Bitcoin İkinci Kat Ağı'nın Temel Bilgi Sistemi

Bitcoin yazıtlarının yükselişi, Bitcoin ekosistemine yeni bir canlılık kazandırdı ve insanların Bitcoin'e yeniden ilgi duymasını sağladı. Bazıları bunun Bitcoin ekosisteminin Pandora'nın kutusunu açtığını düşünüyor. Bitcoin ekosistemindeki birçok teknik gelişimde, ikinci katman inşası son derece önemlidir. Bu makale, Bitcoin ikinci katmanının temel bilgilerini özetlemeyi amaçlamaktadır ve bu alandaki daha fazla gelişimi teşvik etmek için bir başlangıç noktası olmayı ummaktadır.

Blockchain dünyası Bitcoin ile başlar, Bitcoin ekosistemi ile sona erer. Ethereum da Bitcoin'in bir yan zincir teknolojisi keşfi olarak görülebilir.

Bu yazıda "ikincil yapı" ve "ikincil ağ yapımı" terimleri birbirinin yerine kullanılabilir, genellikle ikincisi daha dar bir anlam taşırken, ilki daha geniştir. Ancak sektörde yaygın olarak kullanılan terimlerle tutarlı kalmak için biz de "ikincil ağ yapımı" kavramını kullanacağız.

1. İkinci Katman Layer2'nin misyonu

Bitcoin ikinci katman inşasının çözmesi gereken temel sorunları anlamak için önce blok zinciri sisteminin temel özelliklerinden başlayalım.

1.1 Blok zincirinin temel özellikleri ve gereksinimleri

Vitalik'in önerdiği kavramı benimsiyoruz: blok zinciri bir "dünya bilgisayarı"dır. Bu açıdan blok zincirinin çeşitli özelliklerini anlamak daha net olacaktır. İleride von Neumann yapısına dayanarak bu "dünya bilgisayarı"nın gelişim olasılıklarını da analiz edeceğiz.

Blok zincirinin temel özellikleri şunlardır:

Açık ve Şeffaf: Bu, blockchain'in bu "dünya bilgisayarı"nın veri depolama ve komut yürütme özellikleridir ve aynı zamanda dünya genelindeki birçok dağıtık düğümün birlikte hesaplama yapmasını gerektiren içsel bir ihtiyaç özelliğidir. Bu özellik, kullanıcıların verilere erişim hakkını karşılamaktadır ve bu "dünya bilgisayarı"nın kendisinin iç işbirliği gereksinimleri ile kullanıcıların dışsal ihtiyaçlarının ortak bir sonucudur.

Merkeziyetsizlik: Bu, bu "dünya bilgisayarı"nın mimari özelliğidir, merkeziyetsizlik derecesi ve hata toleransı teorik olarak Bizans general teorisi tarafından desteklenmektedir. Merkeziyetsizlik derecesi, blok zincirinin güvenliğinin önemli bir göstergesidir ve bazı özelliklerin temelini oluşturur.

Güvenlik: Güvenlik, bu "dünya bilgisayarı"nın mimari özelliklerinden kaynaklanan iç ihtiyaçlar ile kullanıcıların ihtiyaç duyduğu dış ihtiyaçların birleşiminden oluşur. Mikroskobik düzeyde kriptografi ile ilgili teknolojilerle, makroskobik düzeyde ise mimarinin merkeziyetsizliğiyle güvence altına alınmaktadır.

Hesaplama Gücü: Blok zincirinin bu dünya bilgisayarının ana işlevlerinden biri hesaplama gücüdür. Genellikle Turing tamlığı ile ölçülür. Bazı zincirler, ana özelliklerini korumak için kasıtlı olarak Turing eksik olarak tasarlanmıştır.

Performans: Aynı hesaplama gücünde, performans, blockchain dünyasındaki bilgisayarların başka bir ana yeteneğidir. Genellikle TPS( ile saniyede işlenen işlem sayısı) ile ölçülür.

Depolama: Blockchain, "dünya bilgisayarı" olarak, mutlaka depolama işlevine sahip olmalı, yani veri kaydetme yeteneğine. Şu anda temel olarak veriler blok içinde depolanmakta, daha profesyonel olan blok dışı zincir üzerinde depolama ise hâlâ gelişim aşamasında.

