Dasar Pengetahuan Jaringan Layer Dua Bitcoin

Munculnya inskripsi Bitcoin membawa kehidupan baru bagi ekosistem Bitcoin, membuat lebih banyak orang kembali memperhatikan Bitcoin. Beberapa orang berpendapat bahwa ini membuka kotak Pandora ekosistem Bitcoin. Dalam banyak perkembangan teknologi di ekosistem Bitcoin, pembangunan lapisan kedua sangat penting. Artikel ini mengacu pada beberapa artikel terkenal dan diskusi dengan beberapa teman, merangkum pengetahuan dasar tentang lapisan kedua Bitcoin, berharap dapat memberikan inspirasi dan mendorong perkembangan di bidang ini.

Dunia blockchain dimulai dengan Bitcoin dan diakhiri dengan ekosistem Bitcoin. Ethereum juga dapat dianggap sebagai eksplorasi teknologi sidechain dari Bitcoin.

1. Misi Layer2

Untuk memahami masalah dasar yang perlu diselesaikan dalam pembangunan lapisan kedua Bitcoin, kita mulai dari sifat dasar sistem blockchain.

1.1 Karakteristik dasar dan kebutuhan blockchain

Kita dapat melihat blockchain sebagai sebuah "komputer dunia". Dari sudut pandang ini, memahami berbagai fitur blockchain akan menjadi lebih jelas. Mari kita ringkas beberapa fitur dasar:

Terbuka dan Transparan: Ini adalah karakteristik penyimpanan data dan pelaksanaan instruksi dari "komputer dunia" yang berbasis blockchain, serta merupakan kebutuhan internal yang memerlukan partisipasi bersama dari banyak node terdistribusi di seluruh dunia untuk melakukan perhitungan. Karakteristik ini memenuhi hak pengguna untuk mengetahui data, dan merupakan hasil dari kebutuhan kolaborasi internal dari "komputer dunia" itu sendiri dan kebutuhan eksternal pengguna.

Desentralisasi: Ini adalah karakteristik arsitektur "komputer dunia" ini, tingkat desentralisasi dan toleransi kesalahan secara teoretis didukung oleh teori jenderal Bizantium. Tingkat desentralisasi adalah indikator penting dari keamanan blockchain, serta dasar dari beberapa fitur.

Keamanan: Keamanan terdiri dari kebutuhan internal yang dihasilkan oleh karakteristik arsitektur "komputer dunia" ini dan kebutuhan eksternal yang diperlukan oleh penggunanya. Dari sudut pandang mikro, keamanan dijamin oleh teknologi terkait kriptografi, sementara dari sudut pandang makro, keamanan dijamin oleh desentralisasi arsitektur, sehingga tidak akan terpengaruh oleh pemalsuan data mikro atau kerusakan arsitektur makro yang dapat memengaruhi keamanan "komputer dunia" ini.

Kekuatan komputasi: Salah satu fungsi utama dari komputer dunia yang berbasis blockchain adalah kekuatan komputasi. Untuk mengukur indikator ini, kita umumnya menggunakan apakah sistem tersebut Turing lengkap atau tidak. Beberapa blockchain, untuk mempertahankan karakteristik utamanya, sengaja dirancang agar tidak Turing lengkap. Misalnya, dalam jaringan Bitcoin, Satoshi Nakamoto tidak hanya membuat instruksi kodenya tidak Turing lengkap, tetapi juga secara sengaja menghapus beberapa set instruksi dalam perkembangannya, untuk menjaga stabilitas dan keamanannya. Semua teknologi yang Turing lengkap bertujuan untuk memperluas kekuatan komputasi blockchain. Dari sudut pandang desain berlapis, sistem yang sederhana lebih cocok untuk menjadi lapisan dasar.

Kinerja: Dalam kondisi kemampuan komputasi yang sama, kinerja adalah kemampuan utama lain yang diperiksa dalam dunia komputer blockchain. Umumnya diukur dengan TPS, yaitu jumlah transaksi yang diproses per detik.

Penyimpanan: Blockchain digambarkan sebagai "komputer dunia", jadi pasti memiliki fungsi penyimpanan, yaitu kemampuan untuk mencatat data. Saat ini, sebagian besar disimpan dalam blok, sementara penyimpanan di luar blok yang lebih profesional masih dalam pengembangan.

