Bitcoin İkinci Kat Ağı'nın Temel Bilgi Sistemi

Bitcoin'in yazılımlarının yükselişi, Bitcoin ekosistemine yeni bir canlılık kazandırdı, daha fazla insanın Bitcoin'e yeniden ilgi göstermesini sağladı ve bazıları bunun Bitcoin ekosisteminin Pandora'nın kutusunu açtığını düşünüyor. Bitcoin ekosistemindeki birçok teknik gelişim arasında, ikinci katman inşası en önemli olanıdır. Bu makale, çevrimiçi ünlü makalelere, sektör uzmanlarıyla yapılan görüşmelere ve ekibin Web3 ürün tasarımı ve geliştirme konusundaki keşif deneyimlerine dayanarak, Bitcoin ikinci katmanının temel bilgilerini özetlemektedir. Umarım bu, daha fazla kişinin ilgili düşünceleri geliştirmesine ve bu alanın ilerlemesini teşvik etmesine yardımcı olur.

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

Bu yazıda "ikincil katman inşası" ve "ikincil katman ağı inşası" temelde eş anlamlıdır, ikincil katman inşası daha geniş bir kavramdır. Sektörde yaygın olarak kullanılan terimlerle tutarlı kalmak için, yazıda "ikincil katman ağı inşası" ifadesi de kullanılacaktır.

1. İkinci Katman Layer2'nin Misyonu

Bitcoin ikinci katman inşasının çözmesi gereken temel problemleri anlamak için, önce blockchain sisteminin temel özelliklerinden bahsedelim.

1.1 Blok zincirinin temel özellikleri ve gereksinimleri

Vitalik'in ortaya koyduğu kavramı ödünç alıyoruz: blok zinciri bir "dünya bilgisayarı"dır. Bu açıdan blok zincirinin çeşitli özelliklerini anlamak daha net olacaktır. Aşağıda bazı temel özellikler özetlenmiştir:

Açık ve Şeffaf: Bu, blok zincirinin bu "dünya bilgisayarı"nın veri depolama ve talimat yürütme özellikleridir ve ayrıca dünya genelinde birçok dağıtılmış düğümün birlikte hesaplama yapmasını gerektiren içsel bir ihtiyaç özelliğidir. Bu özellik, kullanıcıların verilere ilişkin bilgi edinme hakkını karşılar ve bu "dünya bilgisayarı"nın iç iş birliği gereksinimleri ile kullanıcıların dış taleplerinin ortak bir sonucudur.

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

Güvenlik: Güvenlik, bu "dünya bilgisayarı"nın mimari özelliklerinden kaynaklanan içsel gereksinimler ile kullanıcıların ihtiyaç duyduğu dışsal gereksinimlerin birleşiminden oluşur. Mikroskopik düzeyde güvenlik, kriptografi ile ilgili tekniklerle sağlanırken, makroskopik düzeyde mimarinin merkeziyetsizliği ile temin edilir. Böylece, mikroskopik verilerin sahteciliği veya makroskopik mimarinin bozulması nedeniyle bu "dünya bilgisayarı"nın güvenliği etkilenmez.

Hesaplama Gücü: Blok zincirinin bu dünya bilgisayarındaki ana işlevlerinden biri hesaplama gücüdür. Bu ölçütü değerlendirmek için genellikle Turing tamlığına sahip olup olmadığına bakılır. Bazı zincirler, ana özelliklerini korumak için kasıtlı olarak Turing tamlığına sahip olmayacak şekilde tasarlanmıştır. Örneğin, Bitcoin ağı, Satoshi Nakamoto sadece kod talimatlarını Turing tam olarak yapmamakla kalmamış, aynı zamanda gelişim aşamasında bazı talimat setlerini kasıtlı olarak kaldırarak istikrarını ve güvenliğini korumuştur. Tüm Turing tam teknolojileri, blok zincirinin hesaplama gücünü genişletmek için vardır. Katmanlı tasarım düşüncesi açısından, basit sistemler daha alt katmanlar için daha uygundur.

Performans: Aynı hesaplama gücünde, performans, blok zinciri dünyasındaki bilgisayarların bir diğer ana yeteneğini değerlendirmektir. Genellikle TPS, yani saniyede işlenen işlem sayısı ile ölçülür.

