Blockchain trilemması*, sektörün çözülmesi gereken en önemli sorunu olarak karşımızda duruyor. Nitekim bu trilemmayı çözmek ve ağları ana akım kullanım için optimize etmek amacıyla ortaya Proof of Stake, yatay bölünme (sharding), state channel'lar, yan zincirler gibi unsurlardan oluşan tastamam bir alt sektör çıktı.
*: Trilemma, üçlü çelişkiler için kullanılır. Dilemma kavramının üçlüsüdür.
Blockchain Trilemması Nedir?
Blockchain teknolojisi, finanstan sanata uzanan sektörlerde ne kadar faydalı olduğunu kanıtlasa da merkeziyetsiz ağların altında yatan yapı, merkezi ağlara kıyasla benzersiz zorluklarla karşı karşıyadır. 1980'lerin başlarında, bilgisayar bilimcileri, bu zorlukların belki de en büyüklerini ifade etmek için CAP teoremi denilen şeyi geliştirdiler. CAP teoremine göre, blockchain'in bir yineleme olduğu merkezi olmayan veri depoları, aynı anda tutarlılık, ulaşılabilirlik ve bölünebilme toleransından (CAP) yalnızca ikisini garanti edebilir. Modern dağıtılmış ağlar bağlamında, bu teorem blockchain trilemmasına dönüşmüştür. Bu trilemma, genel blockchain altyapılarında güvenlik, merkeziyetsizlik veya ölçeklenebilirlikten birini fedakarlık etmesi gerektiğine dair yaygın inancı ifade etmektedir.
VISA veya internet gibi merkezi ağ altyapılarına hakim olan istemci-sunucu ilişkisinin aksine, genel blockchain ağları, merkeziyetsiz konsensüs mekanizmalarını kullanır. Bu, şeffaflığı ve adil, açık erişimi korurken dış saldırılara dayanıklı bir altyapı üzerinde veri konsensüsünü sağlamak için geniş çapta dağıtılmış bir düğümler ağının yönetilmesi anlamına gelir. Örneğin, Bitcoin merkeziyetsiz ve güvenli olsa da, saniyede yalnızca yaklaşık 7 işlem gerçekleştirebilir. Hyperledger's Fabric gibi kurumsal blockchainler güvenlidir ve yüksek işlem hacmini işlemenin altından kalkabilir ancak son derece sınırlı sayıda konsensüs sağlayan düğümde merkezileştirilir. Hızlı ve merkeziyetsiz ancak güvensiz olan blockchainler ise uzun süre tahammül edilemez olan siber saldırılara karşı savunmasızdır.
Dolayısıyla, hem internet ölçeğinde bir işlem hacmini yönetebilen hem de yaygın olarak merkeziyetsiz bir ağ üzerinde aman vermez bir güvenlik sunan bir ağ kurmak, blockchain teknolojisinin en büyük amacıdır. İşletmeler, yeni kurulan şirketler ve teknoloji uzmanlarından oluşan küresel bir topluluk, bu blockchain trilemmasına çözümler sunan Katman-1 ve Katman-2 çözümlerini hararetle geliştiriyor.
Katman-1, hız, güvenlik ve büyüme için oluşturulmuş blockchain ağlarını ifade etmektedir. Katman-2 ise ölçeklenebilirliklerini artırmak için mevcut blockchain ağlarıyla kullanılabilecek teknik optimizasyonları ve ürünleri ifade eder. İki katman arasında doğru dengeyi sağlamak, blockchain teknolojisinin benimsenmesi ve merkeziyetsiz ağların büyümesi için patlayıcı bir katalizör görevi görebilir.
Potansiyel çözümleri yorumlamaya başlamadan önce, blockchain trilemmasının her bir bileşenini anlamak önemlidir.
Merkeziyetsizlik Nedir?
Merkeziyetsizlik, blockchain teknolojisinin esasıdır ve ekosistem genelinde projeleri yönlendirir. Merkeziyetsiz süreçlerin ve teknolojinin uygulanması, sektörler arasında aracıların rolünü ortadan kaldırır ve kendini birçok farklı şekilde gösterir. Örneğin, merkeziyetsiz finans (DeFi) platformları, bankacılık kurumlarını finansal araçlardan kaldırarak bir aracıya nazaran kullanıcılara ve daha geniş bir topluluğa kâr ve yönetişim dağıtabilir. Daha da temel düzeyde, merkeziyetsiz ağlar, kitle kaynaklı konsensüse varır. Yani hiç kimse, kendisi aracılığıyla işlem yapan verileri kontrol edemez veya sansürleyemez. Bununla birlikte, optimum merkeziyetçiliğe ulaşmak, ağ verimini düşürme eğilimindedir. Daha fazla madenci konsensüs yoluyla ağı güvence altına aldıkça işlem hızları düşer. Bu da sistemin yaygın olarak benimsenmenin önünde bir engel olarak görülmektedir.
