Diskusikan Sidechain dan Rollup: Persamaan dan Perbedaan dalam Arsitektur, Jaminan Keamanan, dan Skalabilitas

Sumber:《Sidechains vs. Rollups: Meruntuhkan perbedaan untuk pengembangan dapp》oleh Emmanuel Awosika

Kompilasi: TechFlow Gelombang Dalam

Sidechains dan Rollups adalah dua solusi untuk masalah skalabilitas blockchain. Inti dari kedua solusi tersebut adalah gagasan untuk membongkar komputasi dari blockchain yang dibatasi sumber daya seperti Ethereum ke blockchain mandiri yang dioptimalkan untuk skala. Pendekatan ini membawa manfaat seperti biaya per transaksi yang lebih rendah, lebih sedikit latensi, dan throughput keseluruhan yang lebih tinggi. Tetapi kesamaan berakhir di sana.

Sidechains dan Rollups pada dasarnya berbeda dalam pendekatan penskalaan, dan berbeda dalam keputusan desain dan pengorbanan. Bagi pengembang yang ingin memanfaatkan kedua solusi tersebut untuk membuat dapp yang dapat diskalakan, penting untuk memahami perbedaannya.

Artikel ini memberikan ikhtisar Rollups dan sidechains, dan mengeksplorasi perbedaan mereka dalam arsitektur, jaminan keamanan, kinerja penskalaan, dan banyak lagi.

**Apa itu rantai samping? **

Sidechain adalah jaringan blockchain yang berjalan secara paralel dengan blockchain lain (disebut “mainchain”). Biasanya, sidechain terhubung ke mainchain melalui jembatan lintas rantai dua arah, yang memungkinkan aset ditransfer antara dua jaringan, dan kemungkinan data arbitrer seperti status kontrak, bukti Merkle, dan hasil transaksi tertentu.

Kebanyakan sidechain memiliki mekanisme konsensus dan validatornya sendiri, terpisah dari mainchain. Ini memungkinkan sidechains untuk menyelesaikan dan menyelesaikan transaksi tanpa bergantung pada blockchain lain. Namun, ini juga berarti bahwa keamanan dana yang dijembatani ke sidechain bergantung pada keberadaan insentif ekonomi kripto yang kuat untuk mencegah perilaku jahat di antara validator.

Jenis rantai samping

Sidechain yang Kompatibel dengan EVM dan Non-EVM: sidechain yang kompatibel dengan EVM menggunakan implementasi khusus dari Mesin Virtual Ethereum, sebuah lingkungan eksekusi untuk menerapkan kontrak pintar di Ethereum. Faktanya, sebagian besar blockchain ini awalnya bercabang dari go-ethereum (juga dikenal sebagai Geth, implementasi paling populer dari protokol ethereum).

Sambil mempertahankan sebagian besar fitur desain Ethereum (seperti dukungan untuk kontrak pintar), sidechain yang kompatibel dengan EVM dioptimalkan dalam aspek lain, terutama mekanisme konsensus, untuk meningkatkan efisiensi eksekusi dan throughput. Saat ini, sidechain yang kompatibel dengan EVM menjalankan sebagian besar kontrak pintar yang ditulis dalam bahasa EVM seperti Solidity, sekaligus mengurangi biaya dan latensi untuk pengguna aplikasi terdesentralisasi.

Sidechain non-EVM menerapkan arsitektur mesin virtual yang berbeda dan tidak dapat menjalankan dapp asli Ethereum tanpa pemfaktoran ulang kode yang ekstensif. Pengembang yang membangun rantai non-EVM tidak dapat menggunakan lingkungan dan alat pengembangan EVM yang sudah dikenal (seperti Truffle, Remix, Hardhat), dan mungkin perlu mempelajari bahasa lain (seperti Rust atau Golang) untuk membuat dapps.

Catatan: Avalanche, Fantom, Celo, dan Palm adalah contoh sidechain yang kompatibel dengan EVM. DEKAT, Solana, dan Algorand adalah contoh sidechain non-EVM.

