Bitcoin Ölçeklenebilirlik Sorunu

“İmkânsız Üçgen” nedeniyle blok zincir dünyasında merkeziyetsizlik, güvenlik ve ölçeklenebilirlik hedeflerinden aynı anda en fazla ikisi sağlanabilmektedir. İlk kripto varlık olan Bitcoin, merkeziyetsizlik ve güvenlik konusunda çıtayı çok yukarı koyarken ölçeklenebilirlik açısından yetersiz kalmaktadır. Bitcoin ağı için:

Saniye Başına İşlem (TPS) = Blok Başına İşlem Sayısı / Blok Süresi

Blok Başına İşlem = Blok Boyutu / Ortalama İşlem Boyutu

Günümüzde Bitcoin ağında blok boyutu 1 MB, blok süresi ise yaklaşık 10 dakikadır. Ortalama işlem boyutu 0,25 KB kabul edildiğinde, bir blok yaklaşık 4.000 işlem içerir. Bu durumda hesaplanan TPS yaklaşık 7’dir; yani saniyede yalnızca 7 işlem gerçekleştirilebilir ki bu da hızlı büyüme talebini açıkça karşılamamaktadır.

Bitcoin’in ölçeklenebilirlik sorununu çözmek için çeşitli çözümler önerilmiştir; temel çözümler Katman 1 ve Katman 2 ölçekleme yaklaşımları olarak ikiye ayrılabilir.

Katman 1 Ölçekleme Çözümü: Çatallanma ve SegWit

Katman 1, Bitcoin blok zincirinin kendisini ifade ederken; Katman 1 ölçekleme çözümleri, TPS değerini artırmak amacıyla blok zincirin doğasının değiştirilmesini ifade eder. Formüle göre TPS = blok boyutu / (blok süresi × ortalama işlem boyutu); blok boyutunun artırılması, blok süresinin azaltılması ve işlem boyutunun sıkıştırılması Bitcoin’in TPS değerini yükseltebilir. Ancak fiziksel dünyadaki veri aktarım hızının sınırlamaları nedeniyle, blok süresinin azaltılması sistemin güvenliğini düşürecektir. Bu nedenle ağırlıklı olarak blok boyutunun artırılması ve işlem boyutunun sıkıştırılması yöntemleri ele alınmıştır.

Bitcoin Çatallanması: Blok Boyutunu Artırmak

“Ölçek büyütme”, Bitcoin’in TPS değerini artırmanın en bariz yolu olarak görülmektedir.

Tarihsel olarak blok boyutunun artırılması talebi, Bitcoin’de iki büyük çatallanmayla sonuçlanmış ve bunun sonucunda BCH ve BCHSV adlı iki yeni blok zincir ve token ortaya çıkmıştır. Çatallanma, esasen Bitcoin’in çekirdek kodunun bir kopyasının çıkarılması ve performansı optimize etmek için bazı bölümlerinin değiştirilmesidir; ancak bu yaklaşımın dikkatle değerlendirilmesi gereken artıları ve eksileri bulunmaktadır.

Topluluğun gelecek yönü konusundaki anlaşmazlıkları nedeniyle Bitcoin çatallanması

Bitcoin açık kaynaklı bir blok zincir olduğu için, benzer görüşlere sahip bir topluluk tarafından geliştirilmektedir. Bitcoin topluluğu üyeleri Bitcoin’in gelecekteki yönü konusunda anlaşmazlığa düştüğünde bir çatallanma meydana gelebilir.

Örneğin bazı topluluk üyeleri, ölçeklenebilirliği artırmak ve işlem bekleme sürelerini ve maliyetlerini düşürmek amacıyla Bitcoin’in blok boyutunun artırılmasını isteyebilir. Diğer üyeler ise ağ güvenliğini sağlamak için mevcut blok boyutunun korunması gerektiğine inanabilir veya teknik nedenlerle Bitcoin mutabakat mekanizmasına ilişkin farklı görüşlere sahip olabilir. Bu tür görüş ayrılıkları bir çatallanmayla sonuçlanabilir.

