Blockchain Lapisan 1 vs. Lapisan 2: Esensial
Popularitas mata uang kripto dan blockchain telah berkembang secara eksponensial, secara signifikan meningkatkan jumlah pengguna dan transaksi. Hal ini menyebabkan kemacetan infrastruktur untuk operasi jaringan blockchain. Untuk mencapai adopsi arus utama, industri perlu mencari solusi untuk menyelesaikan masalah skalabilitas guna memenuhi jumlah pengguna, transaksi, dan data yang terus berkembang.
Dua solusi utama yang digunakan oleh industri ini antara lain Lapisan 1 dan Lapisan 2:
Lapisan 1: Arsitektur blockchain dasar
Solusi penskalaan Lapisan 1: Perubahan mendasar yang dilakukan pada Lapisan 1
Lapisan 2: Integrasi pihak ketiga di atas jaringan Lapisan 1
Solusi scaling Lapisan 2: Meningkatkan kecepatan platform Lapisan 1 tanpa membuat perubahan mendasar pada kode atau arsitekturnya
Dalam artikel ini, kami akan menjelajahi trilema blockchain, Lapisan 1, dan Lapisan 2, serta cara membantu blockchain mencapai skalabilitas.
Trilema Blockchain
Istilah trilema blockchain mengacu pada teka-teki blockchain yang secara bersamaan mencapai tiga karakteristik berikut:
Desentralisasi: Distribusi daya komputasi/konsensus di seluruh jaringan
Keamanan: Pertahanan terhadap pelaku jahat dan serangan jaringan
Skalabilitas: Kemampuan blockchain untuk mendukung hasil transaksi yang tinggi
Diperdebatkan bahwa sistem hanya dapat mencapai dua dari tiga karakteristik, memaksanya untuk menyerah pada satu karakteristik.
Contoh Trilema Blockchain
Biasanya, blockchain mengalami kesulitan dengan trilema blockchain. Mari kita lihat beberapa contoh yang menonjol.
Ethereum
Ethereum terdesentralisasi dan sangat aman, dengan sekitar 561.000 validator. Hampir tidak mungkin untuk menyerang blockchain Ethereum, karena akan membutuhkan penyerang untuk mengambil lebih dari 51% validator untuk membahayakan jaringan. Namun, ini disertai dengan trade-off skalabilitas, itulah sebabnya biaya jaringan Ethereum meroket selama masa aktivitas yang tinggi.
Rantai Pintar Binance (Rantai BNB)
Berbeda dengan Ethereum, Rantai BNB hanya mengizinkan maksimum 21 validator. Oleh karena itu, jelas bahwa Rantai BNB tidak terdesentralisasi. Namun, ini memungkinkannya untuk mencapai tingkat keamanan dan skalabilitas yang tinggi.
Mengapa Skalabilitas Blockchain Penting?
Definisi kata “scalability” bervariasi dari ahli ke ahli. Namun, pada intinya, skalabilitas blockchain mengacu pada kapasitas sistem untuk menawarkan pengalaman yang kaya kepada setiap pengguna, terlepas dari jumlah total pengguna pada waktu tertentu.
Istilah throughput mengacu pada jumlah transaksi yang ditangani sistem per detik. Meskipun perusahaan/saluran pembayaran seperti Visa memproses hampir 20.000 TPS dengan jaringan pembayaran elektronik VisaNet, rantai utama Bitcoin hanya dapat melakukan 3 hingga 7 TPS.
Perbedaan kapasitas mungkin mengejutkan, tetapi ada penjelasan sederhana di baliknya. Bitcoin mengadopsi sistem terdesentralisasi, sementara VisaNet berjalan pada sistem terpusat. Yang pertama menggunakan lebih banyak daya dan waktu pemrosesan untuk melindungi privasi penggunanya. Setiap transaksi data harus melalui beberapa langkah, termasuk penerimaan, penambangan, distribusi, dan validasi oleh jaringan node.
Dengan mata uang kripto yang diharapkan menjadi kekuatan penting di dunia bisnis, pengembang blockchain mencoba meningkatkan lingkup penanganan blockchain. Dengan membuat lapisan blockchain dan mengoptimalkan skala Lapisan 2, mereka ingin mempercepat waktu pemrosesan dan meningkatkan jumlah TPS.
Masalah Skalabilitas Blockchain
Mari gunakan Ethereum sebagai contoh. Dalam teknologi blockchain, mekanisme konsensus adalah sistem toleransi kesalahan yang memungkinkan perjanjian pada satu status jaringan dalam node terdistribusi. Protokol ini memastikan bahwa semua node menyetujui transaksi dan disinkronkan. Hal ini membuat rantai Ethereum sangat sulit untuk ditimpa atau diserang.
