Tentang Minimisasi Kepercayaan dan Penskalaan Horizontal

Ethereum adalah komputer dunia tanpa izin yang memiliki (bisa dibilang) tingkat keamanan ekonomi tertinggi pada saat penulisan, bertindak sebagai buku besar penyelesaian untuk sejumlah besar aset, aplikasi, dan layanan. Ethereum memang memiliki keterbatasan – blockspace adalah sumber daya yang langka dan mahal pada lapisan satu Ethereum (L1). Penskalaan lapisan dua (L2) telah dilihat sebagai solusi untuk masalah ini, dengan banyak proyek yang masuk ke pasar dalam beberapa tahun terakhir, sebagian besar dalam bentuk rollup. Namun, rollup, dalam arti sebenarnya (artinya data rollup ada di Ethereum L1), tidak memungkinkan Ethereum untuk melakukan penskalaan tanpa batas, hanya mengizinkan hingga beberapa ribu transaksi per detik.

Kepercayaan diminimalkan – (fitur dari) sistem L2 diminimalkan kepercayaan jika berfungsi tanpa memerlukan kepercayaan di luar basis L1.

Penskalaan horizontal – suatu sistem dapat diskalakan secara horizontal jika instance dapat ditambahkan tanpa menimbulkan hambatan global.

Dalam artikel ini, kami berpendapat bahwa sistem yang diminimalkan kepercayaan dan dapat diskalakan secara horizontal adalah cara yang paling menjanjikan untuk meningkatkan skala aplikasi blockchain, namun saat ini sistem tersebut masih kurang dieksplorasi. Kami menyajikan argumen tersebut dengan mengeksplorasi tiga pertanyaan:

1. Mengapa aplikasi harus diminimalkan kepercayaannya?
2. Mengapa membangun sistem yang dapat diskalakan secara horizontal?
3. Bagaimana kita bisa memaksimalkan minimalisasi kepercayaan dan skalabilitas horizontal?

(Penafian: meskipun kami akan fokus pada Ethereum sebagai basis L1 dalam artikel ini, sebagian besar yang kami diskusikan di sini berlaku untuk lapisan penyelesaian terdesentralisasi di luar Ethereum.)

Mengapa aplikasi harus diminimalkan kepercayaannya?

Aplikasi dapat dihubungkan ke Ethereum dengan cara yang tepercaya – aplikasi dapat menulis dan membaca dari blockchain Ethereum tetapi kepercayaan diberikan pada operator untuk menjalankan logika bisnis dengan benar. Pertukaran terpusat seperti Binance dan Coinbase adalah contoh bagus dari aplikasi tepercaya. Terhubung ke Ethereum berarti aplikasi dapat memanfaatkan jaringan penyelesaian global dengan beragam aset.

Ada risiko signifikan yang terkait dengan layanan off-chain yang tepercaya. Runtuhnya bursa dan layanan utama pada tahun 2022, seperti FTX dan Celsius, adalah peringatan besar tentang apa yang terjadi ketika layanan tepercaya berperilaku buruk dan gagal.

Di sisi lain, aplikasi yang diminimalkan kepercayaan dapat menulis dan membaca dari Ethereum dengan cara yang dapat diverifikasi. Contohnya termasuk aplikasi kontrak pintar seperti Uniswap, rollup seperti Arbitrum atau zkSync, dan koprosesor seperti Lagrange dan Axiom. Secara umum, kepercayaan hilang ketika aplikasi diamankan oleh jaringan Ethereum, karena lebih banyak fungsi (lihat di bawah) yang dialihdayakan ke L1. Akibatnya, layanan keuangan yang minim kepercayaan dapat ditawarkan tanpa risiko pihak lawan atau kustodian.

Ada tiga properti utama yang dimiliki aplikasi dan layanan, yang dapat dialihdayakan ke L1:

1. Keaktifan (dan pemesanan): transaksi yang dikirimkan pengguna harus disertakan (dieksekusi dan diselesaikan) pada waktu yang tepat.
2. Validitas: transaksi diproses sesuai aturan yang telah ditentukan.
3. Ketersediaan data (dan status): data historis, serta status aplikasi saat ini, dapat diakses oleh pengguna.

Untuk masing-masing properti di atas, kita dapat memikirkan asumsi kepercayaan yang diperlukan; khususnya, apakah Eth L1 menyediakan properti atau diperlukan kepercayaan eksternal. Tabel di bawah mengkategorikannya untuk paradigma arsitektur yang berbeda.

Mengapa membangun sistem yang dapat diskalakan secara horizontal?

Penskalaan horizontal mengacu pada penskalaan melalui penambahan instance independen atau paralel dari suatu sistem, misalnya aplikasi atau rollup. Hal ini tidak memerlukan hambatan global. Penskalaan horizontal memungkinkan dan memfasilitasi pertumbuhan eksponensial.

Penskalaan vertikal mengacu pada penskalaan melalui peningkatan throughput sistem monolitik, seperti Eth L1 atau lapisan ketersediaan data. Ketika penskalaan horizontal mengalami hambatan pada sumber daya bersama, penskalaan vertikal sering kali diperlukan.

Klaim 1: Rollup (data transaksi) tidak dapat diskalakan secara horizontal karena dapat terhambat oleh ketersediaan data (DA). Solusi DA yang berskala vertikal memerlukan kompromi dalam desentralisasi.

