off-chain genişletme Derinlik analizi

1. Ölçeklenmenin Gerekliliği

Blockchain'ın geleceği büyük bir vizyon: merkeziyetsizlik, güvenlik ve ölçeklenebilirlik. Ancak genellikle blockchain bu üçünden sadece ikisini gerçekleştirebilir, bu üç gereksinimi aynı anda karşılamanın imkansızlık üçgeni olarak adlandırıldığı bilinmektedir. Yıllar boyunca, bu sorunu nasıl çözeceğini ve merkeziyetsizlik ile güvenliği garanti ederken blockchain'in işlem hacmini ve işlem hızını artırmanın yollarını keşfetmeye çalıştılar, yani ölçeklenebilirlik sorununu çözmek, mevcut blockchain gelişim sürecinde tartışılan en sıcak konulardan biridir.

Öncelikle blok zincirinin merkeziyetsizliğini, güvenliğini ve ölçeklenebilirliğini genel hatlarıyla tanımlayalım:

• Merkeziyetsizlik: Herkes, blok zinciri sisteminin üretimi ve doğrulamasına katılmak için bir düğüm olabilir. Düğüm sayısı ne kadar fazlaysa, merkeziyetsizlik derecesi o kadar yüksek olur ve bu da ağın küçük bir grup büyük merkezi katılımcının kontrolüne girmesini engeller.
• Güvenlik: Blok zinciri sisteminin kontrolünü elde etmek için harcanan maliyet ne kadar yüksekse, güvenlik o kadar yüksektir, böylece zincir, katılımcıların daha büyük bir oranının saldırısına karşı dayanabilir.
• Ölçeklenebilirlik: Blok zincirinin büyük miktarda işlemi işleme kapasitesi.

Bitcoin ağı üzerindeki ilk büyük hard fork, ölçeklenebilirlik sorunlarından kaynaklanıyordu. Bitcoin kullanıcı sayısı ve işlem hacmi arttıkça, her blok için üst limit 1MB olan Bitcoin ağı tıkanıklık sorunlarıyla karşılaşmaya başladı; 2015 yılından itibaren, Bitcoin topluluğunda ölçeklenebilirlik konusunda fikir ayrılıkları oluştu, bir tarafı Bitcoin ABC'nin temsil ettiği blok boyutunu artırmayı destekleyen genişletme yanlıları, diğer tarafı ise Bitcoin Core'un temsil ettiği küçük blok yanlıları, ana zincir yapısını optimize etmek için Segwit çözümünün kullanılmasını savunuyordu. 1 Ağustos 2017'de, Bitcoin ABC, 8MB'lik bir istemci sistemini kendi başına geliştirmeye başladı ve bu, Bitcoin tarihindeki ilk büyük hard fork'un ortaya çıkmasına neden oldu ve bu süreçte yeni bir kripto para birimi olan BCH doğdu.

Aynı şekilde, Ethereum ağı da ağın güvenliğini ve merkeziyetsizliğini sağlamak için bir miktar ölçeklenebilirlikten feragat etmeyi seçmiştir; Ethereum ağı, Bitcoin ağı gibi blok boyutunu sınırlayarak işlem hacmini kısıtlamamış, bunun yerine tek bir blokta kabul edilebilecek yakıt ücretine üst sınır koyarak dolaylı bir dönüşüm gerçekleştirmiştir, ancak amaçları Trustless Consensus'u sağlamak ve düğümlerin geniş dağılımını temin etmektir. ( Sınırın kaldırılması veya artırılması, yetersiz bant genişliği, depolama ve hesaplama kapasitesine sahip birçok küçük düğümün elenmesine neden olacaktır. ).

2017'deki CryptoKitties, DeFi yazı, ardından GameFi ve NFT gibi zincir üstü uygulamaların yükselmesiyle birlikte, piyasanın işlem hacmine olan talebi sürekli artmaktadır. Ancak, Turing tam olan Ethereum bile saniyede yalnızca 15~45 işlem ( TPS ) gerçekleştirebilmektedir. Bunun sonucunda işlem maliyetleri sürekli artmakta, uzlaşma süreleri uzamakta, çoğu Dapp'ler işletim maliyetlerini karşılamakta zorlanmakta, tüm ağ kullanıcılar için yavaş ve pahalı hale gelmektedir. Blockchain genişleme sorunu acilen çözülmelidir. İdeal genişleme çözümü, merkeziyetsizliği ve güvenliği tehlikeye atmadan, blockchain ağının işlem hızını ( daha kısa finalite süresi ) ve işlem hacmini ( daha yüksek TPS ) artırabilmektir.