Karena stabilitas dan keamanan Ethereum, kegilaan ICO dimulai, sehingga individu dapat membuat mata uang kripto dan aplikasi terdesentralisasi (DApp) pada blockchain. Akibatnya, ada masuknya pengguna dan peningkatan jumlah transaksi yang dilakukan di Ethereum. Ketika sistem menjadi tersumbat, biaya transaksi — atau gas yang dibayarkan kepada pihak yang memproses transaksi di jaringan Ethereum — meningkat.
Ketika jaringan blockchain tersumbat, transaksi yang tertunda berakhir di kumpulan memori dan membutuhkan lebih banyak waktu untuk diproses. Untuk mengatasi hal ini, penambang mulai memprioritaskan transaksi dengan harga gas yang lebih tinggi untuk mengonfirmasinya. Hal ini lebih lanjut meningkatkan biaya minimum yang diperlukan untuk melakukan transaksi.
Siklus kenaikan harga sampai pada titik di mana biaya gas meroket, membuat situasi memburuk bagi semua orang. Skala Lapisan 2 ditujukan untuk memberikan solusi atas masalah ini dan menurunkan biaya transaksi.
Apa Itu Lapisan 1?
Lapisan 1 adalah jaringan blockchain utama tempat blockchain dan DApp lain dibangun. Mereka dapat mendukung transaksi dan operasi yang dilakukan di blockchain. Untuk meningkatkan skalabilitas, Lapisan 1 harus membuat perubahan langsung pada kode atau arsitektur blockchain. Contohnya antara lain meningkatkan kecepatan konfirmasi blok atau meningkatkan kapasitas blok yang berisi data.
Ethereum, Rantai Pintar Binance, dan Solana adalah Lapisan 1 yang paling menonjol.
Mari kita lihat beberapa solusi penskalaan Lapisan 1.
Solusi Skala Lapisan 1
Mekanisme Konsensus
Blockchain yang berbeda menggunakan mekanisme konsensus yang berbeda.
Blockchain seperti Bitcoin menggunakan proof of work (PoW). Meskipun sistem PoW sangat aman, sistem ini dapat berjalan lambat. Hal ini karena memerlukan daya komputasi yang besar untuk memecahkan algoritma kriptografi. Ethereum dimulai dengan mekanisme konsensus PoW, yang menyebabkan kemacetan jaringan yang parah ketika sejumlah besar pengguna masuk ke jaringan Ethereum.
Sejak saat itu, Ethereum beralih untuk menggunakan mekanisme konsensus proof-of-stake (PoS) melalui The Merge, dan sekarang memproses serta memvalidasi blok baru berdasarkan konsensus dari jaringan. Peralihan ini memungkinkan Ethereum mengubah kecepatannya dari 10–20 transaksi per detik (TPS) menjadi lebih dari 20.000 TPS. Hal ini dicapai sambil mempertahankan desentralisasi dan keamanan.
Garpu Rantai
Solusi penskalaan lapisan 1 biasanya diperkenalkan oleh tim pengembangan blockchain. Memalsukan rantai berarti meningkatkan atau menyesuaikan blockchain. Ada 2 jenis fork: fork lunak dan fork keras.
Soft fork adalah perubahan arsitektur yang kompatibel dengan blockchain yang ada. Di sisi lain, hard fork adalah perubahan pada arsitektur blockchain yang sangat berbeda dari yang ada saat ini.
Contoh soft fork adalah soft fork jaringan Bitcoin, yang membantu meningkatkan kinerja jaringan dari sekitar 1.600 transaksi per blok menjadi 3.000.
Sedangkan perubahan yang lebih besar akan dilakukan pada blockchain, seperti meningkatkan ukuran blok Bitcoin menjadi 8MB, membutuhkan hard fork. Ini akan membuat dua versi Bitcoin, satu diperbarui, dan satu jaringan lama.
Sharding
Sharding adalah salah satu teknik scaling yang membagi set transaksi besar menjadi set data yang lebih kecil yang dikenal sebagai "shard". Jaringan memproses pecahan jaringan ini secara bersamaan, memungkinkan kerja berurutan pada beberapa transaksi alih-alih memiliki proses jaringan pada setiap transaksi secara berurutan. Ini adalah mekanisme yang lebih cepat dan efektif.
