Off-chain ölçekleme çözümleri panoraması: State Channels'dan Rollups'a teknik evrim

2025-07-25 16:10:19

off-chain ölçeklendirme Derinlik analizi

Yazar: Cobo Ventures

1. Genişlemenin Gerekliliği

Blok zincirinin gelecekteki vizyonu, merkeziyetsizlik, güvenlik ve ölçeklenebilirliktir. Ancak genellikle blok zinciri yalnızca bunlardan ikisini gerçekleştirebilir, bu da blok zincirinin imkansız üçgen problemi olarak adlandırılır. Yıllar boyunca, insanlar merkeziyetsizlik ve güvenliği sağlarken blok zincirinin işleme kapasitesini ve işlem hızını artırmanın yollarını araştırdılar, yani ölçeklendirme sorununu çözmeye çalıştılar.

Öncelikle blok zincirinin merkezsizlik, güvenlik ve ölçeklenebilirliğini tanımlayalım:

Merkeziyetsiz: Herkes, blok zinciri sistemine katılmak için bir düğüm olabilir; düğüm sayısı arttıkça merkeziyetsizlik derecesi de artar.
Güvenlik: Blockchain kontrolünü elde etmek için harcanan maliyet ne kadar yüksekse, güvenlik o kadar yüksektir.
Ölçeklenebilirlik: Blok zincirinin büyük miktarda işlemi işleme yeteneği.

Bitcoin ağının ilk büyük hard fork'u, ölçeklenebilirlik sorunlarından kaynaklanmıştır. 1 Ağustos 2017'de, Bitcoin ABC kendi geliştirdiği 8MB'lik istemci sistemini çalıştırmaya başladı ve bu, Bitcoin tarihindeki ilk büyük hard fork'u oluşturdu ve yeni bir kripto para birimi olan BCH'yi ortaya çıkardı.

Ethereum ağı, güvenlik ve merkeziyetsizlikten ödün vermek için bir miktar ölçeklenebilirliği feda etmeyi seçti. 2017'deki CryptoKitties'den, DeFi yazı, GameFi ve NFT gibi uygulamaların ortaya çıkmasına kadar, piyasanın işlem hacmi talebi sürekli artıyor, ancak Ethereum saniyede yalnızca 15-45 işlem gerçekleştirebiliyor. Bu, işlem maliyetlerinin artmasına ve uzlaşma sürelerinin uzamasına neden oldu, çoğu DApp'in işletme maliyetlerini karşılaması zorlaştı. İdeal ölçeklendirme çözümü: merkeziyetsizlik ve güvenlikten ödün vermeden, blok zinciri ağının işlem hızını ve hacmini artırmaktır.

2. Kapasite Artırma Planlarının Kategorileri

"Ana ağın bir katmanını değiştirip değiştirmediğimize" göre ölçeklendirme çözümlerini iki ana kategoriye ayırıyoruz: on-chain ölçeklendirme ve off-chain ölçeklendirme.

2.1 Zincir üzerinde genişleme

Temel kavram: Bir ana ağ protokolünün bir katmanını değiştirerek ölçeklenme etkisi elde eden çözüm, şu anda ana çözüm parçalama (sharding) olarak biliniyor.

Zincir üzerinde ölçeklendirme için çeşitli çözümler vardır, bu makalede ayrıntıya girilmeyecek, iki tanesi kısaca listelenecektir:

Blok alanını genişletmek: Her blokta paketlenen işlem sayısını artırır, ancak "merkeziyetsizlik" seviyesini düşürür.
Parçalama: Blok zinciri defterini birden fazla parçaya ayırmak, farklı parçaların farklı kayıt tutmasını sağlar. Düğüm hesaplama yükünü azaltabilir, işlem işleme hızını ve merkeziyetsizliği artırabilir, ancak tüm ağın "güvenliğini" azaltacaktır.

Bir ana ağ protokolünü değiştirmek, tahmin edilemeyen olumsuz etkiler yaratabilir; alt katmandaki herhangi bir küçük güvenlik açığı, tüm ağın güvenliğini ciddi şekilde tehdit edebilir.