Privasi: Privasi adalah kebutuhan terperinci dalam "komputer dunia", yaitu permintaan untuk menjaga batasan hak akses data produsen dan pengguna selama proses pengolahan dan penyimpanan. Ini pada dasarnya didorong oleh kebutuhan eksternal pengguna.

Ada juga indikator komprehensif yang disebut skalabilitas, biasanya merujuk pada skalabilitas seluruh arsitektur, karakteristik ini mempengaruhi sebagian besar karakteristik dasar, pada tingkat arsitektur, skalabilitas sistem adalah indikator yang sangat penting.

Dalam karakteristik dasar blockchain ini, sebagian besar dibatasi oleh segitiga tak mungkin dalam hubungan perkembangan satu sama lain. Misalnya, dugaan DSS yaitu desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas.

Dalam sistem terdistribusi, segitiga tidak mungkin yang serupa adalah prinsip CAP, di mana CAP merujuk pada ketidakmampuan untuk mencapai konsistensi, ketersediaan, dan toleransi partisi secara bersamaan dalam satu sistem terdistribusi. Sistem blockchain adalah sistem terdistribusi yang memiliki masalah jenderal Bizantium, sehingga juga berlaku untuk prinsip CAP.

1.2 Peran pembangunan layer dua

Apa saja peran yang harus diselesaikan dalam pembangunan lapisan kedua? Fungsi apa yang disediakan? Pembangunan lapisan kedua pasti merupakan perluasan dari kekurangan sistem lapisan pertama, dan hal-hal yang tidak cocok untuk diselesaikan di sistem lapisan pertama harus diselesaikan dalam pembangunan lapisan kedua.

Dari karakteristik blockchain yang dirangkum di atas, kita dapat menarik kesimpulan awal bahwa perlu untuk memperluas kemampuan dasar ini: publik dan transparan, desentralisasi, keamanan, kemampuan komputasi, kinerja ( throughput ), penyimpanan, privasi, dll. Selain kemampuan dasar dari sudut pandang teknologi ini, ada satu masalah ekonomi yang sangat penting yang perlu diselesaikan, yaitu mengurangi biaya, biasanya biaya total untuk eksekusi transaksi di jaringan lapisan satu cukup tinggi, sehingga perlu menggunakan jaringan lapisan dua untuk mengurangi biaya ini.

Kesimpulannya dalam satu kalimat adalah solusi di tiga dimensi untuk meningkatkan kapasitas, mengurangi biaya, dan fitur kustom semuanya adalah pembangunan lapisan kedua. Untuk fitur kustom, saat ini masih belum cukup jelas, atau sering tersembunyi di antara dua fitur sebelumnya, ada beberapa yang membingungkan. Kita dapat memahami bahwa karakteristik jaringan lapisan satu diperlukan dalam tingkat yang berbeda untuk banyak aplikasi, dan dapat disesuaikan kembali derajat implementasi berbagai fitur di atas lapisan kedua untuk aplikasi tertentu.

Dalam pembangunan lapisan kedua, kemampuan dasar blockchain akan memiliki kompromi, akan mengurangi beberapa fitur, bahkan mengabaikan beberapa fitur, demi peningkatan signifikan pada fitur tertentu. Misalnya: beberapa lapisan kedua untuk meningkatkan kinerja, akan mengurangi tingkat desentralisasi, akan mengurangi keamanan; beberapa lapisan kedua untuk meningkatkan throughput, seperti jaringan Lightning, akan mengubah struktur sistem dan cara penyelesaian. Ada juga beberapa yang tidak mengurangi fitur dasar tetapi meningkatkan fitur tertentu, seperti cara penanganan RGB, yang jelas meningkatkan privasi dan ketahanan terhadap sensor, tetapi meningkatkan kesulitan implementasi teknis.

Di antara itu, mengurangi biaya seharusnya menjadi kebutuhan dasar untuk semua pembangunan lapisan dua.

1.3 Mengapa perlu melakukan desain berjenjang?

Desain berlapis adalah suatu cara dan metodologi bagi manusia untuk menangani sistem yang kompleks, dengan membagi sistem menjadi beberapa struktur berlapis dan mendefinisikan hubungan serta fungsi antar lapisan, untuk mencapai modularitas, pemeliharaan, dan skalabilitas sistem, sehingga meningkatkan efisiensi dan keandalan desain sistem.

