Analisis Kedalaman Ekspansi off-chain

1. Pentingnya Perluasan

Visi masa depan blockchain adalah desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas, tetapi umumnya hanya dua dari ketiganya yang dapat diwujudkan, itulah yang disebut sebagai masalah segitiga ketidakmungkinan dalam blockchain. Selama bertahun-tahun, orang telah mengeksplorasi bagaimana meningkatkan throughput dan kecepatan transaksi blockchain tanpa mengorbankan desentralisasi dan keamanan, yaitu menyelesaikan masalah skalabilitas.

Mari kita mulai dengan mendefinisikan desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas blockchain:

• Desentralisasi: Siapa pun dapat menjadi node untuk berpartisipasi dalam sistem blockchain, semakin banyak jumlah node, semakin tinggi tingkat desentralisasi.
• Keamanan: Semakin tinggi biaya untuk menguasai sistem blockchain, semakin tinggi keamanannya, dan rantai dapat menahan serangan dari proporsi peserta yang lebih besar.
• Skalabilitas: kemampuan blockchain untuk memproses sejumlah besar transaksi.

Fork keras pertama yang signifikan dari jaringan Bitcoin berasal dari masalah skalabilitas. Dengan meningkatnya jumlah pengguna dan volume transaksi, jaringan Bitcoin dengan batas blok 1MB mulai menghadapi masalah kemacetan. Sejak 2015, komunitas Bitcoin telah memiliki perbedaan pendapat mengenai masalah skalabilitas, yang akhirnya menyebabkan fork keras pertama yang signifikan dalam sejarah Bitcoin pada 1 Agustus 2017, melahirkan jenis koin baru BCH.

Demikian pula, jaringan Ethereum juga memilih untuk mengorbankan sebagian dari skalabilitasnya untuk memastikan keamanan dan desentralisasi jaringan. Meskipun Ethereum tidak membatasi ukuran blok seperti Bitcoin, namun secara tidak langsung menetapkan batasan pada biaya bahan bakar yang dapat ditampung dalam satu blok, tujuannya adalah untuk mencapai Konsensus Tanpa Kepercayaan dan memastikan distribusi node yang luas.

Dari CryptoKitties pada tahun 2017, musim DeFi, hingga munculnya aplikasi on-chain seperti GameFi dan NFT, permintaan pasar untuk throughput terus meningkat, tetapi Ethereum masih hanya dapat memproses 15-45 transaksi per detik. Ini menyebabkan biaya transaksi meningkat, waktu penyelesaian menjadi lebih lama, dan sebagian besar DApps sulit untuk menanggung biaya operasional, sehingga seluruh jaringan menjadi lambat dan mahal bagi pengguna, masalah skalabilitas blockchain perlu segera diatasi. Solusi skalabilitas yang ideal adalah: meningkatkan kecepatan transaksi dan throughput jaringan sebanyak mungkin tanpa mengorbankan desentralisasi dan keamanan.

2. Kategori 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 Ekspansi on-chain

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

Ada beberapa solusi untuk skalabilitas on-chain, artikel ini tidak akan membahasnya secara rinci, hanya menyebutkan dua di antaranya:

• Rencana pertama adalah memperluas ruang blok, yaitu meningkatkan jumlah transaksi yang dib打包 dalam setiap blok, tetapi akan meningkatkan persyaratan untuk perangkat node berkinerja tinggi dan mengurangi tingkat "desentralisasi".

• Rencana kedua adalah sharding, membagi buku besar blockchain menjadi beberapa bagian, di mana berbagai node bertanggung jawab atas pencatatan yang berbeda. Ini dapat mengurangi tekanan komputasi pada node dan ambang batas untuk bergabung, meningkatkan kecepatan pemrosesan transaksi dan tingkat desentralisasi; tetapi berarti bahwa kekuatan komputasi di seluruh jaringan terdistribusi, yang dapat mengurangi "keamanan" jaringan secara keseluruhan.

