Ethereum Menuju TPS Puluhan Ribu: Teknologi zk-SNARKs Mendukung Era Skalabilitas Baru

Ethereum sedang menuju fase baru skalabilitas dengan kemampuan memproses 10.000 transaksi per detik (TPS), di mana teknologi zk-SNARKs (ZK) menjadi pendorong kunci dalam proses ini. Setelah bertahun-tahun eksplorasi seputar skalabilitas L2, Ethereum L1 akhirnya menemukan jalur yang dapat dilakukan untuk mencapai skalabilitas maksimum dengan tetap menjaga desentralisasi yang maksimal.

Dalam beberapa tahun ke depan, batas Gas Ethereum dan TPS diharapkan akan meningkat beberapa kali lipat setiap tahun. Validator tidak lagi perlu mengeksekusi setiap transaksi berulang kali, melainkan hanya perlu memverifikasi satu bukti zk-SNARKs untuk mengonfirmasi eksekusi yang benar dari sekelompok transaksi. Ini akan meningkatkan TPS jaringan dasar menjadi ribuan transaksi per detik. Sementara itu, L2 juga akan melakukan ekspansi secara bersamaan, mencapai ratusan ribu bahkan jutaan TPS. Sebuah L2 baru yang disebut "Rollup asli" akan beroperasi seperti fragmentasi yang dapat diprogram, menawarkan keamanan yang sama dengan L1.

Meskipun proposal ini belum secara resmi disetujui dalam proses pemerintahan Ethereum, mereka dibangun di atas pemikiran yang mulai dieksplorasi oleh Vitalik Buterin sejak 2017, dan didukung oleh peneliti inti dari Ethereum Foundation.

Pada konferensi EthCC bulan Juli tahun ini, seorang peneliti menyatakan: "Kita berada di titik balik kunci untuk skalabilitas Ethereum, saya yakin kita akan segera memasuki era GigaGas L1 - sekitar 10.000 TPS, dan kunci untuk memulai era ini adalah zkEVM dan bukti waktu nyata."

Tujuan utama peneliti ini adalah untuk memungkinkan ekosistem Ethereum mencapai 10 juta TPS dalam 10 tahun. Ini berarti masa depan pasti akan menjadi arsitektur "jaringan dalam jaringan": berbagai L2 masing-masing menangani skenario, trade-off, dan keunggulan yang berbeda, bersama-sama memperluas seluruh ekosistem untuk memenuhi kebutuhan global.

Dilema Skalabilitas L1 Ethereum

Meskipun blockchain lain telah mencoba menggunakan perangkat keras dan kapasitas komputasi yang lebih kuat untuk meningkatkan throughput, Ethereum tetap memiliki ketekunan yang hampir ideologis terhadap desentralisasi. Dari sudut pandang beberapa pendukung, seperti beberapa "data center chain" yang memiliki titik risiko terpusat senilai jutaan dolar, pemerintah dapat langsung menargetkan node-node ini untuk melakukan pengawasan transaksi. Bahkan beberapa rantai dengan spesifikasi perangkat keras yang lebih rendah, biaya dan persyaratan bandwidth-nya juga mengintimidasi, sehingga mempengaruhi tingkat desentralisasi.

Sebagai perbandingan, Ethereum bahkan dapat berjalan di Raspberry Pi, desain dengan ambang batas rendah ini memungkinkan lebih dari 15.000-16.000 node publik dan jutaan validator berpartisipasi dalam jaringan, sehingga hampir tidak mungkin untuk mencensor transaksi di Ethereum, dan membuat seluruh jaringan sangat tahan terhadap serangan.

Tentu saja, biayanya adalah kecepatan yang sangat lambat - TPS saat ini sekitar 18-20 transaksi per detik, sementara beberapa produk pesaing dapat mencapai TPS sekitar 1500 transaksi per detik.

Dalam beberapa hal, arsitektur blockchain secara inheren tidak efisien, mirip dengan tabel online, di mana setiap kali Anda mengubah satu sel, semua komputer di seluruh dunia yang memiliki salinan harus menghitung ulang seluruh tabel terlebih dahulu, dan setelah dipastikan benar baru dapat diperbarui.

Seorang co-founder dari perusahaan teknologi ZK menjelaskan: "Desain Ethereum adalah agar siapa pun dapat mengikuti jaringan dan mengeksekusi ulang semua transaksi", yang juga berarti bahwa volume transaksi tidak dapat diperbesar secara sembarangan, karena setiap transaksi memerlukan seseorang untuk menghitung ulang.

Karena dalam menjaga desentralisasi, ruang untuk memperluas mainnet terbatas, Ethereum pada tahun 2020 terpaksa mengambil jalur ekspansi lapisan L2 yang sangat kontroversial.

Teknologi ZK Memecahkan Segitiga Ketidakmungkinan Blockchain

Pendiri Ethereum pernah mengemukakan konsep "trikala blockchain", yang digunakan untuk menggambarkan dilema di mana blockchain publik sulit untuk mencapai keamanan, skalabilitas, dan desentralisasi secara bersamaan. Hampir semua solusi peningkatan kapasitas hanya dapat memenuhi dua dari tiga aspek tersebut, yang pasti akan mengorbankan aspek ketiga.

