Yakıtlı Üretim İletim DağıtımPerakende & Serbest Tüketici Üreten Tüketici

- Fosil Üreticiden müşteriye satış

- Hizmet sağlayıcı- Danışmanlık- Finansal Kiralama

- Göz ardı edilen üretim- Sisteme elektrik üretim fazlasını satar

- Popüler- Dağıtım dengeleme- Pilin gücü

- Elektrik üreticisi - Piyasa bazlı karlılık

- Esneklik sağlayıcı- Yan hizmetler karlılık

- Üreticiden dağıtıma

- Esnekliğin başlangıcı- Yenilenebilir yönetimi

- İletimden müşteriye

- Yenilenebilir yönetimi- Dağıtık sistem akışı

9- Enerji ve Kayıt Zinciri

Dağıtım Seviyesi

İletim Seviyesi

9.1- Kapalı Zincir Uygulamaları

İletim Seviyesi

EnerChain: Toptan Ticaret Platformu

Pil (sonnen GmBH) ve İletim Operatörü (TenneT) arasında iletişim için

GridSingularity: Dengeleme Platformu

9.2- Açık Zincir Uygulamaları

Dağıtım Seviyesi

Solar Chain:Güneş yatırımı destekeleme fonu

Power Ledger: Dağıtım seviyesi ticaret platformu

Slock.it:Elektrikli Araç Şarj Üniteleri ödeme sistemi