Selain itu, alih-alih menyimpan salinan blockchain secara keseluruhan, setiap simpul jaringan ditetapkan ke pecahan tertentu. Alamat, saldo, dan status umum shard individu menggunakan protokol komunikasi lintas shard sekaligus memberikan bukti ke mainchain.
Contoh blockchain yang memiliki sharding terintegrasi adalah Ziliqa dan Tezos.
Namun, perlu dicatat bahwa Sharding bersifat eksperimental dan belum ada Lapisan 1 yang berhasil menerapkannya.
Apa Itu Lapisan 2?
Lapisan 2 meningkatkan skalabilitas dan efisiensi protokol blockchain dengan berjalan di atasnya. Ini akan memungkinkan transaksi yang jauh dari Lapisan 1 menggunakan jaringan paralel eksternal.
Untuk menyelesaikan hasil transaksi, Lapisan 2 mengambil paket transaksi dari rantai utama, memprosesnya atas nama mereka, lalu menggabungkan transaksi kembali ke Lapisan 1. Blockchain Lapisan 1 menjadi kurang padat dan pada akhirnya lebih terukur dengan mengabstraksi sebagian besar pemrosesan data ke arsitektur tambahan.
Contoh Lapisan 2 yang menonjol adalah Polygon, Optimism, Arbitrum, zkSync, dan Jaringan Lightning Bitcoin.
Solusi Skala Lapisan 2
Berikut adalah beberapa solusi penskalaan Lapisan 2.
Blockchain Bersarang
Nesting adalah salah satu solusi penskalaan Lapisan 2 di mana protokol blockchain menempatkan blockchain lain di dalam atau di atas. Arsitektur blockchain bersarang biasanya melibatkan blockchain utama yang menetapkan aturan dan parameter untuk jaringan yang lebih luas, sementara eksekusi dilakukan pada web rantai sekunder yang saling terhubung.
Rantai tersarang terdiri atas rantai induk dan rantai anak. Rantai induk akan mendelegasikan ke rantai anak untuk melakukan transaksi. Transaksi akan dilakukan oleh rantai anak, yang kemudian akan memberi tahu rantai induk tentang hasilnya. Rantai induk akan memberikan hasil kepada Lapisan 1 setelah transaksi selesai.
Kecuali diperlukan untuk penyelesaian sengketa, blockchain dasar yang mendasarinya tidak berpartisipasi dalam operasi jaringan rantai tersarang. Karena setiap orang bekerja sama, ini adalah salah satu metode penskalaan terbesar dan lebih cepat. Pembagian tenaga kerja dalam paradigma ini mengurangi beban pemrosesan pada rantai utama, meningkatkan skalabilitas secara signifikan.
Contohnya adalah Proyek Plasma OMG, yang bertindak sebagai blockchain Lapisan 2 untuk Ethereum guna memastikan transaksi yang lebih murah dan lebih cepat.
Saluran State
Komunikasi dua arah antara blockchain dan saluran transaksi off-chain dapat difasilitasi melalui saluran negara. Saluran status pada dasarnya adalah sumber daya yang berdekatan dengan jaringan yang melakukan aktivitas menggunakan mekanisme kontrak multisig atau pintar, tanpa perlu validasi oleh node dari Lapisan 1.
Transaksi dapat dieksekusi tanpa harus mengirimkan data transaksi ke Lapisan 1. Setelah transaksi selesai, status akhir saluran akan dikirim ke Lapisan 1 untuk divalidasi. Mekanisme ini memungkinkan untuk meningkatkan kecepatan transaksi dan meningkatkan throughput jaringan secara keseluruhan. Saluran status menampilkan kecepatan dan privasi yang tak tertandingi. Tanpa perlu melalui pihak ketiga seperti penambang, saluran negara adalah salah satu solusi penskalaan terbaik yang ada.
Jaringan Raiden di Ethereum dan Jaringan Lightning di Bitcoin adalah contoh saluran negara. Kedua saluran status penggunaan ini yang dieksekusi oleh kontrak timelock (HTLC) hash. Meskipun Jaringan Lightning memungkinkan pengguna untuk menyelesaikan banyak transaksi mikro dalam waktu singkat, Raiden juga akan memungkinkan pengguna menjalankan kontrak pintar melalui saluran mereka.
Saluran negara bagian seperti Jaringan Lightning juga sepenuhnya aman, karena hanya partisipan yang mengetahui tentang transaksi tersebut. Sebaliknya, blockchain Lapisan 1 Ethereum mencatat semua transaksi dalam buku besar yang dapat diaudit secara publik.
