Analisis Mendalam Solusi Perluasan Off-Chain: Dari State Channel ke Layer 2

Analisis Kedalaman Ekspansi off-chain

1. Kebutuhan untuk Memperbesar Kapasitas

Visi masa depan blockchain adalah desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas, tetapi biasanya hanya dua dari ketiganya yang dapat dicapai, yang dikenal sebagai masalah segitiga ketidakmungkinan blockchain. Selama bertahun-tahun, orang telah menjelajahi bagaimana menyelesaikan tantangan ini, bagaimana meningkatkan throughput dan kecepatan transaksi blockchain sambil menjamin desentralisasi dan keamanan, yaitu menyelesaikan masalah skalabilitas, yang merupakan salah satu topik hangat dalam proses pengembangan blockchain saat ini.

Desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas dari blockchain didefinisikan sebagai berikut:

  • Desentralisasi: Siapa pun dapat menjadi node untuk berpartisipasi dalam produksi dan verifikasi sistem blockchain, semakin banyak jumlah node, semakin tinggi tingkat desentralisasi, sehingga memastikan jaringan tidak berada di bawah kendali sekelompok kecil peserta terpusat yang besar.

  • Keamanan: Semakin tinggi biaya yang dikeluarkan untuk mendapatkan kendali atas sistem blockchain, semakin tinggi keamanannya, sehingga rantai dapat menahan serangan dari proporsi peserta yang lebih besar.

  • Skalabilitas: Kemampuan blockchain untuk memproses sejumlah besar transaksi.

Fork besar pertama di jaringan Bitcoin berasal dari masalah skalabilitas. Seiring dengan meningkatnya jumlah pengguna dan volume transaksi Bitcoin, jaringan Bitcoin yang memiliki batas maksimum 1MB per blok mulai menghadapi masalah kemacetan; sejak 2015, komunitas Bitcoin memiliki perbedaan pendapat mengenai masalah skalabilitas, di mana satu pihak adalah kelompok pro-skala yang diwakili oleh Bitcoin ABC yang mendukung perluasan blok, sementara pihak lain adalah kelompok blok kecil yang diwakili oleh Bitcoin Core, yang percaya bahwa solusi Segregated Witness (Segwit) harus digunakan untuk mengoptimalkan struktur rantai utama. Pada 1 Agustus 2017, Bitcoin ABC mengembangkan sistem klien hingga 8MB dan mulai beroperasi, yang menyebabkan munculnya fork besar pertama dalam sejarah Bitcoin, sekaligus melahirkan aset kripto baru BCH.

Demikian pula, jaringan Ethereum juga memilih untuk mengorbankan sebagian skalabilitas guna menjaga keamanan dan desentralisasi jaringan; meskipun jaringan Ethereum tidak membatasi jumlah transaksi seperti jaringan Bitcoin dengan membatasi ukuran blok, tetapi secara tidak langsung beralih ke penetapan batas atas untuk biaya bahan bakar yang dapat diterima dalam satu blok, tetapi tujuannya tetap untuk mencapai Konsensus Tanpa Kepercayaan dan memastikan distribusi node yang luas ( baik pembatalan maupun peningkatan batas akan mengeliminasi banyak node kecil yang tidak memiliki bandwidth, penyimpanan, dan kapasitas komputasi yang cukup ).

Dari CryptoKitties pada tahun 2017, musim DeFi, hingga kemudian munculnya aplikasi on-chain seperti GameFi dan NFT, permintaan pasar untuk throughput terus meningkat, tetapi bahkan Ethereum yang Turing-complete hanya dapat memproses 15~45 transaksi per detik (TPS), yang mengakibatkan biaya transaksi terus meningkat, waktu penyelesaian menjadi lebih lama, dan sebagian besar Dapps sulit untuk menanggung biaya operasionalnya, sehingga seluruh jaringan menjadi lambat dan mahal bagi pengguna. Masalah skala blockchain perlu segera diselesaikan. Solusi skala dalam keadaan ideal adalah: tanpa mengorbankan desentralisasi dan keamanan, juga dapat meningkatkan kecepatan transaksi jaringan blockchain (waktu finalitas yang lebih pendek ) dan throughput transaksi (TPS yang lebih tinggi ).

