Bitcoin İkinci Kat Ağı Temel Bilgi Sistemi

Bitcoin yazıtlarının ortaya çıkışı, Bitcoin ekosistemine yeni bir canlılık getirerek daha fazla insanın Bitcoin'e yeniden ilgi duymasını sağladı. Bitcoin ekosisteminin teknik gelişiminde, ikinci katman inşası en önemli konulardan biridir. Bu makalede, Bitcoin'in ikinci katmanıyla ilgili temel bilgiler özetlenmiştir; umarım bu, bu alanın gelişimini teşvik eder.

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

1. İkinci katmanın tamamlaması gereken görev

Bitcoin ikinci katman inşasının çözmesi gereken temel sorunları anlamak için, önce blockchain sisteminin temel özellikleriyle başlayalım.

1.1 Blokzincirin Temel Özellikleri ve Gereksinimleri

Blockchain, "dünya bilgisayarı" olarak görülebilir. Bu açıdan blockchain'in çeşitli özelliklerini anlamaya çalışalım:

• Açık ve Şeffaf: Bu, blok zincirinin veri depolama ve yürütme talimatlarının özellikleridir ve aynı zamanda dünya genelinde birçok dağıtılmış düğümün birlikte hesaplamaya katılması gereken içsel bir ihtiyaç niteliğidir.

• Merkeziyetsizlik: Bu, blok zincirinin mimari özelliğidir, merkeziyetsizlik derecesi ve hata toleransı Bizans generalleri teorisi tarafından desteklenir. Merkeziyetsizlik derecesi, blok zincirinin güvenliğinin önemli bir göstergesidir.

• Güvenlik: İçsel ihtiyaçların ve kullanıcıların dışsal ihtiyaçlarının mimari özelliklerden kaynaklandığı bir bileşimdir. Mikroskopik düzeyde kriptografi teknolojisi ile güvence altına alınırken, makroskopik düzeyde merkeziyetsiz yapı ile güvence altına alınır.

• Hesaplama gücü: Blok zincirinin temel işlevlerinden biri hesaplama gücüdür. Genellikle Turing tamlığı ile değerlendirilir.

• Performans: Aynı hesaplama gücünde, performans blok zincirinin diğer bir ana yeteneğini değerlendirir. Genellikle TPS ile ölçülür.

• Depolama: Blok zinciri verileri depolama işlevine sahiptir. Şu anda temel olarak veriler blok içinde depolanmaktadır, daha uzmanlaşmış blok dışı bağlantılarda depolama ise hala gelişim aşamasındadır.

• Gizlilik: Veri üreticilerinin ve kullanıcılarının izin kapsamını hesaplama ve depolama sürecinde korumayı gerektirir. Bu esasen kullanıcıların dış talepleri tarafından yönlendirilir.

Bu özelliklerin çoğu, DSS varsayımı (, merkeziyetsizlik, güvenlik, ölçeklenebilirlik ) ve CAP ilkesi ( tutarlılık, kullanılabilirlik, bölünme toleransı ) gibi imkansız üçgen tarafından sınırlıdır.

1.2 İkincil katmanın rolü

İkinci kat inşası, birinci kat sisteminin eksikliklerini genişletmeli ve birinci kat sisteminin tamamlayamadığı işleri ikinci kat üzerinde tamamlamalıdır. Ana olarak:

• Temel yetenekleri genişletme: Açık ve şeffaf, merkeziyetsiz, güvenlik, hesaplama gücü, performans, depolama, gizlilik vb.
• Maliyetleri düşürmek: Genellikle bir katman ağının işlem gerçekleştirme maliyeti oldukça yüksektir.
• Özelleştirilmiş özellikler: Belirli uygulamalar için çeşitli özelliklerin uygulanabilirliğini yeniden ayarlama

Kapasiteyi artırma, maliyetleri düşürme ve özel özellikler olmak üzere üç boyutta özetlenmiştir.

1.3 Neden katmanlı tasarım yapılmalı?

Katmanlı tasarım, karmaşık sistemleri ele almanın bir yolu ve metodolojisidir; birden fazla katman yapısına bölerek her katmanın ilişkilerini ve işlevlerini tanımlayarak sistemin modülerliğini, bakımı kolaylığını ve genişletilebilirliğini sağlamaktadır.

