Analisis Kedalaman Perluasan off-chain

Penulis: Ellaine Xu, Hettie Jiang, June Wang, Walon Lin, Yiliu Lin

1. Pentingnya Perluasan

Masalah segitiga tak mungkin yang dihadapi oleh blockchain: desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas sulit untuk dipenuhi sekaligus. Salah satu topik hangat dalam pengembangan blockchain saat ini adalah bagaimana meningkatkan throughput dan kecepatan transaksi blockchain dengan tetap menjamin desentralisasi dan keamanan, yaitu menyelesaikan masalah skalabilitas.

Definisi desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas blockchain:

• Desentralisasi: Semakin banyak jumlah node, semakin tinggi tingkat desentralisasi, jaringan tidak dikendalikan oleh sekelompok kecil.
• Keamanan: Semakin tinggi biaya untuk mendapatkan kontrol sistem blockchain, semakin tinggi keamanannya, dapat menahan serangan dari proporsi partisipan yang lebih besar.
• Skalabilitas: Kemampuan blockchain untuk memproses sejumlah besar transaksi.

Forking besar pertama dari jaringan Bitcoin berasal dari masalah kapasitas. Pada 1 Agustus 2017, sistem klien 8MB yang dikembangkan oleh Bitcoin ABC mulai beroperasi, menyebabkan forking besar pertama dalam sejarah Bitcoin, yang melahirkan jenis koin baru BCH.

Jaringan Ethereum membatasi jumlah transaksi dengan membatasi biaya bahan bakar yang dapat ditampung dalam satu blok, untuk mencapai Konsensus Tanpa Kepercayaan dan memastikan distribusi node yang luas. Dengan munculnya aplikasi on-chain, permintaan pasar untuk throughput terus meningkat, tetapi Ethereum hanya dapat memproses 15-45 transaksi per detik, yang menyebabkan biaya transaksi meningkat, waktu penyelesaian menjadi lebih lama, sebagian besar Dapps sulit untuk menanggung biaya operasional, jaringan menjadi lambat dan mahal, masalah skala blockchain perlu segera diselesaikan.

2. Kategori Rencana Perluasan

Berdasarkan “apakah mengubah satu lapisan jaringan utama” sebagai standar, membagi rencana peningkatan kapasitas menjadi dua kategori besar: peningkatan kapasitas on-chain dan peningkatan kapasitas off-chain.

2.1 ekspansi on-chain

Konsep inti: solusi untuk mencapai efek peningkatan kapasitas dengan mengubah satu lapisan protokol jaringan utama, saat ini solusi utama adalah sharding.

Ada berbagai solusi untuk skalabilitas on-chain, artikel ini tidak akan membahasnya secara mendalam, berikut adalah dua solusi yang disebutkan secara singkat:

• Opsi satu adalah memperluas ruang blok, yaitu meningkatkan jumlah transaksi yang dikemas dalam setiap blok, tetapi ini akan meningkatkan persyaratan untuk perangkat node berkinerja tinggi, meningkatkan ambang batas untuk bergabung sebagai node, dan mengurangi tingkat “desentralisasi”.
• Skema kedua adalah sharding, membagi buku besar blockchain menjadi beberapa bagian, tidak lagi setiap node berpartisipasi dalam semua pencatatan, tetapi berbeda sharding yaitu node yang berbeda bertanggung jawab atas pencatatan yang berbeda, perhitungan paralel dapat memproses beberapa transaksi secara bersamaan; ini dapat mengurangi tekanan perhitungan pada node dan ambang masuk, meningkatkan kecepatan pemrosesan transaksi dan tingkat desentralisasi; tetapi ini berarti bahwa kekuatan komputasi di seluruh jaringan terdistribusi, yang akan mengurangi “keamanan” seluruh jaringan.

Mengubah kode protokol jaringan utama dapat menghasilkan dampak negatif yang sulit diprediksi, karena setiap celah keamanan yang halus di lapisan bawah dapat mengancam keamanan seluruh jaringan secara serius, dan jaringan mungkin terpaksa melakukan fork atau menghentikan pemeliharaan untuk melakukan upgrade.

2.2 off-chain scaling

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

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

• Layer2: Saluran Negara, Plasma, Rollups( Rollups Optimis, Rollups ZK)
• Solusi lain: Sidechains, Validium

3. Rencana perluasan off-chain

3.1 Saluran Negara

3.1.1 Ringkasan

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

Saluran status adalah protokol P2P sederhana yang cocok untuk “aplikasi berbasis giliran”, misalnya, permainan catur antara dua orang. Setiap saluran dikelola oleh kontrak pintar multi-tanda tangan yang berjalan di jaringan utama, kontrak ini mengontrol aset yang disimpan dalam saluran, memverifikasi pembaruan status, dan mengadili perselisihan antara peserta berdasarkan bukti penipuan yang dilengkapi dengan tanda tangan dan cap waktu.