BCH 2017’de, BCHSV ise 2018’de BCH üzerinden çatallanmıştır. Ağustos 2017’de daha büyük blok boyutunu savunan bazı madenciler işlem güçlerini birleştirerek Bitcoin blok zincirini çatallamış, BCH (Bitcoin Cash) oluşturulmuş ve blok boyutu 8 MB’a çıkarılmıştır. Kasım 2018’de ise BCH topluluğundaki radikal üyelerin etkisiyle BCHSV çatallanmış ve sözde “mega blok” hatta “sınırsız blok” yaklaşımı desteklenmiştir. Blok boyutunun artması düğüm eşiğini yükseltir, çatallanma sonrasında güvenlik garanti edilemez

Ancak blok boyutunu basitçe artırmanın birçok sorunu bulunmaktadır. Tek bir bloğun boyutu büyüdükçe, bir düğüm üzerindeki donanım yükü ciddi biçimde artar ve gerekli donanımı karşılayamayan düğümler zamanla ağdan çekilir. Ayrıca blok boyutu artarken düğümler arasındaki veri aktarım hızı ve düğümlerin veri işleme kapasitesi neredeyse hiç artmadığı için, bu durum Bitcoin sisteminin güvenliğini ve istikrarını tehdit eder. Bu nedenle blok boyutunu büyütme çözümü, gerçekte merkeziyetsizlik ve güvenlikten ödün verilmesi anlamına gelir.

Ayrıştırılmış Tanık (SegWit): İşlem mesajlarını ayırarak veri boyutunu küçültmek

Bitcoin ilk tasarlandığında Satoshi Nakamoto, işlem içeren blokların boyutunu 1 MB ile sınırlamıştı; bu işlem verileri hem işleme ait temel bilgileri hem de işlem taraflarının imza bilgilerini içeriyordu. SegWit teknolojisi ise, betiklenmiş imzaları işlem bilgilerinden ayırıp blok başlığında depolayarak ve blok doğrulama kurallarını ihlal etmeden, bir bloğun içerebileceği işlem sayısını yaklaşık %40 oranında artırır. Bitcoin adreslerine yansıması olarak, 3 veya bc ile başlayan adresler SegWit destekli cüzdan adresleri iken, 1 ile başlayan adresler daha eski adreslerdir.

Blockchain.com üzerinden yakın zamanda oluşturulan bloklar incelendiğinde, yeni blokların büyük çoğunluğunun SegWit teknolojisiyle geldiği görülmektedir. SegWit sayesinde bu blokların fiilî boyutu 1 MB’ı aşmaktadır. Buna ek olarak 14 Kasım 2021’de Bitcoin ağı, SegWit’in üzerine Taproot güncellemesini de devreye alarak ağın istikrarını, güvenliğini ve gizliliğini daha da geliştirmiştir.

Katman 2 Ölçekleme: Lightning Ağı

Katman 2 ölçekleme, aynı zamanda zincir dışı ölçekleme olarak da bilinir ve ağın ana zinciri dışında yeni bir katman oluşturarak Bitcoin ağının işlem hızını ve verimliliğini artırmayı amaçlayan bir performans çözümüdür.

Yaygın Katman 2 çözümleri arasında Yan Zincirler (Side Chain), Plasma, Durum Kanalları (State Channels) ve Rollup’lar yer alır. Bitcoin için en öne çıkan Katman 2 çözümü, 2015 yılında geliştirilen Lightning Ağı’dır.

Lightning Ağı

Bitcoin Lightning Ağı, bitcoin işlemlerini daha hızlı, daha güvenli ve daha düşük maliyetli hâle getirmeyi amaçlayan merkeziyetsiz bir ödeme sistemidir. Bitcoin ağındaki işlemler, blok zincire kaydedilmeden önce birden fazla düğüm tarafından doğrulanmak zorunda olduğu için yavaş olabilir.

