Off-chain ölçeklenme tam analizi: State Channels'dan ZK Rollups'a

2025-08-10 20:03:43

off-chain genişletme Derinlik analizi

1. Ölçeklenmenin Gerekliliği

Blok zincirinin gelecekteki vizyonu merkeziyetsizlik, güvenlik ve ölçeklenebilirliktir. Ancak genellikle blok zinciri bunlardan yalnızca 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 çözme çabası içindeydiler.

Blok zincirinin merkeziyetsizliği, güvenliği ve ölçeklenebilirliği tanımı:

Merkeziyetsizlik: Herkes, blok zinciri sisteminin üretim ve doğrulamasına katılan bir düğüm olabilir; düğüm sayısı arttıkça merkeziyetsizlik derecesi de artar.
Güvenlik: Blok zinciri sisteminin kontrolünü elde etmek için gereken maliyet ne kadar yüksekse, güvenlik o kadar yüksektir.
Ölçeklenebilirlik: Blok zincirinin büyük miktarda işlemi işleme yeteneği.

Bitcoin ağının ilk büyük hard fork'u ölçeklendirme sorunundan kaynaklandı. Ethereum ağı da bir miktar ölçeklenebilirlikten feragat etmeyi seçti, böylece ağın güvenliğini ve merkeziyetsizliğini koruyabildi. 2017'den itibaren, piyasada işlem hacmi talebi sürekli arttı, ancak Ethereum saniyede yalnızca 15-45 işlem gerçekleştirebiliyor, bu da işlem maliyetlerinin artmasına ve uzayan işlem sürelerine yol açtı. İdeal ölçeklendirme çözümü, merkeziyetsizlik ve güvenlikten ödün vermeden, blockchain ağının işlem hızını ve kapasitesini artırmaktır.

2. Ölçeklenme Çözüm Türleri

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

2.1 zincir üstü genişleme

Kilit Kavram: Bir ana ağ protokolünü değiştirerek ölçeklenme etkisi elde etmeyi amaçlayan çözüm, temel çözüm parçalama (sharding) yöntemidir.

Ana Plan:

Blok alanını genişletmek: Her bloğa paketlenen işlem sayısını artırmak, ancak merkeziyetsizlik derecesini azaltacaktır.
Parçalama: Blok zinciri defterini birkaç parçaya ayırma, farklı düğümlerin farklı defter tutmasından sorumlu olması, işlem işleme hızını artırabilir, ancak tüm ağın güvenliğini azaltabilir.

Bir ana ağ protokolünün değiştirilmesi, tahmin edilemeyen olumsuz etkiler doğurabilir ve tüm ağın güvenliğini tehdit edebilir.

2.2 off-chain genişleme

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

Layer 2 ve diğer çözümler olarak ayrılabilir:

Layer 2: Ana zincir üzerinde inşa edilen ikinci katman ağı
Diğer çözümler: yan zincirler gibi

3. off-chain ölçeklenme çözümü

3.1 Eyalet Kanalları

3.1.1 Özet

Durum kanalları, yalnızca kanal açıldığında, kapandığında veya anlaşmazlık çözüldüğünde kullanıcıların ana ağ ile etkileşimde bulunmasını gerektirir; kullanıcılar arası etkileşim off-chain gerçekleştirilir, böylece işlem süresi ve maliyetleri azaltılır ve işlem sayısı sınırsız hale getirilir.

Durum kanalları, tur bazlı uygulamalar için uygun basit P2P protokolleridir. Her kanal, ana ağda çalışan çok imzalı akıllı sözleşmeler tarafından yönetilir; bu sözleşme, kanala yatırılan varlıkları kontrol eder, durum güncellemelerini doğrular ve katılımcılar arasındaki anlaşmazlıkları hakemlik eder.

3.1.2 Zaman Çizgisi

2015/02: Joseph Poon ve Thaddeus Dryja, Lightning Network beyaz kağıdı taslağını yayınladı.
2015/11: Jeff Coleman ilk kez State Channel kavramını sistematik olarak özetledi
2016/01: Bitcoin Lightning Network beyaz kitabı resmi olarak yayımlandı
2017/11: İlk State Channel tasarım standartları Sprites önerildi
2018/06: Counterfactual, ayrıntılı Genel Durum Kanalları tasarımını önerdi.
2018/10: State Channel Networks ve Virtual Channels kavramları önerildi
2019/02: N-Party Kanalları konsepti ortaya çıktı, Nitro bu fikre dayanan ilk protokoldür.
2019/10: Pisa, Watchtowers konseptini genişletti, katılımcıların sürekli çevrimiçi olma sorununu çözdü.
2020/03: Hydra Hızlı İzomorfik Kanallar önerdi

