Off-chain ölçeklendirme derinlik analizi

1. Genişletmenin Gerekliliği

Blockchain'ın gelecekteki vizyonu, merkeziyetsizlik, güvenlik ve ölçeklenebilirlik sağlamaktır. Ancak genellikle bunlardan yalnızca ikisini karşılamak mümkündür, bu da blockchain'ın imkansız üçgen sorununu ifade eder. Şu anda blockchain gelişiminin en önemli konularından biri, merkeziyetsizlik ve güvenliği garanti ederken blockchain'ın işleme kapasitesini ve işlem hızını artırmak, yani ölçeklendirme sorununu çözmektir.

Blok zincirinin merkeziyetsizliği, güvenliği ve ölçeklenebilirliği tanımı:

• 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.

• Güvenlik: Blockchain sisteminin kontrolünü elde etmek için gereken maliyet ne kadar yüksekse, güvenlik o kadar yüksektir ve zincir, daha büyük bir katılımcı oranının saldırılarına karşı dayanabilir.

• Ölçeklenebilirlik: Blockchain'in büyük miktarda işlemi işleme yeteneği.

Bitcoin ağının ilk büyük hard fork'u, ölçeklenebilirlik sorunlarından kaynaklanmaktadır. Kullanıcı sayısı ve işlem hacmi arttıkça, 1MB blok kapasite sınırı ağda tıkanmalara yol açmıştır. 2015 yılından itibaren Bitcoin topluluğu, ölçeklenebilirlik sorunları konusunda fikir ayrılığı yaşamaya başlamış ve bu durum, 1 Ağustos 2017'de Bitcoin'in ilk büyük hard fork'unu gerçekleştirerek BCH'nin doğmasına neden olmuştur.

Ethereum ağı, güvenliği ve merkezsizliği korumak için bir kısmını ölçeklenebilirlikten fedakarlık etmeyi seçmiştir. 2017 yılındaki CryptoKitties'ten, DeFi yazına ve daha sonra GameFi, NFT'ye kadar piyasanın işlem hacmi talebi sürekli artmaktadır. Ancak Ethereum, saniyede yalnızca 15-45 işlem gerçekleştirebildiğinden, işlem maliyetleri artmakta ve işlem süresi uzamaktadır, bu da çoğu DApp'in işletme maliyetlerini karşılamasını zorlaştırmaktadır. İdeal ölçeklendirme çözümü, merkezsizlik ve güvenlikten ödün vermeden işlem hızını ve hacmini artırmaktır.

2. Kapasite artırma çözümlerinin kategorileri

"Ana ağda bir katman değişip değişmeyeceğine" göre, ölçeklendirme planları on-chain ve off-chain olmak üzere iki ana kategoriye ayrılabilir.

2.1 Zincir Üzerinde Ölçeklenebilirlik

Temel Kavram: Bir ana ağ protokolünü değiştirerek ölçeklenebilirlik etkisi elde etme çözümü, mevcut ana çözüm parçalama (sharding) yöntemidir.

Zincir üstü genişletme için iki ana çözüm vardır:

1. Blok alanını genişletmek, her bir bloğun paketleyebileceği işlem sayısını artırmak, ancak düğüm cihazı gereksinimlerini artıracak ve merkeziyetsizliği azaltacaktır.

2. Parçalama, blok zinciri defterini birkaç parçaya ayırarak, farklı düğümlerin farklı muhasebe işlemlerini üstlenmesini sağlar, bu da düğümlerin hesaplama baskısını ve katılım engelini azaltabilir, ancak ağın genel güvenliğini düşürebilir.

Bir ana ağ protokolünün değiştirilmesi öngörülemeyen olumsuz etkilere yol açabilir, alt katmandaki ince güvenlik açıkları tüm ağ güvenliğini ciddi şekilde tehdit edebilir.

2.2 off-chain genişletme

Temel Kavram: Mevcut birinci katman ana ağ protokolünü değiştirmeden ölçeklenme çözümü.