Depolama: Blok zinciri "dünya bilgisayarı" olarak tanımlanır, bu yüzden bir depolama işlevine sahip olmalıdır, yani verileri kaydetme yeteneği. Şu anda temel olarak blok içinde depolanıyor, daha profesyonel blok dışındaki zincir üzerinde depolama ise hala gelişim aşamasında.

Gizlilik: Gizlilik, "dünya bilgisayarı" içindeki bir alt ihtiyaçtır, yani verilerin üreticisi ve kullanıcılarının izin kapsamının hesaplama ve depolama sürecinde korunmasını talep eder. Bu esasen kullanıcıların dış ihtiyaçları tarafından yönlendirilir.

Ayrıca bir kapsamlı gösterge olan ölçeklenebilirlik, genellikle tüm mimarinin ölçeklenebilirliğini ifade eder, bu özellik çoğu temel özelliği etkiler. Mimari düzeyde, sistemin ölçeklenebilirliği çok önemli bir göstergedir.

Bu blockchainlerin temel özellikleri arasında, çoğu karşılıklı gelişim ilişkilerini kısıtlayan imkansız üçgen tarafından belirlenmektedir. Örneğin, DSS varsayımı merkeziyetsizlik, güvenlik ve ölçeklenebilirliktir.

Dağıtık sistemlerde, benzer bir imkansız üçgen CAP ilkesi olarak bilinir; bu, bir dağıtık sistemde tutarlılık, kullanılabilirlik ve bölünme toleransı üçlüsünün bir arada elde edilemeyeceğini ifade eder. Blok zinciri sistemleri, Bizans general problemi ile bağlantılı dağıtık sistemlerdir, bu nedenle CAP ilkesine de uygulanabilir.

1.2 İkincil katman inşasının rolü

İkinci katmanın inşası hangi rolleri tamamlamalı? Hangi işlevleri sağlamalı? İkinci katman inşası, birinci katman sisteminin eksikliklerini gidermek zorundadır; birinci katman sisteminde tamamlanması uygun olmayan şeyler, ikinci katman inşasında tamamlanmalıdır.

Yukarıda özetlenen blok zinciri özelliklerinden, bu temel yeteneklerin genişletilmesi gerektiği konusunda bir ön sonuç çıkarılabilir: kamuya açık şeffaflık, merkeziyetsizlik, güvenlik, hesaplama gücü, performans, depolama, gizlilik vb. Bu teknik açıdan temel yeteneklerin yanı sıra, çözülmesi gereken çok önemli bir ekonomik sorun daha vardır, o da maliyetleri düşürmektir; genellikle birinci katman ağının işlem gerçekleştirme maliyetleri oldukça yüksektir ve bu maliyetleri düşürmek için ikinci katman ağlarının kullanılması gerekmektedir.

Özetle, kapasite artırma, maliyet düşürme ve özel özellikler açısından çözümler, ikinci katman inşasıdır. Özel özellikler için, şu anda henüz yeterince belirgin değil ya da genellikle ilk iki özellik arasında gizlenmiş durumda, bu da bazı kafa karışıklıklarına yol açabiliyor. Buna şöyle yaklaşabiliriz; birinci katman ağının özellikleri, birçok uygulama için gereken düzeyde farklılık gösterir, bu nedenle ikinci katman üzerinde belirli uygulamalar için çeşitli özelliklerin uygulanma düzeyini yeniden ayarlamak mümkündür.

İkinci katman inşasında, blok zincirinin temel yetenekleri farklı tercihlerle şekillenecek, bazı özellikler azaltılacak veya hatta bazıları terk edilecektir; bunun karşılığında bazı özelliklerin belirgin bir şekilde artırılması sağlanacaktır. Örneğin: bazı ikinci katmanlar performansı artırmak için merkeziyetsizlik derecesini azaltacak ve güvenliği düşürecektir; bazı ikinci katmanlar, örneğin Lightning Network, işlem hacmini artırmak için sistemin yapısını ve hesaplama yöntemini değiştirecektir. Diğerleri ise temel özellikleri azaltmadan belirli bir özelliği artıracaktır; örneğin RGB işleme yöntemi, gizliliği ve sansüre karşı direnci belirgin bir şekilde artırırken, teknik uygulama zorluğunu artırmaktadır.

Burada maliyetlerin düşürülmesi, tüm ikinci katman inşaatlarının temel bir gereksinimi olmalıdır.

