Prospek Peningkatan Teknologi Ethereum: The Surge

Pendiri bersama Ethereum, Vitalik Buterin, baru-baru ini menerbitkan serangkaian artikel yang mengeksplorasi perkembangan masa depan Ethereum. Artikel-artikel ini berfokus pada enam tahap peta jalan Ethereum: Merge, Surge, Cleansing, Verification, Purification, dan Leap. Artikel ini akan menyoroti tahap The Surge, yang terutama berfokus pada skalabilitas Ethereum dan perkembangan jangka panjang.

Visi Inti Ethereum

Tujuan utama Ethereum adalah menjadi infrastruktur untuk internet yang terdesentralisasi. Melalui eksekusi otomatis kontrak pintar, Ethereum mendukung pengembangan aplikasi terdesentralisasi yang kompleks, fleksibilitas ini menjadikannya platform pilihan bagi pengembang untuk membangun aplikasi seperti DeFi, NFT, dan lainnya.

Namun, Ethereum memiliki keterbatasan dalam hal skalabilitas. Saat ini Ethereum hanya dapat memproses 15-30 transaksi per detik, jauh di bawah jaringan pembayaran tradisional. Ini menyebabkan biaya gas yang tinggi saat terjadi kemacetan jaringan, membatasi kemampuan Ethereum untuk menjadi infrastruktur global. The Surge dirancang untuk mengatasi masalah ini.

Tujuan utama The Surge meliputi:

• Mencapai kapasitas pemrosesan lebih dari 100.000 transaksi per detik untuk Ethereum L1+L2
• Mempertahankan desentralisasi dan ketahanan L1
• Pastikan sebagian L2 sepenuhnya mewarisi atribut inti Ethereum
• Memaksimalkan interoperabilitas antar L2, menjadikan Ethereum sebagai ekosistem yang terintegrasi

Strategi Perluasan Berbasis Rollup

Inti dari The Surge adalah meningkatkan skalabilitas secara signifikan melalui solusi L2, di mana rollup adalah komponen kunci. Strategi ini menetapkan pembagian tugas: Ethereum L1 berfokus untuk menjadi lapisan dasar yang kuat dan terdesentralisasi, sementara L2 mengambil alih tugas memperluas ekosistem.

Rollup mengemas transaksi di luar rantai, kemudian mengirimkan hasilnya kembali ke jaringan utama, secara signifikan meningkatkan throughput sambil menjaga keamanan dan desentralisasi. Vitalik menyatakan bahwa rollup dapat meningkatkan kapasitas pemrosesan Ethereum menjadi lebih dari 100.000 transaksi per detik. Ini akan menjadi kemajuan yang transformatif, memungkinkan Ethereum untuk mendukung aplikasi berskala global tanpa mengorbankan desentralisasi.

Vitalik menekankan, rollup bukan hanya solusi sementara, tetapi juga solusi perluasan jangka panjang. Ethereum 2.0 melalui The Merge beralih dari proof-of-work ke proof-of-stake untuk mengurangi konsumsi energi, sementara rollup dianggap sebagai tonggak penting berikutnya.

Tahun ini, peta jalan yang berfokus pada rollup telah mencapai kemajuan penting: dengan peluncuran blob EIP-4844, bandwidth data Ethereum L1 meningkat secara signifikan, dan beberapa rollup Ethereum Virtual Machine telah memasuki tahap pertama. Setiap L2 ada sebagai shard dengan aturan dan logika sendiri, dan keragaman cara implementasi shard kini telah menjadi kenyataan.

Pengambilan Sampel Ketersediaan Data ( DAS ) yang lebih lanjut

Sampling ketersediaan data ( DAS ) adalah aspek kunci lain dari The Surge, yang bertujuan untuk mengatasi masalah ketersediaan data. Dalam jaringan terdesentralisasi, sangat penting bahwa semua node dapat memverifikasi data tanpa perlu menyimpan atau mengunduh seluruh konten.

DAS memungkinkan node untuk memverifikasi data tanpa mengakses kumpulan data lengkap, sehingga meningkatkan skalabilitas dan efisiensi.

