Kısa Özet
Blockchain'ler saniye başına yalnızca sınırlı sayıda işlemi işleyebilir. Örneğin Bitcoin ağı, saniye başına yaklaşık yedi işlem gerçekleştirebilir. Blockchain teknolojisi küresel olarak benimsenecekse, çok daha fazla veriyi çok daha hızlı bir şekilde yönetebilmeli, çünkü ancak bu durumda ağ çok yavaş veya pahalı hale gelmeden daha fazla kişi tarafından kullanılabilir. Fakat merkeziyetsiz birçok ağın temel tasarımı gereği, ölçeklenebilirliğin artırılmasıyla merkeziyetsizlik veya güvenlik zayıflama eğilimi gösterir. Bu durum, blockchain çıkmazı olarak bilinir. Bu sorunu çözmeye çalışan geliştiriciler, farklı mutabakat mekanizmaları ve bölümleme, yan zincirler ve ortak kanallar gibi ölçeklendirme çözümleriyle denemeler yapmaktadır.
Giriş
En temelde bir blockchain, ağa yayılmış bir dijital veritabanıdır. Bloklar, kronolojik olarak sıralanmış verilerdir. Bloklar birbiriyle bağlantılıdır ve kriptografik ispatlarla güvende tutulur. Bu teknolojinin farklı sektörlerdeki uygulamaları daha şimdiden çalışma ve yaşam şekillerimizi değiştirmektedir.
Ana fikir, merkeziyetsiz ve güvenli blockchainlerin, ağ veya piyasaların faaliyet göstermesi için üçüncü taraflara ihtiyaç duyulmayan bir dünyaya imkan tanımasıdır. Fakat uzmanlar, bu teknolojinin daha geniş çapta benimsenmesi için çözülmesi gereken temel bir sorun olduğunda genellikle hemfikirdir. Bahsedilen bu sorun da "blockchain çıkmazı" olarak bilinir.
Terim, Ethereum kurucu ortağı Vitalik Buterin tarafından popülerleştirilmiştir. Kavramı anlayabilmeniz için bir blockchainde arzu edilen üç farklı unsur olduğunu bilmeniz gerekir: merkeziyetsizlik, güvenlik ve ölçeklenebilirlik. Blockchain çıkmazı, blockchainlerin üç özellikte de eş zamanlı olarak optimal seviyelere ulaşmasının zor olduğu fikrini ifade eder. Bu unsurlardan birinin güçlenmesi, diğerinin zayıflamasına neden olur.
Makalemiz bu çıkmazın üç unsurunu da inceleyecek ve bunların her birini ayrıntılı olarak anlatacaktır. Her bir unsurdan ve bu unsurların nasıl bir araya geldiğinden detaylıca bahsetmek, blockchain çıkmazının nasıl ve neden ortaya çıktığının daha iyi anlaşılmasını sağlayacaktır. Bu makale, geliştiriciler tarafından ortaya atılmış bazı çözümlere de değinecektir.
Merkeziyetsizlik nedir?
Bitcoin ve benzer blockchainler, tasarım gereği merkeziyetsizdir. Tüm yapı, kontrolde bir kişi veya organizasyonun olmaması üzerine kurulmuştur. Aksine, merkeziyetsiz bir yapı kullanılır. Ağ katmanı, katılım göstermek isteyen herkese açıktır. Sonuç olarak, kontrol tek bir birimin elinde olmak yerine dağıtılmış durumdadır. Herkes aynı verilere erişim sahibidir. Bir kişi kayıtları kendi çıkarına olacak şekilde değiştirerek sistemi kandırmaya çalışırsa, diğer katılımcılar hatalı veriyi reddedecektir.
Çok fazla teknik ayrıntıya girmeden örnek olarak Bitcoin ağını inceleyelim. Kontrolde olan bir üçüncü taraf yoktur. Bunu finansal sistemde bankalara yönelik ihtiyaçla kıyaslayabiliriz. Bankalar, işlem yapan kişiler arasında güveni ve tüm kayıtların doğru tutulmasını sağlar. Fakat Bitcoin ağı, verilerin dijital veritabanına eklenmeden önce kontrol edilebilmesi ve onaylanabilmesi için tüm bu verileri ağdaki herkesle paylaşır. Ortaya çıkan sonuç ise üçüncü taraflara ihtiyaç duymaksızın var olabilen bir sistemdir.