Mengubah protokol jaringan utama satu lapisan dapat menghasilkan dampak negatif yang sulit diprediksi, karena setiap celah keamanan yang halus di lapisan dasar dapat mengancam keamanan seluruh jaringan secara serius.

2.2 off-chain ekspansi

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

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

• Layer2: jaringan lapisan kedua yang dibangun di atas rantai utama
• Sidechain: blockchain independen, berjalan paralel dengan main chain
• Plasma: sebuah sidechain khusus
• Validium: solusi skala untuk ketersediaan data di off-chain

3. Rencana perluasan off-chain

3.1 Saluran Negara

3.1.1 Ringkasan

Saluran status mengatur bahwa hanya ketika saluran dibuka, ditutup, atau menyelesaikan sengketa, pengguna perlu berinteraksi dengan jaringan utama, menempatkan interaksi antar pengguna di off-chain untuk mengurangi waktu dan biaya transaksi, serta mewujudkan jumlah transaksi yang tidak terbatas.

Saluran status adalah protokol P2P sederhana yang cocok untuk "aplikasi berbasis giliran", seperti permainan catur dua orang. Setiap saluran dikelola oleh kontrak pintar multi-tanda tangan yang berjalan di jaringan utama, kontrak ini mengontrol aset yang disimpan di saluran, memverifikasi pembaruan status, dan mengadili perselisihan antara para peserta. Setelah peserta menerapkan kontrak di jaringan, mereka menyetor dana dan menguncinya, setelah kedua belah pihak menandatangani untuk mengonfirmasi, saluran secara resmi dibuka. Saluran memungkinkan peserta untuk melakukan transaksi off-chain gratis tanpa batasan jumlah selama nilai transfer tidak melebihi total token yang disetorkan (. Peserta bergiliran mengirimkan pembaruan status kepada satu sama lain, menunggu konfirmasi tanda tangan dari pihak lain. Dalam keadaan normal, pembaruan status yang disetujui oleh kedua belah pihak tidak akan diunggah ke jaringan utama, hanya ketika terjadi perselisihan atau saat menutup saluran, baru akan bergantung pada konfirmasi jaringan utama. Saat menutup saluran, salah satu peserta dapat mengajukan permintaan transaksi di jaringan utama, jika mendapat persetujuan tanda tangan dari semua orang, maka akan segera dieksekusi; jika tidak, harus menunggu hingga "masa tantangan" berakhir untuk menerima sisa dana.

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

)# 3.1.2 Garis Waktu

• 2015/02: Joseph Poon dan Thaddeus Dryja merilis draf whitepaper jaringan Lightning.
• 2015/11: Jeff Coleman pertama kali merangkum secara sistematis konsep State Channel, mengusulkan bahwa Payment Channel Bitcoin adalah sub-kasus dari State Channel.
• 2016/01: Joseph Poon dan Thaddeus Dryja secara resmi menerbitkan whitepaper jaringan Lightning, mengusulkan solusi skalabilitas Bitcoin melalui Payment Channel.
• 2017/11: Spesifikasi desain State Channel pertama yang berbasis pada kerangka Payment Channel, Sprites, diusulkan.
• 2018/06: Counterfactual mengusulkan desain Generalized State Channels yang rinci.
• 2018/10:Jaringan Saluran Negara Umum mengusulkan konsep Saluran Negara dan Saluran Virtual.
• 2019/02: Konsep saluran status diperluas ke N-Party Channels, Nitro adalah protokol pertama yang dibangun berdasarkan pemikiran ini.
• 2019/10:Pisa memperluas konsep Watchtowers untuk mengatasi masalah kebutuhan semua peserta untuk tetap online.
• 2020/03: Hydra mengajukan Fast Isomorphic Channels.

3.1.3 Prinsip Teknologi

Alur kerja saluran status:

1. Alice dan Bob menyetor dana dari EOA pribadi mereka ke alamat kontrak on-chain, dana ini terkunci dalam kontrak. Setelah kedua pihak menandatangani dan mengonfirmasi, saluran status resmi dibuka.