(# 3.1.2 Garis Waktu

• 2015/02, Joseph Poon dan Thaddeus Dryja merilis draf whitepaper jaringan lightning.
• 2015/11, Jeff Coleman pertama kali merangkum secara sistematis konsep State Channel, mengajukan bahwa Payment Channel Bitcoin adalah salah satu sub-kasus dari konsep State Channel.
• 2016/01, Joseph Poon dan Thaddeus Dryja secara resmi menerbitkan kertas putih “The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments” yang mengusulkan solusi skalabilitas untuk jaringan Lightning Bitcoin yaitu Payment Channel ) saluran pembayaran ###, yang hanya digunakan untuk menangani pembayaran transfer di jaringan Bitcoin.
• 2017/11, spesifikasi desain pertama untuk State Channel yang berbasis pada kerangka Payment Channel, yaitu Sprites, diusulkan.
• 2018/06, Counterfactual mengusulkan desain Generalized State Channels yang sangat rinci, ini adalah desain pertama yang sepenuhnya terkait dengan saluran status.
• 2018/10, artikel Generalised State Channel Networks mengajukan konsep State Channel Networks dan Virtual Channels.
• 2019/02, konsep saluran status diperluas ke N-Party Channels, Nitro adalah protokol pertama yang dibangun berdasarkan ide tersebut.
• 2019/10, Pisa memperluas konsep Watchtowers untuk mengatasi masalah semua peserta yang perlu terus online.
• 2020/03, Hydra mengusulkan Fast Isomorphic Channels.

(# 3.1.3 Prinsip Teknologi

Alur kerja saluran status:

1. Pengguna menyetor dana ke dalam kontrak di kedalaman dan menguncinya, saluran dibuka.
2. Pengguna melakukan transaksi off-chain, mengonfirmasi setiap transaksi dengan tanda tangan.
3. Ketika perlu menutup saluran, kirimkan status akhir ke kontrak on-chain.
4. Jika ada sengketa, dapat masuk ke periode tantangan dan mengajukan bukti.
5. Kontrak akan mengembalikan dana kepada pengguna berdasarkan status akhir atau hasil tantangan.

![Laporan Penelitian Kedalaman: Analisis Menyeluruh tentang Ekspansi off-chain])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-815c5eb2bdba725e04eebe67b22d42aa.webp###

(# 3.1.4 Kelebihan dan Kekurangan

Keuntungan:

• Konfirmasi Instan
• Biaya rendah
• Tingkat privasi yang tinggi
• Tingkat throughput yang tinggi

Kekurangan:

• Perlu pemantauan online yang berkelanjutan
• Tidak dapat menangani keluarnya dalam skala besar
• Kapasitas saluran terbatas
• Likuiditas rendah
• Kurangnya universalitas

![Laporan Penelitian Kedalaman Sepuluh Ribu Kata: Analisis Lengkap tentang Ekspansi off-chain])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-010d7309e0cc697da400d07e6948a16e.webp###

(# 3.1.5 Aplikasi

Jaringan Lightning Bitcoin:

• adalah saluran pembayaran kecil di jaringan Bitcoin
• Melalui saluran pembayaran kecil off-chain dan perantara membentuk jaringan transaksi, menyelesaikan masalah skalabilitas jaringan Bitcoin.
• Secara teori dapat memproses satu juta transaksi per detik
• Ekosistem terus berkembang, aplikasi mencakup pembayaran, dompet, manajemen node, dan berbagai kategori lainnya

Jaringan Lightning Ethereum:

• Saluran pembayaran mikro berbasis Ethereum
• Teknologi ini saat ini belum diadopsi secara luas
• Tim sedang merenovasi Raiden Network, agar dapat berjalan di jaringan Layer2 Rollup Ethereum.