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

Layer2:

• Durum kanalı
• Yan Zincir
• Plazma
• Rollups( optimize edilmiş Rollup ve sıfır bilgi Rollup)

Diğer:

• Validium

3. off-chain genişletme planı

3.1 Eyalet Kanalları

3.1.1 Özet

Durum kanalları, yalnızca kanal açıldığında, kapandığında veya anlaşmazlık çözüldüğünde kullanıcıların ana ağla etkileşimde bulunmalarını gerektirir; kullanıcılar arası etkileşim off-chain gerçekleştirilir, işlem süresi ve maliyetlerini düşürmek için, işlem sayısının sınırsız olmasını sağlar.

Durum kanalları, iki kişilik satranç oyunu gibi "tur bazlı uygulamalar" için uygun basit P2P protokolleridir. Her kanal, ana ağda çalışan çoklu imza akıllı sözleşmesi tarafından yönetilmektedir; bu sözleşme, kanala yatırılan varlıkları kontrol eder, durum güncellemelerini doğrular ve katılımcılar arasındaki anlaşmazlıkları tahkim eder. Katılımcılar, blok zinciri ağında sözleşmeyi dağıttıktan sonra fon yatırır ve kilitler, her iki tarafın imzalayıp onaylamasıyla kanal resmi olarak açılır. Kanal, katılımcılar arasında yalnızca yatırılan token toplamını aşmadığı sürece, sınırsız sayıda off-chain ücretsiz işlem yapılmasına izin verir (. Katılımcılar sırayla durum güncellemeleri gönderir ve diğer tarafın imza onayını bekler. Normal koşullarda, her iki tarafın kabul ettiği durum güncellemeleri ana ağa yüklenmez, yalnızca anlaşmazlık çıktığında veya kanal kapandığında ana ağa onaylama gerektirir. Kanal kapandığında, herhangi bir katılımcı ana ağda işlem talebinde bulunabilir; tüm tarafların imza onayı alınırsa hemen uygulanır, aksi takdirde "mücadele süresi" sona erene kadar kalan fonları almak için beklemek gerekir.

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

![Bin kelimelik Derinlik Raporu: Off-chain genişletmenin 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 kağıdının taslağını yayımladı.

• 2015/11: Jeff Coleman, State Channel kavramını ilk sistematik olarak özetledi ve Bitcoin Payment Channel'ın State Channel'ın bir alt durumu olduğunu önerdi.

• 2016/01: Joseph Poon ve Thaddeus Dryja, Bitcoin Lightning Network beyaz kağıdını resmi olarak yayınlayarak Payment Channel ölçeklendirme çözümünü önerdiler.

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

• 2018/06: Counterfactual, Genelleşmiş Durum Kanalları tasarımını ayrıntılı olarak sundu.

• 2018/10: State Channel Networks ve Sanal Kanallar kavramları ortaya atıldı.

• 2019/02: Durum kanalı kavramı N-Party Channels'a genişletildi, Nitro bu fikre dayanan ilk protokoldür.

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

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

3.1.3 Teknik İlkeler

Durum kanalı çalışma akışı:

1. Alice ve Bob, EOA'dan fonları zincir üzerindeki sözleşme adresine yatırarak durum kanalı açar.

2. Alice ve Bob, off-chain olarak sınırsız sayıda işlem yapabilir ve birbirleriyle şifreli imzalı mesajlar aracılığıyla iletişim kurabilirler. Her iki taraf da çift harcama kötü niyetini önlemek için her işlem için imza atmalıdır.

3. Eğer Alice kanalı kapatmak isterse, sözleşmeye nihai durumu sunması gerekmektedir. Eğer Bob imzalı onay verirse, sözleşme nihai duruma göre kilitli fonları serbest bırakır. Eğer Bob yanıt vermezse, sözleşme itiraz süresi sona erdikten sonra fonları serbest bırakır.

Kötümser bir durumda, Bob'un belirli bir turda Alice'in durum güncellemesi imzasına yanıt vermemesi durumunda, Alice son geçerli durumu sözleşmeye sunarak bir meydan okuma başlatabilir. Sözleşme, Bob'un belirli bir süre içinde bir sonraki durumu sunarak yanıt vermesine izin verir. Eğer Bob yanıt verirse, taraflar işlemlere devam edebilir; eğer yanıt vermezse, sözleşme otomatik olarak kanalı kapatır ve fonları Alice'e iade eder.