Commit chain dan rantai samping Optimis: Tidak setiap rantai samping bergantung sepenuhnya pada keamanannya sendiri; beberapa rantai samping, terutama rantai komit dan rantai optimis, mengandalkan rantai utama untuk memberikan jaminan keamanan tertentu. Rantai komit secara berkala mengirimkan komitmen kriptografi (seperti header blok) ke blockchain lain untuk memperbarui status terbarunya. Rantai utama tidak dapat memverifikasi bukti status ini karena tidak memiliki akses ke status rantai samping, tetapi memastikan bahwa peserta yang jujur dapat menantang header blok yang tidak valid sebelum dikonfirmasi.

Biasanya, ini dilakukan dengan mengimplementasikan smart contract pada rantai utama yang menangani hadiah, taruhan, rotasi, dan penalti untuk validator sidechain. Jika validator melakukan pelanggaran yang dapat dibuktikan (seperti menandatangani dua blok pada ketinggian yang sama), siapa pun dapat menyerahkan bukti tersebut ke smart contract dan memangkas saham validator tersebut.

Rantai Optimis bekerja dengan cara yang sama, membutuhkan validator untuk mengirimkan header blok secara berkala ke kontrak pintar di rantai utama. Namun, rantai Optimis tidak memiliki mekanisme konsensus terpisah - header blok dianggap valid sampai ditentang oleh pencegahan penipuan. Dengan demikian, rantai Optimis dapat beroperasi hanya dengan satu validator (jujur), sedangkan sidechain komit membutuhkan banyak validator agar berfungsi dengan baik.

Dalam kedua kasus tersebut, pelaku yang jujur dapat membuktikan kepada induk blockchain bahwa perilaku jahat terjadi di sidechain. Dengan cara ini, meskipun sebagian besar pemverifikasi rantai samping jahat, pengguna masih dapat memperoleh jaminan keamanan tertentu.

Tetapi penting untuk dicatat bahwa aktor yang jujur tidak dapat membuktikan perilaku jahat tanpa akses ke data negara yang disimpan di blok tersebut. Namun, karena rantai utama hanya menerima header blok (bukan badan blok) dari rantai samping, ia tidak dapat menjamin ketersediaan blok. Hal ini memungkinkan pengusul blok yang tidak jujur untuk menyembunyikan data blok untuk tindakan tidak jujur seperti mencuri dana dari jembatan lintas rantai.

Masalah ini dikenal sebagai masalah ketersediaan data, dan merupakan inti dari perbedaan properti keamanan semua sidechain (tidak hanya rantai komit, sidechain optimis, dan Rollups).

**Apa itu Rollup? **

Rollup meningkatkan skalabilitas dari blockchain yang mendasarinya dengan memproses transaksi dalam lingkungan eksekusi yang terpisah. Mirip dengan sidechain, Rollups memiliki jembatan lintas rantai untuk mentransfer aset antara blockchain induk dan Rollup. Mereka juga menerapkan pengoptimalan untuk meningkatkan kecepatan komputasi dan efektivitas biaya bagi pengguna.

Namun, Rollup akan mengirimkan blok secara berkala ke rantai utama, sehingga mewarisi karakteristik keamanan dan desentralisasi dari rantai utama. Ini berarti bahwa blockchain induk memberi Rollup jaminan properti keamanan berikut:

1. Ketersediaan: Ketersediaan blok Rollup dijamin karena data disimpan di jaringan induk yang lebih terdesentralisasi dan aman. Misalnya, pengguna selalu dapat membuktikan detail kontrak penghubung lintas rantai dari status Rollup (seperti memiliki token tertentu) dan menarik dana sementara validator Rollup menyembunyikan data transaksi.
2. Validitas: Hanya pemblokiran Rollup yang memenuhi ketentuan validitas yang diberlakukan oleh rantai induk yang dapat diselesaikan.
3. survivabilitas: Karena data Rollup disimpan di lapisan dasar, siapa pun dapat merekonstruksi status Rollup terakhir yang valid dan membuat blok baru. Selain itu, pengguna dapat menerapkan penyertaan transaksi dalam Rollup dengan mengirimkannya ke smart contract on-chain Rollup.