Vitalik menekankan dua bentuk DAS: PeerDAS dan 2D DAS. PeerDAS diharapkan dapat meningkatkan asumsi kepercayaan rollup dan meningkatkan keamanan. 2D DAS tidak hanya melakukan pengambilan sampel acak di dalam blob, tetapi juga di antara blob. Dengan memanfaatkan sifat linear dari komitmen KZG, melalui satu set blob virtual baru untuk memperluas kumpulan blob dalam blok, blob virtual ini akan mengkodekan informasi redundan yang sama.

Dengan DAS, Ethereum dapat memproses lebih banyak data, mencapai rollup yang lebih cepat dan lebih ekonomis, sambil tidak mengorbankan desentralisasi.

Di masa depan, masih perlu lebih banyak pekerjaan untuk menentukan versi ideal dari 2D DAS dan membuktikan atribut keamanannya.

Jalur pencapaian jangka panjang yang diyakini Vitalik adalah:

1. Melaksanakan DAS 2D yang ideal
2. Terus menggunakan 1D DAS, mengorbankan efisiensi bandwidth sampling, untuk kesederhanaan dan keandalan menerima batas data yang lebih rendah.
3. Menyerahkan DA, sepenuhnya menerima Plasma sebagai arsitektur Layer2 utama

Perlu dicatat bahwa bahkan jika memutuskan untuk memperluas eksekusi langsung di lapisan L1, pilihan-pilihan ini masih ada. Karena jika L1 harus menangani sejumlah besar transaksi, blok L1 akan menjadi sangat besar, klien akan perlu memverifikasi dengan efisien kebenarannya, sehingga terpaksa menggunakan teknologi yang sama di lapisan L1 seperti rollup( seperti ZK-EVM dan DAS).

Plasma dan solusi lainnya

Selain Rollup, solusi L2 lainnya adalah Plasma, yang merupakan skema ekstensi off-chain yang diajukan lebih awal.

Plasma membuat subranta, subranta ini independen dari rantai utama Ethereum dalam memproses transaksi dan secara berkala mengirimkan ringkasan ke jaringan utama. Untuk setiap blok, operator mengirimkan bukti cabang Merkle kepada setiap pengguna yang menunjukkan perubahan status aset pengguna tersebut. Pengguna dapat menarik aset dengan menyediakan cabang Merkle. Penting untuk dicatat bahwa cabang ini tidak harus memiliki status terbaru sebagai akar.

Oleh karena itu, bahkan jika ada masalah dengan ketersediaan data, pengguna masih dapat memulihkan aset dengan mengekstrak status terbaru yang tersedia. Jika pengguna mengajukan cabang yang tidak valid, kepemilikan aset dapat ditentukan melalui mekanisme tantangan di blockchain.

Meskipun pengembangan Plasma tertinggal dibandingkan rollup dalam beberapa hal, Vitalik tetap menganggapnya sebagai bagian dari alat skalabilitas Ethereum yang lebih luas.

Selain itu, Vitalik juga membahas peningkatan teknologi kompresi data dan bukti kriptografi, untuk lebih meningkatkan efisiensi rollup dan solusi L2 lainnya. Ide dasarnya adalah untuk mengompres data sebanyak mungkin, sambil memastikan semua informasi yang diperlukan tetap tersedia untuk diverifikasi oleh node Ethereum. Peningkatan teknologi ini kemungkinan akan memainkan peran kunci dalam mencapai throughput yang lebih tinggi di Ethereum.

Versi Plasma awal hanya dapat menangani kasus pembayaran, sulit untuk dipromosikan lebih lanjut. Namun, jika setiap akar harus diverifikasi dengan SNARK, Plasma akan menjadi lebih kuat. Prosesnya dapat sangat disederhanakan, karena sebagian besar kemungkinan jalur kecurangan operator dikecualikan. Pada saat yang sama, juga membuka jalur baru, yaitu ketika operator tidak curang, pengguna dapat segera menarik dana tanpa menunggu periode tantangan.

Kinerja Plasma cukup baik, ini juga merupakan alasan kunci mengapa orang merancang struktur teknik untuk mengatasi kekurangan keamanannya.

