off-chain ölçeklenebilirlik Derinlik analizi

1. Genişlemenin Gerekliliği

Blockchain'ın gelecekteki vizyonu merkeziyetsizlik, güvenlik ve ölçeklenebilirliği gerçekleştirmektir, ancak genellikle bunlardan yalnızca ikisini aynı anda karşılamak mümkündür; bu, blockchain'in imkansız üçgen problemi olarak adlandırılmaktadır. Yıllar boyunca, merkeziyetsizlik ve güvenliği garanti ederken blockchain'in işlem hacmini ve işlem hızını artırmanın yolları araştırılmaktadır; yani ölçeklendirme sorununu çözmek, günümüzde blockchain gelişim sürecinin en sıcak konularından biridir.

Blok zincirinin merkeziyetsizliği, güvenliği ve ölçeklenebilirliği genel olarak şu şekilde tanımlanabilir:

• Merkeziyetsizlik: Herkes, blok zinciri sisteminin üretim ve doğrulamasına katılmak için bir düğüm olabilir, düğüm sayısı arttıkça merkeziyetsizlik derecesi de artar.
• Güvenlik: Blok zinciri sistemine sahip olmanın maliyeti ne kadar yüksekse, güvenlik de o kadar yüksektir, zincir daha büyük bir katılımcı oranına karşı saldırılara dayanabilir.
• Ölçeklenebilirlik: Blockchain'in büyük miktarda işlemi işleme yeteneği.

Bitcoin ağının ilk büyük hard fork'u, ölçeklenme sorunlarından kaynaklanmıştır. Kullanıcı sayısı ve işlem hacmi arttıkça, 1MB blok sınırına sahip Bitcoin ağı sıkışıklıkla karşılaşmaya başladı. 2015 yılından itibaren Bitcoin topluluğu ölçeklenme sorunu üzerinde ayrılığa düştü ve bu, 1 Ağustos 2017'de Bitcoin tarihindeki ilk büyük hard fork'a yol açtı ve yeni bir kripto para birimi olan BCH'yi doğurdu.

Aynı şekilde, Ethereum ağı da güvenlik ve merkeziyetsizlik sağlamak için bir miktar ölçeklenebilirlikten feragat etmeyi seçmiştir. Ethereum doğrudan blok boyutunu sınırlamasa da, tek bir blok için yakıt ücretlerine üst sınır koyarak, amacının güvensiz konsensüsü sağlamak ve düğümlerin geniş bir şekilde dağıtılmasını temin etmek olduğunu göstermektedir.

2017'deki CryptoKitties'den sonra DeFi, GameFi ve NFT gibi uygulamaların yükselişiyle birlikte, piyasanın işlem hacmi talebi sürekli artmaktadır. Ancak Turing tam Ethereum bile saniyede yalnızca 15-45 işlem gerçekleştirebilmektedir; bu da işlem maliyetlerinin artmasına, hesaplama sürelerinin uzamasına ve çoğu DApp'in işletme maliyetlerini karşılamakta zorlanmasına neden olmaktadır. Böylece, tüm ağ hem yavaş hem de pahalı hale gelmektedir. Bu nedenle, blockchain ölçeklendirme problemi acilen çözülmelidir. İdeal ölçeklendirme çözümü, merkeziyetsizlik ve güvenlikten ödün vermeden, işlem hızını ve derinlik kapasitesini mümkün olduğunca artırmaktır.

2. Ölçeklenebilirlik Çözümlerinin Türleri

"Ana ağın bir katmanını değiştirme durumu"nu standart olarak alarak, genişletme planlarını on-chain ve off-chain olmak üzere iki ana kategoriye ayırabiliriz.

2.1 Zincir üstü genişleme

Kilit kavram: Bir ana ağ protokolünü değiştirerek ölçeklenebilirlik etkisi elde etme çözümü, mevcut ana çözüm parçalama (sharding) sistemidir.

Zincir üzerindeki genişleme için birçok çözüm vardır, bu yazıda bunlar üzerinde durulmayacak, kısaca iki tanesi listelenecektir:

• Plan bir, blok alanını genişletmek, yani her blokta paketlenmiş işlem sayısını artırmak, ancak bu yüksek performanslı düğüm cihazları için gereksinimleri artıracak, düğümlerin katılım eşiğini yükseltecek ve merkeziyetsizlik seviyesini azaltacaktır.

