Skalabilitas blockchain

Struktur yang mendasari jaringan terdesentralisasi blockchain saat ini menghadapi tantangan unik yang disebut Trilema Blockchain: tindakan penyeimbangan antara desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas dalam infrastruktur blockchain.

Desentralisasi Blockchain mengacu pada distribusi kekuatan komputasi dan konsensus yang berarti di seluruh jaringan. Sementara keamanan mencerminkan pertahanan protokol blockchain terhadap aktor jahat dan serangan dunia maya. Keduanya dianggap sangat diperlukan untuk berfungsinya jaringan blockchain.

Skalabilitas, mengacu pada kemampuan jaringan blockchain untuk mendukung hasil transaksi yang tinggi dan pertumbuhan di masa depan. Skalabilitas penting karena merupakan satu-satunya cara bagi jaringan blockchain untuk bersaing secara wajar dengan platform terpusat, dengan waktu penyelesaian yang cepat.

Perbandingan yang umum digunakan untuk menunjukkan kesenjangan dalam skalabilitas adalah bahwa Bitcoin memproses antara 4-7 transaksi per detik (TPS). Di sisi lain, Visa memproses ribuan TPS. Untuk bersaing dengan sistem yang ada, teknologi blockchain harus menyamai atau melampaui skalabilitas tingkat tinggi ini.

Solusi penskalaan Lapisan-1 dan Lapisan-2 lahir untuk mengatasi masalah ini.

Konsep dasar Layer 1 dan Layer 2

Lapisan-1 (Layer 1) mengacu pada blockchain yang mendasarinya seperti Bitcoin, Ethereum.

Lapisan 2 (Layer 2) adalah lapisan jaringan overlay di atas platform blockchain seperti Lightning Network, Polygon... yang dapat digunakan dengan blockchain lapisan-1.

Solusi ekstensi lapisan-1

Solusi penskalaan lapisan-1 meningkatkan lapisan dasar protokol blockchain itu sendiri untuk meningkatkan skalabilitas.

Berikut cara kerja lapisan-1: Solusi lapisan-1 secara langsung mengubah aturan protokol untuk meningkatkan kapasitas dan kecepatan transaksi, sekaligus mengakomodasi lebih banyak pengguna dan data.

Solusi penskalaan lapisan-1 mungkin memerlukan persyaratan seperti meningkatkan jumlah data yang terdapat di setiap blok atau meningkatkan kecepatan konfirmasi blok, untuk meningkatkan throughput jaringan secara keseluruhan.

Dua solusi lapisan-1 yang populer adalah:

  • Ubah protokol konsensus

  • Pembagian

Ubah protokol konsensus

Proof of Work (PoW) adalah protokol konsensus yang saat ini digunakan pada blockchain populer seperti Bitcoin. Meskipun PoW aman, namun lambat. Itu sebabnya banyak blockchain baru mendukung mekanisme konsensus Proof of Stake (PoS).

Daripada mewajibkan penambang untuk menyelesaikan algoritma kriptografi menggunakan daya komputasi seperti pada PoW, sistem PoS memproses dan memvalidasi blok data transaksi baru berdasarkan partisipan yang mempertaruhkan aset dalam hipotek dalam jaringan.

Ethereum 2.0 akan bertransisi ke PoS, yang diharapkan dapat meningkatkan kapasitas jaringan secara signifikan, sekaligus meningkatkan desentralisasi dan melindungi keamanan jaringan.

Pembagian

Sharding adalah mekanisme yang diadaptasi dari database terdistribusi yang telah menjadi salah satu solusi penskalaan lapisan-1 yang paling populer.

Sharding berarti memecah status seluruh jaringan blockchain menjadi kumpulan data terpisah yang disebut “shards”. Segmen-segmen ini diproses secara bersamaan secara paralel oleh jaringan, memungkinkan pekerjaan berurutan dilakukan pada beberapa transaksi.