Untuk sistem protokol yang luas dan besar, menggunakan hierarki akan memiliki keuntungan yang jelas. Ini membuat orang lebih mudah untuk memahami, lebih mudah untuk membagi pekerjaan, dan memiliki keuntungan dalam perbaikan modular. Seperti desain model tujuh lapisan ISO/OSI dalam jaringan komputer, tetapi dalam implementasi spesifik, beberapa lapisan dapat digabungkan, misalnya, protokol jaringan spesifik TCP/IP adalah protokol empat lapisan.

Secara spesifik, keuntungan dari pengelompokan protokol adalah:

1.Setiap lapisan saling independen. Satu lapisan tidak perlu mengetahui bagaimana lapisan berikutnya diimplementasikan, tetapi hanya perlu mengetahui layanan yang disediakan melalui antarmuka antar lapisan. Dengan cara ini, kompleksitas keseluruhan masalah berkurang. Artinya, cara kerja lapisan sebelumnya tidak mempengaruhi kerja lapisan berikutnya, sehingga saat kita merancang pekerjaan di setiap lapisan, kita hanya perlu memastikan antarmuka tetap sama, dan kita dapat menyesuaikan cara kerja di dalam lapisan dengan bebas.

2.Fleksibilitas yang baik. Ketika ada perubahan pada salah satu lapisan, selama hubungan antarlapisan tetap tidak berubah, maka lapisan di atas atau di bawah lapisan tersebut tidak terpengaruh. Ketika salah satu lapisan mengalami inovasi teknologi atau masalah dalam pekerjaannya, lapisan lain tidak akan terpengaruh, dan saat mengatasi masalah, hanya perlu mempertimbangkan masalah yang terkait dengan lapisan tersebut secara terpisah.

3.Struktur dapat dibagi. Setiap lapisan dapat menggunakan teknologi yang paling sesuai untuk diimplementasikan. Perkembangan teknologi seringkali tidak simetris, pembagian berjenjang secara efektif menghindari efek ember, dan tidak akan mempengaruhi efisiensi kerja keseluruhan karena ketidaksempurnaan teknologi di salah satu aspek.

4.Mudah diterapkan dan dipelihara. Struktur ini membuat penerapan dan debugging sistem yang besar dan kompleks menjadi lebih mudah, karena seluruh sistem telah dibagi menjadi beberapa subsistem yang relatif independen. Ketika melakukan debugging dan pemeliharaan, setiap lapisan dapat di-debug secara terpisah, menghindari situasi di mana masalah tidak dapat ditemukan atau diselesaikan.

5.Dapat mendorong pekerjaan standarisasi. Karena setiap lapisan fungsi dan layanan yang disediakan sudah memiliki penjelasan yang tepat. Manfaat standarisasi adalah dapat dengan bebas mengganti salah satu lapisan, yang sangat memudahkan untuk penggunaan dan penelitian.

Desain modular berlapis adalah metode yang umum digunakan di bidang teknologi untuk menangani proyek engineering yang besar, memerlukan kolaborasi banyak orang, dan terus-menerus diperbaiki, serta merupakan metode yang telah teruji dalam praktik dan efektif.

2. Beberapa Pemikiran Pembangunan Layer2 Bitcoin

Terdapat tiga jalur pembangunan lapisan kedua yang signifikan untuk Bitcoin:

(1) salah satu adalah jalur perluasan berbasis rantai, dan sangat mirip dengan lapisan kedua EVM, adalah struktur blockchain;

(2)Satu jenis adalah rute berbasis terdistribusi, yang diwakili oleh jaringan Lightning, adalah struktur terdistribusi.

(3) ada satu lagi yang berdasarkan sistem terpusat, dengan indeks terpusat sebagai perwakilan, adalah struktur terpusat.

Dua cara pertama memiliki ciri khas masing-masing, dan sudah ada beberapa produk yang digunakan serta produk yang sedang dieksplorasi. Untuk cara pertama, karena perkembangan pesat Ethereum dan eksplorasi rantai tiruan Bitcoin lainnya, perluasan lapisan kedua berbasis rantai relatif lebih mudah, dengan lebih banyak kasus yang dapat dijadikan referensi. Cara kedua yang berbasis terdistribusi biasanya lebih sulit, dan perkembangannya juga lebih lambat, dengan jaringan Lightning sebagai perwakilan. Cara ketiga sangat kontroversial, karena tampaknya tidak seperti pembangunan lapisan kedua, tetapi tampaknya sudah menyelesaikan fungsi pembangunan lapisan kedua.