Sidechain
Transaksi batch besar sering menggunakan sidechain, yang merupakan jaringan blockchain berbeda dengan rangkaian validator mereka sendiri (dan mekanisme konsensus), yang berdampingan dengan Lapisan 1 untuk meningkatkan kecepatan dan skalabilitasnya.
Dengan desain sidechain, tanggung jawab utama Lapisan 1 adalah menegakkan keamanan umum, memvalidasi catatan transaksi batch, dan menyelesaikan konflik. Setelah sidechain selesai memproses transaksi dari rantai utama, aset akan dikunci. Selain itu, sebagian besar sidechain memiliki federasi atau pihak ketiga independen lainnya yang memeriksa kembali untuk melihat apakah ada ketidakteraturan dalam aktivitas antara mainnet dan sidechain. Kontrak pintar atau kumpulan manusia dapat menjadi bagian dari federasi.
Ada dua perbedaan utama antara sidechain dan saluran status:
Transaksi yang dilakukan di sidechain tidak bersifat pribadi di antara partisipan; alih-alih, transaksi tersebut dipublikasikan di buku besar.
Rantai utama dan rantai samping lainnya tidak terpengaruh oleh cacat keamanan rantai samping.
Rollups
Salah satu pendekatan scaling yang semakin populer di lingkungan blockchain adalah peluncuran. Dalam rollups, kelompok transaksi dari Lapisan 1 dibundel, diproses secara off-chain, dan kemudian dimuat kembali ke dalam rantai utama.
Akibatnya, Lapisan 1 tidak harus menangani semuanya secara independen. Rollup memungkinkan jaringan Lapisan 1 seperti Ethereum menjadi lebih terukur. Rollup juga berfungsi secara berbeda. Yang lain mengadopsi pendekatan optimis, sementara yang lain menggunakan prosedur pengetahuan nol.
Dua jenis rollup adalah:
Rollup Optimistis: Ini mengasumsikan transaksi valid secara default. Oleh karena itu, mereka hanya melakukan komputasi untuk mendeteksi penipuan jika ada tantangan.
Rollup Tanpa Pengetahuan: Rollups ini menghitung off-chain. Selanjutnya, mereka mengirimkan bukti validitas ke lapisan dasar atau mainchain.
Rollup membantu meningkatkan hasil transaksi, membuka partisipasi, dan mengurangi biaya gas bagi pengguna.
Batasan Lapisan 1 dan Lapisan 2
Lapisan blockchain hadir dengan beberapa keuntungan. Misalnya, keuntungan utama dari solusi Lapisan 1 adalah bahwa pengembang tidak perlu menambahkan apa pun ke arsitektur yang ada, karena lapisan dasar diubah.
Sementara itu, solusi penskalaan Lapisan 2 tidak merusak protokol lapisan dasar. Selain itu, solusi ini memungkinkan beberapa transaksi mikro tanpa mengharuskan pengguna untuk membayar biaya transaksi yang sangat tinggi, atau membuang waktu untuk verifikasi penambang.
Namun, kedua lapisan blockchain ini memiliki batasan yang perlu dipertimbangkan.
Penambahan Protokol yang Ada
Masalah utama dengan lapisan blockchain adalah menambahkannya ke protokol yang ada. Baik Bitcoin maupun Etherium memiliki batas pasar miliaran. Pengguna memperdagangkan jutaan dolar setiap hari. Oleh karena itu, tidak masuk akal untuk memperumit proses melalui pengodean dan eksperimen yang tidak perlu, karena hal ini akan membutuhkan banyak uang.
Apa Masa Depan Setelah Lapisan 1 dan Lapisan 2?
Skalabilitas adalah salah satu alasan adopsi massal kripto tidak memungkinkan dalam industri blockchain saat ini. Seiring meningkatnya permintaan mata uang kripto, tekanan untuk menyesuaikan protokol blockchain juga akan meningkat. Karena kedua lapisan blockchain memiliki keterbatasan tertentu, solusinya di masa depan adalah membangun protokol yang dapat mengatasi trilema skalabilitas.
Kesimpulan
Sehubungan dengan kemacetan yang disebutkan di atas, ada dua opsi yang tersedia: 1) mengurangi masalah scaling, atau 2) mencari alternatif yang layak. Pengembang blockchain memilih yang pertama, beralih ke skala Lapisan 2 yang sedang berjalan dengan Ethereum.
Pada saat publikasi, sistem blockchain masih dikembangkan. Pertanyaan mendesak untuk masa depan adalah apakah lapisan blockchain dan skala Layer2 akan bersifat sementara atau permanen.