Hingga saat ini, zk-SNARKs ( ZK-Proof ) teknologi yang dijuluki "matematika tingkat pendaratan di bulan", mampu secara matematis membuktikan serangkaian transaksi kompleks telah dieksekusi dengan benar tanpa mengungkapkan detail transaksi.

Proses menghasilkan bukti ZK sangat rumit, tetapi memverifikasi apakah sebuah bukti benar sangat cepat dan ringan.

Oleh karena itu, visi masa depan Ethereum adalah: daripada membiarkan sekelompok node Raspberry Pi yang berkinerja rendah menghitung ulang semua transaksi satu per satu, lebih baik membiarkan validator hanya memeriksa hasil matematis dari satu ZK proof yang sangat kecil.

Seorang ahli teknologi melanjutkan penjelasannya, "Daripada meminta semua orang untuk melakukan semua transaksi lagi, lebih baik langsung memberikan mereka sebuah bukti yang memberi tahu bahwa operasi ini telah terjadi, sehingga siapa pun dapat memverifikasi bukti ini tanpa perlu melakukan perhitungan ulang."

Beberapa peneliti bahkan bercanda bahwa di masa depan, jumlah perhitungan untuk memverifikasi bukti ZK akan sekecil itu sehingga bahkan komputer mikro seharga 7 dolar pun dapat melakukannya, tanpa perlu pusat data besar.

zkEVM: Peta Jalan Menuju 10.000 TPS

Seorang peneliti dari Ethereum Foundation baru-baru ini memposting sebuah berita di blog yang memicu perdebatan hangat di komunitas: Dalam satu tahun ke depan, jaringan utama L1 mungkin akan mengintegrasikan mesin virtual Ethereum yang didorong oleh zk-SNARKs ( zkEVM ).

Perlu dicatat bahwa banyak eksplorasi praktis teknologi ZK sebenarnya dimulai dari jaringan L2, seperti suatu blockchain ZK Rollup yang 100% kompatibel dengan EVM - aplikasi apa pun yang dapat berjalan di Ethereum, dapat berjalan tanpa hambatan di rantai ini.

Rantai ini bahkan menganggap dirinya sebagai perpanjangan dari Ethereum, baru-baru ini juga mengumumkan akan menghancurkan 20% dari biaya transaksi ETH untuk mendukung pengembalian nilai L1.

Pemimpin rantai tersebut menjelaskan bahwa teknologi ZK memberikan jawaban untuk segitiga ketidakmungkinan blockchain: "Keajaiban ZK terletak pada kemampuan kita untuk secara signifikan meningkatkan batas Gas L1, sementara perluasan beban komputasi tidak membuat verifikasi menjadi lebih kompleks."

Dia menambahkan bahwa seiring dengan penurunan biaya dan waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan ZK证明, kami dapat menangani throughput yang lebih tinggi, sambil menjaga persyaratan perangkat keras untuk verifikasi tetap sangat rendah - bahkan sebuah smartwatch pun dapat melakukan pekerjaan verifikasi.

Namun, komunitas tidak perlu terlalu optimis, bahkan jika zkEVM berhasil diintegrasikan ke L1 dalam satu tahun ke depan, itu tidak akan langsung mencapai 10.000 TPS pada hari pertama.

Hari demi hari, kemudian selesai dalam sekejap

Ethereum saat ini memiliki lima klien perangkat lunak utama yang dapat digunakan untuk menjalankan jaringan, ini berarti meskipun ada masalah dengan salah satu klien, jaringan tidak akan terhenti secara langsung seperti beberapa pesaing.

Dalam jalur peningkatan di masa depan, Ethereum merencanakan untuk merilis dua hingga tiga klien modifikasi yang mendukung verifikasi ZK, sehingga validator dapat memilih untuk menyelesaikan verifikasi dengan memeriksa zero-knowledge proof (ZK-proofs), tanpa harus menjalankan ulang setiap transaksi.

Pada awalnya, hanya sedikit validator yang akan terlebih dahulu beralih ke mode validasi baru untuk mengidentifikasi dan memperbaiki masalah potensial di awal.

Seorang anggota tim koordinasi protokol Yayasan Ethereum menyatakan, "Berpindah ke EVM yang di-snark akan menjadi proses yang bertahap" - di sini, "snark" mengacu pada penggunaan jenis zk-SNARKs.

Pengguna akan merasakan secara bertahap peningkatan batas Gas L1, yang berarti kemampuan aktivitas ekonomi jaringan semakin kuat. Meskipun peralihan L1 ke verifikasi ZK membutuhkan waktu, namun perluasan batas Gas hampir siap diluncurkan.

Minggu lalu, batas Gas L1 baru saja meningkat sebesar 22%, mencapai 45 juta, seorang peneliti mengajukan sebuah proposal yang menyarankan klien untuk secara otomatis menaikkan batas Gas tiga kali setahun, menurut rencana tersebut, setelah empat tahun jaringan utama Ethereum dapat mencapai sekitar 2000 TPS.

Dan seorang peneliti lainnya bahkan lebih jauh mengusulkan, untuk memperpanjang ritme ini selama dua tahun, sehingga pada tahun 2031 dapat mencapai throughput 1 gigagas, mencapai sekitar 10.000 TPS.