• İkinci seçenek parçalama, blok zinciri defterini birkaç parçaya ayırmaktır, farklı parçalar farklı muhasebe işlemlerinden sorumludur, paralel hesaplama birden fazla işlemi aynı anda işleyebilir; bu, düğüm hesaplama yükünü ve katılım eşiğini azaltabilir, işlem işleme hızını ve merkeziyetsizliği artırabilir; ancak bu, ağın toplam hesaplama gücünün dağılmasına neden olur ve bu da tüm ağın güvenliğini azaltır.

Bir ana ağ protokolünü değiştirmek, temel güvenlik açıkları ağın genel güvenliğini ciddi şekilde tehdit edeceğinden, öngörülemeyen olumsuz etkilere yol açabilir.

2.2 off-chain genişleme

Temel kavram: Mevcut birinci katman ana ağ protokolünün genişletme çözümünü değiştirmeden.

off-chain ölçeklendirme çözümleri Layer2 ve diğer çözümler olarak ayrılabilir:

• Layer2: Durum Kanalları, Yan Zincirler, Plasma, Rollup'lar ( İyimser Rollup'lar, ZK Rollup'lar )
• Diğer çözümler: Validium, Volition

3. off-chain ölçekleme planı

3.1 Eyalet Kanalları

3.1.1 Özet

Durum kanalları, kullanıcıların yalnızca kanal açıkken, kapandığında veya anlaşmazlık çözüldüğünde ana ağ ile etkileşimde bulunması gerektiğini belirtir ve kullanıcılar arasındaki etkileşimlerin off-chain gerçekleştirilmesini sağlar, böylece işlem süresi ve maliyetlerini azaltarak işlem sayısının sınırsız olmasını sağlar.

Durum kanalları, iki kişilik satranç oyunu gibi "tur bazlı uygulamalar" için uygun olan basit bir P2P protokolüdür. Her bir kanal, ana ağda çalışan çok imzalı akıllı sözleşmeler tarafından yönetilmektedir; bu sözleşme, kanala yatırılan varlıkları kontrol eder, durum güncellemelerini doğrular ve katılımcılar arasındaki anlaşmazlıkları tahkim eder. Katılımcılar, sözleşmeyi dağıttıktan sonra, fon yatırır ve kilitler, her iki taraf da imzalarını onayladıktan sonra kanal resmi olarak açılır. Kanal, katılımcıların yatırılan token toplamını aşmadığı sürece, sınırsız sayıda off-chain ücretsiz işlem yapmasına olanak tanır (. Katılımcılar sırayla birbirlerine durum güncellemeleri gönderir ve karşı tarafın imzasını onaylamasını bekler. Karşı taraf imzasını onayladığında, bu durum güncellemesi tamamlanmış sayılır. Normalde, her iki tarafın onayladığı durum güncellemeleri ana ağa yüklenmez; yalnızca bir anlaşmazlık çıktığında veya kanal kapatıldığında ana ağ onayına başvurulacaktır. Kanal kapatıldığında, herhangi bir katılımcı ana ağda işlem talebi oluşturabilir; eğer tüm imza onayı alınırsa, işlem hemen gerçekleştirilir; aksi takdirde, kalan fonları almak için "mücadele süresi"nin sona ermesini beklemek gerekir.

Yukarıda belirtildiği gibi, durum kanalı çözümü ana ağın hesaplama yükünü önemli ölçüde azaltabilir, işlem hızını artırabilir ve işlem maliyetini düşürebilir.

![Milyonlarca Derinlik Raporu: Off-chain Ölçeklenmenin Kapsamlı Analizi])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ead28de03be9fc22dcfe3f679ee36bc5.webp(

)# 3.1.2 Zaman Çizgisi

• 2015/02: Joseph Poon ve Thaddeus Dryja, Lightning Network beyaz kağıdı taslağını yayımladı.
• 2015/11: Jeff Coleman, State Channel kavramını sistematik olarak ilk kez özetledi ve Bitcoin'in Payment Channel'ının State Channel kavramındaki bir alt örnek olduğunu önerdi.
• 2016/01: Joseph Poon ve Thaddeus Dryja, Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments başlıklı beyaz kitaplarını yayımlayarak Bitcoin Lightning Network'ün genişleme çözümü olan Payment Channel'ı önerdiler.
• 2017/11: Payment Channel çerçevesine dayanan State Channel ile ilgili tasarım standartları Sprites'i önerdi.
• 2018/06: Counterfactual, Genel Durum Kanalları'nın detaylı tasarımını sundu, bu, durum kanallarıyla tamamen ilgili ilk tasarımdır.
• 2018/10: Genelleşmiş Durum Kanal Ağları makalesi, Durum Kanal Ağları ve Sanal Kanallar kavramlarını ortaya koymuştur.
• 2019/02: Durum kanalı kavramı N-Parti Kanallara genişletildi, Nitro bu fikre dayanan ilk protokoldür.
• 2019/10: Pisa, tüm katılımcıların sürekli çevrimiçi kalması gereksinimini çözmek için Watchtowers kavramını genişletti.
• 2020/03:Hydra, Hızlı İzomorfik Kanallar'ı önerdi.