2. Ölçeklenebilirlik Çözüm Türleri

Biz "ana ağın bir katmanını değiştirip değiştirmediğimiz" standardına göre genişletme planlarını iki ana kategoriye ayırıyoruz: on-chain genişleme ve off-chain genişleme.

2.1 Zincir üstü genişleme

Temel kavram: Bir ana ağ protokolünü değiştirerek ölçeklenebilirlik sağlamak için bir çözüm, şu anda ana çözüm parçalama (sharding) olarak belirlenmiştir.

Zincir üzerinde ölçeklenme için çeşitli çözümler vardır, bu makalede bunlar üzerinde durulmayacak, aşağıda iki çözüm kısaca listelenmiştir:

• Plan bir, blok alanını genişletmek, yani her blokta paketlenen işlem sayısını artırmak, ancak bu yüksek performanslı düğüm cihazlarına olan gereksinimleri artıracak, düğümlerin katılım eşiğini yükseltecek ve "merkeziyetsizlik" derecesini düşürecektir.
• İkinci seçenek, blok zinciri defterini birkaç parçaya ayırarak, her bir düğümün tüm kayıt işlemlerine katılmadığı, bunun yerine farklı parçaların yani farklı düğümlerin farklı kayıt işlemlerinden sorumlu olduğu parçalama işlemidir. Paralel hesaplama, birden fazla işlemi aynı anda işleyebilir; bu, düğümlerin hesaplama yükünü ve katılım eşiğini düşürebilir, işlem işleme hızını ve merkezsizleşme derecesini artırabilir; ancak bu, ağın toplam hesap gücünün dağılacağı anlamına gelir ve bu da tüm ağın "güvenliğini" azaltır.

Bir ana ağ protokolünün kodunu değiştirmek, alt katmandaki en küçük bir güvenlik açığının tüm ağın güvenliğini ciddi şekilde tehdit edebileceği için öngörülemeyen olumsuz etkilere neden olabilir. Ağ, bir çatallanma yapmak veya onarım güncellemesi zorunlu kılmak zorunda kalabilir. Örneğin, 2018'deki Zcash enflasyon açığı olayı: Zcash'in kodu Bitcoin 0.11.2 versiyon kodu üzerinde yapılan değişikliklere dayanmaktadır. 2018'de bir mühendis, alt katmandaki kodda yüksek riskli bir açığın olduğunu keşfetti; yani token'lar sınırsız bir şekilde basılabiliyordu. Bunun üzerine ekip, açığı gizlice onarmak için 8 ay harcadı ve açık kapatıldıktan sonra bu olayı kamuya açıkladı.

2.2 off-chain genişletme

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

Off-chain ölçeklenme çözümleri iki ana kategoriye ayrılabilir: Layer2 ve diğer çözümler:

3. off-chain genişleme planı

3.1 Devlet Kanalları

3.1.1 Özet

Durum kanalları, kullanıcıların yalnızca kanal açıldığında, kapandığında veya anlaşmazlık çözüldüğünde ana ağla etkileşimde bulunması gerektiğini belirtir ve kullanıcılar arasındaki etkileşimleri off-chain gerçekleştirerek, kullanıcıların işlem sürelerini ve maliyetlerini azaltmayı ve işlem sayısını sınırlamadan gerçekleştirmeyi amaçlar.

