Analisis Kedalaman Ekspansi off-chain

1. Pentingnya Ekspansi

Visi masa depan blockchain adalah desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas, tetapi biasanya hanya dua di antaranya yang dapat dicapai, yang dikenal sebagai masalah segitiga tidak mungkin dari blockchain. Selama bertahun-tahun, orang telah menjelajahi bagaimana meningkatkan throughput dan kecepatan transaksi blockchain sambil memastikan desentralisasi dan keamanan, yaitu menyelesaikan masalah skalabilitas, yang merupakan salah satu topik hangat dalam perkembangan blockchain saat ini.

Desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas blockchain didefinisikan secara sederhana sebagai berikut:

• Desentralisasi: Siapa pun dapat menjadi node yang berpartisipasi dalam sistem blockchain, semakin banyak jumlah node, semakin tinggi tingkat desentralisasi, memastikan jaringan tidak dikendalikan oleh sejumlah kecil peserta terpusat.

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

• Skalabilitas: kemampuan blockchain untuk memproses sejumlah besar transaksi.

Fork besar pertama jaringan Bitcoin berasal dari masalah skalabilitas. Seiring dengan meningkatnya jumlah pengguna dan volume transaksi, jaringan Bitcoin dengan batas blok 1MB mulai menghadapi kemacetan; sejak tahun 2015, komunitas Bitcoin telah memiliki perbedaan pendapat tentang masalah skalabilitas, satu pihak mendukung peningkatan ukuran blok, sementara pihak lainnya mendukung penggunaan Segregated Witness untuk mengoptimalkan struktur rantai utama. Pada 1 Agustus 2017, pihak yang mendukung peningkatan ukuran blok mengembangkan sistem klien 8MB sendiri, yang mengakibatkan fork keras besar pertama Bitcoin dan melahirkan cryptocurrency baru BCH.

Jaringan Ethereum juga memilih untuk mengorbankan sebagian dari skalabilitas untuk menjamin keamanan dan desentralisasi, dengan menetapkan batas atas pada biaya bahan bakar blok untuk membatasi jumlah transaksi. Sejak CryptoKitties pada tahun 2017 hingga munculnya aplikasi seperti DeFi, GameFi, dan NFT, permintaan pasar untuk throughput terus meningkat, tetapi Ethereum hanya dapat memproses 15-45 transaksi per detik, yang menyebabkan biaya transaksi meningkat dan waktu penyelesaian menjadi lebih lama, membuat sebagian besar DApp sulit untuk menanggung biaya operasional, dan seluruh jaringan menjadi lambat dan mahal, sehingga perlu segera menyelesaikan masalah skalabilitas. Solusi skalabilitas yang ideal adalah: meningkatkan kecepatan transaksi dan throughput sebanyak mungkin tanpa mengorbankan desentralisasi dan keamanan.

2. Jenis Rencana Perluasan

Berdasarkan standar "apakah mengubah satu lapisan jaringan utama", solusi peningkatan kapasitas dapat dibagi menjadi dua kategori besar: peningkatan kapasitas on-chain dan peningkatan kapasitas off-chain.

2.1 Ekspansi on-chain

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

Ada berbagai solusi untuk skalabilitas di blockchain, di sini kami mencantumkan dua solusi secara singkat:

• Opsi satu: memperluas ruang blok, meningkatkan jumlah transaksi yang dikemas dalam setiap blok, tetapi akan meningkatkan persyaratan perangkat node, mengurangi tingkat desentralisasi.

• Opsi dua: Sharding, membagi buku besar blockchain menjadi beberapa bagian, di mana node yang berbeda bertanggung jawab untuk pencatatan yang berbeda, dan komputasi paralel dapat memproses beberapa transaksi secara bersamaan; dapat mengurangi tekanan komputasi pada node dan ambang batas untuk bergabung, meningkatkan kecepatan pemrosesan transaksi dan tingkat desentralisasi; namun, kekuatan komputasi di seluruh jaringan terdistribusi, yang dapat mengurangi keamanan seluruh jaringan.