3.1.3 Teknik Prensip

Durum kanalı çalışma akışı:

Kullanıcı, zincir üzerindeki sözleşmeye fon yatırır ve kanalı açar.
Kullanıcılar off-chain işlemler yaparak, imzalı mesajlar aracılığıyla birbirleriyle iletişim kurar.
Kanal kapatıldığında, sözleşmeye son durumu iletin.
Herhangi bir anlaşmazlık yoksa, sözleşme nihai duruma göre fonları dağıtır.
Eğer bir anlaşmazlık varsa, itiraz dönemine girilir, kontrat tahkimine başvurulur.

3.1.4 Artılar ve Eksiler

Avantajlar:

Anlık işlem onayı
Yüksek throughput
Düşük ücret
İyi gizlilik

Dezavantajlar:

Fonların kilitlenmesi gerekiyor
Kanal kapama gecikmesi
Karmaşık uygulamaları desteklemek zor
Kullanıcı çevrimiçi izleme yapmalıdır.

3.1.5 Uygulama

Ana Uygulama:

Bitcoin Lightning Network: Küçük Ödemeler Kanal Ağı
Ethereum Şimşek Ağı: Şimşek Ağı'na benzer bir Ethereum ölçeklendirme çözümü
Celer Network: Teşvik katmanını artıran durum kanalı ağı

3.1.6 Uygulama Karşılaştırması

Bitcoin Lightning Network:

Daha erken gelişmiş, ekosistem daha olgun.
Sadece BTC ödemeleri desteklenmektedir

Ethereum Şimşek Ağı:

ETH ve ERC20 transferlerini destekler
Yavaş gelişim, düşük kullanım oranı

Celer Network:

Genel uygulama senaryolarını destekler
Token teşviklerini artırmak, ekosistem hızlı bir şekilde gelişiyor.

3.2 Yan Zincirler

3.2.1 Özet

Yan zinciri, Bitcoin işlemlerini hızlandırmak amacıyla ortaya çıkan bir blockchain biçimidir, daha karmaşık sözleşmeler veya konsensüs mekanizmalarını geliştirmek için kullanılabilir. Yan zincir üzerindeki işlem sonuçları nihayetinde ana zincirde kaydedilecektir.

3.2.2 Zaman Çizelgesi

2012/01: Bitcoin yan zincir kavramı ilk kez ortaya atıldı
2014/10: Bitcoin yan zincir makalesi yayımlandı
2017/04: POA Network test ağı çevrimiçi
2017/10:Matic Network başlatıldı
2017/12: POA Network ana ağı yayına başladı
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 yayımlandı
2021/02: Axie Infinity yan zinciri Ronin ana ağı çalışıyor
2021/12:xDai Zinciri ile Gnosis Dao birleşti
2022/03: POA Network Gnosis Chain ile birleşti

3.2.3 Teknik Prensip

Yan zincirlerin ana zincirle iletişim kurmasının başlıca iki yolu vardır:

Çift yönlü ankraj: Ana zincir ve yan zincir doğrulayıcıları birbirlerinin durumunu kaydeder.
Dengesiz sabitleme: Yan zincir doğrulayıcıları ana zinciri izler, ana zincir iletişim sağlamak için Sertifikalar getirir.

Yan zincir mekanizması: Yan zincir: Ana zincir kilitli varlıklar, yan zincir eşdeğer varlıklar üretir. Ana zincir: Yan zincir varlıkları yok et, ana zincir varlıkları serbest bırak

Yan zinciri varlıklarının güvenliği, yan zincir konsensüs mekanizmasına bağlıdır.

3.2.4 Artıları ve Eksileri

Avantajlar:

Yüksek derecede özelleştirilebilir
Karmaşık akıllı sözleşmeleri destekler
Hızlı işlem onayı sağlanabilir

Eksiler:

Daha düşük merkezileşme derecesi
Güvenlik doğrulayıcılara bağlıdır
İki yönlü transfer gecikmesi yüksektir.

