Blockchain ağları, merkezi yapıda olmayan node’lardan (düğüm) oluşur. Her bir node, deftere erişim sağlanması ve sürdürülmesi için önemli miktarda bilgi işlem, bant genişliği ve depolama kaynaklarından yararlanır. Bir blockchain ne kadar merkeziyetsiz ise o kadar çok sayıda node’a sahip olur. Bu fazlalık, blockchain ağının güvenliği için önemli bir faktör olsa da ağın hızı açısından olumsuz bir etkiye sahip olabilir. Çünkü bir ağdaki çok sayıda bulunan node, işlem doğrulamaya daha iyi katkıda bulunur.

Bu durumda güvenlik, ademi merkeziyetçilik ve ölçeklenebilirlik arasında denge kurmak önemlidir. Bu dengeyi sağlamak zorlu bir süreç olarak kabul edilir ve genellikle blockchain ağının önemli bir sorunu olan “Trilemma” olarak adlandırılır. Daha merkezi bir blockchain, güvenliği artırırken ölçeklenebilirliği azaltabilir. Blockchain ağında bulunan node’ların az olması, işlemlerin daha hızlı gerçekleştirilmesini sağlarken güvenlik açıklarının artmasına neden olabilir. Bilgisayar korsanları, node’ları az bulunan bir ağda, node’ların çoğunluğunu ele geçirebilir ve ağın kontrolünü ele geçirebilir. Bu, çifte harcama (double spending) sorununa ve kripto varlıkların daha değersiz hale gelmesine neden olabilir.

Blockchain ağları Trilemma ve benzer diğer sorunları çözmek için katmanlara ayrılır. Örneğin, Layer 1 ana blockchain ağını ifade ederken Layer 2, ana blockchain ağının dışında ve off-chain olarak gerçekleşen işlemler için üretilen çözümleri ifade eder.

Layer 1 (Katman 1), blockchain ağlarının mimarisindeki temel protokol veya ana ağ katmanını ifade eden kavramdır. Aynı zamanda Layer 1, bir blockchain ağı üzerine inşa edilen diğer tüm uygulamalar ve protokoller için bir alt yapı sağladığından dolayı genellikle blockchain ağının çekirdeği ya da temeli olarak da ifade edilir. Başka bir ifadeyle Layer 1, blockchain’deki temel işlevlerin gerçekleştirilmesini ve blockchain ağının ana yapı taşlarını sağlar.

Layer 1, bir blockchain protokolünün en alt seviyesinde yer alır ve blockchain’deki işlemlerin doğrulanmasını, blokların oluşturulmasını, konsensüs mekanizmasını ve güvenliği sağlar. 

Layer 1 Ağlarda Kullanılan Ölçeklenebilirlik Çözümleri Nedir?

Layer 1 ağlarının karşılaştığı en büyük sorunlardan biri ölçeklenebilirliktir. Başka bir ifadeyle Layer 1 ağlarının en büyük problemi ölçeklenememeleridir. Büyük blockchain ağları, işlemlerin yoğun şekilde gerçekleştirildiği zamanlarda işlemleri blockchain ağlarına işlerken yavaş kalır. Layer 2 çözümlerine ihtiyaç duyulmadan da kısmen de olsa Layer 1 sorunları çözülebilir.

Layer 1 ölçeklenebilirlik sorunları için kullanılan bazı çözümler şunlardır:

• Blok boyutunu artırmak
• Konsensüs algoritması değişimi
• Parçalama (sharding) uygulaması

Blok Boyutunu Artırmak

Bir blockchain ağında bulunan her bloğun işlem alabilme kapasitesi blok boyutu olarak adlandırılır. Blok boyutunun artırılması, tek bir blok içinde daha fazla işlem eklenebilmesi veya gerçekleştirilebilmesini mümkün hale getirir. Ancak blok boyutunun artırılması aynı zamanda blockchain ağının toplam veri boyutunun artırılmasını da gerektirir. Örneğin Bitcoin bloklarının boyutu 1MB ile sınırlıdır. Eğer blok boyutu iki katına çıkartılırsa ve tüm bloklar yine dolu bir şekilde işlenirse, Bitcoin ağının toplam boyutu iki katına çıkar. Bu durumda, ağa yeni katılacak bir madencinin daha fazla veri indirmesi gerekir ve bu da madenciliği daha zor hale getirir. Sonucunda ise blockchain ağının merkezi olmayan özelliği kaybedilebilir.

Konsensüs Algoritması Değişimi

Proof of Work ve Proof of Stake gibi konsensüs algoritmaları, blockchain ağları üzerinde yaygın olarak kullanılır. Proof of Work algoritması, yapısı gereği Proof of Stake’a göre daha yavaş işlem gerçekleştirir. Örneğin, Ethereum gibi projeler, hız ve ölçeklenebilirlik sorunlarına çözüm getirmek amacıyla konsensüs algoritmasını Proof of Stake’e dönüştürmeyi hedefleyen Ethereum 2.0 güncellemesini gerçekleştirecektir. Bu güncelleme ile hız ve ölçeklenebilirlik sorunlarının çözülmesi beklenmektedir.