1.3 Neden katmanlı tasarım yapılmalıdır?

Katmanlı tasarım, karmaşık sistemlerin insanlar tarafından işlenmesi için bir yöntem ve metodolojidir. Sistemi birden fazla katman yapısına ayırarak, katmanlar arasındaki ilişkileri ve işlevleri tanımlayarak, sistemin modülerliğini, bakımını ve genişletilebilirliğini gerçekleştirir. Böylece sistemin tasarım verimliliği ve güvenilirliği artırılmış olur.

Kapsamlı ve büyük bir protokol sistemi için katmanlı kullanım belirgin avantajlar sağlayacaktır. Bu, insanların anlamasını kolaylaştırır, iş bölümü yapmayı ve modüler geliştirmeyi kolaylaştırır gibi faydaları vardır. Bilgisayar ağlarındaki ISO/OSI yedi katman modeli tasarımı gibi, ancak belirli uygulamalarda bazı katmanlar birleştirilebilir; örneğin, belirli bir ağ protokolü olan TCP/IP dört katmanlı bir protokoldür.

Protokol katmanlarının avantajları hakkında özel olarak:

1. Her katman bağımsızdır. Bir katmanın sonraki katmanın nasıl gerçekleştirildiğini bilmesine gerek yoktur, yalnızca bu katmanın katmanlar arası arayüzle sunduğu hizmetleri bilmesi yeterlidir. Böylece, tüm sorunun karmaşıklık derecesi azalır. Yani, bir önceki katmanın çalışmasının nasıl gittiği, bir sonraki katmanın çalışmasını etkilemez, bu nedenle her katmanın çalışma tasarımını yaparken, yalnızca arayüzün değişmemesini sağlamak yeterlidir, katman içindeki çalışma yöntemlerini dilediğimiz gibi ayarlayabiliriz.

2. İyi esneklik. Herhangi bir katmanda bir değişiklik olduğunda, katmanlar arası arayüz ilişkisi değişmediği sürece, bu katmanın üzerindeki veya altındaki katmanlar etkilenmez. Bir katmanda teknik yenilik ortaya çıktığında veya bir katman çalışmasında bir sorun oluştuğunda, diğer katmanların çalışması etkilenmez, sorun çözülürken sadece bu katmanın ayrı sorununu dikkate almak yeterlidir.

3. Yapısal olarak bölünebilir. Her katman, en uygun teknolojiyi kullanarak gerçekleştirilebilir. Teknolojinin gelişimi genellikle asimetriktir; hiyerarşik bir ayrım, ahşap kova etkisini etkili bir şekilde önler ve bir alandaki teknolojinin eksikliğinin genel çalışma verimliliğini etkilemesini engeller.

4. Uygulaması ve bakımı kolaydır. Bu yapı, büyük ve karmaşık bir sistemin uygulanmasını ve hata ayıklamasını kolaylaştırır çünkü tüm sistem, birbirine göre bağımsız birkaç alt sisteme ayrılmıştır. Hata ayıklama ve bakım sırasında, her bir katman ayrı ayrı hata ayıklanabilir, böylece sorunları bulamama veya yanlış sorunları çözme durumu önlenir.

5. Standardizasyon çalışmalarını teşvik edebilir. Çünkü her katmanın işlevi ve sunduğu hizmetler hakkında kesin açıklamalar yapılmıştır. Standardizasyonun avantajı, herhangi bir katmanı kolayca değiştirebilmenizdir, bu da kullanım ve araştırma açısından son derece uygundur.

Katmanlı modüler tasarım düşüncesi, teknik alanlarda büyük bir işlevselliğe sahip, birden fazla kişinin işbirliği yapmasını gerektiren ve sürekli olarak geliştirilen mühendislik projelerine yönelik yaygın bir işleme yöntemidir ve pratikte test edilmiş, etkili bir yöntemdir.

2. Bitcoin Layer2'nin çeşitli inşa yaklaşımları

Bitcoin'in ikinci katmanının üç belirgin inşa yolu vardır:

(1) zincir tabanlı genişleme yolu, EVM'nin ikinci katmanına çok benzer, blok zinciri yapısıdır;

(2)Dağıtık yapıya dayanan bir rota, Lightning Network ile temsil edilmektedir.

