Analisis Kedalaman Ekspansi off-chain

1. Kebutuhan untuk Memperluas Kapasitas

Visi masa depan blockchain adalah mencapai desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas, tetapi biasanya hanya dua dari tiga hal ini yang dapat dicapai. Ini dikenal sebagai masalah segitiga ketidakmungkinan dalam blockchain. Selama bertahun-tahun, orang telah mengeksplorasi bagaimana meningkatkan throughput dan kecepatan transaksi blockchain sambil memastikan desentralisasi dan keamanan, yaitu menyelesaikan masalah skalabilitas.

Mari kita terlebih dahulu mendefinisikan secara kasar desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas blockchain:

• Desentralisasi: Siapa pun dapat menjadi node untuk berpartisipasi dalam sistem blockchain, semakin banyak node, semakin tinggi tingkat desentralisasi.
• Keamanan: Semakin tinggi biaya untuk mendapatkan kendali atas sistem blockchain, semakin tinggi keamanannya, dan rantai dapat menahan proporsi serangan yang lebih besar.
• Skalabilitas: kemampuan blockchain untuk memproses sejumlah besar transaksi.

Forking besar pertama dari jaringan Bitcoin berasal dari masalah skalabilitas. Dengan meningkatnya jumlah pengguna dan volume transaksi, batas blok 1MB pada jaringan Bitcoin mulai mengalami kemacetan. Sejak 2015, komunitas Bitcoin telah memiliki perbedaan pendapat mengenai masalah skalabilitas, satu pihak mendukung peningkatan ukuran blok, sementara pihak lain mendukung penggunaan solusi Segregated Witness untuk mengoptimalkan struktur rantai utama. Pada 1 Agustus 2017, pihak yang mendukung blok besar mengembangkan sistem klien 8MB secara mandiri, yang mengakibatkan terjadinya fork besar pertama Bitcoin dan lahirnya BCH.

Jaringan Ethereum juga memilih untuk mengorbankan sebagian skalabilitas demi menjaga keamanan dan desentralisasi jaringan. Meskipun Ethereum tidak membatasi ukuran blok seperti Bitcoin, namun secara tidak langsung menetapkan batasan biaya bahan bakar untuk setiap blok, dengan tujuan mencapai konsensus tanpa kepercayaan dan memastikan distribusi node yang luas.

Dari CryptoKitties pada tahun 2017 hingga musim DeFi, kemudian munculnya GameFi dan NFT, permintaan pasar untuk kedalaman terus meningkat. Namun, Ethereum masih hanya dapat memproses 15-45 transaksi per detik, yang menyebabkan biaya transaksi meningkat, waktu penyelesaian menjadi lebih lama, dan sebagian besar DApp sulit untuk menanggung biaya operasional. Solusi penskalaan yang ideal adalah: meningkatkan kecepatan dan kedalaman jaringan blockchain sebanyak mungkin tanpa mengorbankan desentralisasi dan keamanan.

2. Jenis Rencana Perluasan

Kita dapat membagi rencana perluasan menjadi dua kategori besar: perluasan on-chain dan perluasan off-chain berdasarkan "apakah mengubah satu lapisan jaringan utama".

2.1 Perluasan on-chain

Konsep inti: solusi untuk meningkatkan kapasitas dengan mengubah satu lapisan protokol jaringan utama, saat ini solusi utama adalah pemisahan.

Ada berbagai solusi untuk memperluas kapasitas di blockchain, artikel ini tidak akan membahasnya secara mendetail, hanya menyebutkan dua di antaranya:

• Memperluas ruang blok, meningkatkan jumlah transaksi yang dikemas dalam setiap blok, tetapi akan meningkatkan tuntutan terhadap perangkat node, mengurangi tingkat desentralisasi.
• Sharding, membagi buku besar blockchain menjadi beberapa bagian, di mana node yang berbeda bertanggung jawab untuk pencatatan yang berbeda, perhitungan paralel dapat menangani beberapa transaksi secara bersamaan. Ini dapat mengurangi tekanan komputasi pada node dan ambang batas untuk bergabung, meningkatkan kecepatan pemrosesan transaksi dan tingkat desentralisasi, tetapi dapat menurunkan keamanan keseluruhan jaringan.

Mengubah protokol jaringan utama satu lapisan dapat menghasilkan dampak negatif yang tidak terduga, dan setiap celah keamanan yang kecil di lapisan dasar dapat mengancam keamanan jaringan secara keseluruhan.

2.2 off-chain ekspansi

Konsep inti: solusi skalabilitas yang tidak mengubah protokol jaringan utama lapisan satu yang ada.

Solusi perluasan off-chain dapat dibagi lagi menjadi Layer2 dan solusi lainnya:

• Layer2: Saluran Status, Plasma, Rollups
• Lainnya: Sidechains, Validium

3. Rencana ekspansi off-chain

3.1 Saluran Negara

3.1.1 Ringkasan

Saluran status menetapkan bahwa pengguna hanya perlu berinteraksi dengan jaringan utama saat saluran dibuka, ditutup, atau menyelesaikan sengketa, dengan interaksi antar pengguna dilakukan off-chain, untuk mengurangi waktu dan biaya transaksi, serta memungkinkan jumlah transaksi tidak terbatas.