Parçalama (Sharding) Uygulaması

Parçalama (sharding) uygulaması, Layer 1 ölçeklenebilirliği için kullanılan yaygın çözümlerden biridir. Parçalama uygulaması genellikle dağıtılmış defter teknolojisi kullanan blockchain ağları için uygulanabilen veri tabanı parçalama işlemidir. Parçalama uygulaması, blockchain’de bulunan node’ların iş yükünü dağıtarak ve işlem hızını artırarak bloğu farklı parçalara böler. Bölünen her bir parça, ağın tüm etkinliğinin bir alt kümesini yönetir. Başka bir ifadeyle kendi işlemleri, node’ları ve ayrı blokları vardır. Parçalama uygulaması sayesinde her node’un tüm blockchain’in tam bir kopyasını tutması gerekmez. Bunun yerine her node, yerel verilerinin durumunu, adres bakiyelerini ve diğer önemli metrikler dahil olmak üzere ana zincire geri bildirir. Böylelikle blockchain birden fazla yapıya bölünerek işlemler daha hızlı bir şekilde gerçekleştirilebilir.

Layer 1 ve Layer 2 İlişkisi

Layer 1 blockchain ağları, blockchain alt yapısının temel katmanını ifade eder. Bu katman, fikir birliği protokolünün çalıştırılması, işlemlerin işlenmesi ve dağıtılmış defterin korunması gibi görevlerden sorumludur. Layer 1 blockchain ağları genellikle izinsizdir, yani herhangi bir kişi blockchain ile etkileşime girebilir ve ağda bir node olabilir.

Layer 2 blockchain ağları ise Layer 1 blockchain ağları için ölçeklenebilirlik çözümleridir. Layer 2, ölçeklenebilirliği ve verimliliği artırmak amacıyla kullanılır ve temel katman olarak alttaki Layer 1 blockchain’inden yararlanır. Bu nedenle, genellikle daha düşük maliyetli bir kullanıma sahiptir. Layer 1 blockchain ağları, Layer 1 blockchain’in üzerine inşa edilir ve bazı işlemleri veya verileri daha küçük bir ölçekte işleyebilir. 

Layer 1 Örnekleri Nelerdir?  

Dünyada en yaygın ve bilinen layer 1 blockchain ağları şunlardır:

• Bitcoin
• Ethereum
• Algorand
• Cardano
• Elrond
• Harmony
• Celo
• THORChain
• Kava
• IoTeX

Bitcoin

Bitcoin, merkezi olmayan bir dijital varlıktır ve aynı zamanda eşler arası bir ödeme sistemidir. İlk olarak ortaya çıkan ve en yaygın olarak kullanılan layer 1 blockchain olarak kabul edilir. Bitcoin ağındaki işlemler, madenciler tarafından doğrulandığında kaydedilir ve onaylanır. Madenciler, işlemleri doğruladıktan sonra yeni oluşturulan Bitcoin'lerle ödüllendirilir. Bu sayede Bitcoin ağı güvenli ve güvenilir bir şekilde işlem yapabilir.

Ethereum

Ethereum, açık kaynaklı ve halka açık bir blockchain tabanlı dağıtılmış bilgi işlem platformu olarak tanımlanır. Kullanıcıların merkezi olmayan uygulamalar ve akıllı sözleşmeler geliştirmelerine ve dağıtmalarına imkân sağlar. Ether adında kendi kripto varlığa sahiptir ve dünya genelinde ikinci blockchain platformu olarak kabul edilir.

Algorand

Algorand, akıllı sözleşmeler kullanılarak çalışan bir alternatif Layer 1 blockchain seçeneğidir. Pure Proof of Stake (PPoS) konsensüs mekanizması kullanmasıyla Bitcoin ve Ethereum’dan ayrılır. Bu yöntem, doğrulama sürecini doğrudan dağıtmak için madencileri veya blok doğrulayıcılarını rastgele seçer.

Cardano

Cardano, Proof of Stake konsensüs mekanizmasını başarılı bir şekilde uygulayan Layer 1 blockchain’lerinden biridir. Ethereum'un işlem hızının 15 katından fazla işlemi saniyede 250'den fazla işlemle doğrulayarak daha iyi bir performans gösterir.