Peningkatan Interoperabilitas L2

Tantangan utama yang dihadapi oleh ekosistem L2 saat ini adalah interoperabilitas antar L2 yang lemah, bagaimana membuat pengalaman menggunakan ekosistem L2 terasa seperti menggunakan ekosistem Ethereum yang terintegrasi adalah masalah yang perlu segera diperbaiki.

Perbaikan interoperabilitas lintas L2 memiliki beberapa kategori. Secara teori, Ethereum yang berfokus pada Rollup mirip dengan L1 yang tersegmentasi untuk eksekusi. Ekosistem L2 Ethereum saat ini masih memiliki beberapa masalah dalam praktik yang jauh dari keadaan ideal:

Alamat untuk rantai tertentu: Alamat harus mencakup informasi rantai (L1, Optimism, Arbitrum, dll. ). Setelah diimplementasikan, pengiriman lintas L2 dapat dilakukan dengan mudah dengan menempatkan alamat dalam kolom pengiriman, dompet dapat menangani cara pengiriman di latar belakang ( termasuk menggunakan protokol lintas rantai ).

Permintaan pembayaran untuk rantai tertentu: Harus dapat dengan mudah dan standar membuat pesan "Kirim saya X token tipe Y di rantai Z". Utamanya digunakan untuk pembayaran antar orang, pembayaran antara orang dan layanan pedagang, serta permintaan dana dari dApp.

Pertukaran Lintas Rantai dan Pembayaran Gas: Harus ada protokol terbuka yang distandarisasi untuk mengekspresikan operasi lintas rantai. ERC-7683 dan RIP-7755 telah mencoba dalam bidang ini, meskipun cakupan aplikasi keduanya lebih luas.

Klien Ringan: Pengguna harus dapat secara nyata memverifikasi rantai yang mereka interaksikan, bukan hanya mempercayai penyedia RPC. Misalnya, Helios dari a16z crypto dapat melakukan ini ( untuk Ethereum itu sendiri ), tetapi ketidakpercayaan ini perlu diperluas ke L2. ERC-3668(CCIP-read) adalah salah satu strategi untuk mencapai tujuan ini.

Konsep Jembatan Token Bersama: Dalam kasus semua L2 adalah rollup bukti validitas dan setiap slot dikirim ke Ethereum, untuk memindahkan aset L2 dari satu L2 ke L2 lainnya dalam keadaan asli, tetap diperlukan penarikan dan setoran, yang memerlukan pembayaran biaya Gas L1 yang besar.

Salah satu cara untuk menyelesaikan masalah ini adalah: membuat Rollup minimalis bersama, yang satu-satunya fungsinya adalah untuk memelihara token mana yang dimiliki oleh setiap L2 dan saldo masing-masing, serta memungkinkan saldo ini diperbarui secara massal melalui operasi pengiriman lintas L2 yang diprakarsai oleh L2 mana pun. Ini akan memungkinkan transfer lintas L2 tanpa harus membayar biaya gas L1 setiap kali, dan juga tanpa menggunakan teknologi berbasis penyedia likuiditas seperti ERC-7683.

Kombinasi Sinkronisasi: Memungkinkan panggilan sinkron terjadi antara L2 tertentu dan L1 atau antara beberapa L2. Ini membantu meningkatkan efisiensi keuangan dari protokol DeFi. Yang pertama dapat dicapai tanpa koordinasi lintas L2; yang terakhir memerlukan urutan bersama. Teknologi berbasis rollup secara otomatis berlaku untuk semua teknologi ini.

Banyak contoh di atas menghadapi dilema tentang kapan melakukan standarisasi dan lapisan mana yang harus distandarisasi. Jika standarisasi dilakukan terlalu awal, solusi yang kurang baik mungkin akan tertanam dengan kuat. Jika standarisasi dilakukan terlalu terlambat, hal ini dapat menyebabkan fragmentasi yang tidak perlu.

Saat ini ada konsensus bahwa dalam beberapa kasus, terdapat solusi jangka pendek yang memiliki atribut lebih lemah namun lebih mudah untuk diimplementasikan, serta solusi jangka panjang yang "akhirnya benar" tetapi memerlukan waktu bertahun-tahun untuk diwujudkan. Tugas-tugas ini bukan hanya masalah teknis, tetapi juga ( dan mungkin terutama adalah ) masalah sosial, yang memerlukan kolaborasi antara L2, dompet, dan L1.