(3)Merkezi sistemlere dayalı bir yol, merkezi dizin ile temsil edilir, merkezi bir yapıdır.

İlk iki yöntem oldukça belirgin özelliklere sahip ve bazıları zaten kullanılmakta olan ürünler ve keşif aşamasındaki ürünlerdir. İlk yöntem için, Ethereum'un hızlı gelişimi ve diğer Bitcoin taklit zincirlerinin araştırılması sayesinde, zincir tabanlı ikinci katman genişlemesi nispeten daha kolaydır ve daha fazla örnek alınabilir. İkinci yöntem, dağıtık temelli olduğu için genellikle daha zorlayıcıdır ve gelişimi biraz daha yavaş ilerlemektedir, Lightning Network bunun en iyi örneğidir. Üçüncü yöntem ise oldukça tartışmalıdır çünkü bu, bir ikinci katman inşası gibi görünmemektedir, ancak sanki ikinci katman inşasının işlevlerini yerine getiriyormuş gibi görünmektedir.

Hangi ikinci kat inşa planı daha iyi? Bir piyasa test sonucunu ölçüt olarak alalım, hangi ikinci kat ağının toplam kilitli değeri (TVL) yüksekse, o plan en iyisidir. Zaman ve teknolojinin gelişimiyle, bu en iyi plan değişen bir süreç olacaktır.

Bitcoin'in ikinci katman ağı tanımı için, yalnızca Bitcoin ağına bağlı kalmak ve Bitcoin ağıyla teknik bir ilişki kurmak yeterlidir; bazı özellikler ise Bitcoin'in birinci katman ağından daha üstündür. Başka bir deyişle: BTC'yi gas olarak tüketen, BTC'yi temel varlık olarak kullanan ve Bitcoin'in performansını genişleten sistemler ikinci katman inşası olarak kabul edilir. Bu değerlendirmeye dayanarak, merkezi yapıda bir ikinci katman inşasını kabul etmeliyiz.

Bitcoin'in kendine ait teknolojisinin gelişimi, OP_RETURN'in değiştirilmesi, Taproot, Schnorr imzaları, MAST ve Tapscript gibi, birinci ve ikinci katmanları bağlama amacıyla tasarlanmalıdır. Bu teknolojilerin fazla geliştirilmesi önerilmemelidir, çünkü birinci katman ağı ne kadar genişletilirse genişletsin, niteliksel bir sıçrama sağlanamayacaktır; ikinci katman inşası şarttır. Ancak daha iyi bir Bitcoin ikinci katman ürünü olmadığı sürece, birinci ve ikinci katmanları bağlayan bu teknik yetenekler bir süre aşırı şekilde kullanılacaktır.

2.1 Zincir Tabanlı İkincil İnşaat

Erken dönem Bitcoin taklit zincirleri çeşitli keşiflerde bulundu, örneğin "Colorcoin", "CovertCoins" ve "MasterCoin"; çeşitli ölçeklendirme Bitcoin taklit zincirleri, örneğin BCH, BSV, BTG; çeşitli yan zincir teknolojileri zincirin genişletilmesi için yapı örnekleridir, geniş anlamda ikinci katman olarak adlandırılabilir.

Ethereum dahil, Bitcoin üzerine bir iyileştirme araştırmasıdır. Vitalik, diğer proje ekiplerini ikna edemediği durumlarda, Bitcoin'in kusurlarıyla ilgili: UTXO'nun hesapsız sistemi, yürütme dilinin Turing tamamlayıcı olmaması, ölçeklenebilirlik sorunları gibi konulara karşı kendi ekibini kurarak beyaz kitabı yayımladı ve yeni nesil bir blok zinciri sistemi geliştirdi. Ethereum'un bu araştırması doğrudan Bitcoin üzerinde bir ikinci katman inşası olmasa da, geniş anlamda zincir temelli bir inşa araştırmasıdır.

Ethereum'un Bitcoin'in eksikliklerine yönelik geliştirme araştırmaları ve Ethereum üzerindeki ikinci katman geliştirmeleri ve doğrulamaları, Bitcoin'deki zincir tabanlı ikinci katman ağlarının gelişimi için bir referans vakası sağladı. Çeşitli Rollup çözümleri, çapraz zincir çözümleri, mesaj kanalı teknolojileri ve Ethereum'un kendi parçalama teknolojisi,