Durum kanalları, "tur bazlı uygulamalar" için uygun basit bir P2P protokolüdür; örneğin, iki kişilik satranç oyunu. Her kanal, ana ağda çalışan çoklu imza akıllı sözleşmesi tarafından yönetilir. Bu sözleşme, kanala yatırılan varlıkları kontrol eder, durum güncellemelerini doğrular ve katılımcılar arasındaki anlaşmazlıkları ( imzalı ve zaman damgalı dolandırıcılık kanıtına ) göre tahkim eder. Katılımcılar, blok zinciri ağında sözleşmeyi dağıttıktan sonra, bir miktar para yatırır ve kilitler; her iki taraf imzalarını onayladıktan sonra, kanal resmen açılır. Kanal, katılımcılar arasında sınırsız sayıda off-chain ücretsiz işlem gerçekleştirilmesine izin verir (, yalnızca transfer net değerleri yatırılan token toplamını aşmadığı sürece ). Katılımcılar sırayla durum güncellemelerini birbirlerine gönderir ve diğerinin imza onayını bekler. Diğer taraf imza onayı verdiğinde, bu durum güncellemesi tamamlanmış sayılır. Normal şartlar altında, her iki tarafın kabul ettiği durum güncellemeleri ana ağa yüklenmez; yalnızca bir anlaşmazlık çıktığında veya kanal kapandığında ana ağ onayına başvurulur. Kanalı kapatmak gerektiğinde, herhangi bir katılımcı ana ağda işlem talebi yapabilir; eğer çıkış talebi tüm katılımcıların onayını alırsa, zincir üzerinde hemen yürütülür; yani akıllı sözleşme, kanalın son durumundaki her katılımcının bakiyesine göre, kilitlenen kalan fonları dağıtır; eğer diğer katılımcılar onay vermezse, herkes kalan fonları almak için "mücadele süresi"nin bitmesini beklemek zorundadır.

Yukarıda belirtilenlere göre, durum kanalı çözümü ana ağın hesaplama yükünü büyük ölçüde azaltabilir, işlem hızını artırabilir ve işlem maliyetini düşürebilir.

3.1.2 Zaman Çizgisi

• 2015/02, Joseph Poon ve Thaddeus Dryja, Lightning Network beyaz kağıdının 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 durumu olduğunu öne sürdü.
• 2016/01, Joseph Poon ve Thaddeus Dryja, Bitcoin Lightning Network: Ölçeklenebilir Off-Chain Anlık Ödemeler adlı beyaz kitabı resmi olarak yayınladılar ve Bitcoin ağındaki transfer ödemeleri için ödeme kanalı Payment Channel( önerdiler. Bu çözüm yalnızca Bitcoin ağı üzerindeki transfer ödemelerini işlemek için kullanılmaktadır.
• 2017/11, Payment Channel çerçevesine dayanan ilk State Channel tasarım standardı Sprites önerildi.
• 2018/06, Counterfactual, tamamen durum kanallarıyla ilgili olan ilk tasarım olan çok detaylı bir Genel Devlet Kanalları tasarımı sundu.
• 2018/10, makale Genelleşmiş Durum Kanal Ağları, Durum Kanal Ağları ve Sanal Kanallar kavramını ortaya koymuştur.
• 2019/02, Durum kanallarının kavramı N-Party Kanallara genişletildi, Nitro bu fikir üzerine kurulan ilk protokoldür.
• 2019/10, Pisa, tüm katılımcıların sürekli çevrimiçi olma sorununu çözmek için Watchtower'ların kavramını genişletti.
• 2020/03, Hydra Hızlı İzomorfik Kanallar'ı önerdi.

![Binlerce Derinlik Raporu: Off-chain Ölçekleme Analizi])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ad088ac016d75b1ae0b0eda699e74709.webp(

)# 3.1.3 Teknik İlkeler

Durum kanallarının teknik prensipleri aşağıdaki gibidir:

1. Alice ve Bob, kişisel EOA'larından fonları zincir üzerindeki sözleşme adresine yatırarak, bu fonların sözleşmede kilitlenmesini sağlar; bu fonlar, kanal kapandığında kullanıcıya bakiye geri dönecek şekilde tasarlanmıştır; iki tarafın imzası onaylandıktan sonra, taraflar arasındaki durum kanalı resmen açılır.

2. Alice ve Bob, bu kanal aracılığıyla teorik olarak off-chain sınırsız sayıda işlem gerçekleştirebilirler; katılımcılar, blok zinciri ağıyla iletişim kurmak yerine ### şifreli imza mesajları aracılığıyla birbirleriyle iletişim kurarlar. Her iki kullanıcı da her işlem için imza atmak zorundadır, bu da çift harcama kötü niyetini önlemek içindir. Bu mesajlar aracılığıyla, hesaplarının durum güncellemelerini önerir ve karşı tarafın önerdiği durum güncellemelerini kabul ederler.