2. Alice dan Bob dapat melakukan transaksi tidak terbatas kali di off-chain, berkomunikasi satu sama lain melalui pesan tanda tangan kriptografi. Kedua belah pihak perlu menandatangani setiap transaksi untuk mencegah penipuan ganda. Melalui pesan-pesan ini, mereka mengajukan pembaruan status akun mereka dan menerima pembaruan status yang diajukan oleh pihak lain.

3. Jika Alice ingin menutup saluran untuk menyelesaikan transaksi, dia perlu mengirimkan status akhir akun ke kontrak. Jika Bob menyetujui dengan tanda tangan, kontrak akan mengembalikan dana yang terkunci kepada pengguna yang sesuai berdasarkan status akhir. Jika Bob tidak merespons tanda tangan, kontrak akan mengembalikan dana kepada pengguna yang sesuai setelah periode tantangan berakhir.

![Laporan Penelitian Kedalaman 10.000 Kata: Analisis Komprehensif tentang Ekspansi off-chain]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ead28de03be9fc22dcfe3f679ee36bc5.webp(

)# 3.1.4 Kelebihan dan Kekurangan

Keunggulan:

• Konfirmasi Instan
• Tingkat throughput yang tinggi
• Biaya rendah
• Privasi yang baik

Kekurangan:

• Perlu mengunci dana
• Peserta harus terus online
• Sulit untuk mengelola transaksi multihak
• Tidak cocok untuk kontrak pintar yang kompleks
• Risiko terpusat
• Pengalaman pengguna buruk

3.1.5 Aplikasi

Jaringan Lightning Bitcoin:

• Saluran pembayaran kecil di jaringan Bitcoin, membentuk jaringan transaksi melalui saluran pembayaran kecil off-chain dan perantara, menyelesaikan masalah peningkatan kapasitas jaringan Bitcoin.
• Draf buku putih dirilis pada Februari 2015, versi mainnet dirilis pada Maret 2018.
• Hingga November 2022, jaringan Lightning memiliki 76.236 saluran pembayaran, dengan total dana saluran sebesar 5049 BTC.
• Ekosistem mencakup lebih dari 100 aplikasi seperti pembayaran, dompet, manajemen node, ekstensi browser, dan lainnya.

Jaringan Lightning Ethereum:

• Saluran pembayaran kecil yang berbasis Ethereum, mirip dengan jaringan Lightning.
• Didirikan pada tahun 2017, klien mainnet pertama diluncurkan pada bulan Mei 2020.
• Saat ini belum mendapatkan adopsi yang luas, alasan termasuk ambang penggunaan yang tinggi, munculnya teknologi skalabilitas yang lebih maju, dll.

Celer Network:

• Pada dasarnya adalah jaringan kilat yang ditingkatkan dengan lapisan insentif.
• Didirikan pada tahun 2018, jaringan utama Ethereum diluncurkan pada Juli 2019.
• Telah beralih menjadi platform agregasi skala L2 yang mendukung lintas rantai, meluncurkan protokol DeFi Layer2.finance, protokol informasi lintas rantai Celer IM, dan jembatan lintas rantai aset cBridge dan produk lainnya.

3.2 Sidechains

3.2.1 Ringkasan

Konsep sidechain pertama kali diusulkan pada tahun 2012, sebagai bentuk blockchain yang muncul untuk mempercepat transaksi Bitcoin. Sidechain dapat menggunakan kontrak yang lebih kompleks, atau dengan memperbaiki mekanisme konsensus ### seperti PoS (, atau parameter blok agar sidechain sesuai dengan fungsi tertentu. Hasil transaksi sidechain pada akhirnya akan dicatat di sisi validator saat dikirim kembali ke mainchain. Pola blockchain ini bukanlah bentuk blockchain baru, melainkan infrastruktur yang melekat pada mainchain dan membantu mainchain menyelesaikan masalah.