Mengubah protokol jaringan utama lapisan satu mungkin menghasilkan dampak negatif yang sulit diprediksi, kerentanan keamanan yang halus di lapisan bawah dapat mengancam keamanan seluruh jaringan secara serius, dan dapat menyebabkan fork atau gangguan pada pemulihan upgrade.

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 menjadi Layer2 dan solusi lainnya:

Rencana Layer2 termasuk:

• Saluran Status
• sidechain
• Plasma
• Rollups( optimis dan kedalaman nol pengetahuan )

Solusi lainnya termasuk:

• Validator
• 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, dan melakukan interaksi antar pengguna secara off-chain untuk mengurangi waktu dan biaya transaksi, serta mencapai jumlah transaksi yang tidak terbatas.

Saluran status adalah protokol P2P sederhana yang cocok untuk "aplikasi berbasis giliran", seperti permainan papan antara dua orang. Setiap saluran dikelola oleh kontrak pintar multi-tanda tangan di jaringan utama, mengontrol aset yang disimpan, memverifikasi pembaruan status, dan mengadili perselisihan. Peserta menyimpan dana dan menguncinya setelah menerapkan kontrak, dan setelah kedua belah pihak menandatangani, saluran secara resmi dibuka. Saluran memungkinkan transaksi off-chain gratis tanpa batas sebanyak ( selama total transfer tidak melebihi token yang disimpan ). Peserta secara bergiliran mengirimkan pembaruan status dan menunggu tanda tangan konfirmasi dari pihak lain. Dalam kondisi normal, pembaruan status tidak diunggah ke jaringan utama, hanya saat terjadi perselisihan atau menutup saluran yang memerlukan konfirmasi dari jaringan utama. Saat menutup saluran, salah satu peserta dapat mengajukan permohonan di jaringan utama, jika mendapatkan tanda tangan konsensus dari semua pihak, maka akan segera dieksekusi; jika tidak, harus menunggu "masa tantangan" berakhir sebelum menerima sisa dana.

Saluran status dapat secara signifikan mengurangi beban komputasi di jaringan utama, meningkatkan kecepatan transaksi, dan menurunkan biaya transaksi.

3.1.2 Garis Waktu

• 2015/02: Joseph Poon dan Thaddeus Dryja menerbitkan draf buku putih jaringan Lightning
• 2015/11: Jeff Coleman pertama kali merangkum secara sistematis konsep State Channel
• 2016/01: Joseph Poon dan Thaddeus Dryja secara resmi menerbitkan whitepaper jaringan Bitcoin Lightning
• 2017/11: Spesifikasi desain State Channel pertama yang berbasis kerangka saluran pembayaran Sprites diusulkan
• 2018/06:Counterfactual mengajukan desain Generalized State Channels yang rinci
• 2018/10: Generalised State Channel Networks mengemukakan konsep State Channel Networks dan Virtual Channels
• 2019/02: Konsep saluran status diperluas ke N-Party Channels, Nitro adalah protokol pertama yang didasarkan pada ide ini.
• 2019/10:Pisa untuk menyelesaikan masalah peserta yang perlu tetap online, memperluas konsep Watchtowers
• 2020/03: Hydra mengajukan Saluran Isomorfis Cepat

3.1.3 Prinsip Teknologi

Alur kerja tradisional di blockchain: pengguna berinteraksi dengan kontrak pintar di jaringan utama, mengubah status kontrak dengan mengirimkan transaksi. Kekurangan adalah membawa masalah waktu dan biaya.

