Off-chain ölçekleme derinlik analizi

1. Genişlemenin Gerekliliği

Blockchain'ın gelecekteki vizyonu, merkeziyetsizlik, güvenlik ve ölçeklenebilirliği sağlamaktır. Ancak genellikle sadece ikisi gerçekleştirilebilir, bu da blok zincirinin imkansız üçgen sorununu ifade eder. Yıllar boyunca, merkeziyetsizlik ve güvenliği sağlarken, blok zincirinin işlem hacmini ve işlem hızını artırmanın yolları araştırılmaktadır; yani ölçeklendirme sorununu çözmek, şu anda blok zinciri gelişim sürecindeki en sıcak konulardan biridir.

Blok zincirinin merkeziyetsizliği, güvenliği ve ölçeklenebilirliği aşağıdaki gibi tanımlanır:

• Merkeziyetsizlik: Herkes, blok zinciri sisteminin üretim ve doğrulamasına katılmak için bir düğüm olabilir. Düğüm sayısı ne kadar fazla olursa, merkeziyetsizlik derecesi o kadar yüksek olur ve ağın küçük gruplar tarafından kontrol edilmemesini sağlar.

• Güvenlik: Blok zinciri sisteminin kontrolünü elde etmenin maliyeti ne kadar yüksekse, güvenlik de o kadar yüksektir, zincir daha büyük bir oran katılımcının saldırısına karşı dayanabilir.

• Ölçeklenebilirlik: Blok zincirinin büyük miktarda işlemi işleme yeteneği.

Bitcoin ağı üzerindeki ilk büyük hard fork, ölçeklenme sorunlarından kaynaklanıyordu. Kullanıcı sayısı ve işlem hacmi arttıkça, 1MB blok sınırına sahip Bitcoin ağı tıkanıklıkla karşılaşmaya başladı. 2015 yılından itibaren, Bitcoin topluluğu ölçeklenme konusunda farklı görüşlere sahipti; bir taraf blok boyutunun artırılmasını desteklerken, diğer taraf ana zincir yapısını optimize etmek için SegWit çözümünün kullanılmasını savunuyordu. 1 Ağustos 2017'de, büyük blokları destekleyen taraf 8MB istemci sistemini geliştirerek çalıştırdı ve bu durum Bitcoin'in ilk büyük hard fork'unu yarattı, yeni bir kripto para birimi olan BCH doğdu.

Ethereum ağı, güvenliği ve merkeziyetsizliği sağlamak için kısmen ölçeklenebilirlikten feragat etmeyi seçti, tek bir blokta yer alabilecek gaz ücretlerini sınırlayarak işlem hacmini kısıtladı. Amaç, güvene dayanmayan bir konsensüs sağlamak ve düğümlerin geniş bir şekilde dağılımını garanti etmektir.

2017'deki CryptoKitties'den sonra DeFi, GameFi ve NFT gibi uygulamaların ortaya çıkmasıyla, piyasanın işlem hacmi talebi sürekli artmaktadır. Ancak Ethereum, hala saniyede yalnızca 15-45 işlem gerçekleştirebiliyor, bu da işlem maliyetlerinin artmasına ve işlem sürelerinin uzamasına neden oluyor; bu nedenle çoğu DApp, işletme maliyetlerini karşılamakta zorlanıyor. Tüm ağ, kullanıcılar için hem yavaş hem de pahalı hale geldi ve blockchain ölçeklenebilirlik sorunu acilen çözülmelidir. İdeal bir ölçeklenebilirlik çözümü, merkeziyetsizlik ve güvenlikten ödün vermeden, mümkün olan en yüksek işlem hızı ve hacmini artırmaktır.

2. Ölçeklenebilirlik Çözümü Türleri

"Ana ağın bir katmanını değiştirip değiştirmediğine" göre genişleme planlarını on-chain ve off-chain genişleme olmak üzere iki ana kategoriye ayırabiliriz.