Celer Network:

• Pada dasarnya adalah jaringan kilat yang ditingkatkan dengan lapisan insentif
• Dapat membangun Dapps blockchain tipe interaksi frekuensi tinggi yang cepat, mudah digunakan, biaya rendah, dan aman melalui teknologi ekstensi off-chain dan model ekonomi insentif.
• Telah diluncurkan produk jembatan aset lintas rantai cBridge dan lainnya

![Laporan Penelitian Kedalaman Sepuluh Ribu Kata: Analisis Menyeluruh tentang Ekspansi off-chain])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-a4480736fad06464a18b1727f6ab08fd.webp###

( 3.2 Sidechains

)# 3.2.1 Ringkasan

Sidechain adalah bentuk blockchain yang muncul untuk mempercepat transaksi Bitcoin, dapat menggunakan kontrak yang lebih kompleks, atau dengan meningkatkan mekanisme konsensus ### seperti PoS ###, atau parameter blok agar sidechain memenuhi fungsi tertentu. Hasil transaksi sidechain pada akhirnya akan dicatat di sisi validator saat dikirim kembali ke mainchain. Model blockchain ini bukanlah bentuk blockchain baru, melainkan infrastruktur yang melekat pada mainchain dan membantu mainchain menyelesaikan masalah.

(# 3.2.2 Garis Waktu

• 2012/01, konsep sidechain Bitcoin diajukan di ruang obrolan
• 2014/10, makalah tentang sidechain Bitcoin pertama kali diterbitkan: Symmetric Pegged dan Asymmetric Pegged
• 2017/04, POA Network meluncurkan jaringan pengujian dari sidechain yang berbasis pada konsensus Proof of Authentication Ethereum.
• 2017/10, Matic Network diluncurkan
• 2017/12, POA Network meluncurkan mainnet
• 2018/01, Skales testnet diluncurkan
• 2018/10, peluncuran jaringan uji xDai Chain
• 2020/06, Skale mainnet diluncurkan
• 2020/06, jaringan utama Matic PoS Chain di Ethereum sidechain diluncurkan
• 2021/02, Matic Network berganti nama menjadi Polygon Network
• 2021/02, Jaringan utama Ronin dari permainan Axie Infinity mulai beroperasi
• 2021/12, xDai Chain bergabung dengan Gnosis Dao menjadi Gnosis Chain
• 2022/03, POA Network bergabung dengan Gnosis Chain

![Laporan Penelitian Kedalaman 10.000 Kata: Analisis Menyeluruh tentang Ekspansi off-chain])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-779b8baeed69bf439a173ac56813cead.webp###

(# 3.2.3 Prinsip Teknik

Dua mekanisme utama dari sidechain:

1. Double-sided anchoring ) Simetris Terikat ###: Validator di rantai utama dan rantai sampingan merekam status satu sama lain secara real-time. Ketika token di rantai utama dipindahkan ke rantai sampingan, output khusus dihasilkan, hanya validator rantai sampingan yang dapat membuka kuncinya.

2. Ketidakcocokan Terikat ( Asymmetric Pegged ): Validator sidechain memantau aktivitas mainchain, dapat secara aktif mencatat transaksi dari mainchain ke sidechain. Namun, saat dari sidechain ke mainchain, mainchain tidak dapat mengonfirmasi status sidechain, perlu diperkenalkan mekanisme Certifiers.

Secara sederhana, mekanisme sidechain:

• Rantai utama ke rantai samping: Rantai utama mengunci aset, rantai samping menghasilkan aset wrapped
• Sidechain ke mainchain: sidechain menghancurkan aset wrapped, mainchain membuka kunci aset

Keamanan aset sidechain bergantung pada mekanisme konsensus sidechain.

(# 3.2.4 Kelebihan dan Kekurangan

Keuntungan:

• Tingkat kustomisasi yang tinggi
• Aset rantai utama dapat digunakan
• Tidak mempengaruhi rantai utama
• Dapat mewujudkan fungsi kompleks

Kekurangan:

• Keamanan yang lebih rendah
• Tingkat desentralisasi rendah
• Dispersi Likuiditas
• Kurangnya aset asli

![Laporan Penelitian Kedalaman: Analisis Menyeluruh tentang Ekspansi off-chain])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-869d06f1266b024a04fe5267dea23e21.webp###

(# 3.2.5 Aplikasi

xDai ) sekarang Gnosis Chain ###:

• Token $xDai terikat 1:1 dengan $Dai
• Menggunakan mekanisme konsensus PoSDAO
• Telah bergabung dengan Gnosis

Polygon:

• Pengagregat solusi skalabilitas Ethereum
• Menyediakan sidechain Polygon PoS dan berbagai solusi Rollup
• Pengembangan ekosistem yang cepat, memiliki banyak Dapp dan pengguna

Ronin:

• Sisi rantai Axie Infinity
• Menggunakan mekanisme konsensus PoA
• Pernah mengalami serangan peretasan serius

( 3.3 Plasma

)# 3.3.1 Ringkasan

Plasma adalah kerangka kerja untuk membangun Dapp yang dapat diskalakan. Ini muncul sebagai solusi evolusi sidechain, bertujuan untuk meminimalkan kepercayaan pengguna terhadap Operator sidechain.