3.2.5 Uygulama

Ana Uygulama:

xDai Chain('de Gnosis Chain): DAI tabanlı yan zincir
Polygon( Öncesi Matic Network): Ethereum ölçeklenebilirlik çözümü toplayıcısı
Ronin: Axie Infinity oyunu için özel yan zincir

3.2.6 Uygulama Karşılaştırması

xDai Zinciri:

Düşük işlem maliyetleri, hızlı hız
Ekosistem gelişimi genellikle

Polygon:

Çeşitli ölçeklendirme çözümleri
Ekosistem gelişimi oldukça iyi

Ronin:

Oyunlar için özel olarak tasarlandı
Büyük güvenlik olaylarına maruz kaldı

3.3 Plasma

3.3.1 Özet

Plasma, kullanıcıların yan zincir Operatörlerine olan güvenini azaltmayı amaçlayan ölçeklenebilir Dapp'ler inşa etmek için bir çerçevedir. Operatör kötü niyetli olsa bile, kullanıcı varlıkları ana ağdan güvenli bir şekilde geri çekilebilir.

3.3.2 Zaman Çizgisi

2017/08:Plasma beyaz kitabı yayımlandı
2018/01:Plasma MVP önerildi
2018/03:Plasma Cash önerildi
2018/06:Plasma Debit önerildi
2018/11:Plasma Prime konsepti önerildi
2019'dan itibaren: Ethereum topluluğu Rollups'u keşfetmeye başladı

3.3.3 Teknik Prensip

Plasma'nın temel düşüncesi:

off-chain yürütme: Çoğu iş ana ağ dışında işlenir
Durum Taahhüdü: Off-chain hesap durumunu ana ağda Merkle Root ile onaylamak
Çıkış Mekanizması: Kullanıcılar, fonlarını Plasma zincirinden ana ağa güvenli bir şekilde çekebilirler.

İş akışı:

Kullanıcı varlıkları ana ağ sözleşmesine yatırır
Plasma zincirinde işlem yapmak
Operator, durum kökünü periyodik olarak ana ağa gönderir.
Kullanıcı istediği zaman çıkış talebi başlatabilir.
Zorluk döneminin ardından, ana ağ sözleşmesinden varlık çekilebilir.

3.3.4 Artılar ve Eksiler

Avantajlar:

Yüksek throughput
Düşük ücret
Güvenlik seviyesi yüksek

Eksiler:

Çıkış süresi uzun
Kullanıcı, on-chain durumu izlemelidir.
Karmaşık uygulamaları desteklemek zor

3.3.5 Uygulama

Ana Uygulama:

Plasma Grubu: Optimism'e dönüşüm
OMG Ağı: Boba Ağı'na dönüşüm
Polygon: Birden fazla ölçeklendirme çözümünü entegre etme

3.3.6 Özet

Plasma, bazı içsel sorunları olan bir teknik geçiş çözümüdür. Çoğu proje denedikten sonra Rollups gibi diğer ölçeklenme çözümlerine yönelmektedir.

3.4 Rollups

3.4.1 Özet

Rollup'ların temel fikri, hesaplamayı ve durum depolamayı off-chain'de tutmak, yalnızca durum taahhüdünü ve sıkıştırılmış işlem verilerini zincire koymaktır. Rollup'lar, Optimistic Rollup'lar ve ZK Rollup'lar olarak ikiye ayrılır.

3.4.2 Teknik Prensip

Rollup'ların çalışma prensibi:

Kullanıcı Layer 2'ye işlem gönderir.
Agregatör işlemleri paketler ve gerçekleştirir
İşlem partisini ve durum kökünü Layer 1 sözleşmesine gönderin
Layer 1 sözleşme doğrulama ve durum güncelleme

Rollup'ların temel sorusu: İşlem gruplarının doğruluğunu nasıl garanti altına alırız?

İki çözüm:

Dolandırıcılık Kanıtı → Optimistik Rolluplar
Geçerli kanıt → ZK Rollups

3.4.3 Avantajlar ve Dezavantajlar

Avantajlar:

Layer 1 güvenliğini miras alır
Yüksek throughput
Düşük ücret

Eksiler:

Veri kullanılabilirliği zorlukları
Çekim süresi uzun ( İyimser Rolluplar )
EVM uyumluluk sorunu ( ZK Rollups )

3.4.5 İyimser Rollup'lar

3.4.5.1 Özet

Optimistik Rolluplar(OPRUs), off-chain yürütmenin doğruluğunu sağlamak için dolandırıcılık kanıtına dayanır. Tüm işlemler varsayılan olarak doğrudur, yalnızca bir anlaşmazlık olduğunda ana zincirde doğrulama yapılır.

3.4.5.2 Zaman Çizgisi

2018/08: Arbitrum, işlemleri off-chain yapmayı önerdi.

ZK-0.39%

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.

8 Likes