3. Eğer Alice, Bob ile arasındaki işlemi sonlandırmak istiyorsa, Alice sözleşmeye kendi hesaplarının nihai durumunu sunmalıdır. Eğer Bob imzayı onaylarsa, sözleşme nihai duruma göre kilitlenmiş fonları ilgili kullanıcıya serbest bırakır. Eğer Bob imzaya yanıt vermezse, sözleşme itiraz süresi sona erdikten sonra kilitlenmiş fonları ilgili kullanıcıya serbest bırakır.

(# 3.1.4 Avantajlar ve Dezavantajlar

Avantajlar:

• Anında onay
• Düşük maliyet
• İyi gizlilik
• Yüksek ölçeklenebilirlik
• Küçük miktarlarla sık işlem yapmak için uygun

Eksiler:

• Önceden fonların kilitlenmesi gerekiyor
• Katılımcıların sürekli çevrimiçi olması gerekmektedir.
• Büyük ödemeler için uygun değil
• Kanal sayısı ve katılımcı sayısı sınırlıdır
• Güvenliği sağlamak için üçüncü taraf izleme gereklidir

![Binlerce Derinlik Raporu: Off-chain Ölçeklenmenin Kapsamlı Analizi])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-010d7309e0cc697da400d07e6948a16e.webp###

(# 3.1.5 Uygulama

1. Bitcoin Lightning Network

Genel Bakış: Lightning Network, Bitcoin ağı için küçük ödemeler kanalıdır; genel teknoloji evrimi şu şekildedir: 2/2 çoklu imza ile tek yönlü ödeme kanalı inşası, RSMC eklendikten sonra iki yönlü ödeme kanalı inşası, HTLC eklendikten sonra ödeme kanallarının çoklu ödemelere genişletilmesi ve nihayetinde ödeme ağı, yani Lightning Network'ün inşası. Off-chain küçük ödeme kanalları aracılığıyla ve ardından aracılar kullanılarak bir işlem ağı oluşturulabilir, bu da Bitcoin ağının ölçeklenme sorununu çözebilir. Lightning Network'ün genel kullanımı, "depozito ) kanal oluşturma ### → Lightning Network işlemi ( kanal durumu güncelleme ) → iade/hesap kapama ( kanal sonlandırma )" sürecini izler; teorik olarak Lightning Network her saniye bir milyon işlem gerçekleştirebilir.

Zaman çizelgesi:

• Şubat 2015'te, Joseph Poon ve Thaddeus Dryja Lightning Network beyaz kağıdının taslağını yayınladılar;
• 2016 Ocak ayında resmi beyaz kitabı yayınlandı ve Lightning Labs kuruldu;
• 15 Mart 2018'de, Lightning Labs ilk Lightning Network ana ağ versiyonu Lightning Network Daemon (LND) 0.4 sürümünü yayınladı.
• 2021 yılının başında, Lightning Network'ün kamu kapasitesi (TVL) sadece yaklaşık 40 milyon dolardı ve yaklaşık 100 bin kullanıcı Lightning Network'ü kullandı.
• Haziran 2021'de El Salvador, Bitcoin'i yasal para birimi olarak kabul etti ve Eylül'de Lightning Network tabanlı Chivo cüzdanını duyurdu.
• 2022 yılında, Cash App ve OKX, Kraken, Bitfinex dahil olmak üzere 26 kripto para borsa platformu, Lightning Network'ü desteklediklerini duyurdu ve BTC yatırma, çekme ve transfer işlemlerini anında ve uygun maliyetle gerçekleştirdi.
• Ekim 2022'de, Lightning Labs Taproot tabanlı yeni bir protokol olan Taro protokolü( alpha versiyonunu) duyurdu, şu anda testnet üzerinde test ediliyor, gelecekte Bitcoin ağı üzerinde varlık oluşturma, gönderme ve alma işlemleri için kullanılabilecek ve Lightning Network aracılığıyla anlık, yüksek hacimli ve düşük maliyetli işlemler gerçekleştirebilecektir.
• 23 Kasım 2022'de, 1ml.com'a göre, Lightning Network'te toplam 76.236 ödeme kanalı bulunmaktadır, kanal fonları 5049 $