Jenis rollup

Rollup memiliki dua bentuk: Optimis dan tanpa pengetahuan. Rollup tanpa pengetahuan (juga dikenal sebagai rollup validitas) mengirimkan blok ke rantai induk bersama dengan bukti untuk mengonfirmasi pelaksanaan transaksi off-chain yang benar. Jika buktinya diverifikasi secara on-chain, blok tersebut akan diselesaikan pada lapisan dasar.

Blok yang dikirimkan oleh Optimistic Rollup tidak memiliki bukti untuk membuktikan validitas perhitungan off-chain. Blok dianggap valid kecuali hasil transaksi ditentang oleh pihak lain melalui “bukti penipuan”. Pembuktian penipuan berupa permainan verifikasi, dengan intervensi rantai induk, dua pihak mempersengketakan perhitungan hingga ditemukan pihak yang tidak jujur.

Pembatalan Optimis dinamai berdasarkan asumsi Optimis bahwa sebagian besar transisi status valid. Namun, asumsi optimis ini dikombinasikan dengan insentif cryptoeconomic menjamin bahwa kecuali blok yang tidak valid tidak tertandingi untuk waktu yang lama, itu tidak akan pernah diselesaikan oleh rantai utama.

Catatan: Arbitrum dan Optimisme adalah contoh penggabungan Optimis.

Kompatibilitas EVM adalah perbedaan penting lainnya antara Optimistic dan Zero-Knowledge Rollups. Meskipun Optimistic Rollups kompatibel dengan EVM, Zero-Knowledge Rollup berbeda dalam kompatibilitas EVM. Karena pembuktian instruksi EVM asli dalam sirkuit pembuktian adalah kompleks dan intensif sumber daya, beberapa rollup efektivitas menggunakan rangkaian instruksi mesin virtual khusus yang dioptimalkan untuk pembuktian yang lebih efisien.

Untuk ZK-Rollup yang kompatibel dengan EVM, kami mendeskripsikan lingkungan eksekusinya sebagai “Zero-Knowledge EVM” (ZK-EVM). ZK-EVM dapat mengeksekusi kontrak cerdas Ethereum secara off-chain dan membuktikan bahwa semua bagian komputasi dijalankan dengan benar. Oleh karena itu, ZK-Rollup dianggap lebih aman daripada Optimistic Rollup, yang mengandalkan insentif ekonomi kripto dan asumsi kejujuran untuk mencegah eksekusi yang tidak valid.

Linea adalah contoh Rollup efektivitas lapisan kedua dengan dukungan EVM penuh, yang memungkinkan pengembang untuk menggunakan kembali infrastruktur dan alat Ethereum untuk membangun dapps. Sebaliknya, penggelaran pada ZK-Rollup non-EVM seperti StarkNet memerlukan (a) membuat kontrak pintar dengan tumpukan yang berbeda, atau (b) memodifikasi basis kode untuk dijalankan di mesin virtual StarkNet.

**Apa perbedaan sidechain dengan Rollup? **

Throughput: Sidechain biasanya memiliki throughput transaksi rata-rata yang lebih tinggi daripada Rollup karena sidechain tidak bergantung pada konsensus mainchain dan ketersediaan data. Misalnya, sidechain dapat mencapai ukuran blok yang besar dan waktu blok yang sangat cepat untuk throughput yang lebih tinggi, yang tidak dapat dilakukan oleh Rollup.

Rollup harus menghindari pemrosesan begitu banyak transaksi sehingga kumpulan transaksi tidak dapat ditampung dalam satu blok rantai utama. Jika tidak, hal ini akan menyebabkan kemacetan di lapisan dasar dan mempersulit untuk mengikuti blok yang dihasilkan oleh Rollup. Dengan demikian, bandwidth data rantai induk Rollup menerapkan batas efektif pada throughputnya.

Bahkan rantai samping yang sebagian bergantung pada keamanan rantai utama (seperti rantai komit dan rantai optimis) masih mengungguli Rollup dalam throughput.