3.1.3 Teknik Prensip

Durum kanalı genel çalışma akışı aşağıdaki gibidir:

1. Alice ve Bob, kişisel EOA'larından fonları zincir üzerindeki sözleşme adresine yatırarak bu fonların sözleşmede kilitlenmesini sağlarlar ve bu fonlar kanal kapandığında kullanıcıya geri döner; ikili imza onayladıktan sonra kanal resmi olarak açılır.

2. Alice ve Bob, off-chain sınırsız sayıda işlem gerçekleştirebilir, katılımcılar kriptografik imzalı mesajlarla birbirleriyle iletişim kurar. Her iki taraf da her işlem için imza vermek zorundadır, böylece çift harcama kötü niyetine karşı korunur. Bu mesajlar aracılığıyla, hesaplarının durum güncellemelerini önerir ve karşı tarafın önerdiği durum güncellemelerini kabul ederler.

3. Eğer Alice kanalı kapatmak isterse, sözleşmeye kendi hesabının nihai durumunu sunması gerekir. Eğer Bob imzayı onaylarsa, sözleşme nihai duruma göre kilitlenmiş fonları ilgili kullanıcıya iade eder. Eğer Bob imzaya yanıt vermezse, sözleşme itiraz süresi sona erdikten sonra fonları ilgili kullanıcıya iade eder.

Kötü bir senaryoda, eğer Bob belirli bir zaman diliminde Alice'in gönderdiği durum güncelleme imzasına yanıt vermezse, Alice en son geçerli durumunu sözleşmeye sunarak bir meydan okuma başlatabilir. Ardından, sözleşme Bob'a bir süre içinde bir sonraki durumu sözleşmeye sunarak yanıt verme imkânı tanır; eğer Bob yanıt verirse, ikili durum kanalında işlem yapmaya devam edebilir; eğer Bob bu süre içinde yanıt vermezse, sözleşme otomatik olarak durum kanalını kapatır ve fonları Alice'e iade eder.

![Binlerce Derinlik Araştırması: Off-chain Ölçeklenmenin Kapsamlı Analizi]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ad088ac016d75b1ae0b0eda699e74709.webp(

)# 3.1.4 Artıları ve Eksileri

Avantajlar:

• Anlık işlem: Blok onayı beklemeye gerek yok
• Yüksek throughput: off-chain işlem sayısı sınırsızdır
• Düşük maliyet: Yalnızca kanalı açarken ve kapatırken zincir üstü ücret ödenmesi gerekmektedir.
• Gizlilik: off-chain işlem detayları halka açık olmayacaktır.

Dezavantajlar:

• Fonların kilitlenmesi: Geçiş açıldığında fonlar kilitlenir
• Çevrimiçi gereksinim: Katılımcıların durum güncellemelerini imzalamak için çevrimiçi kalması gerekiyor.
• Düşük kombinasyon yeteneği: karmaşık çok taraflı etkileşimler için uygun değildir
• Güvenlik bağımlılığı: Kötü niyetli davranışları önlemek için Watchtowers### gibi dış izleme hizmetlerine( bağımlıdır.

)# 3.1.5 Uygulama

Bitcoin Işık Ağı:

• Bitcoin ağında küçük ödemeler için bir ödeme kanalı, 2/2 çoklu imza kullanarak tek yönlü ödeme kanalı oluşturma, RSMC ekledikten sonra çift yönlü ödeme kanalı oluşturma, ardından HTLC ekleyerek ödeme kanallarını çoklu ödemelere genişletme ve nihayetinde bir ödeme ağı oluşturma.
• 2015 yılının Şubat ayında beyaz kağıt taslağı önerildi, 2016 yılının Ocak ayında resmi beyaz kağıt yayımlandı.
• 2018 Mart ayında ilk ana ağ sürümü yayımlandı.
• 2021 yılında El Salvador, Bitcoin'i yasal para birimi olarak kabul etti ve Lightning Network'e dayalı Chivo cüzdanını piyasaya sürdü.
• 2022 yılında toplam 76,236 ödeme kanalı, kanal fonu 5049 BTC.
• Ekosistem Gelişimi: Temel BTC ağından çekirdek altyapı ### çözümleri, düğümler ve likidite hizmetleri (, çeşitli ödeme ve finansal hizmetler ile uygulamalara kadar.