Solusi pembangunan lapisan kedua mana yang lebih baik? Kami menggunakan hasil pengujian pasar sebagai standar pengukuran, jaringan lapisan kedua mana yang memiliki Total Value Locked (TVL) tertinggi, maka solusi tersebut adalah solusi yang optimal. Seiring dengan perkembangan waktu dan teknologi, solusi optimal ini akan menjadi proses yang berubah.

Untuk definisi jaringan lapisan kedua Bitcoin, selama bergantung pada jaringan Bitcoin, dan membangun hubungan teknis dengan jaringan Bitcoin, beberapa fitur yang lebih unggul daripada jaringan lapisan pertama Bitcoin, semuanya dianggap sebagai pembangunan jaringan lapisan kedua Bitcoin. Dengan kata lain: selama menghabiskan BTC sebagai gas, dengan BTC sebagai aset dasar, sistem yang memperluas kinerja Bitcoin dianggap sebagai pembangunan lapisan kedua. Berdasarkan penilaian ini, kita seharusnya akan mengakui pembangunan jaringan lapisan kedua ketiga, yaitu pembangunan lapisan kedua dengan struktur terpusat.

Perkembangan teknologi Bitcoin itu sendiri, seperti modifikasi OP_RETURN, Taproot, tanda tangan Schnorr, MAST, dan Tapscript harus dirancang untuk tujuan menghubungkan lapisan satu dan lapisan dua, tidak seharusnya menggunakan teknologi ini untuk mengembangkan fungsi secara berlebihan, karena tidak peduli seberapa banyak jaringan lapisan satu diperluas, tidak akan ada terobosan yang berkualitas, harus dilakukan pembangunan lapisan dua. Namun, dalam keadaan tanpa produk lapisan dua Bitcoin yang lebih baik, kemampuan teknis untuk menghubungkan lapisan satu dan lapisan dua ini, dalam waktu tertentu akan digunakan secara berlebihan.

2.1 Pembangunan lapisan kedua berbasis blockchain

Jaringan tiruan Bitcoin awal melakukan berbagai eksplorasi, seperti "Colorcoin" ( koin warna ), "CovertCoins" dan "MasterCoin"; berbagai jaringan tiruan Bitcoin untuk skala besar, seperti BCH ( Bitcoin Cash ), BSV ( Bitcoin SV ), BTG ( Bitcoin Gold ); berbagai teknologi sidechain semuanya didasarkan pada contoh pembangunan perluasan rantai, bisa dibilang sebagai semacam lapisan kedua dalam pengertian yang luas.

Termasuk Ethereum, yang juga merupakan eksplorasi perbaikan yang berdasarkan Bitcoin. Vitalik membentuk tim sendiri untuk merilis white paper dan mengembangkan sistem blockchain generasi baru, setelah gagal meyakinkan tim proyek lain. Terhadap ketidaksempurnaan Bitcoin: sistem tanpa akun UTXO, bahasa eksekusi yang tidak Turing lengkap, masalah skalabilitas yang buruk, dan masalah lainnya. Eksplorasi Ethereum ini meskipun bukan pembangunan lapisan kedua yang langsung di atas Bitcoin, tetapi dalam arti luas merupakan eksplorasi pembangunan berbasis rantai.

Eksplorasi perbaikan tak sempurna Ethereum terhadap Bitcoin, serta pengembangan dan verifikasi lapisan kedua di atas Ethereum, memberikan contoh referensi bagi pengembangan jaringan lapisan kedua berbasis rantai di Bitcoin. Berbagai solusi Rollup, solusi lintas rantai, teknologi saluran pesan, serta teknologi pemecahan Ethereum itu sendiri, membuat ekosistem teknologi Ethereum berkembang pesat, membuat banyak orang sempat beranggapan bahwa arah dan masa depan perkembangan public chain telah ditentukan, ekosistem yang diwakili oleh Ethereum telah unggul.