Biaya: Dibandingkan dengan Rollup, pengguna dapat membayar lebih sedikit biaya untuk transaksi di rantai samping. Seperti perbedaan lain antara sidechains dan Rollups, yang satu ini berkaitan dengan ketergantungan Rollups pada rantai induk untuk penyelesaian dan finalitas. Berikut adalah beberapa biaya operasional yang dikeluarkan oleh Rollup (biaya tersebut ditanggung oleh pengguna):

• Penyimpanan Data: Melakukan blok Rollup ke lapisan dasar menimbulkan biaya tetap (biaya termasuk transaksi di blok) dan biaya variabel (berdasarkan ukuran blok Rollup). Akibatnya, Rollup membebankan biaya komputasi dan data kepada pengguna, dan transaksi dengan volume data yang lebih besar membayar lebih banyak, dan sebaliknya.
• Pembuatan bukti dan verifikasi: Zero-knowledge Rollup perlu menghasilkan bukti validitas untuk verifikasi lapisan dasar, yang akan dikenakan biaya tambahan. Memverifikasi bukti validitas membutuhkan banyak sumber daya, misalnya, biaya Ethereum saat ini adalah sekitar 500.000 Gas.

Sidechain murni tidak menimbulkan biaya di atas, jadi menggunakannya lebih murah. Rantai komitmen atau rantai samping Optimis dapat menimbulkan beberapa biaya tambahan, seperti mengirimkan header blok, tetapi biaya ini dapat diabaikan. Selain itu, biaya dapat dikurangi dengan mengumpulkan banyak header blok dalam satu transaksi.

Finality: Sebuah sidechain yang sepenuhnya bertanggung jawab atas keamanannya memiliki finalitas instan, di mana sebuah blok tidak dapat dicabut setelah disetujui oleh mayoritas validator. Namun, rantai komit atau rantai samping optimis tidak berlaku untuk aturan ini, karena mereka harus memperhitungkan tantangan yang dapat menunda finalisasi tajuk blok.

Biasanya, Rollup memiliki waktu penyelesaian yang lebih lama daripada sidechain murni, karena berbagai alasan. Misalnya, Batal Optimis menunda konfirmasi transaksi untuk memastikan bahwa peserta yang jujur memiliki cukup waktu untuk menantang pembaruan status yang tidak valid.

Validity Rollup memiliki finalitas instan (setelah diverifikasi), tetapi memiliki waktu finalitas yang lebih lama daripada sidechain murni. Karena tingginya biaya pembuatan dan verifikasi bukti validitas, pembuat serial lebih memilih untuk mengumpulkan sejumlah besar transaksi sebelum membuat dan mengirimkan bukti validitas untuk satu batch.

Keamanan: Keamanan Rollup (Optimis atau tanpa pengetahuan) dijamin oleh blockchain yang mendasarinya, mengurangi asumsi kepercayaan pengguna. Seperti yang dijelaskan sebelumnya, Rollup bergantung pada mainchain (aman secara ekonomi) untuk konsensus dan ketersediaan data (tidak seperti sidechain). Ini mengurangi risiko penyensoran, penarikan yang dibekukan, eksekusi yang tidak valid, dll.

Sidechain murni bertanggung jawab atas keamanannya. Namun, memulai validator yang beragam dan andal bisa jadi sulit, itulah sebabnya sidechain dianggap kurang aman daripada Rollup.

Rantai komit dan rantai samping Optimis sedikit lebih aman daripada rantai samping murni, tetapi pengguna harus memercayai ketersediaan data validator dan pengusul. Jika terjadi serangan penyembunyian data tanpa penalti, rantai komit dan rantai samping Optimis tidak akan memiliki jaminan keamanan.

Jembatan lintas rantai: Rollups dan sidechain (sebagian besar) menggunakan skema penghubungan aset yang sama: mengunci token X dalam kontrak cerdas di rantai utama, dan membuat token X untuk pengguna di rantai turunan. Mereka berbeda dalam bagaimana dana yang disimpan dalam kontrak jembatan diamankan.

Karena Rollups khusus untuk blockchain lapisan dasar tertentu, biasanya ada “jembatan kanonik” yang menghubungkan keduanya. Dana yang disetorkan ke jembatan Rollup dijamin oleh rantai induk:

• Dana yang disetorkan ke Validity Rollup hanya dapat ditarik setelah memverifikasi bahwa bukti yang terkait dengan kumpulan yang berisi transaksi keluar diverifikasi secara on-chain.
• Untuk Optimistic Rollup, pengguna hanya dapat menarik dana jika blok yang berisi transaksi penarikan pengguna belum ditantang setelah jendela sengketa berakhir (sekitar 1-2 minggu).

