Kısa Özet
Bölümleme, Katman 1 ağlardaki ölçeklenebilirlik sorununu çözmek için blockchain'i daha küçük "bölümlere" ayırır.
Bölümleme işlem hızlarını artırır, işleme ve depolama maliyetlerini en aza indirir ve ağ performansını artırır.
Bölümleme, ağ güvenliğine yönelik endişelere de neden olur ve bölümler arası işlemlerin karmaşıklığı gibi potansiyel dezavantajlara da sahiptir.
Giriş
Blockchain teknolojisi merkeziyetsizlik, şeffaflık ve güvenlik anlamında benzeri görülmemiş bir potansiyel ortaya koymaktadır. Fakat önemli bir zorlukla da karşı karşıyadır: ölçeklenebilirlik. Ölçeklenebilirlik, güvenlik ve merkeziyetsizliği de içeren"blockchain çıkmazı"nın bir diğer unsurudur. Bu üçünü de aynı anda başarabilmek, blockchain dünyasında uzun zamandır süregelen bir sorundur. "Bölümleme" gibi stratejik çözümler de bu noktada devreye girer.
Bölümleme Nedir?
Bölümleme, geleneksel veritabanı yönetiminden alınmış bir kavramdır. Büyük bir veritabanını bölüm adı verilen daha küçük, daha kolay yönetilebilir parçalara ayırma sürecini ifade eder. Blockchain'deki uygulaması merkeziyetsizlik ilkesine bağlı kalırken aynı zamanda ölçeklenebilirliği de iyileştirmeyi amaçlar. Temelde bölümleme, bir blockchain ağının bölümler olarak adlandırılan ve her biri işlemleri ve akıllı sözleşmeleri paralel olarak yürütebilen daha küçük parçalara ayrılmasıdır.
Bölümleme Süreci Nasıl İşler?
Bölümlemenin bir blockchain ağında nasıl gerçekleştirildiğini anlamak, blockchain verilerinin genellikle nasıl depolandığını ve işlendiğini bilmeyi gerektirir. Verilerin işlenmesinin çeşitli yolları vardır. Bu makalemizde sıralı ve paralel işlemeyi inceleyeceğiz.
Genellikle, her bir blockchain düğümü ağdaki tüm işlem hacmini idare etmekten sorumludur. Bu veri işleme türü genellikle sıralı işleme olarak adlandırılır. Bu da her bir düğümün hesap bakiyeleri ve işlem geçmişi gibi tüm önemli bilgileri tutması ve saklaması gerektiği anlamına gelir. Temelde, her bir düğüm tüm ağ faaliyetleri, verileri ve işlemlerini işlemelidir.
Böyle bir model, tüm işlemleri tüm düğümlerde kaydederek blockchain'in güvenliğini artırsa da verilerin işlenmesini çok yavaşlatır. Bu noktada, birçok işlemin aynı anda yürütülmesine imkan tanıması nedeniyle verilerin paralel bir şekilde işlenmesi devreye girer.
Bölümleme, işlemlerin yarattığı iş yükünü blockchain ağında dağıttığı veya "bölüntülediği" için bu soruna güçlü bir çözüm sunabilir. Bu sayede düğümlerin blockchain'in yükünün tamamını yönetmesine veya işlemesine gerek kalmaz.
Bölümleme, bunun yerine iş yükünü yatay bölüntüleme ile dağıtır. Bu süreçte veriler yatay alt kümelere bölünür ve tüm bölümler işlemleri diğerlerinden ayrı olarak gerçekleştirebilen bağımsız birer veritabanı gibi hareket eder.
Yatay ve dikey bölüntülemenin farkları
Yatay bölüntüleme ve dikey bölüntüleme, veritabanını ölçeklendirmeye yönelik başlıca iki yaklaşımdır. Her ikisi de büyük veri kümelerini daha etkin bir şekilde yönetmek için tasarlanmış olsa da bunu başarmak için temelde farklı şekillerde hizmet görürler. Bölümleme, yatay bölüntülemeyi uygulamanın yaygın bir yöntemidir.