Merkeziyetsizlik, Web3'ün mümkün olmasını da sağlar. Şu anda, günümüzün interneti olan Web2 kullanılmaktadır. Şirketler tarafından kontrol edilen, fakat kullanıcılar tarafından oluşturulmuş içerikleri barındıran site ve uygulamalarla doludur. Bir sonraki adım Web3'tür. Web3, merkeziyetsiz blockchainin insanların kendi verilerini ve çevrimiçi hayatlarını kontrol etmesine imkan tanıdığı bir internet versiyonudur.
Fakat dikkat edilmesi gereken bir nokta, farklı birçok kullanıcının herhangi bir verinin geçerliliği üzerinde hemfikir olmasına ihtiyaç duyan bu dağıtık sistemlerin çalışma tarzının gerektirdiği bilgi paylaşma ve işleme şeklinden dolayı işlem sürelerinin yavaş olabileceğidir. Dolayısıyla blockchainlerin ölçeklendirme yapması, diğer bir deyişle daha fazla veriyi daha yüksek hızda yönetme becerisine sahip olması gerekir. Ölçeklenebilirlikten bahsederken buna tekrar değineceğiz.
Buna ek olarak, merkeziyetsizlik hayali yalnızca altında yatan blockchainin güvenli olması durumunda gerçek olabilir. Blockchain güvenli değilse, kötü niyetli bir kişi kontrolü ele geçebilir ve verileri kendi çıkarına olacak şekilde değiştirebilir. Bu da bizi çıkmazın ikinci kısmına götürür: güvenlik.
Blockchain güvenliği nedir?
Güvenli olmayan bir borsanın ne kadar merkeziyetsiz olduğunun hiçbir önemi yoktur. İyi bir blockchain, kötü niyetli kişilerden gelecek saldırılara karşı dirençli olmalıdır. Merkezi sistemler güvenliğini sistemin kapalı olması gerçeğinden alır. Kontrolde olan kimse, verinin müdahaleye kapalı olduğunu garanti edebilir. Peki, herhangi birinin bir rol üstlenebildiği merkeziyetsiz sistemlerde güvenlik nasıl sağlanabilir?
Bu karmaşık bir konudur, fakat merkeziyetsiz blockchain güvenliğinin bir örneği olarak tekrar Bitcoin'e bakabiliriz. Bitcoin blockchaini kriptografi ve Proof of Work (PoW) adında bir ağ mutabakat mekanizmasının birleşimini kullanır. Kriptografi anlamında her bir blok bir tür dijital imzaya (veya hash) sahiptir. Herhangi bir değişiklik bir blokun hash'ini değiştireceği için tüm veri blokları değişiklik yapılamayacak şekilde birbiriyle bağlıdır. Veriyi değiştirmeye yönelik herhangi bir girişim, ağın geri kalanı tarafından hemen tespit edilecektir.
PoW mutabakat mekanizması bu yapının bir diğer parçasıdır. Kripto paranın kayıt defterini güvende tutmaya yardımcı olur. Proof of Work'ü detaylı anlatmak için ayrı bir makale gerekir, fakat kısaca özetleyecek olursak ağın üyeleri yalnızca madencilik olarak bilinen bir etkinlik aracılığıyla yeni işlemleri doğrulayabilir ve kayıt defterine ekleyebilir. Madencilik süreci, matematiksel bir bulmacayı çözmek için hesaplama gücü kullanmayı içerir. Bulmacayı çözme sürecinin bir kısmı bilgisayarların çok sayıda hashing işlemi yapmasını gerektirir. PoW mekanizması güvenli fakat nispeten yavaş olduğu için de bu durum ölçeklendirme sorununa etki eder.
Ağda ne kadar fazla katılımcı (düğüm) varsa, güvenliğin de bir o kadar yüksek olacağını belirtmek önemlidir. Daha fazla katılımcı olduğunda, kötü niyetli bir kişinin sistemin kontrolünü ele geçirmesi zorlaşır. Bu da %51 saldırısı ile ilişkilidir. Özetleyecek olursak: tek bir birim (ya da bir grup kötü niyetli kişi) bir blockchainin toplam ağ hash oranının %50'sinden fazlasının kontrolüne sahip olursa, mutabakatı geçersiz kılabilir ve zincirdeki verileri kendilerine fayda sağlayacak, örneğin tokenlerle çift harcama yapacak şekilde değiştirebilir.