Sebaliknya, keamanan dana yang disetorkan ke jembatan sidechain bergantung pada desainnya. Misalnya, jika sidechain memiliki jembatan lintas rantai kanonis dengan blockchain lain, maka keamanan dana jembatan terkait dengan seberapa jujur validatornya. Pertanyaan lainnya adalah apakah bridge divalidasi oleh seluruh validator (mis., Jembatan Polygon PoS) atau sekelompok kecil validator eksternal (mis., Jembatan Avalanche-Ethereum).

Perbedaan waktu finalitas antara Rollup dan sidechain bridging juga menjelaskan perbedaan di antara keduanya. Misalnya, pengguna Optimistic Rollup akan mengalami lebih banyak penundaan saat menjembatani dana kembali ke rantai utama karena harus menunggu jendela sengketa. Dengan sidechain, pengguna dapat menarik dana dari kontrak jembatan lintas rantai setelah header blok final (dan, jika perlu, bukti Merkle yang valid) telah diterima.

Pilih antara Rollup dan Sidechain

Saat menerapkan smart contract, pilihan antara menggunakan Rollup atau sidechain bergantung pada sasaran, masukan pengguna, dan kebutuhan proyek Anda. Berikut keuntungan menggunakan Rollup, sidechain, atau keduanya dalam situasi yang berbeda.

Kapan menggunakan Rollup:

1. Pengguna Anda mengharapkan tingkat keamanan tertinggi.
2. Pengguna Anda dapat mentolerir biaya yang sedikit lebih tinggi dan peningkatan latensi/finalitas. Rollup jauh lebih murah dan lebih cepat (urutan besarnya) daripada Ethereum, tetapi tidak dapat menandingi sidechain pada metrik ini.
3. Anda (atau pengguna Anda) menginginkan hubungan yang lebih dekat dengan ekosistem rantai induk (misalnya Ethereum).
4. Anda berencana untuk meningkatkan pengalaman pengguna bagi pengguna DApp di Rollup. Ini bisa berarti menggunakan penyedia likuiditas untuk mengurangi latensi dalam penarikan dana dari Optimistic Rollup, atau menerapkan pengoptimalan kode untuk mengurangi jumlah data transaksi yang dihasilkan saat pengguna berinteraksi dengan smart contract Anda.
5. Anda ingin menggunakan alat dan infrastruktur EVM saat membangun DApp Anda. Sebagian besar Rollup kompatibel dengan EVM dan menggunakan alat, perangkat lunak klien, dan API simpul yang sama dengan Ethereum.

Kapan menggunakan sidechain:

1. Pengguna Anda ingin bertransaksi dengan biaya terendah.
2. Pengguna Anda mengharapkan transaksi diproses dengan cepat, terutama saat dana talangan.
3. Pengguna Anda dapat mentolerir asumsi kepercayaan yang meningkat dan jaminan keamanan yang lebih rendah.
4. Anda (atau pengguna Anda) tidak menganggap hubungan yang kuat dengan ekosistem rantai utama sebagai prioritas.
5. Anda dapat belajar menggunakan sekumpulan bahasa pemrograman, alat, dan infrastruktur baru untuk membangun DApps (jika menggunakan sidechain non-EVM).

Kapan menggunakan Sidechain dan Rollup secara bersamaan:

1. Proyek Anda telah membentuk efek jaringan yang kuat pada satu blockchain dan siap untuk menskalakan ke beberapa ekosistem secara bersamaan (misalnya, untuk meningkatkan likuiditas).
2. Anda ingin melayani berbagai jenis pengguna dan menghindari mengasingkan satu sisi pasar.
3. Proyek Anda memiliki sumber daya yang cukup untuk menangani penskalaan lintas rantai. Ini mungkin berarti memiliki tim yang berbeda yang bertanggung jawab untuk menerapkan DApp Anda pada platform blockchain yang berbeda.