Yatay bölüntülemede veriler satırlara bölünür ve bu satırların her biri verilerin bir alt kümesini içeren farklı düğümlere (veya veritabanlarına) dağıtılır. Tablodaki her satır benzersizdir, bu nedenle bu satırları ayırmak veri bütünlüğünde hiçbir kayba neden olmaz. Yatay bölüntülemenin başlıca örnekleri arasında Ethereum ve Bitcoin gibi blockchain ağlarının dağıtımı yer alır.
Dikey bölüntülemede ise veriler satırlara değil, sütunlara bölünür. Dikey bölüntülemede tüm bölüntüler her bir birimin verilerinin bir alt kümesini veya tüm veri kümesini içerir, fakat bu veri kümesi yalnızca belirli bir grup özniteliğe yöneliktir. Örneğin Ad, Durum, Açıklama ve Fotoğraf gibi sütunlar içeren bir müşteri tablosunu düşünelim. Bir dikey bölüntüleme senaryosunda "Ad" ve "Durum" bir tabloda, "Açıklama" ve "Fotoğraf" ise başka bir tabloda tutulabilir.
Neden yatay bölüntüleme tercih edilir?
Blockchain ağlarında dikey bölüntülemeye kıyasla yatay bölüntülemenin daha fazla tercih edilmesinin başlıca üç nedeni vardır: ölçeklenebilirlik, merkeziyetsizlik ve güvenlik.
Ölçeklenebilirlik: Bölümleme, verileri daha küçük ve daha kolay yönetilebilir "bölümlere" ayırarak bir çözüm sunar. Tüm bölümlerin bağımsız olarak çalışabilmesi, aynı anda daha fazla işlemin gerçekleştirilmesini mümkün kılarak ağın hızını ve verimliliğini artırır. Buna karşılık dikey bölüntülemede ise sütunların farklı veritabanlarına dağıtılması, bir işleme veya bloka ait tüm bilgilere ulaşmayı daha karmaşık bir hale getirebilir ve ölçeklenebilirliği sınırlayabilir.
Merkeziyetsizlik: Yatay bölüntüleme, blockchain'in ruhuna uygun olarak merkeziyetsizliği destekler. Düğümlerin tüm verilerin yalnızca bir kısmını (bölüm) işlemesi gerektiğinden, hesaplama ve depolama yükleri azalacağı için ağa daha fazla düğüm katılabilir. Buna karşılık dikey bölüntüleme ise her bir düğümün blok verilerini tam olarak anlamak ve doğrulamak için tüm bölüntülere (tüm veri sütunlarına) erişmesini gerektireceğinden bunu kısıtlar.
Güvenlik ve Veri Bütünlüğü: Yatay bölüntülemede tüm bölümler (veya bölüntüler) bir işleme ait tüm verileri içerdiği ve böylece kendi blockchain bölümünün tam ve doğru bir kopyasına sahip olduğu için veri bütünlüğü korunur. Dikey bölüntülemede esasen bir blokun verileri farklı düğümlere bölünmüş olur ve bu da blockchain ağlarının en önemli özelliklerinden olan veri bütünlüğü ve güvenliğini sağlamayı zorlaştırır.
Bölümlemenin Avantajları Nelerdir?
Bölümlemenin blockchain teknolojisine getirdiği potansiyel avantajlardan bahsedelim:
İşlem Hızında Artış: Bölümleme, işlemlerin paralel bir şekilde yürütülmesine imkan tanır. İşlemlerin tek tek sırayla işlenmesi yerine eş zamanlı olarak, ancak farklı bölümlerde işlenmesine olanak sağlar. Tüm bölümlerin bağımsız olarak hizmet görmesi sayesinde işlem hızı önemli ölçüde artar. Böylece işlem hızlarının artmasının yanında tüm ağın daha fazla kullanıcıyı kaldırabilmesi ve geniş çaplı benimsenmeyi destekleyebilmesi de mümkün hale gelir.
Ölçeklenebilirlik sorununu gidermek için bölümler kullanan blockchain ağlarına örnek olarak Ziliqa verilebilir. Ziliqa'nın bölümleme mekanizması, saniyede binlerce işlem gerçekleştirmesine imkan tanır.