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

)## 3.1.4 Artılar ve Eksiler

Avantajları:

• Anında Onay
• Yüksek throughput
• Düşük ücretler
• İyi gizlilik

Eksiler:

• Kullanılabilirlik düşük
• Düşük sermaye verimliliği
• Büyük işlemleri işlemek zor
• Karmaşık akıllı sözleşmeler için geçerli değildir

3.1.5 Uygulama

Bitcoin Lightning Network:

• 2015 Şubat'ta beyaz kağıt taslağı yayınlandı
• 2016 yılının Ocak ayında resmi versiyon beyaz kitabı yayımlandı, Lightning Labs kuruldu
• 2018 Mart ayında ilk ana ağ sürümü LND 0.4 yayımlandı.
• 2021 Haziranında El Salvador, Bitcoin'i yasal para birimi olarak benimsedi, Eylül'de Chivo adlı Lightning Network cüzdanını yayımladı.
• 2022 yılında birçok borsa Lightning Network para yatırma ve çekme işlemlerini destekledi.
• 2022 Kasım ayında, Lightning Network'te 76,236 ödeme kanalı vardı, kanal fonları 5049 BTC.

Ekosistem Gelişimi:

• Alt katman: BTC ağı
• Temel Altyapı: Lightning Network çözümleri, düğüm ve likidite hizmetleri
• Üst düzey uygulamalar: Ödeme ve finansal hizmetler gibi

![Binlerce Derinlik Araştırması: Off-chain Ölçeklenmeyi Kapsamlı Analiz]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-815c5eb2bdba725e04eebe67b22d42aa.webp(

Ethereum Şimşek Ağı:

• 2017 yılında kuruldu, kurucusu Ethereum temel geliştiricisidir.
• 2017 Ekim ayında ICO, 30 milyon dolardan fazla topladı.
• 2020 Mayıs'ta ilk Raiden Light Client piyasaya sürüldü
• 2021 yılının sonunda birçok borsa RDN tokenini listeden çıkaracak

Yaygın olarak benimsenmeme nedenleri:

• Kullanım eşiği yüksek
• Daha gelişmiş ölçeklenebilirlik teknolojileri ortaya çıkıyor

Şu anda ekosistem gelişimi yavaş ilerliyor, Ethereum L2 Rollup ağı üzerinde çalışan bir ölçeklendirme çözümüne dönüştürülmektedir.

Celer Network:

• Temel amacı teşvik katmanını artırmak olan Lightning Network
• Off-chain genişletme teknolojisi ve teşvik edici ekonomik model ile hızlı, düşük maliyetli yüksek frekanslı etkileşim türü DApp'ler oluşturmak
• Yüksek etkileşimli frekans senaryoları için e-spor platformları gibi uygundur.
• 2018 yılında kuruldu, Mart 2019'da token ihraç edildi.
• 2019 Temmuz ayında Ethereum ana ağı çevrimiçi oldu.
• Şu anda çok zincirli L2 genişletme toplama platformunu destekleyecek şekilde dönüştü.

)## 3.1.6 Uygulama Karşılaştırması

Bitcoin Lightning Network:

• En olgun durum kanalı uygulaması
• Geniş uygulama alanı, zengin ekosistem

Ethereum Şimşek Ağı:

• Ekosistem gelişimi durakladı
• L2 Rollup çözümüne doğru dönüşüm

Celer Network:

• Teşvik katmanı tasarımı eklendi
• Artık bir cross-chain L2 agregasyon platformuna dönüştü

3.2 Yan Zincirler

3.2.1 Özet

Yan zincir kavramı 2012 yılında Bitcoin geliştiricileri sohbet odasında ilk kez ortaya atılmış, 2014 yılında ilgili ilk makale yayınlanmıştır.