Laporan Penelitian Kedalaman 10.000 Kata: Analisis Menyeluruh tentang Ekspansi off-chain

2. Jenis Rencana Perluasan

Kami membagi rencana perluasan menjadi dua kategori besar, yaitu perluasan on-chain dan perluasan off-chain, berdasarkan standar "apakah mengubah satu lapisan mainnet".

2.1 Perluasan on-chain

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

Ada berbagai solusi untuk skala di rantai, artikel ini tidak akan membahas lebih lanjut, berikut adalah dua solusi yang disebutkan secara singkat:

  • Solusi pertama adalah memperbesar ruang blok, yaitu menambah jumlah transaksi yang dikemas dalam setiap blok, tetapi ini akan meningkatkan tuntutan terhadap perangkat node berperforma tinggi, meningkatkan ambang batas untuk bergabung sebagai node, dan mengurangi tingkat "desentralisasi".

  • Rencana kedua adalah sharding, membagi buku besar blockchain menjadi beberapa bagian, bukan setiap node berpartisipasi dalam semua pencatatan, melainkan setiap sharding yang berbeda atau node yang berbeda bertanggung jawab untuk pencatatan yang berbeda, dan perhitungan paralel dapat memproses beberapa transaksi secara bersamaan; ini dapat mengurangi tekanan perhitungan pada node dan ambang batas untuk bergabung, serta 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 mainnet pada satu lapisan dapat menghasilkan dampak negatif yang tidak terduga, karena setiap celah keamanan kecil yang ada di lapisan bawah dapat mengancam keamanan seluruh jaringan secara serius, dan jaringan mungkin terpaksa melakukan fork atau menghentikan perbaikan upgrade. Sebagai contoh, insiden celah inflasi Zcash pada tahun 2018: Kode Zcash didasarkan pada modifikasi kode versi Bitcoin 0.11.2, pada tahun 2018 seorang insinyur menemukan bahwa ada celah berbahaya dalam kode dasar, yaitu token dapat dicetak tanpa batas, kemudian tim menghabiskan waktu 8 bulan untuk perbaikan secara rahasia, dan baru setelah perbaikan celah tersebut baru mengungkapkan insiden ini.

2.2 off-chain ekspansi

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

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

  • Layer2: saluran status, sidechain, Plasma, Rollups

  • Lainnya: Validium, Volition

Laporan Penelitian Kedalaman: Analisis Menyeluruh tentang Ekspansi off-chain

3. Rencana ekspansi off-chain

3.1 Saluran Status ( State Channels )

3.1.1 Ringkasan

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

Saluran status adalah protokol P2P sederhana yang cocok untuk "aplikasi berbasis giliran", misalnya, 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 peserta ( berdasarkan bukti penipuan yang dilengkapi dengan tanda tangan dan cap waktu ). Setelah peserta mengerahkan kontrak di jaringan blockchain, mereka menyimpan sejumlah dana dan menguncinya, setelah kedua belah pihak menandatangani dan mengonfirmasi, saluran secara resmi dibuka. Saluran memungkinkan transaksi gratis tanpa batas antara peserta secara off-chain ( selama nilai bersih transfer mereka tidak melebihi total token yang disimpan ). Peserta bergiliran mengirimkan pembaruan status kepada satu sama lain, menunggu konfirmasi tanda tangan dari pihak lain. Setelah pihak lain menandatangani dan mengonfirmasi, pembaruan status dianggap selesai. Dalam keadaan normal, pembaruan status yang disetujui oleh kedua belah pihak tidak diunggah ke jaringan utama, hanya dalam hal sengketa atau penutupan saluran, yang bergantung pada konfirmasi jaringan utama. Ketika saluran perlu ditutup, salah satu peserta dapat mengajukan permintaan transaksi di jaringan utama, jika permintaan keluar disetujui dengan tanda tangan konsensus, maka akan dieksekusi segera di chain, yaitu kontrak pintar akan mendistribusikan sisa dana yang terkunci sesuai dengan saldo setiap peserta pada status akhir saluran; jika peserta lain tidak memberikan persetujuan tanda tangan, maka semua orang harus menunggu akhir "masa tantangan" sebelum menerima sisa dana.

Secara keseluruhan, skema saluran status dapat secara signifikan mengurangi beban komputasi di jaringan utama, meningkatkan kecepatan transaksi, dan menurunkan biaya transaksi.