İşleme ve Depolama Maliyetlerinin En Aza İndirilmesi: Geleneksel blockchain tasarımı, tüm düğümlerin tüm işlemleri saklamasını gerektirerek blockchain büyüdükçe donanımlara yönelik talepleri de yoğunlaştırır. Fakat bölümlemede her bir düğüm, ağdaki tüm verilerin yalnızca küçük bir kısmını işlemek ve depolamaktan sorumludur. Bu da bir düğümün ağa katılması için gerekli olan kaynak miktarını azaltır.
Bu sayede, daha fazla katılımcı doğrulayıcı olarak ağa katılabilir ve yüksek maliyetlere maruz kalmadan ağın merkeziyetsizliğini artırabilir. Bölümleme, yalnızca son teknoloji ürünü, pahalı hesaplama kaynaklarına sahip birimlerin sürece dahil olabilmesi sorununu ortadan kaldırarak blockchain ağlarının demokratik yapısını korur.
Daha İyi Ağ Performansı: Bölümleme, genel ağ performansını ve kapasitesini iyileştirebilir. Geleneksel blockchain'lerde, daha fazla düğüm ağa katıldıkça düğümler arasında daha fazla veri iletişimi ve senkronizasyon ihtiyacı doğduğu için performans ciddi bir şekilde düşer.
Fakat bölümleme bu senaryoyu kökten değiştirir. Her bir bölüm ayrı ayrı olarak ve eş zamanlı çalıştığı için, sistem daha fazla işlemi ve hesaplamayı işleyebilir. Yeni bir düğüm ağa katıldığında, bu düğüm ağın tamamı yerine bir bölümüne eklenebilir ve böylece ağın ölçeklendirme kapasitesi artırılabilir. Verimliliğin de artmasıyla işlemler daha sorunsuz ve kullanıcı deneyimi de daha iyi bir hale gelir.
Bölümleme teknolojisinde gelecekte yapılacak ilerleme ve geliştirmelerin başka avantajlar da yaratarak veya mevcut avantajları güçlendirerek blockchain ekosistemini sürekli olarak ileri taşıyacağını da unutmamak gerekir.
Bölümlemenin Sınırlamaları Nelerdir?
Bölümleme blockchain ağlarının daha verimli olmasını sağlayabilecek çeşitli potansiyel faydalar sunsa da bu süreç kendine has zorlukları da beraberinde getirir. Bölümlemenin getirdiği bazı olası güvenlik açıkları şunlardır:
Tek Bölümü Ele Geçirme Saldırıları: Bir bölümleme ortamında, tek bir bölümü ele geçirmek için gereken hesaplama gücü tüm ağı ele geçirmek için gerekenden çok daha düşüktür. Dolayısıyla bu bireysel bölümler, tüm ağa kıyasla çok daha az miktarda kaynağa sahip bir saldırganın tek bir bölümü ele geçirebildiği "yüzde bir saldırılarına" veya "bölümün ele geçirilmesine" karşı daha savunmasız bir hale gelir.
Bölümler Arası İşlemler: İşlemlerin farklı bölümler genelinde (bölümler arasında) gerçekleşmesi çok zordur. Bölümler arası işlemler karmaşıktır ve dikkatli bir şekilde yönetilemezse çift harcamaya neden olabilir. Bir işlem sırasında bir bölüm diğer bölümün durumunu doğru bir şekilde takip etmezse, kullanıcılar bunu "çift harcama" yapmak için kullanabilir.
Veri Kullanılabilirliği Sorunları: Bölümleme, tüm ağın durumunu korumayı karmaşık bir süreç haline getirir. Gerektiğinde belirli bölümlere ulaşılamıyorsa (bu bölümleri idare eden düğümler çevrimdışı olduğu için), veri kullanılabilirliği sorunları ortaya çıkarak tüm ağın kesintiye uğramasına neden olabilir.
Ağ Güvenliği: Bölümleme, yükü bölümler arasında dengeleyen sağlam bir protokolün uygulamaya koyulmasını gerektirir. Bunun doğru bir şekilde yapılmaması, verilerin eşit şekilde dağıtılmamasına veya kaynak dengesizliğine neden olarak ağı kararsız bir hale getirebilir.