Lightning Ağı, bu sorunları çözmek amacıyla geliştirilmiştir. Birden fazla kullanıcı arasında ödeme kanalları oluşturmak ve işlem mesajlarını ana zincire gönderilmek üzere birleştirmek

Lightning Ağı, temelde iki kullanıcı arasında ödeme kanalları kurar ve zincir dışı işlemlerin (genellikle küçük ödemelerin) yapılmasını sağlar; bu da ana zincirin işlem yükünü azaltır ve işlemlerin daha hızlı gerçekleşmesine imkân tanır. Lightning Ağı düğümleri, birden fazla kullanıcı arasındaki ödeme kanallarını birbirine bağlayabilir; ardından tüm kanal bilgilerini tek bir işlemde birleştirerek kalıcı olarak kaydedilmesi için Bitcoin ana zincirine gönderir.

Bu nedenle bir ödeme kanalında yalnızca ilk ve son işlem Bitcoin blok zinciri üzerinde geçerlidir; iki taraf arasındaki diğer tüm işlemler zincir dışında gerçekleşir.

Bir ödeme kanalı oluşturmak için her iki tarafın da belirli miktarda bitcoin yatırması gerekir; bu bitcoin’ler kanal devre dışı bırakılana veya kapatılana kadar Bitcoin blok zincirinde tutulur. Bu ödeme kanalında tarafların alım satım yapabileceği toplam bitcoin miktarı yatırılan bitcoin sayısını aşamaz; ancak işlem sayısında bir sınır yoktur ve işlemler ücret ödenmeden gerçekleştirilebilir.

Lightning Ağına İlişkin Endişeler: Hızın hâlâ ana zincirle sınırlı olması, düğüm güvenliği ve yüksek kullanım eşiği

Lightning Ağı ilk bakışta Bitcoin’in ölçeklenebilirlik sorununa iyi bir çözüm gibi görünmektedir. Ancak henüz yaygın biçimde benimsenmemiştir ve aşağıdaki sınırlamalara sahiptir: Hız hâlâ ana zincirin performansıyla sınırlıdır: Lightning Ağı’nın işlem hızı, ana zincirin performansına bağlıdır ve saniyede yalnızca birkaç düzine işlemle sınırlıdır.

Güvenlik endişeleri: Lightning Ağı merkeziyetsiz olduğu için güvenliği her bir düğümün güvenliğine bağlıdır. Bir düğümde güvenlik açığı oluşursa, tüm Lightning Ağı etkilenebilir.

Kullanım zorluğu: Lightning Ağı hâlen kullanımı zor bir yapıya sahiptir.

Önemli Noktalar

• Bitcoin, İş Kanıtı mutabakat mekanizması sayesinde görece merkeziyetsiz ve güvenlidir; ancak temel zayıflığı ölçeklenebilirliktir ve ortalama işlem hızı saniyede 7 işlemdir. Bu sorunu çözmek için Bitcoin’in çekirdek kodunun doğrudan değiştirilmesi veya ana zincire dayalı Lightning Ağının geliştirilmesi gibi çeşitli yaklaşımlar bulunmaktadır.
• Bitcoin’in iki çatallanması olan BCH ve BCHSV, blok boyutunu ve işlem hızını artırmıştır; ancak blok boyutu büyüdükçe düğümlerin donanım gereksinimleri artar, bu da merkeziyetsizlik düzeyini etkiler ve veri karmaşıklığı güvenliği zayıflatır. Bu nedenle çatallanma hâlen merkeziyetsizlik ve güvenlikten ödün verilmesi anlamına gelmektedir.
• SegWit, imzaları ayırarak veri boyutunu küçültür ve Bitcoin düğümlerinin büyük çoğunluğu bu teknolojiyi benimsemiştir.
• İşlemleri hızlandırmak için Lightning Ağı, ana zincire gönderilmeden önce birçok işlem mesajını birleştiren hesaplar arası ödeme kanalları oluşturur. Ancak ana zincirin gelişimi, katılımcı düğümlerin güvenliği ve yüksek kullanım eşiği, hız üzerinde sınırlayıcı olmaya devam etmektedir.