Katmanlı tasarımın avantajları:

1. Her katman bağımsızdır, alt katmanın uygulama ayrıntılarını bilmesine gerek yoktur.
2. İyi esneklik, bir katmandaki değişiklik diğer katmanları etkilemez.
3. Yapı bölünebilir, her kat en uygun teknolojiyi kullanabilir.
4. Uygulaması ve bakımı kolay
5. Standartlaşmayı teşvik et

Katmanlı modüler tasarım, teknik alanda büyük işlevselliğe sahip, birden fazla kişinin işbirliği yaptığı ve sürekli olarak geliştirilen projeleri ele almanın etkili bir yoludur.

2. Bitcoin Layer2 için çeşitli inşa yaklaşımları

Bitcoin'in ikinci katmanı inşası için üç ana yol vardır:

1. Zincir tabanlı genişleme rotası: EVM benzeri ikinci katman, blok zinciri yapısıdır.
2. Dağıtık yapıya dayalı güzergah: Lightning Network'ü temsil eden, dağıtık bir yapıdır.
3. Merkezileşmiş sistemlere dayalı yol: Merkezileşmiş indeksin temsil ettiği gibi, merkezileşmiş bir yapıdır.

Hangi çözüm daha iyi? Kullanılabilir toplam kilitli değer (TVL) ölçütü olarak kullanılabilir, TVL'si yüksek olan çözüm daha üstündür. Zamanla ve teknoloji geliştikçe, en iyi çözüm değişecektir.

Bitcoin ikinci katman ağı tanımı: Bitcoin ağına dayanarak, teknik ilişki kurarak, bazı özellikler Bitcoin birinci katman ağından daha üstün olduğunda, bunların hepsi Bitcoin ikinci katman ağı inşası olarak sayılır.

2.1 Zincir Tabanlı İkincil Yapı

Erken dönem Bitcoin taklit zincirleri çeşitli keşifler yaptı, örneğin "Colorcoin", "MasterCoin" gibi; çeşitli genişletilmiş Bitcoin taklit zincirleri, örneğin BCH, BSV, BTG; ve çeşitli yan zincir teknolojileri zincirin genişletilmiş inşaat örneklerine dayanmaktadır.

Ethereum, aynı zamanda Bitcoin'e dayalı bir iyileştirme keşfi olarak da görülebilir. Ethereum'un Bitcoin'e yaptığı iyileştirmeler ve Ethereum'un ikinci katman gelişimi, Bitcoin'e dayalı zincir ikinci katman ağı için bir gelişim referansı sağlamaktadır.

Bitcoin'da zincir tabanlı ikinci katman yapıları esasen iki tür zincir içerir:

• EVM uyumlu hesap modeli: Ethereum, Polygon, BSC, Arbitrum vb.
• Bitcoin benzeri UTXO modeli: örneğin CKB(Nervos), Chia vb.

Zincir tabanlı ikinci katman inşasının avantajları:

• Blok zincirinin çoğu temel özelliklerini koruyun
• Turing tam yeterlilik sorununu çözmek
• İşlem ücretlerini önemli ölçüde düşürmek
• Belirli bir ölçüde bir katman ağ kapasitesini genişletmek
• Teknik gerçekleştirme görece kolay, daha fazla keşif örneği var
• Üst düzey uygulama taşınması kolay, hızlı bir şekilde gerçekleştirilebilir.

Eksiler:

• Blockchain sınırlamalarından dolayı, performans artışı sınırlıdır.
• Merkeziyetsizliği veya güvenliği azaltabilir.

Karar: Zincir yapısına dayalı ikinci katman birçok projeye sahip olabilir ve her dikey alanda bir veya daha fazla ikinci katman bulunabilir, farklı uygulama ihtiyaçlarını karşılar. Değeri, üst katman uygulama sayısı ve toplam değeri tarafından belirlenir.

2.2 Dağıtık sistemler üzerine inşa edilen ikinci katman

Bazı ikinci katman yapıları dağıtık sistemlere dayanır, yapı ve çerçeve blok zinciri yapısı değildir, daha çok Channel tabanlı dağıtık sistemlerdir. Lightning Network tipik bir örnektir.