Alur kerja saluran status:

1. Pengguna menyetor dana ke alamat kontrak mainnet, mengunci dana hingga saluran ditutup.
2. Pengguna melakukan transaksi tanpa batas di off-chain, melalui komunikasi pesan tanda tangan kripto.
3. Jika perlu menutup saluran, pengguna mengirimkan status akhir kepada kontrak
4. Jika pihak lain menyetujui dengan tanda tangan, kontrak akan mendistribusikan dana berdasarkan status akhir; jika tidak, harus menunggu periode tantangan berakhir.

Dalam situasi pesimis:

• Jika pengguna tertentu tidak merespons pembaruan status, pihak lain dapat mengajukan tantangan kepada kontrak dengan mengajukan status terakhir yang valid.
• Kontrak memungkinkan pihak yang ditantang untuk merespons dalam jangka waktu tertentu
• Jika tidak ada respons, kontrak secara otomatis menutup saluran dan mengembalikan dana

3.1.4 Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan:

• Konfirmasi transaksi instan
• Tingkat throughput yang tinggi
• Biaya transaksi rendah
• Privasi yang baik

Kekurangan:

• Perlu mengunci dana sebelumnya
• Kapasitas saluran terbatas
• Peserta harus terus memantau secara online
• Biaya untuk membuat dan menutup saluran tinggi
• Keterbatasan universal

3.1.5 Aplikasi

Jaringan Lightning Bitcoin:

Ringkasan: Jaringan Lightning adalah saluran pembayaran kecil di jaringan Bitcoin, evolusi teknologinya meliputi: saluran pembayaran satu arah, saluran pembayaran dua arah, dan jaringan pembayaran multi-pihak. Melalui saluran pembayaran off-chain dan perantara membentuk jaringan transaksi, menyelesaikan masalah skalabilitas jaringan Bitcoin. Proses penggunaannya adalah "setoran ( membangun saluran )→transaksi jaringan Lightning ( memperbarui status saluran )→pengembalian dana/penyelesaian ( mengakhiri saluran )". Secara teori, dapat memproses jutaan transaksi per detik.

Garis waktu:

• Februari 2015: Rancangan buku putih diterbitkan
• Januari 2016: Publikasi whitepaper resmi, mendirikan Lightning Labs
• Maret 2018: merilis versi utama pertama LND 0.4
• Juni 2021: El Salvador mengadopsi Bitcoin sebagai mata uang resmi, meluncurkan dompet berbasis jaringan Lightning Chivo
• Tahun 2022: Beberapa platform perdagangan mendukung jaringan Lightning
• Oktober 2022: Jaringan Lightning memiliki 76.236 saluran pembayaran, dana saluran 5049 BTC

Pengembangan ekosistem: Ekosistem jaringan Lightning dari bawah ke atas terdiri dari: jaringan BTC dasar, infrastruktur inti, dan berbagai DApps. Infrastruktur inti mencakup solusi jaringan Lightning dan layanan likuiditas node. Di atas infrastruktur adalah aplikasi seperti layanan pembayaran dan keuangan. Saat ini, sudah ada lebih dari 20 kategori dan lebih dari 100 aplikasi, mencakup bidang pembayaran, dompet, manajemen node, ekstensi browser, podcast, dan streaming.

Jaringan Lightning Ethereum:

Ringkasan: Jaringan Lightning adalah saluran pembayaran kecil berbasis Ethereum, mirip dengan jaringan petir, yang memperluas transaksi on-chain melalui pembentukan saluran status, untuk mewujudkan pembayaran token ERC20 yang cepat dengan biaya rendah.

Garis waktu:

• Didirikan pada tahun 2017, pendirinya adalah mantan pengembang inti Ethereum
• ICO dilakukan pada bulan Oktober 2017, mengumpulkan lebih dari 30 juta dolar AS
• Versi mainnet Alderaan pertama dirilis pada Mei 2020
• Pada akhir 2021, beberapa bursa akan mencabut daftar token RDN

Saat ini belum diadopsi secara luas, alasannya termasuk:

1. Penggunaan batas tinggi: Biaya Gas Ethereum yang terlalu tinggi membuat biaya pembukaan saluran menjadi terlalu tinggi.
2. Teknologi perluasan yang lebih canggih muncul: pada saat itu adalah satu-satunya solusi perluasan Ethereum, tetapi saat ini muncul solusi yang lebih baik seperti Rollup.