Melanjutkan ekspansi Ethereum L1

Vitalik percaya bahwa memperluas Ethereum L1 itu sendiri dan memastikan bahwa itu dapat menampung semakin banyak kasus penggunaan adalah sangat berharga.

Ada tiga strategi untuk L1 ekspansi, yang dapat dilakukan secara terpisah atau bersamaan:

1. Meningkatkan teknologi ( seperti kode klien, klien tanpa status, dan kedaluwarsa historis ) untuk membuat L1 lebih mudah diverifikasi, kemudian meningkatkan batas Gas.
2. Mengurangi biaya operasi tertentu, meningkatkan kapasitas rata-rata tanpa meningkatkan risiko skenario terburuk.
3. Rollups asli ( yaitu membuat N salinan paralel EVM )

Teknologi ini memiliki trade-off yang berbeda. Misalnya, rollup asli memiliki kelemahan yang sama dalam hal komposabilitas seperti rollup biasa: tidak dapat mengirim transaksi tunggal untuk mengeksekusi operasi secara sinkron di beberapa rollup. Meningkatkan batas Gas dapat mengurangi manfaat lain yang dapat dicapai dengan menyederhanakan verifikasi L1, seperti meningkatkan proporsi pengguna yang menjalankan node verifikasi dan jumlah validator solo. Tergantung pada cara implementasinya, membuat operasi tertentu di EVM lebih murah dapat meningkatkan kompleksitas keseluruhan EVM.

Desentralisasi dan Keamanan

Keseimbangan antara skalabilitas dan desentralisasi adalah tema yang sering ditekankan oleh Vitalik. Banyak proyek blockchain memilih untuk mengorbankan desentralisasi demi throughput yang lebih tinggi. Misalnya, sebuah platform perdagangan dapat memproses ribuan transaksi per detik, tetapi memerlukan perangkat keras yang kuat untuk menjalankan node, sehingga jaringan menjadi terpusat. Vitalik menekankan bahwa meskipun Ethereum terus berkembang, komitmen terhadap desentralisasi harus tetap dipertahankan.

Rollup dan DAS dianggap sebagai cara untuk meningkatkan kapasitas Ethereum sambil mempertahankan sifat desentralisasi. Berbeda dengan beberapa blockchain berkinerja tinggi, strategi skalabilitas Ethereum memastikan siapa pun dapat menjalankan node, untuk melindungi jaringan dengan cara yang benar-benar terdesentralisasi. Ini sangat penting untuk visi Ethereum, yaitu membangun blockchain yang mendukung sistem keuangan global yang tidak memerlukan izin.

Semakin tinggi skalabilitas, semakin besar tanggung jawab dalam hal keamanan. Seiring dengan Ethereum menuju masa depan yang berfokus pada rollup, memastikan kepercayaan tanpa syarat pada sistem-sistem ini menjadi sangat penting. Rollup bergantung pada bukti kriptografi untuk menjamin bahwa transaksi off-chain adalah sah saat diajukan kembali ke Ethereum. Meskipun sistem-sistem ini telah terbukti efektif, mereka tidak tanpa risiko. Vitalik mengakui bahwa kematangan teknologi ini memerlukan pengujian dan iterasi yang ketat, terutama ketika mereka diadopsi secara lebih luas.

Prospek The Surge

Setelah The Surge, Vitalik membayangkan bahwa Ethereum tidak hanya dapat diskalakan tetapi juga mempertahankan desentralisasi penuh, keamanan, dan keberlanjutan. Visi ini tidak hanya mencakup perluasan lapisan 1 melalui rollup dan DAS, tetapi juga mencakup pembangunan algoritma konsensus yang lebih efisien, peningkatan alat bagi pengembang, serta pengembangan ekosistem dApp yang berkembang pesat.

Peta jalan Ethereum optimis, tetapi juga menghadapi banyak tantangan. Implementasi rollup secara besar-besaran, memastikan keamanan solusi L2, serta mempersiapkan untuk masa depan kuantum adalah tugas yang kompleks. Namun, jika Ethereum dapat berhasil mengatasi hambatan ini, ia akan mengukuhkan posisinya sebagai inti dari Web3.