Gizlilik: Gizlilik, "dünya bilgisayarı" içindeki alt bir gerekliliktir, yani veri üreticileri ve kullanıcılarının izin alanlarının hesaplama ve depolama sürecinde korunmasını talep eder. Bu, esasen kullanıcıların dış talepleri tarafından yönlendirilmektedir.

Bu blok zinciri temel özellikleri çoğunlukla imkansız üçgen tarafından kısıtlanır, örneğin DSS varsayımı: merkeziyetsizlik (Decentralization ), güvenlik (Security ) ve ölçeklenebilirlik (Scalability ) aynı anda en iyi seviyeye ulaşılamaz.

1.2 İkinci kat inşasının rolü

İkinci katmanın amacı, birinci katman sisteminin eksikliklerini gidermek ve birinci katman sisteminin gerçekleştiremeyeceği işlevleri tamamlamaktır. Daha spesifik olarak, ikinci katmanın bu temel yetenekleri genişletmesi gerekmektedir: açık ve şeffaf, merkeziyetsiz, güvenlik, hesaplama kapasitesi, performans (, verim ), depolama, gizlilik vb. Teknik açıdan başka, önemli bir ekonomik sorunu da çözmek gerekmektedir: maliyetleri düşürmek.

Özetle, ikinci katman inşası kapasiteyi artırmak, maliyetleri düşürmek ve özel özellikler için tasarlanmış bir çözümdür.

İkincil katman inşasında, blok zincirinin temel yeteneklerinde bazı fedakarlıklar yapılabilir, bu da bazı özelliklerin azaltılmasına veya tamamen terk edilmesine yol açabilir, diğer özelliklerin belirgin şekilde artırılması karşılığında. Örneğin, bazı ikincil katmanlar performansı artırmak için merkezsizlik ve güvenlik düzeyini düşürebilir; bazıları ise işlem hacmini artırmak için sistem yapısını ve hesaplama yöntemini değiştirebilir. Ayrıca, temel özellikleri azaltmadan belirli bir özelliği artıran bazıları da mevcuttur; örneğin RGB, gizliliği ve sansüre karşı direnci artırırken, teknik uygulama zorluğunu da artırmaktadır.

1.3 Neden katmanlı tasarım yapmalıyız?

Katmanlı tasarım, karmaşık sistemleri işlemek için yaygın bir yöntemdir. Sistemi birden fazla katman yapısına ayırarak ve katmanlar arasındaki ilişkileri ve işlevleri tanımlayarak, sistemin modülerliğini, bakımını ve genişletilebilirliğini sağlamakta, böylece sistem tasarım verimliliğini ve güvenilirliğini artırmaktadır.

Büyük protokol sistemleri için, katmanlı tasarımın belirgin avantajları vardır: anlaşılırlığı artırır, iş bölümünü kolaylaştırır ve modüler iyileştirmeyi sağlar. Bilgisayar ağlarındaki ISO/OSI yedi katman modeline benzer, ancak belirli uygulamalarda bazı katmanlar birleştirilebilir, örneğin TCP/IP'nin dört katmanlı protokolü.

Katmanlı tasarımın avantajları arasında şunlar bulunmaktadır:

1. Her katman bağımsızdır, üst ve alt katmanların çalışmaları birbirini etkilemez.
2. İyi esneklik, tek katmanı değişiklik diğer katmanları etkilemez.
3. Yapı ayrılabilir, her kat en uygun teknolojiyi kullanabilir.
4. Uygulaması ve bakımı kolay
5. Standartlaşmayı Teşvik Etmek

2. Bitcoin Layer2'nin birkaç inşa fikri

Bitcoin'in ikinci katman inşası esasen üç ana yoldan oluşmaktadır:

(1) Zincir tabanlı genişleme yolu, EVM'ye benzer ikinci katman, blok zinciri yapısıdır;

(2) Dağıtılmış bir yapıya dayanan, Lightning Network'ü temsil eden dağıtılmış bir yapıdır;

(3) Merkezi sistemlere dayanan bir yol, merkezi indeksin temsil ettiği gibi merkezi bir yapıdır.

İlk iki yöntem zaten bazı pratik uygulamalara ve keşiflere sahiptir. Birinci yöntem, Ethereum'un canlı gelişimi ve diğer Bitcoin benzeri zincirlerin keşfi nedeniyle, nispeten daha kolay uygulanmaktadır. İkinci olarak dağıtık temellere dayanan yöntem genellikle daha zordur, gelişimi daha yavaştır, Lightning Network ile temsil edilir. Üçüncü yöntem daha tartışmalıdır, ikinci katman inşaatı gibi görünmemektedir, ancak ikinci katman inşaatının işlevlerini tamamlamış gibidir.