Kısacası, güvenlik bir blockchainin başarılı olması için temel bir koşuldur, çünkü güvenlik olmazsa saldırganlar zincirin kontrolünü ele geçirerek onu işe yaramaz hale getirebilir.
Ölçeklenebilirlik nedir?
Ölçeklenebilirlik, saniye başına gitgide daha fazla işlemi destekleyebilen bir blockchain geliştirme hedefini temsil eder. Blockchain daha geniş bir kesime ve olası milyarlarca kullanıcıya hizmet edecekse ölçeklendirme gereklidir. Fakat hala birçok blockchain bu konuda zorlanmaktadır.
Bunun nedeni, blockchain için merkeziyetsizlik ve güvenliğin çok büyük bir öneme sahip olması nedeniyle öncelikle bu konulara odaklanılmasıdır. Merkeziyetsizlik, blockchainin değer ve hedefleri için o kadar büyük bir öneme sahiptir ki, tanınmış çoğu blockchainin temelinde yatar. Daha önce bahsettiğimiz gibi güvenlik de bir blockchainin başarılı ve kullanılabilir olabilmesi için temel bir gereksinimdir.
Fakat merkeziyetsizlik ve güvenliğe öncelik verildiğinde ölçeklendirme zor bir hale gelir. Bir zincirin yönetebileceği işlem sayısı son derece kısıtlı olabilir. Visa gibi merkezi bir ödeme sistemi, saniye başına 24.000 işlemi destekleyebildiğini belirtmektedir. Bunun nedeni ağın kapalı olması, herkese açık düğümler ve mutabakat uygulamalarının bulunmamasıdır. Bunu en tanınmış blockchainlerden bazılarıyla kıyaslayalım.
2022'de Bloomberg'e göre: "Eylül itibarıyla, Bitcoin saniye başına yediden fazla işlem gerçekleştirmeyi başaramadı ve en popüler ikinci ağ olan Ethereum da saniye başına yaklaşık 15 işlemle sınırlı kaldı — geleneksel borsalara kıyasla bu oldukça büyük bir farktı."
Daha önce de bahsettiğimiz gibi bu blockchain işlem hızları, bilginin merkeziyetsiz ağı oluşturan farklı katılımcılar tarafından nasıl işlenmesi gerektiğine ve PoW mutabakat mekanizmasının doğasına bağlı olarak sınırlıdır. Toplumda gitgide daha fazla kişi blockchain teknolojisini kullanmaya başlarsa, yönetebildiği işlem sayısının sınırlı olması nedeniyle ağ tıkanacaktır.
Blockchain çıkmazının nedeni
Yukarıda bahsedilen sorunun en bariz ve temel çözümü, onaylama ve ağa ekleme yapan katılımcı sayısını azaltarak daha fazla ölçeklendirme ve hıza ulaşmaktır. Fakat bunu yapmak, kontrolün daha az sayıda katılımcıya verilmesiyle merkeziyetsizliğin zayıflamasına neden olur. Aynı zamanda katılımcı sayısının azalması, saldırı ihtimalinin artması anlamına geleceğinden güvenliğin zayıflamasına da yol açar.
İşte çıkmaz bu nedenle oluşur: Arzu edilen merkeziyetsizlik ve güvenlik özelliklerinin arasındaki bağlantı göz önüne alındığında, blockchainin çalışma şeklinin temel tasarımı ölçeklendirme yapmayı zorlaştırır. Özelliklerden birini güçlendirdiğinizde diğerini zayıflatmış olursunuz. Merkeziyetsizliğe, güvenliğe veya her ikisine birden zarar vermeden ölçeklenebilirliği nasıl artırabilirsiniz?