2.1 Zincir üstü genişletme

Kilit kavram: Bir ana ağ protokolünü değiştirerek ölçeklenebilirlik sağlamak için bir çözüm, mevcut ana çözüm parçalama (sharding) yöntemidir.

Zincir üzerinde ölçeklendirme için çeşitli çözümler vardır, burada iki tanesi kısaca listelenmiştir:

• Blok alanını genişletmek, her bir bloğun paketlediği işlem sayısını artırmak, ancak bu, düğüm cihazlarına olan gereksinimleri artıracak ve merkeziyetsizlik seviyesini düşürecektir.

• Parçalama, blok zinciri defterini birden fazla parçaya ayırarak, farklı düğümlerin farklı defter tutma görevlerini üstlenmesini sağlar, paralel hesaplama birden fazla işlemi aynı anda işleyebilir. Bu, düğümlerin hesaplama yükünü ve katılım eşiğini azaltabilir, işlem işleme hızını ve merkeziyetsizliği artırabilir, ancak tüm ağın güvenliğini azaltabilir.

Bir ana ağ protokolünü değiştirmek, temel düzeydeki en küçük güvenlik açıklarının tüm ağın güvenliğini ciddi şekilde tehdit edebileceği için öngörülemeyen olumsuz etkiler yaratabilir.

2.2 off-chain genişletme

Temel kavram: Mevcut birinci katman ana ağ protokolünü değiştirmeden ölçeklendirme çözümü.

off-chain ölçeklendirme çözümleri Layer2 ve diğer çözümlere ayrılabilir:

Layer2 çözümleri şunları içerir:

• Eyalet Kanalları
• Plasma
• Rollups(İyimser Rolluplar & ZK Rolluplar)

Diğer seçenekler şunlardır:

• Yan Zincirleri
• Validium

3. off-chain genişletme çözümleri

3.1 Eyalet Kanalları

3.1.1 Özet

Durum kanalları, kullanıcıların yalnızca kanal açıldığında, kapandığında veya anlaşmazlık çözüldüğünde ana ağla etkileşime girmesi gerektiğini belirler, kullanıcılar arasındaki etkileşimleri off-chain gerçekleştirerek işlem süresini ve maliyetini düşürür, işlem sayısının sınırsız olmasını sağlar.

Durum kanalları, iki kişilik satranç oyunu gibi tur bazlı uygulamalar için uygun, basit bir P2P protokolüdür. Her kanal, ana ağda çalışan çok imzalı akıllı sözleşmelerle yönetilir; bu sözleşme kanala yatırılan varlıkları kontrol eder, durum güncellemelerini doğrular ve katılımcılar arasındaki anlaşmazlıkları hakemlik eder. Katılımcılar sözleşmeyi dağıttıktan sonra fon yatırır ve kilitler, her iki tarafın imzalarıyla onaylandıktan sonra kanal resmi olarak açılır. Kanal, katılımcıların yatırılan token toplamını aşmamak koşuluyla, sınırsız sayıda off-chain ücretsiz işlem yapmalarına olanak tanır (. Katılımcılar sırayla durum güncellemeleri gönderir ve diğer tarafın imzasını bekler. Normal şartlarda, her iki tarafın kabul ettiği durum güncellemeleri ana ağa yüklenmez; yalnızca bir anlaşmazlık çıktığında veya kanal kapandığında ana ağ onayına başvurulur. Kanal kapandığında, herhangi bir katılımcı ana ağda işlem talebinde bulunabilir; eğer tüm katılımcıların imzası onaylanırsa hemen uygulanır, aksi takdirde "karşılaşma süresi" sona erene kadar kalan fonların dağıtımını beklemesi gerekir.

Durum kanalları ana ağ üzerindeki hesaplama yükünü önemli ölçüde azaltabilir, işlem hızını artırabilir ve işlem maliyetlerini düşürebilir.

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

)# 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 ilk sistematik olarak özetledi ve Bitcoin'in Payment Channel'ının State Channel'ın bir alt örneği olduğunu öne sürdü.