Selain itu, setiap node ditugaskan ke pecahan tertentu, alih-alih mempertahankan seluruh salinan blockchain. Pecahan individual memberikan bukti ke rantai utama dan berinteraksi satu sama lain untuk berbagi alamat, saldo, dan keadaan umum menggunakan protokol komunikasi antar pecahan.

Ethereum 2.0 adalah protokol blockchain kelas atas yang mengeksplorasi shard, bersama dengan Zilliqa, Tezos, dan Qtum.

Solusi perluasan lapisan-2

Lapisan-2 mengacu pada jaringan atau teknologi yang beroperasi di atas protokol blockchain yang mendasarinya, untuk meningkatkan skalabilitas dan efisiensi blockchain.

Solusi penskalaan lapisan-2 memerlukan pengalihan sebagian beban transaksi protokol blockchain ke arsitektur sistem yang berdekatan, yang kemudian memproses dan melaporkan kembali ke blockchain utama. Dengan demikian, blockchain lapisan dasar tidak terlalu padat – dan pada akhirnya lebih terukur.

Solusi lapisan-2 meliputi:

  • Blockchain bersarang

  • Saluran negara.

  • Rantai samping.

Blockchain bersarang

Blockchain bersarang pada dasarnya adalah blockchain di dalam, atau lebih tepatnya, di blockchain lain. Arsitektur blockchain bersarang biasanya melibatkan blockchain utama, yang menetapkan parameter untuk jaringan yang lebih luas. Sementara eksekusi berlangsung pada jaringan rantai sekunder yang saling berhubungan.

Beberapa level blockchain dapat dibangun di atas rantai utama, dengan setiap level menggunakan koneksi induk-anak. Thread induk mendelegasikan pemrosesan ke thread anak, dan mengembalikan hasilnya ke thread induk setelah selesai. Blockchain yang mendasarinya tidak berpartisipasi dalam fungsi jaringan rantai sekunder, kecuali diperlukan penyelesaian perselisihan.

Mendistribusikan pekerjaan menurut model ini mengurangi beban pemrosesan pada rantai utama untuk meningkatkan skalabilitas secara eksponensial. Proyek OMG Plasma adalah contoh infrastruktur blockchain bertumpuk lapisan-2, yang digunakan di atas protokol Ethereum lapisan-1 untuk memfasilitasi transaksi yang lebih cepat dan lebih murah.

Saluran negara

Saluran negara memfasilitasi komunikasi dua arah antara blockchain dan saluran transaksi off-chain serta meningkatkan kapasitas dan kecepatan transaksi secara keseluruhan.

Saluran negara tidak memerlukan konfirmasi oleh node jaringan lapisan-1. Sebaliknya, ini adalah sumber daya yang berdekatan dengan jaringan yang diblokir menggunakan mekanisme multisig atau kontrak pintar.

Ketika suatu transaksi atau serangkaian transaksi diselesaikan pada saluran negara, “keadaan” akhir dari “saluran” dan semua transisi yang melekat dicatat ke blockchain yang mendasarinya. Jaringan Liquid, Celer, Bitcoin Lightning, dan Jaringan Raiden Ethereum adalah contoh saluran negara.

Dalam keseimbangan antara trio Blockchain, saluran pengorbanan negara harus mengorbankan beberapa tingkat desentralisasi untuk mencapai skalabilitas yang lebih besar.

Rantai samping

Sidechain adalah rantai transaksi yang berdekatan dengan blockchain yang sering digunakan untuk transaksi batch besar. Sidechain menggunakan mekanisme konsensus independen – yaitu terpisah dari rantai asli – yang dapat dioptimalkan untuk kecepatan dan skalabilitas.

Dengan arsitektur sidechain, peran utama rantai utama adalah menjaga keamanan secara keseluruhan, mengonfirmasi catatan transaksi secara batch, dan menyelesaikan perselisihan. Sidechains dibedakan dari saluran negara dalam beberapa cara yang terintegrasi.

Pertama, transaksi sidechain tidak bersifat rahasia, melainkan dicatat secara publik di buku besar. Selain itu, pelanggaran keamanan sidechain tidak memengaruhi rantai utama atau sidechain lainnya. Menyiapkan sidechain memerlukan upaya yang signifikan, karena infrastruktur sering kali dibangun dari awal.