Saluran status adalah protokol P2P sederhana yang cocok untuk aplikasi berbasis giliran, seperti permainan catur dua orang. Setiap saluran dikelola oleh kontrak pintar multi-tanda tangan yang berjalan di jaringan utama, yang mengontrol aset yang disimpan dalam saluran, memverifikasi pembaruan status, dan mengadili sengketa antara para peserta.

3.1.2 Garis Waktu

• 2015/02: Joseph Poon dan Thaddeus Dryja merilis draf white paper jaringan Lightning.
• 2015/11: Jeff Coleman pertama kali merangkum konsep State Channel secara sistematis.
• 2016/01: Joseph Poon dan Thaddeus Dryja secara resmi menerbitkan buku putih jaringan Lightning Bitcoin.
• 2017/11: Spesifikasi desain State Channel pertama yang berbasis pada kerangka Payment Channel, Sprites, diajukan.
• 2018/06: Counterfactual mengusulkan desain Generalized State Channels yang rinci.
• 2018/10: Mengusulkan konsep State Channel Networks dan Virtual Channels.
• 2019/02: Konsep saluran status diperluas menjadi N-Party Channels, Nitro adalah protokol pertama yang didasarkan pada ide ini.
• 2019/10: Pisa memperluas konsep Watchtowers, menyelesaikan masalah peserta yang perlu selalu online.
• 2020/03: Hydra mengajukan Fast Isomorphic Channels.

3.1.3 Prinsip Teknologi

Alur kerja umum dari saluran status:

1. Peserta membuka saluran dengan menyetor dana ke dalam kontrak pintar di jaringan utama.

2. Peserta dapat melakukan transaksi tanpa batas kali di off-chain, berkomunikasi satu sama lain untuk memperbarui status melalui pesan tanda tangan.

3. Saat menutup saluran, peserta mengirimkan status akhir ke kontrak mainnet. Jika mendapatkan tanda tangan dari semua pihak, segera eksekusi; jika tidak, harus menunggu periode tantangan berakhir.

4. Jika terjadi sengketa, dapat mengajukan bukti penipuan ke kontrak mainnet untuk melakukan tantangan.

3.1.4 Kelebihan dan Kekurangan

Keuntungan:

• Konfirmasi instan, biaya transaksi rendah
• Tingkat throughput tinggi, skalabilitas yang kuat
• Privasi yang baik

Kekurangan:

• Perlu mengunci dana terlebih dahulu
• Peserta harus tetap online
• Tidak berlaku untuk aplikasi dengan partisipasi terbuka
• Biaya untuk membangun dan menutup saluran tinggi

3.1.5 Aplikasi

Aplikasi utama: Jaringan Lightning Bitcoin, Jaringan Lightning Ethereum, Celer Network.

Jaringan Lightning Bitcoin:

• Diajukan pada tahun 2015, diluncurkan mainnet pada Maret 2018
• Hingga November 2022, terdapat 76.236 saluran pembayaran, 5049 BTC terkunci

Jaringan Lightning Ethereum:

• Didirikan pada tahun 2017, meluncurkan mainnet pada Mei 2020
• Saat ini kurangnya kemajuan pengembangan, beberapa bursa telah mencabut listing token RDN

Celer Network:

• Didirikan pada tahun 2018, menambah lapisan insentif
• Cocok untuk aplikasi interaksi frekuensi tinggi seperti platform e-sports

3.1.6 Perbandingan Aplikasi

Jaringan Lightning adalah aplikasi saluran status yang paling sukses saat ini, dengan ekosistem yang cukup lengkap. Jaringan Thunder berkembang cukup lambat. Celer Network telah memperluas lebih banyak skenario aplikasi dengan menambah lapisan insentif.

3.2 Sidechains

3.2.1 Ringkasan

Konsep sidechain diperkenalkan pada tahun 2012 dan artikel terkait pertama kali diterbitkan pada tahun 2014. Sidechain adalah bentuk blockchain yang muncul untuk mempercepat transaksi Bitcoin, yang dapat menggunakan kontrak yang lebih kompleks atau memperbaiki mekanisme konsensus. Ketika hasil transaksi sidechain akhirnya dikirim kembali ke mainchain, itu akan dicatat di sisi validator.