Dağıtık sistemlerin ikinci katman inşası iki türe ayrılır:

1. Sadece değer transferini tamamla, örneğin Lightning Network
2. Değer transferi ve Turing tamamlayıcı hesaplama tamamlayın, örneğin RGB

Dağıtık tabanlı ikinci katman inşasının avantajları:

• Sistem daha merkeziyetsiz hale geldi
• Sayısız düğümü barındırabilir
• Gizlilik ve sansüre karşı daha iyi dayanıklılık
• Sınırsız genişletilebilirlik, teorik olarak son derece yüksek performans

Eksiler:

• Teknik uygulama karmaşık
• Değer transferi açısından mühendislik uygulama deneyimi ve altyapı eksikliği var.
• Turing tam yeterli bir sistemi gerçekleştirmek büyük bir zorluktur.

Yargı: Channel'a dayalı dağıtık yapı, yalnızca birkaç paralel projeye sahip olabilir, nedeni:

1. Sistem sınırsız genişleme yeteneğine sahiptir
2. Uygulama teknik zorluğu yüksek

Bu tür sistemler, daha fazla insan ve ekibin katılımını sağlayacak şekilde daha açık bir tasarım ve anlayış gerektirir.

2.3 Merkezi sistemlere dayalı ikinci katman inşası

Ordinals gibi merkezi indeks yapıları veya bazı işlevsel düğümlerin indeksleyicileri merkezi yapılardır ve bu da bir ikinci katman inşa etme düşüncesidir.

Bu inşaat yaklaşımı daha az kabul görmekte, çünkü ikinci kat aşırı merkeziyetçi olup, birinci kat ağının genişlemesi üzerinde çok sınırlı bir etkiye sahiptir. Merkezi yapıdaki ikinci kat, çeşitli blok zinciri temel özelliklerini birinci kat ağa bağımlı hale getirirken, ikinci kat yalnızca basit hesaplama ve istatistiksel işlevler için kullanılmaktadır.

Avantajlar:

• Merkezi sistemler çok olgun.
• Birçok kullanılabilir vaka ve optimizasyon çözümü vardır.
• Tam Turing tamamlayıcılığı ve üstün performans

Eksiler:

• İkinci kat aşırı merkezileşmiş
• Tüm blockchain temel özellikleri bir ağ katmanına bağlıdır.

Yargı: Merkezi yapıya dayanan ikinci katmanlar yalnızca az sayıda projede var olabilir veya hatta geçici olarak var olabilir. Zincir yapısı ve Kanalın dağıtık yapısı olgunlaştıktan sonra, çoğu merkezi yapıdaki ikinci katman inşası yok olabilir veya yalnızca birkaç özel senaryo için kullanılabilir.

3. İkinci katman inşasıyla ilgili konular

3.1 Birinci ve ikinci katın bağlantı teknolojisi

Bitcoin'in kendine ait teknik gelişimi, OP_RETURN, Taproot, Schnorr imzası, MAST, Tapscript gibi unsurların birinci ve ikinci katmanlara bağlantı amacıyla tasarlanması gerektiğini göstermektedir. Birinci ve ikinci katman ağlarını bağlamak için yaygın olarak kullanılan teknolojiler şunlardır:

• Cross-chain teknolojisi: Farklı blok zincirleri arasında birlikte çalışabilirlik sağlamak, varlıkların çapraz zincir transferi ve etkileşimi.
• İzolasyon doğrulama teknolojisi: Bir katman işlem verilerini izole eder, ikinci katman doğrulama işlemlerini gerçekleştirir
• Yan zincir teknolojisi: Ana zincir ve yan zinciri bağlayarak veri iletimini sağlamak
• State Channel teknolojisi: Zincir dışı iletişim kanalları oluşturarak işlem hızını ve throughput'u artırma
• Plasma teknolojisi: Bir katman işlem verilerini parçalara ayırarak, ikinci katmanda doğrulama işlemi yapar.

Birinci ve ikinci kat bağlantı teknolojisinin göstergeleri:

• İlk kat, ikinci kat işlemleri doğrulayabilir mi?
• Birinci kat varlıkları, ikinci kat çökerken güvenli bir şekilde kaçabilir mi?
• Bağlantı teknolojisi sistemin bazı özelliklerini azaltacak mı?