Yan zinciri, Bitcoin işlemlerini hızlandırmak için ortaya çıkan bir blok zinciri biçimidir ve daha karmaşık sözleşmeler veya konsensüs mekanizmalarını iyileştirmek için kullanılabilir. Yan zincir işlemlerinin sonuçları nihayetinde doğrulayıcılar tarafından kaydedilecektir. Bu model, ana zincire bağlıdır ve ana zincirin sorunlarını çözmesine yardımcı olan bir altyapıdır.

![Bin kelime Derinlik raporu: Off-chain genişleme üzerine kapsamlı analiz]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-010d7309e0cc697da400d07e6948a16e.webp(

)## 3.2.2 Zaman Çizgisi

• 2012/01: Bitcoin yan zincir kavramı sohbet odasında ortaya atıldı
• 2014/10: Bitcoin yan zinciri makalesi yayımlandı
• 2017/04:POA Network test ağı çevrimiçi
• 2017/10:Matic Network başladı
• 2017/12:POA Network ana ağı çevrimiçi
• 2018/01: Skale test ağı çevrimiçi
• 2018/10:xDai Chain test ağı çevrimiçi
• 2020/06: Skale ana ağı çevrimiçi
• 2020/06:Matic PoS Chain ana ağı çevrimiçi
• 2021/02:Matic, Polygon olarak yeniden adlandırıldı
• 2021/02: Axie Infinity'nin Ronin yan zinciri yayına girdi
• 2021/12:xDai Chain ve Gnosis Dao birleşti
• 2022/03:POA Network, Gnosis Chain ile birleşti

3.2.3 Teknik Prensip

Yan zincirlerin ana zincirle iletişim kurmanın iki ana yolu vardır:

1. İki Yönlü Sabitleme ### Simetrik Sabit (: Ana zincir ve yan zincirin doğrulayıcıları, karşılıklı olarak mevcut durumlarını anlık olarak kaydeder. İki yönlü SPV teknolojisi kullanılarak, ana zincir token'ları yan zincire gönderildiğinde SPV-Kilitli Çıktı oluşur, sadece yan zincir doğrulayıcıları SPV kanıtı ile açabilir.

Ana süreç:

• Kullanıcı varlıklarını SPV-Locked Output özel adresine gönderir.
• Onay süresi bekledikten sonra yan zincire SPV kanıtı gönderin
• contest dönemi bekleyerek çift harcama saldırısını önleyin
• Tamamlandığında kullanıcı yan zincirde yeni basılmış paketlenmiş varlıkları kullanabilir.

2. Uyumlu Olmayan ) Asimetrik Sabit (: Yan zincir doğrulayıcıları ana zincir aktivitelerini gerçek zamanlı olarak izler. Ana zincirden yan zincire para transferi yapıldığında yan zincir bunu aktif olarak kaydedebilir, ancak yan zincirden ana zincire para transferi yapıldığında Certifiers mekanizması devreye girmelidir. Certifiers, kritik bilgileri kaydeder ve yan zincirin geri gönderdiği işlemleri toplu imzalarla doğrular.

Kısacası yan zincir mekanizması: Yan zincir: Ana zincir kilitli varlık, yan zincir paketlenmiş varlık oluşturur Ana zincir: Yan zincir yok edilen paketli varlıklar, ana zincir kilidi açılan varlıklar

Yan zincir varlıklarının güvenliği, yan zincir konsensüs mekanizmasına bağlıdır. Yan zincir, ana zincirle uyumsuz varlıklar ürettiğinde ve bu varlıkları yok edip ana zincire serbest bırakma talebinde bulunduğunda, fon çalınma riski vardır.

![Binlerce Derinlik Raporu: Off-chain Ölçeklenmenin Kapsamlı Analizi])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-a4480736fad06464a18b1727f6ab08fd.webp(

)## 3.2.4 Artıları ve Eksileri

Avantajları:

• Yüksek esneklik
• Ana zincir üzerindeki yükü azaltmak
• Yüksek ölçeklenebilirlik
• İyi uyumluluk

Eksileri:

• Düşük merkeziyetsizlik derecesi
• Güvenlik göreceli olarak düşük
• Yan zincir doğrulayıcılarına güvenmek gerekir.
• Zincirler arası transfer