3.2.2 Garis Waktu

• 2012/01: Konsep sidechain Bitcoin diusulkan di ruang obrolan
• 2014/10: Publikasi makalah sidechain Bitcoin
• 2017/04: POA Network uji coba jaringan online
• 2017/10: Matic Network diluncurkan
• 2017/12: Peluncuran jaringan utama POA Network
• 2018/01: Skale testnet diluncurkan
• 2018/10: xDai Chain jaringan uji coba diluncurkan
• 2020/06: Skale mainnet diluncurkan, Matic PoS Chain mainnet diluncurkan
• 2021/02:Jaringan Matic berganti nama menjadi Jaringan Polygon
• 2021/02: Jaringan utama Ronin dari game Axie Infinity beroperasi
• 2021/12:xDai Chain bergabung dengan Gnosis Dao menjadi Gnosis Chain
• 2022/03: POA Network bergabung dengan Gnosis Chain

3.2.3 Prinsip Teknologi

Prinsip teknologi utama dari sidechain meliputi:

1. Penambatan dua arah: Validator rantai utama dan rantai samping mencatat status terkini satu sama lain secara real-time.

2. Ketidakcocokan pengikatan: Validator sidechain harus memantau aktivitas mainchain, tetapi mainchain tidak dapat mengonfirmasi status sidechain, perlu diperkenalkan mekanisme Certifiers.

3. Aset lintas rantai:

   • Rantai utama→rantai samping: rantai utama mengunci aset, rantai samping menghasilkan wrapped asset
   • Sidechain→Mainchain: sidechain menghancurkan wrapped asset, mainchain membuka aset

Keamanan aset di sidechain tergantung pada keamanan sidechain itu sendiri, terutama mekanisme konsensusnya.

3.2.4 Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan:

• Dapat melakukan transaksi cepat dan murah
• Dapat mendukung kontrak pintar yang lebih kompleks
• Tidak mempengaruhi keamanan dan desentralisasi rantai utama

Kekurangan:

• Harus bergantung pada mekanisme tanda tangan bersama, keamanan relatif rendah
• Jembatan lintas rantai mungkin menjadi target serangan
• Aset rantai utama harus dikunci di jembatan
• Sepenuhnya bergantung pada kejujuran validator

3.2.5 Aplikasi

Aplikasi Utama: Gnosis Chain( xDai), Polygon, Ronin

Rantai Gnosis:

• Peluncuran mainnet pada September 2018
• Bergabung dengan Gnosis DAO pada tahun 2021
• Menggunakan model PoSDAO, staking dapat memperoleh 15% APR
• Saat ini TVL sekitar $53M, ada 35 proyek yang berjalan

Polygon:

• Didirikan pada tahun 2017, diluncurkan di mainnet pada bulan Juni 2020
• Pada bulan Februari 2021, berganti nama, bertransformasi menjadi agregator solusi skala.
• Pengembangan ekosistem yang cepat, memiliki lebih dari 37k DApp
• Saat ini TVL sekitar $1,07B

Ronin:

• Sidechain yang dikembangkan untuk game Axie Infinity
• Peluncuran mainnet pada bulan Maret 2021
• Menggunakan konsensus PoA, maksimum 25 node verifikasi
• Diserang oleh peretas senilai 625 juta dolar pada Maret 2022

3.2.6 Perbandingan Aplikasi

Gnosis Chain fokus pada pembayaran stablecoin, Polygon berkembang paling cepat dan menyeluruh, Ronin dirancang khusus untuk permainan tetapi keamanan diragukan. Polygon berada di posisi terdepan dalam pembangunan ekosistem, inovasi teknologi, dan kekuatan finansial.

3.3 Plasma

3.3.1 Ringkasan

Plasma adalah kerangka kerja untuk membangun DApp yang dapat diskalakan. Ini muncul sebagai solusi evolusi untuk sidechain, bertujuan untuk meminimalkan kepercayaan pengguna terhadap Operator sidechain. Prinsip dasar Plasma adalah, bahkan jika terjadi kegagalan keamanan pada rantai Plasma, aset pengguna masih dapat ditarik kembali ke mainnet.

3.3.2 Garis Waktu

• 2017/08: Vitalik dan Joseph Poon mengajukan buku putih Plasma
• 2018/01:Vitalik mengusulkan Plasma MVP
• 2018/03: Vitalik mengusulkan Plasma Cash
• 2018/06: Dan Robinson mengusulkan Plasma Debit
• 2018/11:Fondasi BANKEX mengajukan Plasma Prime
• Sejak 2019: Komunitas Ethereum mulai mengeksplorasi Rollups

3.3.3 Prinsip Teknologi

Inti pemikiran Plasma:

1. Eksekusi off-chain: Sebagian besar pekerjaan diproses di luar mainnet.
2. Komitmen Status: Secara berkala mengirimkan status Plasma chain di mainnet
3. Mekanisme keluar: Pengguna dapat menarik dana dari Plasma chain ke mainnet kapan saja.

Proses pengguna:

1. Menyimpan aset di kontrak mainnet masuk ke dalam rantai Plasma
2. Melakukan transaksi di Plasma chain
3. Operator secara berkala mengajukan komitmen status ke jaringan utama
4. Pengguna dapat mengajukan permintaan untuk keluar kapan saja, setelah periode tantangan, aset dapat diambil kembali.