Düğüm Senkronizasyonu: Düğüm senkronizasyonu, bilgilerin farklı düğümler arasında paylaşılması ve güncellenmesi için gereken süre nedeniyle ağda gecikmelere neden olabilir. Dahası, yavaş bir işleme kapasitesine veya ağ bağlantısına sahip bir düğümün geride kalması tüm senkronizasyon sürecini yavaşlatarak blockchain ağının genel performansını düşürebilir.
Ethereum'da Bölümleme Uygulanıyor mu?
Ethereum, Ethereum 2.0 yükseltmesi kapsamında bölümlemeyi uygulamaya koymayı planlamaktadır. Eth2 veya Serenity olarak da adlandırılan Ethereum 2.0, ağın hızını, verimliliğini ve ölçeklenebilirliğini artırarak daha fazla işlem gerçekleştirmesini sağlamayı ve tıkanıklığını hafifletmeyi amaçlayan bir Ethereum yükseltmesidir.
An itibarıyla bu yükseltme aşamalar halinde gerçekleştirilmektedir ve son aşama (2. Aşama) ile bölümleme de tam olarak uygulamaya koyulacaktır. Ethereum geliştiricileri, bu geliştirmelerin ağın karşı karşıya olduğu ölçeklenebilirlik ve işlem maliyeti sorunlarının bir kısmını ortadan kaldıracağını umut etmektedir.
Fakat bölümlemenin, özellikle de ağın güvenliğini ve merkeziyetsizliğini koruma anlamında kendine has zorlukları da beraberinde getirdiğini belirtmek gerekir. Bu nedenle, Ethereum geliştiricileri yükseltmenin tam anlamıyla uygulamaya koyulduğunda başarılı olacağından emin olmak için bu geçişi dikkatle planlamakta ve kapsamlı testler yapmaktadır.
Son Söz
Bölümleme, genel anlamda blockchain çıkmazını çözmeye yönelik kayda değer bir ilerlemeyi temsil eder. Yeni karmaşıklıklar ve olası dezavantajlar getirse de merkeziyetsizlikten ödün vermeden ölçeklenebilirliği artırma potansiyeli blockchain ağlarının geleceği için büyük umut vaat etmektedir.
Çeşitli blockchain'lerin bölümlemeyi potansiyel bir çözüm olarak değerlendirmesi şaşırtıcı değildir. Ethereum, ölçeklenebilirlik sorunlarını gidermek için bölümlemeyi Ethereum 2.0 yükseltmesi kapsamında entegre etmektedir. Bu uygulamanın, genel geliştirme planının kritik bir bileşeni olan Cancun yükseltmesi kapsamında yer alması beklenmektedir. Bununla birlikte, gelişmekte olan diğer tüm teknolojiler gibi, başarı araştırmaların, geliştirmelerin ve bölümleme uygulamalarının titiz bir şekilde test edilmesinin devam etmesine bağlı olacaktır.
Ek Okumalar
Sorumluluk Reddi: Bu içerik, size hiçbir beyan ve garanti verilmeksizin genel bilgilendirme ve eğitim amaçları doğrultusunda "olduğu gibi" sunulmaktadır. Bu içerik finansal, hukuki veya diğer bir mesleki tavsiye olarak yorumlanmamalıdır ve belirli bir ürün veya hizmetin satın alınmasını önerme amacı taşımamaktadır. Bu konuda uygun mesleki danışmanlardan tavsiye almalısınız. Makaleye bir üçüncü taraf tarafından katkıda bulunulduğunda, ifade edilen görüşlerin katkıda bulunan o üçüncü tarafa ait olduğunu ve Binance Academy'nin görüşlerini yansıtmadığını lütfen unutmayın. Daha fazla bilgi için sorumluluk reddimizin tam metnini buradan okuyabilirsiniz. Dijital varlık fiyatları dalgalanabilir. Yatırımınızın değeri yükselebileceği gibi düşebilir de ve yatırım yaptığınız tutarı geri alamayabilirsiniz. Yatırım kararlarınızın tüm sorumluluğu size aittir ve Binance Academy yaşanacak hiçbir kayıp için sorumluluk kabul etmez. Bu materyal finansal, hukuki veya diğer bir mesleki tavsiye olarak yorumlanmamalıdır. Daha fazla bilgi için Kullanım Koşulları ve Risk Uyarısı bölümlerimize bakabilirsiniz.