Blockchain Güvenliği Nedir?
Bir blockchain ağındaki ağ verimini artırmak amacıyla blockchain düğümlerinin dağılımını coğrafi olarak, sayı olarak veya her ikisinde birden azaltmak özendirilir. Ancak, daha fazla merkezileştirmeye yönelik bu hareket, İş Kanıtı (Proof of Work - PoW) ağlarındaki güvenliği azaltır. Sınırlı düğüm dağılımına sahip açık bir ağda konsensüs sağlandığında, bilgisayar korsanları hash gücünü daha kolay bir şekilde toplayabildikleri için bir yüzde 51 saldırısının gerçekleşmesi daha olasıdır. Bilgisayar korsanları bir ağı yorarak o ağı ele geçirebilir ve finansal kazanç sağlamak için işlemleri manipüle edebilir. Blockchain güvenliği, ağın ödün verilemeyecek kritik bir yönüdür.
Ölçeklenebilirlik Nedir?
Ölçeklenebilirlik, bir blockchain protokolünün yüksek işlem hacmini ve gelecekteki büyümeyi destekleme yeteneğini ifade eder. Bu, kullanım alanları genişledikçe ve blok zinciri teknolojisinin benimsenmesi hızlandıkça, ölçeklenebilir bir blockchainin performansının düşmeyeceği anlamına gelir. Benimseme arttıkça düşük performans gösteren blockchainlerin ölçeklenebilirlikten yoksun olduğu söylenir. Blockchain trilemması bize daha fazla ölçeklenebilirliğin mümkün olduğunu ancak bunun sonucunda güvenliğin, merkeziyetsizliğin veya her ikisinin de zarar göreceğini söylüyor.
Ölçeklenebilirlik, blockchain ağlarının, ağ yerleşim süreleri ve kullanılabilirliği bu noktada çok daha üstün olan eski, merkezi platformlarla makul bir şekilde rekabet etmesinin tek yoludur. Birçok blockchain platformu merkeziyetsiz ve güvenli olarak tesis edilmiş olsa da ölçeklenebilirliği başarmak günümüzün önde gelen merkeziyetsiz ağları için en büyük zorluk olmaya devam ediyor.
Öyleyse aynı anda merkeziyetsizlik, güvenlik ve ölçeklenebilir elde edebilir miyiz ve blok zinciri trilemmasını nasıl çözebiliriz? Cevap, Katman-1 ve Katman-2 çözümlerinde yatıyor.
Blokchain Trilemmasını Çözmek: Katman-1
Merkeziyetsiz ekosistemde Katman-1, Bitcoin, Litecoin ve Ethereum gibi blockchain protokollerini ifade eder. Şu anda geliştirme veya uygulama aşamasında olan ve doğrudan blockchain ağlarının ölçeklenebilirliğini iyileştirmeyi amaçlayan bir dizi yöntem vardır.
Konsensüs Protokolü İyileştirmeleri: İş Kanıtı (PoW), Bitcoin gibi popüler blockchain ağlarında şu anda kullanımda olan konsensüs protokolüdür. PoW güvenlidir ama aynı zamanda yavaştır. Örneğin, Bitcoin saniyede yalnızca 7 işlem gerçekleştirebilir. Bu nedenle birçok blockchain ağı Proof of Stake (PoS) konsensüs mekanizmasını tercih ediyor. PoS konsensüs protokolü, madencilerin gerçek bilgi işleme gücü kullanarak kriptografik algoritmaları çözmesini istemek yerine, ağdaki stake'ine dayalı olarak doğrulayıcı durumunu belirler. Bunun, merkeziyetsizliği artırır ve güvenliği sağlarken, Ethereum ağının kapasitesini de önemli ölçüde ve temelden artırması bekleniyor.
Yatay bölümleme (sharding): Yatay bölümleme, dağıtılmış veritabanlarından uyarlanmıştır ve blockchain sektöründeki biraz deneysel doğasına rağmen, en popüler Katman-1 ölçekleme çözümlerinden biri haline gelmiştir. Yatay bölümleme, işlemleri "parçalar" (shards) adı verilen daha küçük veri kümelerine böler. Bu parçalar ağ tarafından eş zamanlı ve paralel olarak işlenir ve aynı anda çok sayıda işlem üzerinde ardışık çalışmaya izin verir. Bu bilgi, her biri kendi içinde tutarlı kalacak şekilde farklı düğümler tarafından bölünebilir ve tutulabilir. Yani her ağ düğümü başlangıçtan günümüze her bloğun bir kopyasını tutmaz. Parçalar, ana zincire kanıtlar sağlar ve parçalar-arası (cross-shard) iletişim protokollerini kullanarak adresleri, bakiyeleri ve genel durumu paylaşmak için birbirleriyle etkileşime girer. Ethereum 2.0, parçaların kullanımını araştıran yüksek profilli blockchain protokollerinden biridir. Zilliqa, Tezos ve Qtum da bu protokollere örnek olarak sayılabilir.