Laporan Penelitian Kedalaman 10.000 Kata: Analisis Menyeluruh tentang Ekspansi off-chain

3.1.2 Garis Waktu

  • Pada bulan Februari 2015, Joseph Poon dan Thaddeus Dryja menerbitkan draf white paper jaringan Lightning.

  • Pada November 2015, Jeff Coleman pertama kali merangkum secara sistematis konsep State Channel, dan mengusulkan bahwa Payment Channel pada Bitcoin adalah sebuah sub-kasus dari konsep State Channel.

  • Januari 2016, Joseph Poon dan Thaddeus Dryja secara resmi menerbitkan makalah putih "The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments" yang mengusulkan solusi skalabilitas jaringan Bitcoin melalui Payment Channel(, yang hanya digunakan untuk memproses pembayaran transfer di jaringan Bitcoin.

  • November 2017, spesifikasi desain State Channel pertama yang berbasis pada kerangka Payment Channel, Sprites, diusulkan.

  • Pada bulan Juni 2018, Counterfactual mengusulkan desain Generalized State Channels yang sangat rinci, yang merupakan desain pertama yang sepenuhnya terkait dengan saluran status.

  • Pada bulan Oktober 2018, artikel Generalised State Channel Networks memperkenalkan konsep State Channel Networks dan Virtual Channels.

  • Februari 2019, konsep saluran status diperluas menjadi Saluran N-Pihak, Nitro adalah protokol pertama yang dibangun berdasarkan ide tersebut.

  • Pada Oktober 2019, Pisa memperluas konsep Watchtowers untuk mengatasi masalah semua peserta yang perlu tetap online.

  • Maret 2020, Hydra mengusulkan Saluran Isomorfis Cepat.

)# 3.1.3 Prinsip Teknologi

Alur kerja saluran status adalah sebagai berikut:

  1. Alice dan Bob menyetor dana dari EOA pribadi mereka ke alamat kontrak on-chain, dana ini terkunci dalam kontrak hingga saldo dikembalikan kepada pengguna saat saluran ditutup; setelah tanda tangan konfirmasi, saluran status secara resmi dibuka antara keduanya.

  2. Alice dan Bob secara teoritis dapat melakukan transaksi tanpa batas melalui saluran ini secara off-chain, peserta berkomunikasi satu sama lain melalui pesan tanda tangan terenkripsi ### daripada berkomunikasi dengan jaringan blockchain (. Kedua pengguna perlu menandatangani setiap transaksi untuk mencegah penipuan double-spend. Melalui pesan-pesan ini, mereka mengusulkan pembaruan status akun mereka sendiri dan menerima pembaruan status yang diusulkan oleh pihak lain.

  3. Jika Alice ingin menutup saluran dan menyelesaikan transaksi dengan Bob, Alice perlu mengajukan status akhir dari akunnya kepada kontrak. Jika Bob menandatangani dan menyetujui, kontrak akan melepaskan dana yang terkunci berdasarkan status akhir dan mengembalikannya kepada pengguna yang sesuai. Jika Bob tidak merespons tanda tangan, kontrak akan melepaskan dana yang terkunci kembali kepada pengguna yang sesuai setelah periode tantangan berakhir.

Jika pada suatu titik waktu, Bob tidak merespons tanda tangan pembaruan status yang dikirimkan Alice dalam gilirannya, pada saat itu, Alice dapat memulai tantangan dengan mengajukan status terakhirnya yang valid ke kontrak, status valid ini juga mencakup tanda tangan Bob sebelumnya, sehingga membuktikan bahwa transaksi terakhir telah menerima persetujuan Bob, dan status terakhir telah menerima konfirmasi dari Bob. Kemudian, kontrak mengizinkan Bob untuk merespons dalam jangka waktu tertentu dengan mengajukan status berikutnya ke kontrak; jika Bob merespons, maka keduanya dapat melanjutkan transaksi di saluran status; jika Bob tidak merespons dalam periode waktu tersebut, maka kontrak secara otomatis menutup saluran status dan mengembalikan dana kepada Alice.

