BatPay: ERC20 Token Mikro Ödemeleri için Gaz Verimli Protokol

İçindekiler

1. Giriş

BatPay (BatchPayment), Ethereum blok zinciri üzerindeki ERC20 token transferleri için özel olarak tasarlanmış bir vekil ölçeklendirme çözümüdür. Protokol, mikro ödeme senaryolarındaki yüksek gaz maliyeti sorununu, birden fazla işlemi tek işlemlerde birleştirerek çözmektedir. Bu yaklaşım, Wibson veri pazarı gibi dijital pazarlarda yaygın olarak görülen bire-çok ve az-çok ödeme senaryoları için özellikle uygundur.

Protokol üç temel toplu işlem anı üzerinden çalışır:

• Alıcının Satıcılara birden fazla ödemeyi tek işlemde kaydetmesi
• Satıcının çok sayıda ödemeyi cüzdanında toplaması
• BatPay platformunda kullanıcıların toplu kaydı

2. İlgili Çalışmalar

2.1 Ödeme Havuzları

Ödeme havuzları, ödeme bilgilerini yaprak düğümlerde saklamak için Merkle ağaçlarını kullanır; alacaklılar çekim için zincir dışı Merkle dallarını alır. Tek dağıtımlar için etkili olsa da, tekrarlayan ödemeler ağaç güncellemeleri gerektirir ve veri erişilebilirliği ve sahte güncellemelerle ilgili sorunlarla karşılaşır.

2.2 BatLog

BatLog, toplam ödüllerin kontratlarda saklandığı ve kullanıcıların biriken tutarları çektiği verimli ödül dağıtım mekanizmaları sağlar. Ancak, periyodik ödül dağıtımlarıyla sınırlıdır ve genel bire-çok ödeme problemlerini ele almaz.

2.3 Ödeme Kanalları

Raiden, Perun ve Celer gibi çözümler, kilitli depozitolar ile zincir dışı kanallar kullanır. Tekrarlayan kanal kullanımı için verimli olsalar da, katılımcıların meydan okuma dönemlerinde çevrimiçi olmasını gerektirir ve öncelikle bire-az ödemeler için uygundur.

2.4 Plasma Zinciri

Plasma zincirleri, ana ve alt zincirler arasında aracı görevi görerek kullanıcıların sahte işlemler sırasında çıkış yapmasını sağlar. Ancak, kitlesel çıkışlara karşı savunmasızlıkla yüzleşirler ve zincir operatörü erişilebilirliğine bağımlıdırlar.

2.5 zk-SNARKs Toplu Ödemeler

Bu yaklaşım, sıfır bilgi ispatları ile adres ve bakiye kaydı için Merkle ağaçlarını kullanır. Güçlü gizlilik garantileri sağlasa da, önemli hesaplama yükü ve karmaşıklık içerir.

3. BatPay Protokol Tasarımı

3.1 Çekirdek Mimari

BatPay, birden fazla ödeme işlemini tek blok zinciri işlemlerinde toplayan sofistike bir toplu işlem mekanizması kullanır. Mimari, ödeme kaydı, meydan okuma çözümleme ve çekim mekanizmaları olmak üzere üç ana bileşenden oluşur.

3.2 Toplu İşlem Operasyonları

Protokol, ödeme kaydı, fon toplama ve kullanıcı katılımı olmak üzere üç kritik toplu işlem fırsatını belirler. Her toplu işlem operasyonu, sabit maliyetleri birden fazla operasyona yayarak işlem başına gaz maliyetlerini önemli ölçüde azaltır.

3.3 Meydan Okuma Oyunu Mekanizması

BatPay, maliyetli zincir üstü doğrulamaları verimli bir meydan okuma oyunu ile değiştirir. Bu mekanizma, çoğu hesaplama yükünü zincir dışına iterken ekonomik teşvikler ve kriptografik ispatlar aracılığıyla güvenlik garantilerini korur.

4. Teknik Uygulama

4.1 Matematiksel Temel

Gaz optimizasyonu şu formülü izler: $G_{total} = G_{base} + n \times G_{marginal}$ burada $G_{base}$ sabit işlem maliyetlerini, $G_{marginal}$ ise ödeme başına artan maliyeti temsil eder. BatPay, toplu işlem yoluyla $G_{marginal}$'ı en aza indirerek verimlilik sağlar.

4.2 Akıllı Kontrat Kodu

function batchTransfer(
    address[] memory recipients,
    uint256[] memory amounts,
    bytes32 merkleRoot
) public payable {
    require(recipients.length == amounts.length, "Dizi uzunlukları uyuşmuyor");
    
    for (uint i = 0; i < recipients.length; i++) {
        _pendingBalances[recipients[i]] += amounts[i];
    }
    
    emit BatchTransfer(merkleRoot, recipients.length, msg.sender);
}

4.3 Gaz Optimizasyon Formülleri

Gaz tasarrufu şu şekilde hesaplanır: $S = \frac{G_{standard} \times n}{G_{batch} + n \times G_{perPayment}}$ burada $n$ toplu işlem boyutudur ve üstel ölçekleme avantajlarını gösterir.

5. Deneysel Sonuçlar

5.1 Performans Metrikleri

BatPay, ödeme başına 300-1000 gaz ile dikkat çekici performans elde eder ve bu, standart ERC20 transferlerine göre 1000 kat iyileşme anlamına gelir. Sistem, Ethereum ana ağı üzerinde yaklaşık saniyede 1700 işlem sürdürür.