Blockchain çıkmazının çözümü
Çıkmaz için kusursuz tek bir çözüm yoktur. Fakat bu sorunu çözmenin önemi dikkate alındığında, topluluk içinde ilginç sonuçlar doğuran farklı yaklaşımlar denenmiştir. Bu alanda nelerin yaşandığına dair fikir sahibi olabilmeniz için en popüler bazı geliştirmelere göz atalım:
1. Bölümleme
Blockchainleri (veya diğer veritabanı türlerini) belirli veri segmentlerini idare eden daha küçük, bölümlenmiş blockchainlere ayıran bir yöntemdir. Bu düzen, bir ağdaki tüm işlem ve etkileşimleri idare eden tek bir zincir üzerindeki baskıyı azaltır. Ayrılmış her bir blockchaine bölüm adı verilir ve bu bölümler kendi kayıt defterlerine sahiptir. Bölümler kendi işlemlerini işleyebilir, fakat bir işaret zinciri veya ana zincir bölümler arasındaki etkileşimleri idare eder. Blockchainin ana zincirinde bir değişiklik yapılıyor olması bölümlemeyi bir Katman 1 ağ ölçeklendirme yükseltmesi haline getirir.
2. Farklı mutabakat mekanizmaları
Bitcoin ağında böyle bir çıkmazın olmasının nedenlerinden biri de PoW'un güvenliği sağlamak için çalışma şeklidir. Madencilere, kripto algoritmalarına ve çok büyük miktarda merkeziyetsiz hesaplama gücüne yönelik ihtiyaç, güvenli ama yavaş bir sisteme yol açar. Çıkmazı çözmeye yönelik bir yaklaşım da mutabakatı sağlamak için farklı bir yol bulmaktır. Ethereum'un PoW'dan Proof of Stake'e (PoS) geçişinin arkasındaki nedenlerden biri de budur.
PoS blockchainlerde işlemlerin doğrulanmasında yer alan katılımcılar tokenlerini stake etmelidir (kilitlemelidir). Yüksek seviyede özelleştirilmiş madencilik makinelerine ihtiyaç yoktur. Ağa daha fazla doğrulayıcı eklemek daha basit ve erişilebilirdir. PoS, ölçeklenebilirliği dikkate alan farklı mutabakat mekanizması yaklaşımlarından yalnızca biridir.
3. Katman 2 çözümler
Hem bölümleme hem de farklı mutabakat mekanizmaları Katman 1 çözümler olarak bilinir. Bu çözümler, dayanak ağın temel tasarımını değiştirmeyi amaçlar. Fakat çıkmazı çözmeye çalışan diğer geliştiriciler, mevcut ağ yapısının üzerine inşa eden çözümler üzerinde çalışmaktadır. Diğer bir deyişle, yanıtın ikinci bir katmanda veya Katman 2'de yattığına inanırlar. Bu çözümlere örnek olarak yan zincirler ve ortak kanallar verilebilir.
Bir yan zincir, ana zincire bağlanan ayrı bir blockchaindir. Varlıkların iki zincir arasında kolayca geçiş yapabileceği şekilde düzenlenmiştir. Önemli bir nokta, yan zincirin farklı kurallar altında çalışabilmesi ve bu sayede de daha yüksek hız ve ölçeklenebilirliğe ulaşabilmesidir. Benzer şekilde, ortak kanallar da işlemleri ana zincirden çıkarmanın ve Katman 1'deki baskıyı hafifletmenin başka bir yoludur. Ortak kanal, kullanıcıların işlemlerini blockchaine yayınlamadan birbirleriyle etkileşim kurmasına imkan tanımak için ayrı bir zincir yerine bir akıllı sözleşme kullanır. Blockchain yalnızca kanalın başını ve sonunu kaydeder.
Son Söz
Blockchain çıkmazı, blockchainlerin dünyayı değiştirebilecek bir teknoloji olarak potansiyelini gerçekleştirmesinin önünde bir engel teşkil etmektedir. Blockchain ağları merkeziyetsizliği ve güvenliği sağlamak için saniye başına yalnızca az sayıda işlemi yönetebiliyorsa, geniş çapta benimsenmeye ulaşmak zor olacaktır. Fakat bu sorunu çözmek için geliştiricilerin ortaya attığı çözümler, blockchainin halihazırda ortaya koyduğu teknolojik ilerlemelerin devam edeceğini ve bu ağların gelecekte çok daha fazla veriyi yönetebileceğini göstermektedir.