![Laporan Penelitian Kedalaman Sepanjang: Analisis Menyeluruh tentang Ekspansi off-chain])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ad088ac016d75b1ae0b0eda699e74709.webp(

)# 3.1.4 Kelebihan dan Kekurangan

Keuntungan:

  • Ketepatan waktu: Pembaruan status hampir instan, tidak perlu menunggu konfirmasi blok.
  • Privasi: hanya status akhir yang akan dicatat di blockchain, status tengah bersifat rahasia.
  • Skalabilitas: Secara teori dapat diperluas tanpa batas, asalkan dana peserta cukup
  • Biaya rendah: transaksi off-chain tidak perlu membayar biaya gas

Kekurangan:

  • Efisiensi modal rendah: perlu mengunci dana
  • Persyaratan online: Peserta perlu terus-menerus memantau secara online
  • Waktu keluar lama: perlu menunggu periode tantangan saat menutup saluran
  • Tergantung pada node terpusat: memerlukan layanan pemantauan pihak ketiga ### seperti Watchtowers (
  • Status Ledakan: N pengguna membutuhkan N)N-1(/2 saluran
  • Likuiditas terbatas: Dana terkunci di saluran tertentu

)# 3.1.5 Aplikasi

Jaringan Lightning Bitcoin

Ringkasan: Jaringan Lightning adalah saluran pembayaran kecil di jaringan Bitcoin, yang mengalami evolusi teknologi secara keseluruhan: membangun saluran pembayaran satu arah dengan multisig 2/2, setelah menambahkan RSMC###Revocable Sequence Maturity Contract( dapat membangun saluran pembayaran dua arah, dan setelah menambahkan HTLC)Hash Time Lock Contract( dapat menghubungkan saluran pembayaran untuk memperluas pembayaran ke banyak orang, akhirnya membangun jaringan pembayaran yaitu jaringan Lightning. Melalui saluran pembayaran kecil off-chain, kemudian dengan bantuan perantara membentuk jaringan transaksi, dapat menyelesaikan masalah skalabilitas jaringan Bitcoin. Penggunaan keseluruhan jaringan Lightning mengikuti proses "setoran)membangun saluran(→transaksi jaringan Lightning)memperbarui status saluran(→pengembalian dana/penyelesaian)mengakhiri saluran("; secara teoritis, jaringan Lightning dapat memproses satu juta transaksi per detik.

Garis waktu:

  • Pada Februari 2015, Joseph Poon dan Thaddeus Dryja merilis draf whitepaper jaringan Lightning;
  • Menerbitkan versi resmi buku putih pada Januari 2016 dan mendirikan Lightning Labs;
  • Pada 15 Maret 2018, Lightning Labs merilis versi utama pertama dari jaringan Lightning, Lightning Network Daemon )LND( versi 0.4.
  • Awal tahun 2021, kapasitas publik jaringan Lightning )TVL( hanya sekitar 40 juta dolar, dengan kurang dari 100 ribu pengguna yang menggunakan jaringan Lightning.
  • Juni 2021, Salvador
BTC-0.95%
Lihat Asli
Halaman ini mungkin berisi konten pihak ketiga, yang disediakan untuk tujuan informasi saja (bukan pernyataan/jaminan) dan tidak boleh dianggap sebagai dukungan terhadap pandangannya oleh Gate, atau sebagai nasihat keuangan atau profesional. Lihat Penafian untuk detailnya.
  • Hadiah
  • 4
  • Bagikan
Komentar
0/400
ImpermanentPhilosophervip
· 22jam yang lalu
Masalah segitiga selalu sulit dipahami.
Lihat AsliBalas0
MevHuntervip
· 23jam yang lalu
Siapa yang belum mengerti tentang dilema segitiga ini?
Lihat AsliBalas0
LowCapGemHuntervip
· 23jam yang lalu
Ekspansi masih jauh dari realisasi yang sebenarnya.
Lihat AsliBalas0
AirdropworkerZhangvip
· 23jam yang lalu
Terlalu sulit ya, saya tidak mengerti.
Lihat AsliBalas0
  • Sematkan
Perdagangkan Kripto Di Mana Saja Kapan Saja
qrCode
Pindai untuk mengunduh aplikasi Gate
Komunitas
Bahasa Indonesia
  • 简体中文
  • English
  • Tiếng Việt
  • 繁體中文
  • Español
  • Русский
  • Français (Afrique)
  • Português (Portugal)
  • Bahasa Indonesia
  • 日本語
  • بالعربية
  • Українська
  • Português (Brasil)