Blockchain Trilemmasını Çözmek: Katman 2
Katman-2, ölçeklenebilirliğini ve verimliliğini artırmak için temel bir blockchain protokolünün üzerinde çalışan bir ağı veya teknolojiyi ifade eder. Örneğin, Bitcoin bir Katman-1 protokolüdür. Lightning Network ise Bitcoin ağındaki işlem hızlarını artırmak için oluşturulmuş bir Katman-2 çözümüdür. Katman-2 protokolleri son yıllarda muazzam bir büyüme gösterdi ve özellikle PoW ağları için ölçeklenebilirlik zorluklarının üstesinden gelmenin en etkili yolu oldu.
İç İçe Blockchainler: İç içe blockchain, daha geniş ağ için parametreleri ayarlamak için bir ana blockchaini kullanan, merkeziyetsiz bir ağ altyapısıdır. Bu ağ altyapısında yürütmeler, birbirine bağlı ikincil zincirler ağında gerçekleştirilir. Bu ana zincir üzerinde birden fazla blockchain seviyesi oluşturulur ve bu seviyeler bir ebeveyn-çocuk bağlantısı kullanır. Ana zincir vekilleri, tamamlandıktan sonra onu ebeveyne geri gönderen alt zincirlerde çalışır. Temel blockchain, yalnızca anlaşmazlık çözümü için ağ işlevlerinde yer alır. Anlaşmazlık çözümü gerekli olmadığı sürece ağ işlevlerinde yer almaz. OMG Plazma projesi, işlemlerin daha hızlı ve daha ucuz yapılmasını kolaylaştırmak için Katman-1 Ethereum'un üzerinde kullanılan Katman-2 iç içe blockchain altyapısının bir örneğidir. Bu model kapsamındaki iş dağılımı, ölçeklenebilirliği katlanarak artırmak için ana zincir üzerindeki işleme yükünü azaltır.
State channel'lar: Bir state channel, genel işlem kapasitesini ve hızını artırmak için çeşitli mekanizmalar kullanarak blockchain ve zincir dışı işlem kanalları arasında iki yönlü iletişimi kolaylaştırır. State channel, işlemi doğrulamak için madencilerin anında müdahalesini gerektirmez. State channel, bundan ziyade çoklu imza veya akıllı sözleşme mekanizması kullanılarak kapatılmış, ağa bitişik bir kaynaktır. Bir state channel'da bir işlem veya işlem grubu tamamlandığında, "kanal"ın son "durumu" ve tüm içkin geçişleri, temel blockchaine kaydedilir. Liquid Network, Celer, Bitcoin Lightning ve Ethereum'un Raiden Network'ü state channel'lara örnek olarak verilebilir. Blockchain trilemması söz konusu olduğunda state channel'lar daha fazla ölçeklenebilirlik elde etmek için bir dereceye kadar merkeziyetsizlikten fedakarlık eder.
Yan zincirler: Bir yan zincir, blockchaine bitişik bir işlem zinciridir ve büyük toplu işlemler için kullanılır. Yan zincirler, hız ve ölçeklenebilirlik için optimize edilebilen orijinal zincirinkine göre bağımsız bir konsensüs mekanizması kullanırken, genellikle bir utility token yan ve ana zincirler arasındaki veri aktarım mekanizmasının bir parçası olarak kullanılır. Burada ana zincirin birincil rolü, genel güvenliği ve anlaşmazlık çözümünü sağlamaktır. Yan zincirler, state channel'lardan bir dizi bütünleşik yolla ayrılır. İlk olarak, yan zincir işlemleri katılımcılar arasında özel değildir ve herkesin gözü önünde deftere kaydedilir. Buna ilaveten, yan zincir güvenlik ihlalleri ana zinciri veya diğer yan zincirleri etkilemez. Altyapı sıfırdan inşa edildiğinden, bir yan zincir oluşturmak büyük çaba gerektirir.
Blockchain Trilemmasını Çözmek
Blockchain trilemması, blockchain teknolojisini benimsemek konusunda önemli zorluklar ortaya koysa da ağ güvenliği, merkeziyetsizlik ve ölçeklenebilirlik arasında etkili ve eşzamanlı bir denge bulmak için çözümler ortaya çıkıyor. CAP teoremi neredeyse 40 yıldır geçerli olsa da, Blockchain'de Proof of Stake'in ortaya çıkmasıyla birlikte Katman-1 ve Katman-2 çözümlerinin uygulanması, paradigmayı aynı anda dağıtılmış, güvenli, ölçeklenebilir ve merkeziyetsiz ağlara doğru kaydırmaya yaklaşıyor.