• 2016/01: Joseph Poon ve Thaddeus Dryja, Bitcoin Lightning Network'ün Payment Channel ölçekleme çözümünü resmi olarak yayımladı, sadece Bitcoin ağı transfer ödemelerini işlemek için.

• 2017/11: Payment Channel çerçevesine dayanan ilk State Channel tasarım standardı Sprites'i önerdi.

• 2018/06: Counterfactual, ayrıntılı Genelleşmiş Durum Kanalları tasarımını sundu, tamamen ilişkili ilk tasarım.

• 2018/10: Makale State Channel Networks ve Virtual Channels kavramlarını ortaya koymuştur.

• 2019/02: Durum kanalı kavramı N-Party Kanalları'na genişletildi, Nitro bu fikir üzerine inşa edilen ilk protokoldür.

• 2019/10:Pisa, tüm katılımcıların sürekli çevrimiçi olma sorununu çözmek için Watchtowers kavramını genişletti.

• 2020/03:Hydra, Hızlı İzomorfik Kanallar'ı önerdi.

3.1.3 Teknik Prensipler

Durum kanallarının genel çalışma akışı aşağıdaki gibidir:

1. Alice ve Bob, ana ağ sözleşmesine para yatırarak durum kanalını açarlar.

2. İki kişi, sınırsız sayıda işlemi off-chain gerçekleştirebilir ve durum güncellemeleri için imzalı mesajlar aracılığıyla birbirleriyle iletişim kurabilir.

3. Kanal kapatıldığında, Alice sözleşmeye nihai durumu sunar. Eğer Bob imzasıyla onaylarsa, sözleşme nihai duruma göre fonları tahsis eder. Eğer Bob yanıt vermezse, fonlar itiraz süresi sona erdikten sonra tahsis edilir.

4. Eğer Bob bir noktada Alice'in gönderdiği durum güncellemesine yanıt vermezse, Alice, Bob'un önceki imzasını içeren ve son geçerli durumu ### içeren bir meydan okuma başlatmak için akıma başvurabilir. Akış, Bob'a belirli bir süre içinde yanıt verme izni verir. Eğer Bob yanıt verirse, işlem devam eder; eğer yanıt vermezse, akış kanalı kapatır ve fonları Alice'e iade eder.

(# 3.1.4 Artılar ve Eksiler

Avantajları:

• Anlık Nihai Belirleyicilik
• Düşük maliyetli işlem
• Gizlilik
• Yüksek verim

Eksileri:

• Sürekli çevrimiçi olmak gerekiyor
• Sadece önceden belirlenen katılımcılar için geçerlidir
• Fon kilidi
• Karmaşık geçit yönetimi
• Kapatma kanalındaki gecikme

![Binlerce kelimeden oluşan derinlik raporu: Off-chain ölçeklenmenin kapsamlı analizi])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-010d7309e0cc697da400d07e6948a16e.webp###

(# 3.1.5 Uygulama

Bitcoin Lightning Network

Özet: Lightning Network, Bitcoin ağı için küçük ölçekli ödeme kanalıdır. Teknolojik evrimi şu şekildedir: 2/2 çoklu imza ile tek yönlü ödeme kanalı oluşturma, RSMC ekleyerek çift yönlü ödeme kanalı oluşturma, HTLC ekledikten sonra ödeme kanallarını çoklu ödemelere genişletme ve nihayetinde ödeme ağı oluşturma. Off-chain küçük ölçekli ödeme kanalları aracılığıyla, aracılar kullanarak bir işlem ağı oluşturmak ve Bitcoin ağının ölçeklenme sorununu çözmek.