Toplam kilitli değer ( TVL ) kullanarak bir ölçüt olarak kullanabiliriz, TVL ne kadar yüksekse, ikinci katman çözümü o kadar iyidir. Zamanla ve teknoloji geliştikçe, en iyi çözüm sürekli olarak değişecektir.

Bitcoin'in ikinci katman ağı için, sadece Bitcoin ağına dayanarak, teknik bir ilişki kurmak ve bazı özelliklerin Bitcoin birinci katman ağına göre daha iyi olması gerektiği kabul edilmektedir. Diğer bir deyişle, BTC'yi gaz olarak tüketen, BTC'yi alt varlık olarak kullanan ve Bitcoin'in performansını artıran sistemler ikinci katman inşası olarak sayılmaktadır.

2.1 Zincir Üzerine İkinci Katman İnşası

Erken dönem Bitcoin taklit zincirleri, "Colorcoin"( renkli coin), "CovertCoins" ve "MasterCoin" gibi çeşitli keşiflerde bulundu; çeşitli ölçekleme Bitcoin çatalları, örneğin BCH( Bitcoin Cash), BSV( Bitcoin SV), BTG( Bitcoin Gold); çeşitli yan zincir teknolojileri, zincirin genişletilmesi üzerine inşa edilmiş örneklerdir ve geniş anlamda ikinci katman olarak görülebilir.

Ethereum ayrıca Bitcoin'e dayalı bir iyileştirme araştırması olarak görülebilir. Vitalik, Bitcoin'in eksiklikleri ( gibi UTXO'nun hesapsız sistemi, Turing tam olmayan yürütme dili, kötü ölçeklenebilirlik vb. ), yeni nesil bir blok zincir sistemi geliştirdi. Ethereum doğrudan Bitcoin üzerinde bir ikinci katman inşası değildir, ancak geniş anlamda zincir tabanlı bir inşaat araştırmasıdır.

Ethereum'un Bitcoin'e göre yetersiz geliştirmeleri keşfi ve Ethereum'un ikinci katmanının gelişimi ve doğrulaması, Bitcoin'in zincir tabanlı ikinci katman ağı gelişimine referans sağlamaktadır. Çeşitli Rollup çözümleri, çapraz zincir çözümleri, mesaj kanalı teknolojileri ve Ethereum'un parçalama teknolojisi, Ethereum'un teknolojik ekosisteminin canlı gelişimini teşvik etmiştir.

Bitcoin'de zincir tabanlı ikinci katman inşası esasen iki tipik zincir türünü içerir: biri EVM uyumlu hesap modeli, diğeri ise Bitcoin benzeri UTXO modelidir. Mevcut örnek ( geniş anlamda ikinci katman tanımı ) arasında: Ethereum, Polygon, Bsc, Arbitrum gibi EVM hesap modelidir, CKB(Nervos), Chia ise UTXO modelidir.

Ayrıca, Ethereum üzerinde başarıyla tamamlanan ikinci katman projeleri de Bitcoin ikinci katman inşasına katılacaktır. Bu projeler için, Bitcoin ikinci katmanına dönüştürme işi ve zorlukları nispeten daha az olacaktır. Ethereum rollup'larının olgunlaşması ve modüler gelişimi temel alındığında, bu tür bir ikinci katman inşası ölçeklendirme tartışmalarının ana akımı haline gelebilir ve en hızlı sonuç veren çözüm olacaktır.

Zincir tabanlı ikinci katmanın avantajları ve dezavantajları:

Avantajlar:

• Çoğu temel blockchain özelliklerini korudu.
• Genellikle Turing tamlık sorununu çözer.
• İşlem ücretlerini önemli ölçüde azaltmak
• Belirli bir ölçüde bir katman ağ yeteneğini genişletti.
• Proje örnekleri zengin, teknik uygulama oldukça kolay
• Üst düzey uygulamaların taşınması kolay

Eksileri:

• Hala blok zincir sınırlamalarına tabi, performans artışı sınırlı
• Performansı artırmak için merkeziyetsizlik veya güvenlik seviyesinin düşürülmesi gerekebilir.
• İkinci kat üzerinde ikinci kat inşası (Layer3 veya Layer4) gerektirebilir

2.2 Dağıtık Sistemlere Dayalı İkinci Seviye İnşası

Bazı ikinci katman yapıları dağıtık sistemlere dayanıyor, yapısı ve çerçevesi artık blok zinciri yapısı değil, Channel tabanlı dağıtık sistemlere dayanıyor. Lightning Network tipik bir örnektir.