Elrond

Elrond, parçalama (sharding) uygulamasını Layer 1 ölçeklenebilirlik çözümü olarak kullanır. Teorik olarak, güvenli risk kanıtı (SPoS) konsensüs protokolü ve ASS (Adaptif Durum Parçalama) kombinasyonu aracılığıyla saniyede 100.000 tps’ye kadar işlem kapasitesine sahip olabilir. ASS, ağdaki trafik yüküne bağlı olarak parçaların dinamik olarak bölündüğü veya birleştiği bir parçalama yöntemidir. Bu yöntem, sadece ağı parçalara ayırmakla kalmaz aynı zamanda işlemleri de parçalar. Doğrulayıcıların farklı parçalar arasında dağıtılması, kötü niyetli bir parça tarafından ele geçirilme riskini azaltarak güvenliği artırır.

Harmony

Harmony, yatay bölümleme desteği sunan bir Layer 1 ağıdır ve Effective Proof of Stake (EPoS) algoritmasını kullanır. Blockchain’in ana ağı dört bölüme ayrılmıştır ve bu bölümler paralel bir şekilde çalışarak yeni bloklar oluşturur ve doğrular. Her bir bölüm bu süreci kendi hızında gerçekleştirebilir. Bu da farklı bölümlerin farklı blok yüksekliklerine sahip olabileceği anlamına gelir. Aynı zamanda Harmony, geliştiricileri ve kullanıcıları kendine çekmek için çapraz zincir finans stratejisini kullanır.

Celo

Celo, 2017 yılında Go Ethereum (Geth) üzerimden bir hard fork olarak ortaya çıkmıştır. Hard fork’tan sonra Celo, Proof of Stake ve yeni bir adres sistemi uygulamıştır. Bu da telefon numaralarının ortak anahtar olarak kullanılmasını mümkün kılarak Celo'yu küresel mobil ödeme çözümü haline getirir.

Celo'nun cEUR, cUSD ve cREAL olmak üzere üç adet kendi stablecoin’leri bulunur. Celo, PBFT (Pratik Bizans Hata Toleransı) kullanarak Proof of Stake fikir birliğini gerçekleştirir. Bu sayede az sayıda kötü niyetli node olsa bile tolere edilebilir. Yani, eklenen bir node iletişim yükünü artırsa da ağ bunu katlanarak artırabilir.

THORChain

THORChain, zincirler arası ve izne dayalı olmayan bir merkeziyetsiz borsa (DEX) olarak hizmet veren bir layer 1 ağıdır. Cosmos SDK kullanılarak geliştirilen bu platform, işlemleri doğrulamak için Tendermint fikir birliği mekanizmasını kullanır. THORChain'in temel amacı, varlıkları endeksleme veya wrap etme gerekliliği olmadan merkezi olmayan zincirler arası likidite sağlamaktır. Bu, birden fazla zincirde yatırım yapanlar için endeksleme ve wrap işlemlerine bağlı riskleri ortadan kaldırır.

THORChain, esas olarak yatırma ve çekim işlemlerini takip eden bir kasa yöneticisi işlevi görür. Bu sayede merkezi aracılara olan ihtiyacı ortadan kaldırarak merkezi olmayan bir likidite sağlanır. THORChain'in yerel kripto varlığı olan RUNE, işlem ücretlerinin yanı sıra güvenlik ve doğrulama için de kullanılır.

Kava

Kava, Ethereum’un geliştirici desteğiyle birleştirdiği Cosmos’un hızı ve birlikte çalışabilirliğini sağlayan bir Layer 1 blockchain’dir. Kava Network, ortak zincir mimarisini kullanır ve EVM ile Cosmos SDK geliştirme ortamlarını ayrı bir blockchain içinde birleştirir. Ayrıca, Cosmos ortak zincirindeki IBC (Inter-Blockchain Communication) desteği ile geliştiriciler, Cosmos ve Ethereum ekosistemleri arasında sorunsuz bir şekilde birlikte çalışabilen merkezi olmayan uygulamalar geliştirebilirler. Bu sayede, Kava üzerinde farklı zincirlerdeki varlıkları ve akıllı sözleşmeleri etkileşimli hale getirmek mümkün olur.

IoTeX

IoTeX, Nesnelerin İnterneti (IoT) ile blockchain teknolojisini birleştiren bir Layer 1 ağıdır. 2017 yılında kurulan IoTeX, kullanıcılara IoT cihazlarının oluşturulduğu veriler üzerinde tam kontrol sağlar ve DApp’ler, varlıklar ve hizmetler için bir platform sunar. IoTeX'in odak noktası, güvenli ve özel bir şekilde IoT cihazlarının verilerini işlemek ve yönetmek için blockchain teknolojisini kullanmaktır. IoTeX ağı, kullanıcıların kişisel verilerini güvence altına almak için blockchain üzerinde veri yönetimi ve paylaşımını destekler. Bu sayede, kullanıcılar verilerini güvenli bir şekilde kontrol edebilir ve diğer kullanıcılarla paylaşabilir. Aynı zamanda verilerinin değerini anlamlı şekilde kullanabilir.