2.2 off-chain genişleme

Kilit Kavram: Mevcut birinci katman ana ağ protokolünün ölçeklenme çözümünü değiştirmeden.

off-chain ölçeklendirme çözümleri Layer2 ve diğer çözümler olarak daha da ayrılabilir:

Layer2: Durum Kanalları, Plasma, Rollups
Diğer çözümler: Yan zincirler, Validium

3. Off-chain ölçeklendirme çözümü

3.1 Eyalet Kanalları

3.1.1 Özeti

Durum kanalları, kullanıcıların yalnızca kanal açıldığında, kapandığında veya anlaşmazlık çözüldüğünde ana ağ ile etkileşimde bulunmaları gerektiğini belirtir. Kullanıcılar arasındaki etkileşim off-chain gerçekleştirilir, böylece işlemlerin süresi ve maliyeti azaltılır ve işlem sayısı sınırsız hale gelir.

Durum kanalları, "tur bazlı uygulamalar" için uygun olan basit bir P2P protokolüdür, örneğin iki kişilik satranç oyunu. Her kanal, ana ağda çalışan çoklu imza akıllı sözleşmeler tarafından yönetilmektedir; bu sözleşme, kanala yatırılan varlıkları kontrol eder, durum güncellemelerini doğrular ve katılımcılar arasındaki ihtilafları hakemlik eder.

3.1.2 Zaman Çizgisi

2015/02: Joseph Poon ve Thaddeus Dryja, Lightning Network beyaz kağıdının taslağını yayınladılar.
2015/11: Jeff Coleman ilk kez State Channel kavramını sistematik olarak özetledi.
2016/01: Joseph Poon ve Thaddeus Dryja, Lightning Network beyaz kağıdını resmi olarak yayımladı.
2017/11: Payment Channel çerçevesine dayanan ilk State Channel tasarım standardı Sprites önerildi.
2018/06:Counterfactual, Genelleşmiş Eyalet Kanalları tasarımını ayrıntılı olarak sundu.
2018/10: State Channel Networks ve Virtual Channels kavramları ortaya atıldı.
2019/02: Durum kanalı konsepti N-Party Kanallara genişletildi, Nitro bu fikir temelinde oluşturulan ilk protokoldür.
2019/10:Pisa, Watchtowers kavramını genişletti ve katılımcıların sürekli çevrimiçi olma sorununu çözdü.
2020/03: Hydra, Hızlı İzomorfik Kanallar'ı önerdi.

3.1.3 Teknik Prensip

Durum kanallarının iş akışı:

Katılımcılar ana ağda çoklu imza sözleşmesi dağıtır ve fonları kilitler, her iki tarafın imzası onaylandıktan sonra kanal açılır.
Katılımcılar off-chain sınırsız sayıda ücretsiz işlem yapabilir.
Katılımcılar sırayla birbirlerine durum güncellemeleri gönderir ve karşı tarafın imza onayını bekler.
Kanal kapatıldığında, herhangi bir katılımcı ana ağda işlem talebinde bulunabilir. Eğer tüm imzaların onayı alınırsa, hemen yürütülür; aksi takdirde "mücadele süresi" sona erdikten sonra yürütülür.

3.1.4 Avantajlar ve Dezavantajlar

Avantajlar:

Anında işlem onayı
Düşük ücret
Yüksek verim
Gizlilik iyi

Eksiler:

Fonların kilitlenmesi gerekiyor
Sürekli çevrimiçi izleme gereklidir
Karmaşık etkileşimlerin gerçekleştirilmesi zor
Kapatma kanalı sırasında zorluklarla karşılaşabilirsiniz.
Çok taraflı işlemlere ölçeklenmesi zor

3.1.5 Uygulama

Başlıca Bitcoin Lightning Network, Ethereum Lightning Network ve Celer Network'i içermektedir.