Dağıtık sistemler, sınırlı sayıda süreç ve kanal (Channel) içerir. Mesaj iletimi için veri, olay ve kanalları kontrol etmek gerekir; bu oldukça karmaşık bir sorundur. Buradaki Channel, üst seviye kanal kavramını ifade eder; örneğin, Lightning Network'teki ödeme kanalları, Nostr'daki mesaj kanalları gibi, dağıtık ağlardaki alt seviye Channel kavramı değildir.

Dağıtık temellere dayalı ikinci katman yapıları iki türe ayrılmaktadır:

(1) Sadece değer transferi tamamlandı, örneğin Lightning Network;

(2) Hem değer transferini tamamlıyor, hem de Turing tam tekniklerini gerçekleştiriyor, örneğin RGB.

Dağıtık temelli ikinci katman inşası, değer transferini içerdiğinden, mesaj iletimini aşan birçok zorlukla karşı karşıya kalmaktadır; bunlar arasında kanal içindeki toplam değer kapasitesi, işlem titizliği ve ikinci kez harcamayı önleme gibi noktalar bulunmaktadır. Bu nedenle, bu tür ikinci katman inşası yavaş gelişmekte ve olgun örnek sayısı azdır.

Bu tür bir ikincil katmanda Turing tam hesaplama gerçekleştirmek, yani Channel üzerinde Turing tam sanal makine sistemi kurmak daha zordur. RGB protokolü, istemci doğrulaması ve tek seferlik mühürleme yoluyla dağıtık sistemler üzerinde Turing tam hesaplama sağlar.

Bitcoin'de dağıtık sistemlere dayanan ikinci katman inşa örnekleri arasında: Lightning Network, RGB vb. Geniş anlamda ikinci katman inşa standartlarına göre, Nostr da Channel mekanizmasının dağıtık sistemler ikinci katman inşasına dahil mi? Ethereum'da Channel kullanan örnekler Connext, Raiden, Perun gibi, derinlemesine araştırma yönü olarak değerlendirilebilir.

Dağıtık sistemlere dayalı ikinci katman yapısının avantajları ve dezavantajları:

Avantajlar:

• Sistem daha merkeziyetsiz hale geliyor
• İkinci katman ağı sayısız düğümü barındırabilir.
• Gizlilik ve sansüre karşı dayanıklılık daha güçlü
• Teorik olarak sonsuz genişleme ve çok yüksek performansa sahiptir.

Eksiler:

• Teknik uygulama karmaşık
• Büyük dağıtık sistemlerdeki yönlendirme algoritmaları, değer ayrıştırma ve paketleme algoritmaları karmaşık
• Değer transferi açısından mühendislik uygulama deneyimi ve altyapı eksikliği
• Turing tam sistemini (Channel+ hesaplama ) büyük bir zorluktur.

2.3 Merkezileştirilmiş Sistemler Üzerine İkinci Katman İnşası

Ordinals gibi merkezi indeks yapıları veya bazı fonksiyon düğümlerinin indeksleyicileri merkezi yapılar olup, bunlar aynı zamanda bir ikinci katman inşa düşüncesidir. Bu tür bir yöntem daha az kabul görmektedir çünkü ikinci katman aşırı merkezi olup, birinci katman ağının genişlemesi üzerinde sınırlı etkiye sahiptir. Merkezi yapıya dayanan ikinci katman inşası çeşitli blockchain temel özellikleri birinci katman ağına bağlıdır, ikinci katman yalnızca basit hesaplama ve istatistik işlevi olarak görünmektedir, sanki varlığı isteğe bağlıdır ve her an yerini alabilir. Ancak On-Chain ve Off-Chain perspektifinden ve birinci katman ağının kapasitesini artırma açısından bakıldığında, bu merkezi yapı aynı zamanda bir ikinci katman genişlemesi olarak değerlendirilmektedir.

Ordinals dışında, merkezi borsalar da bu tür vakalar olarak görülebilir.

Merkezi sistemlere dayalı ikinci katman yapılandırmasının avantajları ve dezavantajları:

Avantajlar:

• Merkezileşmiş sistem çok başarılıdır.