Zaman çizgisi:

• Şubat 2015: Lightning Network beyaz kağıdı taslağı yayınlandı
• Ocak 2016: Resmi beyaz kitabı yayımlandı ve Lightning Labs kuruldu.
• Mart 2018: İlk ana ağ sürümü yayınlandı
• 2021 Yılı: Cash App ve birçok işlem platformu Lightning Network'ü destekliyor
• Kasım 2022: Toplam 76,236 ödeme kanalı, kanal fonları 5049 BTC

Ekosistem Gelişimi: Lightning Network ekosistemi, en alttan en üste doğru sırasıyla: BTC ağı, temel altyapı ) Lightning Network çözümleri, düğümler ve likidite hizmetleri ###, çeşitli Dapp'ler. Şu anda altyapı katmanı temelde olgunlaşmış durumda, cüzdan desteği artmakta, finansal hizmetler ve ödeme entegrasyonu devam etmekte, daha fazla eğlence uygulaması inşa edilmektedir, ekosistem hızla gelişmektedir.

Ethereum Şimşek Ağı

Özet: Gök gürültüsü ağı, Ethereum tabanlı küçük ölçekli ödeme kanalıdır; şimşek ağına benzer şekilde, durum kanalları oluşturarak zincir üstü işlemleri genişletir. Amaç, neredeyse anlık, düşük maliyetli ve ölçeklenebilir ERC20 token ödemelerini gerçekleştirmektir.

Zaman çizgisi:

• 2017 yılında kuruldu
• 2017 yılında ICO gerçekleştirildi
• 2020 Mayıs ayında ilk Raiden Light Client ana ağda yayınlandı
• 2021 yılının sonunda birçok borsa $RDN'yi liste dışı bıraktı

Şu anda yaygın olarak benimsenmedi, nedenleri arasında yüksek kullanım eşiği ve daha gelişmiş ölçeklenebilirlik teknolojilerinin ortaya çıkması yer alıyor. Ekip, State Channel oluşturma maliyetini düşürmek için bunu L2 Rollup ağı üzerinde çalışacak şekilde dönüştürüyor.

Celer Network

Özet: Celer Network, esasen teşvik katmanını artıran bir Lightning Network'tür. Off-chain genişleme teknolojisi ve teşvik ekonomik modeli aracılığıyla hızlı, kullanımı kolay, düşük maliyetli ve güvenli yüksek frekanslı etkileşim Dapp'leri, örneğin e-spor platformları inşa etmektedir.

Celer Network'in Ethereum tabanlı off-chain ölçeklenme çerçevesi üç katmandan oluşmaktadır:

• cChannel:Genişletilmiş Durum Kanalı ve Yan Zincir Takımı
• cRoute:off-chain ödeme yönlendirmesi
• cOS: off-chain uygulama geliştirme çerçevesi ve çalışma ortamı

Zaman çizgisi:

• 2018 yılında kuruldu
• 2019 yılında $CELR tokeni yayımlandı
• 2019 Temmuz ayında Ethereum ana ağında çevrimiçi, dünyanın ilk Genel Durum Kanal Ağı'nı yayımladı.

Ekosistem Gelişimi: Blockchain ekosisteminin çok zincirli bir gelişim yönünde ilerlemesiyle, Celer Network, çekirdek teknolojisini genişletti ve çok zincirli L2 ölçeklendirme agregasyon platformunu destekleyecek şekilde dönüştürdü. DeFi protokolü Layer2.finance, bilgi çok zincirli protokolü Celer IM ve varlık çok zincirli köprüsü cBridge'i tanıttı. cBridge, 139 farklı token ve 38 zinciri desteklemektedir.

(# 3.1.6 Uygulama Karşılaştırması

Bitcoin Lightning Ağı:

• Küçük Bitcoin ödemelerine odaklanmak
• Ekosistem gelişimi iyi, geniş kapsamlı uygulamalar

Ethereum Şimşek Ağı:

• ERC20 token ödemelerini destekler
• Gelişme yavaş, benimseme oranı düşük

Celer Network:

• Daha karmaşık uygulama senaryolarını destekler
• Çok zincirli L2 ölçeklendirme birleşim platformuna dönüşüm

) 3.2 Yan Zincirler

3.2.1 Özet

Yan zinciri kavramı ilk kez 2012 yılında önerildi, Bitcoin işlemlerini hızlandırmak için ortaya çıktı.