Bitcoin Işık Ağı:

2015 Şubat'ta ilk kez önerildi
2018 Mart ayında ana ağ sürümü yayınlandı
Şu anda (2022 yılı Kasım ayında ), 76,236 ödeme kanalı ve kanal fonları 5049 BTC bulunmaktadır.
Ekosistem, ödeme, cüzdan, düğüm yönetimi gibi 100'den fazla uygulamayı içerir.

Ethereum Şimşek Ağı:

2017'de kuruldu
2020 yılında ilk ana ağ istemcisi yayınlandı
Şu anda gelişim yavaş, kullanım eşiği yüksek, daha ileri ölçeklendirme teknolojileri ortaya çıkıyor

Celer Ağı:

2018 yılında kuruldu
2019 Temmuz'da ana ağın lansmanı
Şu anda bir çapraz zincir L2 genişletme platformuna dönüştü

3.1.6 Uygulama Karşılaştırması

Bitcoin Lightning Network en olgun, ekosistemi en zengin olanıdır. Ethereum Lightning Network ve Celer Network sırasıyla dönüşüm geçirdi. Genel olarak, durum kanalı teknolojisi düşük değerli yüksek frekanslı ödeme senaryolarına uygundur, ancak karmaşık uygulama senaryolarında sınırlamalar bulunmaktadır.

3.2 Yan zincirler

3.2.1 Özet

Yan zincir, Bitcoin işlemlerini hızlandırmak için ortaya çıkan bir blok zinciri biçimidir; daha karmaşık sözleşmeler veya konsensüs mekanizmalarını geliştirmek için kullanılabilir. Yan zincirin işlem sonuçları nihayetinde doğrulayıcı tarafında kaydedilir ve ana zincire bağlı olup ana zincirin sorunlarını çözmesine yardımcı olan bir altyapıdır.

3.2.2 Zaman Çizgisi

2012/01: Bitcoin yan zincir konsepti ilk kez ortaya atıldı
2014/10: Bitcoin yan zinciri makalesi yayınlandı
2017/04:POA Network test ağı çevrimiçi
2017/10:Matic Network başlatıldı
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 Zinciri ana ağı çevrimiçi
2021/02:Matic Network Polygon Network olarak yeniden adlandırıldı
2021/02: Axie Infinity yan zinciri Ronin ana ağı çevrimiçi oldu
2021/12:xDai Chain ve Gnosis Dao, Gnosis Chain olarak birleştirildi.
2022/03:POA Network Gnosis Chain ile birleştirildi

3.2.3 Teknik Prensip

Yan zincirinin iki ana çapraz zincir teknolojisi vardır:

İki yönlü ankraj ( Simetrik Ankraj ): Ana zincir ve yan zincir doğrulayıcıları birbirlerinin durumunu gerçek zamanlı olarak kaydeder.

Ana süreç:

Kullanıcı varlıkları özel bir adrese gönderir.
Onay süresi sona erdikten sonra yan zincire kanıt sunun
Mücadele süresinin sona ermesini bekliyorum
Kullanıcılar yan zincirde yeni basılan paketli varlıkları kullanabilir.

Uyumlu Olmayan ( Asimetrik Sabit ): Yan zincir doğrulayıcıları ana zincir etkinliklerini izler, ana zincir yan zincir işlemlerini Certifiers mekanizması ile doğrular.

Sertifikalar kayıtları:

Akıllı sözleşme ID'si, doğrulayıcı ID'si gibi bilgiler
Aktarım listesi
Hata Raporu Listesi
Tüm imzaları birleştir

Şu anda daha fazla yan zincir, üçüncü taraf noter (PoA) veya Relayers ara katmanını kullanarak zincirler arası iletişimi gerçekleştirmektedir.

Yan zincir mekanizması özeti: Yan zincir: Ana zincir varlıkları kilitler, yan zincir paketlenmiş varlıklar üretir. Ana zincir: Yan zincir yok edilen paketlenmiş varlıklar, ana zincir kilidi açılan varlıklar.

Yan zinciri varlıklarının güvenliği, yan zincir konsensüs mekanizmasına bağlıdır.