)# 3.2.2 Garis Waktu

• 2012/01: Konsep sisi rantai Bitcoin diajukan di ruang obrolan
• 2014/10: Makalah sidechain Bitcoin pertama kali diterbitkan: Symmetric Pegged dan Asymmetric Pegged
• 2017/04: Jaringan POA meluncurkan jaringan uji coba sidechain berbasis konsensus Proof of Authentication Ethereum
• 2017/10:Jaringan Matic diluncurkan
• 2017/12: POA Network jaringan utama diluncurkan
• 2018/01: Skales testnet diluncurkan
• 2018/10: Peluncuran jaringan uji xDai Chain
• 2020/06: Peluncuran Mainnet Skale
• 2020/06: Peluncuran jaringan utama Matic PoS Chain di sisi Ethereum
• 2021/02:Matic Network berganti nama menjadi Polygon Network
• 2021/02: Jaringan utama Ronin dari game Axie Infinity mulai beroperasi
• 2021/12:xDai Chain bergabung dengan Gnosis Dao menjadi Gnosis Chain
• 2022/03: POA Network bergabung dengan Gnosis Chain

3.2.3 Prinsip Teknologi

Prinsip teknis dari sidechain mencakup dua teknologi lintas rantai utama:

Simetris Terikat:

• Validator dari rantai utama dan rantai sampingan secara real-time mencatat status satu sama lain saat ini
• Menggunakan teknologi SPV dua arah untuk pengiriman informasi
• Ketika token dari rantai utama dipindahkan ke rantai samping, dihasilkan output khusus yang hanya dapat dibuka kuncinya oleh validator rantai samping.
• Perlu menunggu periode konfirmasi dan periode kontes, untuk menghindari serangan double spending.

Pegging Asimetris:

• Validator sidechain harus memantau aktivitas mainchain secara real-time
• Transfer dari rantai utama ke rantai samping ### transaksi maju ( dicatat secara aktif oleh rantai samping
• Transfer dari sidechain ke mainchain ) transaksi mundur ( perlu memperkenalkan mekanisme Certifiers
• Certifiers mencatat informasi kunci dan mengirimkannya kembali ke rantai utama melalui tanda tangan agregat

Ringkasan mekanisme sidechain:

• Rantai utama → Rantai sampingan: Rantai utama mengunci aset, rantai sampingan menghasilkan wrapped asset
• Sidechain→Mainchain: Sidechain menghancurkan aset terbungkus, mainchain membuka kunci aset

Keamanan aset sidechain tergantung pada mekanisme konsensus sidechain. Jika seseorang menciptakan aset secara tidak sah di sidechain, mungkin ada risiko pencurian dana.

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

)# 3.2.4 Kelebihan dan Kekurangan

Keunggulan:

• Skalabilitas baik
• Kustomisasi Tinggi
• Tidak saling mempengaruhi keamanan rantai utama
• Dapat menguji fitur baru

Kekurangan:

• Keamanan yang lebih lemah
• Operasi lintas rantai kompleks
• Likuiditas terdistribusi
• Memerlukan mekanisme insentif yang independen
• Risiko sentralisasi

3.2.5 Aplikasi

xDai### sekarang Gnosis Chain(:

• Peluncuran mainnet pada September 2018
• Mengadopsi mode verifikasi PoSDAO
• Bergabung dengan Gnosis DAO pada November 2021
• Saat ini TVL sekitar $53M, dengan 35 proyek yang sedang berlangsung

Polygon:

• Matic Network didirikan pada tahun 2017, pada bulan Februari 2021 berganti nama menjadi Polygon
• Rilis mainnet Matic PoS Chain dan Matic Plasma Chain pada Juni 2020
• Saat ini beralih ke solusi L2 full-stack
• Memiliki 37k+ DApp, 1.8B total transaksi, 135M+ pengguna

Ronin:

• Peluncuran mainnet pada Maret 2021, khusus