5.2 Gaz Maliyet Analizi

Karşılaştırmalı analiz, geleneksel ERC20 transferlerinin ~50.000 gaz tükettiğini, BatPay'nin ise bunu toplu işlem boyutuna ve operasyonel parametrelere bağlı olarak 300-1000 gaz'a düşürdüğünü gösterir.

5.3 İşlem Kapasitesi Karşılaştırması

Ödeme kanalları ve diğer Katman 2 çözümleriyle karşılaştırıldığında, BatPay bire-çok ödeme senaryolarında daha üstün işlem kapasitesi sergilerken daha güçlü veri erişilebilirliği garantilerini korur.

6. Temel Özellikler

• Meta-işlemler: Son kullanıcılar için eter gerektirmeyen operasyonlar sağlar
• Anahtar kilitli ödemeler: Dijital malların atomik değişimini destekler
• Anında çekim: Fon erişimi için bekleme süresi yoktur
• Toplu kayıt: Maliyet etkin kullanıcı katılımı
• Veri erişilebilirliği sorunu yok: Tüm gerekli bilgiler zincir üstünde

7. Özgün Analiz

BatPay, blok zinciri mikro ödeme çözümlerinde önemli bir ilerlemeyi temsil ederek, Ethereum'un küçük değerli işlemler için kullanışlılığını sınırlayan temel ölçeklenebilirlik zorluklarını ele alır. Protokolün işlem toplu işleme ile meydan okuma oyunlarını birleştiren yenilikçi yaklaşımı, zincir üstü doğrulama ve zincir dışı hesaplama arasında dengeli bir ödünleşim yaratır. Bu tasarım felsefesi, Ethereum Vakfı ve Stanford Blockchain Research gibi kurumlardan yerleşik ölçeklendirme araştırmalarıyla uyumludur.

Raiden Network teknik incelemesinde belgelenen geleneksel ödeme kanallarına kıyasla, BatPay, katılımcılardan sürekli çevrimiçi olma gerektirmeden bire-çok ödeme senaryoları için üstün ölçeklenebilirlik sunar. Protokolün ödeme başına 300-1000 gaz verimliliği, standart ERC20 transferlerine göre üç büyüklük derecesi iyileşme anlamına gelir ve bu onu yükselen Katman 2 çözümleriyle rekabetçi kılarken daha güçlü güvenlik garantilerini korur.

Meydan okuma oyunu mekanizması, iyimser toplama yaklaşımlarını anımsatan ancak özellikle ödeme uygulamaları için optimize edilmiş sofistike kriptoekonomik tasarım sergiler. Bu yaklaşım, ana zincir üzerindeki hesaplama yükünü azaltırken ekonomik teşvikler aracılığıyla protokol bütünlüğünü sağlar. Matematiksel temel $G_{total} = G_{base} + n \times G_{marginal}$, toplu işlem boyutuyla üstel olarak artan net ölçeklenebilirlik avantajları sağlar.

BatPay'nin meta-işlem desteği, Ethereum uygulamalarında kritik bir kullanılabilirlik engelini ele alarak kullanıcıların gaz ücretleri için yerel ETH tutmadan protokolle etkileşime girmesini sağlar. Bu özellik, atomik takaslar için anahtar kilitli ödemelerle birleştiğinde, BatPay'yi verimli mikro ödeme yetenekleri gerektiren dijital pazarlar ve merkeziyetsiz uygulamalar için kapsamlı bir çözüm olarak konumlandırır.

Protokolün saniyede 1700 işlem performans metrikleri, Ethereum'un temel katman kapasitesini önemli ölçüde aşar ve bazı Katman 2 çözümlerini rahatsız eden veri erişilebilirliği problemlerinden kaçınır ve tüm işlemlerin kalıcı denetlenebilirliğini sağlar.

8. Gelecek Uygulamalar & Yönelimler

BatPay'nin mimarisi çok sayıda gelecek uygulamasını mümkün kılar:

• DeFi Mikro Getiri Dağıtımları: Binlerce likidite sağlayıcısına küçük getiri ödemelerinin verimli dağıtımı
• İçerik Para Kazanma: Yayın hizmetleri ve dijital içerik için mikro ödemeler
• Nesnelerin İnterneti Cihaz Ödemeleri: IoT ağlarında makineden makineye işlemler
• Oyun Ekonomileri: Oyun içi mikro işlemler ve ödül dağıtımları
• Çapraz Zincir Entegrasyonu: Çok zincirli ortamlara ve Katman 2 ağlarına genişleme

Gelecek geliştirme yönelimleri arasında gelişmiş gizlilik için sıfır bilgi ispatlarıyla entegrasyon, çapraz zincir uyumluluğu ve cüzdan entegrasyonları ve geliştirici araçları aracılığıyla iyileştirilmiş kullanıcı deneyimi yer alır.

9. Referanslar

1. Wibson Veri Pazarı Teknik İncelemesi (2018)
2. Ethereum Vakfı. "Ethereum Teknik İncelemesi" (2014)
3. Ödeme Havuzu Araştırması - Ethereum Research
4. Blok Zincirinde Merkle Ağacı Uygulamaları - IEEE Sempozyumu
5. BatLog: Verimli Ödül Dağıtımı - Blok Zinciri Konferansı Bildirileri
6. Raiden Network: Hızlı & Ölçeklenebilir Ödemeler - Teknik İnceleme
7. Plasma: Ölçeklenebilir Otonom Akıllı Kontratlar - Buterin & Poon
8. Blok Zinciri Ölçeklendirme için zk-SNARKs - Zcash Protokol Spesifikasyonu
9. Gaz Optimizasyon Teknikleri - Ethereum Sarı Kağıdı
10. Mikro Ödeme Kanal Ağları - ACM Computing Surveys