3.2.4 Artılar ve Eksiler

Avantajlar:

Hızlı Onay
Düşük işlem ücreti
Yüksek Yükleme
Yüksek esneklik

Eksikler:

Güvenlik seviyesi düşük
Düşük merkeziyetsizlik derecesi
Zincirler arası maliyet yüksek
Likidite Dağıtımı

3.2.5 Uygulama

Başlıca xDai( şu anda Gnosis Chain), Polygon ve Ronin'i kapsamaktadır.

xDai(Gnosis Chain):

2018 Eylül'de ana ağ çevrimiçi oldu
2021 Kasım'da Gnosis ile birleşme
PoSDAO konsensüs mekanizması kullanır
Mevcut TVL yaklaşık $53M, 35 devam eden proje var.

Polygon:

2017 yılında kuruldu
2020 Haziran ayında ana ağ çevrimiçi
Şu anda L2 ölçeklendirme toplayıcısına dönüşüyor.
37k+ DApp'e sahip, toplam 1.8B işlem sayısı, 135M+ kullanıcı

Ronin:

2021 Mart ayında ana ağın lansmanı
Axie Infinity oyunu için geliştirme
PoA konsensüsü kullanır, en fazla 25 doğrulayıcı düğüm.
Ciddi bir siber saldırıya uğradı.

3.2.6 Uygulama Karşılaştırması

xDai, ödeme senaryolarına odaklanırken, Polygon ölçeklendirme toplayıcısı olarak gelişiyor, Ronin ise oyunlar için tasarlanmıştır. Genel olarak bakıldığında, yan zincirler performans ve esneklik açısından iyi bir performans sergilemekte, ancak güvenlik ve merkeziyetsizlik açısından eksiklikler bulunmaktadır.

3.3 Plasma

3.3.1 Özet

Plasma, kullanıcıların yan zincir Operatörüne olan güvenini en aza indirmek için tasarlanmış, ölçeklenebilir DApp'ler inşa etmek üzere bir çerçevedir. Plasma'nın temel prensibi, Plasma zincirinde güvenlik hatası olsa bile, kullanıcı varlıklarının ana ağdan geri alınabilmesidir.

3.3.2 Zaman Çizgisi

2017/08: Vitalik ve Joseph Poon Plasma beyaz kağıdını önerdi.
2018/01: Vitalik Plasma MVP'yi önerdi
2018/03: Vitalik Plasma Cash'ı önerdi
2018/06: Dan Robinson Plasma Debit'i önerdi.
2018/11:BANKEX Foundation Plasma Prime'ı önerdi
2018 sonu: Geliştirme ilerlemesi durdu
2019'dan itibaren: Ethereum topluluğu Rollup'ları keşfetmeye başladı.

3.3.3 Teknik Prensip

Üç ana fikir:

off-chain yürütme: ana ağ tüm işlemleri doğrulamaz
Durum taahhüdü: Operator düzenli olarak Merkle Root sunar
Çıkış mekanizması: Kullanıcıların çekilebilir fonlara sahip olduğunu kanıtlamaları gerekiyor.

Kullanım Süreci:

Kullanıcı ana ağ sözleşmesine para yatırır
Kullanıcı Plasma zincirinde işlem yapar
Operatör işlemleri paketler ve durum taahhüdü gönderir
Kullanıcı çıkışı için kanıt sunulması ve itiraz süresinin beklenmesi gerekmektedir.

3.3.4 Artılar ve Eksiler

Avantajları:

Yüksek verim
Düşük ücret
Ana ağın güvenliğini miras alır

Eksiler:

Karmaşık çıkış mekanizması
Veri kullanılabilirliği sorunu
Sınırlı akıllı sözleşme işlevi
Büyük ölçekli çıkış sorunu

3.3.5 Uygulama

Başlıca şunları içerir

View Original

This page may contain third-party content, which is provided for information purposes only (not representations/warranties) and should not be considered as an endorsement of its views by Gate, nor as financial or professional advice. See Disclaimer for details.

10 Likes