Ethereum Şimşek Ağı:

• Ethereum tabanlı küçük ödeme kanalı, Lightning Network'e benzer.
• 2017 yılında kuruldu, aynı yıl Ekim ayında ICO gerçekleştirdi.
• 2020 Mayıs'ta ilk Raiden Light Client Ethereum ana ağında başlatıldı.
• Şu anda geniş çapta benimsenmemiştir, nedeni yüksek kullanım eşiği ve daha gelişmiş ölçeklenebilirlik teknolojilerinin ortaya çıkması gibi faktörlerdir.
• Ethereum Layer2 Rollup ağında çalışacak şekilde yeniden yapılandırılıyor, State Channel oluşturma Gas masraflarını düşürüyor.

Celer Network:

• Esasen, teşvik katmanı ) tokeni $CELR( ile birlikte, off-chain genişleme teknolojisi ve teşvik edici bir ekonomik model aracılığıyla yüksek frekanslı etkileşim türündeki blockchain DApp'lerini inşa etmiştir.
• Yüksek frekanslı etkileşim senaryoları için uygun, örneğin e-spor platformları.
• 2018 yılında kuruldu, 2019 Mart'ta $CELR token'ı Binance Launchpad'de yayımlandı.
• Şu anda DeFi protokolü Layer2.finance, bilgi çapraz zincir protokolü Celer IM ve varlık çapraz zincir köprüsü cBridge gibi ürünler piyasaya sürüldü.

![Milyonlarca Derinlik Araştırması: Off-chain Ölçeklenmenin Tam Analizi])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-815c5eb2bdba725e04eebe67b22d42aa.webp(

)# 3.1.6 Uygulama Karşılaştırması

Bitcoin Lightning Network, Ethereum Lightning Network ve Celer Network tasarım anlayışı bakımından benzerdir, hepsi durum kanallarına dayalı off-chain ölçekleme çözümleridir. Ana farklar şunlardır:

1. Temel blok zinciri: Bitcoin Lightning Network Bitcoin'e dayanıyor, Lightning Network ve Celer Network ise Ethereum'a dayanıyor.

2. Uygulama Senaryosu:

   • Lightning Network, Bitcoin küçük ödemeleri için kullanılır.
   • Gök gürültüsü ağı, Ethereum üzerindeki ERC20 token ödemelerini desteklemeyi amaçlamaktadır.
   • Celer Network'ün hedefi daha geniştir, yüksek frekanslı etkileşimleri destekleyen DApp'leri destekler.

3. Teknik Özellikler:

   • Lightning Network, çoklu atlama ödemelerini HTLC kullanarak gerçekleştirir.
   • Yıldırım Ağı benzer bir mekanizma kullanır
   • Celer Network, teşvik katmanı ve durum yönlendirme katmanını artırdı.

4. Gelişim Aşaması:

   • Lightning Network oldukça olgunlaşmış, ekosistemi iyi bir şekilde gelişmiştir.
   • Şimşek Ağı'nın gelişimi yavaş, kullanım oranı düşük.
   • Celer Network, çok zincirli bir ölçeklendirme platformuna dönüşüyor.

5. Token Ekonomisi:

   • Lightning Network'in yerel bir token'i yok
   • Lightning Network ve Celer Network kendi token'lerini çıkardı.

3.2 Yan Zincirleri

3.2.1 Özet

Yan zincir kavramı ilk kez 2012 yılında Bitcoin geliştirici sohbet odasında ortaya atılmıştır, 2014 yılında Blockstream araştırmacısı tarafından konuyla ilgili ilk makale yazılmıştır.

Yan zinciri, Bitcoin işlemlerini hızlandırmak için ortaya çıkan bir blok zinciri biçimidir. Daha karmaşık sözleşmeler kullanabilir veya konsensüs mekanizmasını ### PoS( gibi geliştirerek veya blok parametrelerini ayarlayarak yan zinciri belirli bir kullanım için uygun hale getirebilir. Yan zincirinin işlem sonuçları nihayetinde ana zincire geri gönderildiğinde, doğrulamada kaydedilecektir.