Pengembangan ekologi: Saat ini, pengembangan ekosistem berjalan lambat, tim sedang memodifikasi agar dapat beroperasi di jaringan Ethereum Layer2 Rollup, untuk mengurangi biaya Gas pembuatan saluran. Pada Mei 2022, diluncurkan di Arbitrum, menjadi L2 di atas L2. Di masa depan, akan beralih menjadi pusat Rollups sebagai solusi tambahan.

Celer Network:

Ringkasan: Celer Network pada dasarnya adalah lapisan insentif tambahan (CELR token ) dari jaringan kilat, yang membangun DApps interaksi frekuensi tinggi yang cepat dan biaya rendah melalui teknologi ekspansi off-chain dan model ekonomi insentif, seperti platform e-sports dan lain-lain.

Prinsip Teknologi: Pengguna berinteraksi di saluran status off-chain, hanya ketika diperlukan ( jika terjadi sengketa ) baru divalidasi di on-chain. Melalui konverter alamat off-chain OAT, alamat off-chain dapat dipetakan secara unik ke kontrak pintar on-chain.

Arsitektur terdiri dari tiga lapisan:

• cChannel: paket saluran status umum dan rantai samping
• cRoute: off-chain pembayaran rute
• cOS: Kerangka pengembangan dan lingkungan operasi aplikasi off-chain

Garis waktu:

• Didirikan pada tahun 2018, tim berasal dari universitas terkenal
• Token CELR diterbitkan di Binance Launchpad pada Maret 2019
• Jaringan utama diluncurkan pada Juli 2019, merilis jaringan saluran status umum pertama dan platform esports CelerX

Pengembangan ekosistem: Seiring dengan perkembangan ekosistem blockchain menuju multi-chain, Celer Network berevolusi menjadi platform agregasi L2 yang mendukung interoperabilitas lintas rantai, meluncurkan protokol DeFi Layer2.finance, protokol interoperabilitas informasi Celer IM, dan jembatan lintas aset cBridge. cBridge telah mendukung 139 jenis token dan 38 rantai. Pada November 2022, terintegrasi ke dalam MetaMask Bridges Beta dan zkSync 2.0 testnet.

3.1.6 Perbandingan Aplikasi

Jaringan Lightning Bitcoin:

• Penggunaan utama: Pembayaran kecil Bitcoin
• Karakteristik Teknis: HTLC mendukung pembayaran multi-lompatan
• Pengembangan ekosistem: penggunaan yang luas, kapasitas on-chain meningkat secara bertahap
• Keunggulan: biaya rendah, transaksi cepat, meningkatkan skalabilitas jaringan Bitcoin
• Kelemahan: perlu menyimpan dana, kapasitas saluran terbatas, routing kompleks

Jaringan Lightning Ethereum:

• Penggunaan utama: Pembayaran token Ethereum
• Fitur teknis: mendukung kontrak pintar umum
• Pengembangan ekosistem: perkembangan lambat, sedang bertransisi ke Rollup
• Keuntungan: mendukung logika yang lebih kompleks
• Kelemahan: ambang batas penggunaan yang tinggi, ekosistem yang tertinggal

Celer Network:

• Penggunaan utama: DApp interaksi frekuensi tinggi
• Ciri teknis: menambahkan lapisan insentif, mendukung kontrak pintar umum
• Pengembangan ekosistem: bertransformasi menjadi platform agregasi L2 lintas rantai
• Keuntungan: Keterpakaian yang kuat, kemampuan lintas rantai
• Kelemahan: relatif kompleks

![万字Kedalaman