Keuntungan dari 2 solusi

Layer-1 tidak perlu menambahkan apa pun di atas arsitektur yang sudah ada.

Layer-2 tidak mengacaukan protokol blockchain yang mendasarinya. Solusi lapisan-2 seperti saluran negara dan khususnya Lightning Network, untuk memungkinkan beberapa transaksi mikro tanpa membuang waktu memverifikasi penambang dan membayar biaya transaksi yang tidak perlu.

Masalahnya ada untuk kedua solusi

Ada dua masalah penting dengan solusi skalabilitas lapisan-1 dan lapisan-2.

Pertama, terdapat kesulitan dalam menambahkan solusi ini ke protokol yang ada.

Ethereum dan Bitcoin keduanya memiliki kapitalisasi pasar miliaran dolar. Jutaan dolar diperdagangkan setiap hari. Inilah sebabnya mengapa tidak masuk akal untuk menambahkan kode yang tidak perlu, dan komplikasi, untuk bereksperimen dengan protokol ini, bereksperimen dengan banyak uang.

Kedua, meskipun Anda membuat protokol dari awal yang menggabungkan teknik-teknik ini, hal tersebut mungkin masih belum menyelesaikan dilema skalabilitas.

Istilah “triad skalabilitas” diciptakan oleh pendiri Ethereum, Vitalik Buterin. Itulah trade-off yang harus dilakukan oleh proyek blockchain ketika memutuskan cara mengoptimalkan arsitekturnya, dengan menyeimbangkan tiga properti berikut – desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas.

Misalnya: Bitcoin ingin mengoptimalkan keamanan dan desentralisasi, itulah sebabnya mereka harus berkompromi pada skalabilitas.

Solusi untuk diselesaikan

Solusinya adalah membangun protokol dari awal dengan solusi bawaan ini. Selain itu, ini juga dapat memecahkan dilema skalabilitas.

Pemenang Turing Award, Silvio Micali, sedang membangun sebuah proyek bernama “Algorand,” yang mencoba melakukan hal tersebut. Algorand menggunakan protokol konsensus yang disebut bukti kepemilikan murni (PPoS).

Dalam PPoS:

  • Pemimpin dan verifikator terpilih (SV) dipilih dari setiap langkah Perjanjian Bizantium.

  • Biaya komputasi yang dihadapi pengguna hanya terkait dengan pembuatan dan verifikasi tanda tangan serta operasi penghitungan sederhana.

  • Biayanya tidak bergantung pada jumlah pengguna yang dipilih untuk setiap blok. Jumlah ini konstan dan tidak dipengaruhi oleh ukuran keseluruhan jaringan.

  • Meningkatkan daya komputasi secara langsung meningkatkan kinerja, menjadikan Algorand dapat diskalakan dengan sempurna. Artinya, seiring bertambahnya ukuran jaringan, kecepatan transaksi akan tetap tinggi tanpa menimbulkan biaya tambahan.

Menyimpulkan

Skalabilitas adalah alasan terbesar yang mencegah adopsi mata uang kripto secara mainstream. Untuk memastikan bahwa mata uang kripto dapat diskalakan dan cukup cepat untuk transaksi sehari-hari, kita memerlukan protokol yang dirancang khusus untuk mengatasi masalah ini.

Solusi penskalaan lapisan-1 dan lapisan-2 adalah dua sisi dari mata uang mata uang kripto yang sama. Ini adalah strategi yang dirancang untuk membuat jaringan blockchain lebih cepat dan lebih responsif terhadap basis pengguna yang berkembang pesat.

Strategi-strategi ini juga tidak eksklusif. Banyak jaringan blockchain mengeksplorasi kombinasi solusi penskalaan lapisan-1 dan lapisan-2 untuk mencapai peningkatan skalabilitas, tanpa mengorbankan keamanan atau desentralisasi penuh.

Sumber: Disusun (Gemini-Cryptopedia, Petro Wallace)