3.2 Von Neumann yapısını referans alarak blockchain gelişimini inceleme

Blok zinciri bu "dünya bilgisayarı" geleneksel bilgisayarın Von Neumann yapısıyla karşılaştırılabilir. Von Neumann yapısındaki bilgisayarın beş ana bileşeni: aritmetik birimi, kontrol birimi, hafıza, girdi aygıtları ve çıktı aygıtlarıdır. Blok zinciri sisteminde de benzer bileşenler bulunmaktadır.

Birkaç karşılaştırma:

1. CPU genişlemesi, birinci ve ikinci katman hesaplama gücü ve verimliliğin genişlemesine benzer.
2. Depolama genişlemesi, rekabetçi zincir üzerindeki alandan, gerçek bir blockchain depolaması kullanmaya kadar uzanacaktır.
3. Girdi ve çıktı aygıtları blok zinciri sisteminde oracle'dır.
4. Bazı özel zincirler ve işlevler, geleneksel bilgisayarların GPU'ları, özel cihaz kartları vb. ile benzerlik gösterir.
5. Zincir üstü uygulamalar ve daha üst düzey uygulamalar, geleneksel bilgisayarların işletim sistemi ile uygulama yazılımını henüz ayırt edemediği aşamaya benzer.
6. Blok zinciri uygulamaları, erken dönem finans uygulamalarından daha geniş uygulamalara genişleyecek.

4. Mevcut Bitcoin'in Layer2 inşaat durumu

4.1 Çalışan Bitcoin ikinci katman projeleri

1. Lightning Network ( Lightning Network )

• Dağıtık temelli ikinci katman inşası
• 2015'te önerildi, 2018'de tamamen uygulandı
• Özellikler: Hızlı, düşük maliyetli, ölçeklenebilir
• Ödeme kanalı aracılığıyla zincir dışı işlemler gerçekleştirilerek onay süresi ve maliyet önemli ölçüde azaltılmaktadır.
• Ağ kararlılığı, yönlendirme algoritması gibi zorluklarla karşı karşıya

2. Likit

• Zincir üzerinde ikinci katman inşası
• 2015 yılında Blockstream tarafından piyasaya sürülen yan zincir çözümü
• Özellikler: Hızlı işlem onayı (2 dakika ), işlem gizliliği, yüksek iş hacmi
• Confidential Transactions teknolojisi ile işlem tutarını gizleme
• Federated Peg teknolojisi ile çok sayıda paralel işlem desteklenmektedir.

3. Rootstock(RSK)

• Zincir tabanlı ikinci katman inşası
• 2015 yılında önerildi, 2018'de resmi olarak başlatıldı
• Özellikler: Bitcoin ile çift yönlü ankraj, akıllı sözleşmeleri destekler
• Bitcoin'e Ethereum benzeri işlevler sağlamak
• Gelişimi nispeten yavaş, ancak önemli bir akıllı sözleşme platformu olma potansiyeline sahip.

4. RGB

• Dağıtık + Turing tam olan ikinci katman inşası
• 2016 yılında ortaya çıktı, LNP/BP standartları derneği tarafından geliştirildi
• Özellikler: Ölçeklenebilir, gizli, token getirimi gerektirmeyen merkeziyetsiz protokol
• Müşteri doğrulaması ve tek seferlik mühür konsepti kullanılır.
• Uygulanabilir token ihraç etme, NFT mintleme, DeFi, DAO gibi karmaşık akıllı sözleşmeler

5. Stacks

• Zincir tabanlı ikinci katman inşası
• 2013'te önerildi, 2017'de ICO gerçekleştirildi
• Özellikler: Merkeziyetsiz kimlik doğrulama, depolama ve akıllı sözleşme işlevleri sağlar.
• "Stacking" konsensüs mekanizması benimsenmiştir.
• Merkeziyetsiz uygulama alanında önemli platformlardan biri haline geldi.

6. Diğer Yeni Girişimler

• B² Network: ZK-Rollup tabanlı geliştirilmiş, EVM ile uyumlu
• BEVM: EVM uyumlu merkezsiz Bitcoin L2
• Dovi: EVM uyumlu Bitcoin Layer2 akıllı sözleşmeleri
• Map Protocol: Zincirler Arası Protokole Odaklanıyor
• Merlin Chain: ZK-Rollup ağını, merkeziyetsiz oracle'ları ve zincir üzerindeki BTC dolandırıcılık önleme modülünü entegre eder.
• Bison: Bitcoin yerel zk-rollup'u

4.2 Bit