Ketersediaan data (DA) tetap menjadi penghambat rollup. Saat ini, setiap blok L1 memiliki target ukuran maksimum ~1 MB (85 KB/s). Dengan EIP-4844, akan tersedia tambahan ~2 MB (171 KB/s) (dalam jangka panjang). Dengan Danksharding, Eth L1 pada akhirnya dapat mendukung bandwidth DA hingga 1,3 MB/s. Eth L1 DA adalah sumber daya bersama yang diperebutkan oleh banyak aplikasi & layanan. Oleh karena itu, meskipun penggunaan L1 untuk DA memberikan keamanan terbaik, hal ini menghambat potensi skalabilitas sistem tersebut. Sistem yang menggunakan L1 untuk DA (biasanya) tidak akan dapat menskalakan secara horizontal dan memiliki skala diseconomies. Lapisan DA alternatif, seperti Celestia atau EigenDA, juga memiliki batasan bandwidth (walaupun lebih besar, masing-masing pada 6,67 MB/s dan 15 MB/s). Namun hal ini harus mengorbankan asumsi kepercayaan dari Ethereum ke jaringan lain (seringkali kurang terdesentralisasi), sehingga mengorbankan keamanan (ekonomi).

Klaim 2: Satu-satunya cara untuk menskalakan layanan yang diminimalkan kepercayaan secara horizontal adalah dengan memperoleh (mendekati) nol data marginal L1 per transaksi. Dua pendekatan yang dikenal adalah state-diff rollup (SDR) dan validium.

Rollup perbedaan negara bagian (SDR) adalah rollup yang memposting perbedaan negara bagian di seluruh kumpulan transaksi gabungan ke Ethereum L1. Untuk EVM, ketika batch transaksi bertambah besar, data per transaksi yang diposting ke L1 berkurang hingga konstanta yang jauh lebih kecil dibandingkan dengan rollup data transaksi.

Misalnya, selama uji stres terhadap inskripsi yang tinggi, zkSync melihat pengurangan data panggilan per transaksi hingga 10 byte per transaksi. Sebaliknya, rollup data transaksi seperti Arbitrum, Optimism, dan Polygon zkEVM, biasanya berukuran sekitar 100 byte per transaksi untuk lalu lintas normal.

Validium adalah sistem yang memposting bukti validitas transisi status ke Ethereum, tanpa data atau status transaksi terkait. Validium sangat dapat diskalakan secara horizontal, bahkan dalam kondisi lalu lintas rendah. Hal ini terutama berlaku karena penyelesaian validium yang berbeda dapat digabungkan.

Selain skalabilitas horizontal, validium juga dapat memberikan privasi onchain (dari pengamat publik). Validium dengan DA pribadi memiliki data dan ketersediaan negara yang terpusat dan terjaga keamanannya, yang berarti bahwa pengguna harus mengautentikasi diri mereka sendiri sebelum mengakses data dan bahwa operator dapat menerapkan langkah-langkah privasi yang baik. Hal ini memungkinkan tingkat pengalaman pengguna yang mirip dengan web tradisional atau layanan keuangan – aktivitas pengguna disembunyikan dari pengawasan publik namun terdapat penjaga data pengguna yang tepercaya, dalam hal ini operator validium.

Bagaimana dengan sequencer terpusat dan terdesentralisasi? Untuk menjaga sistem tetap terukur secara horizontal, penting untuk membuat sequencer independen, baik terpusat atau terdesentralisasi. Khususnya, meskipun sistem yang menggunakan sequencer bersama menikmati <a href="https://hackmd.io/@EspressoSystems/SharedSequencing"> komposisi atomik , sistem tersebut tidak dapat diskalakan secara horizontal, karena sequencer dapat menjadi hambatan seiring bertambahnya sistem yang ditambahkan.

Bagaimana dengan interoperabilitas? Sistem yang dapat diskalakan secara horizontal dapat saling beroperasi tanpa kepercayaan tambahan jika semuanya berada pada L1 yang sama, karena pesan dapat dikirim dari satu sistem ke sistem lainnya melalui lapisan penyelesaian bersama. Terdapat trade-off antara biaya pengoperasian dan penundaan pengiriman pesan (yang berpotensi dapat diselesaikan pada lapisan aplikasi).

Minimalkan kepercayaan untuk sistem yang dapat diskalakan secara horizontal

Bisakah kita meminimalkan persyaratan kepercayaan untuk keaktifan, pemesanan, dan ketersediaan data dalam sistem yang dapat diskalakan secara horizontal?

Perlu dicatat bahwa, dengan mengorbankan skalabilitas horizontal, kami tahu cara menyelamatkan keaktifan dan ketersediaan data yang tidak dapat dipercaya. Misalnya, transaksi L2 dapat dimulai dari L1 untuk jaminan penyertaan. Volition dapat menawarkan ketersediaan status L1 untuk pengguna.

Solusi lain adalah dengan melakukan desentralisasi (tetapi tidak bergantung pada L1). Daripada menggunakan sequencer tunggal, sistem dapat menjadi lebih terdesentralisasi dengan memanfaatkan sequencer yang terdesentralisasi (seperti Espresso Systems atau Astria), sehingga meminimalkan kepercayaan yang diperlukan untuk keaktifan, pemesanan, dan ketersediaan data. Melakukan hal ini menimbulkan keterbatasan dibandingkan dengan solusi operator tunggal: (1) kinerja mungkin dibatasi oleh kinerja sistem terdistribusi, dan (2) untuk validium dengan DA pribadi, jaminan privasi default akan hilang jika jaringan sequencer terdesentralisasi tidak memiliki izin.

Seberapa besar kepercayaan yang dapat kita minimalkan untuk validium operator tunggal atau SDR? Ada beberapa petunjuk arah terbuka di sini.

Arah terbuka 1: Ketersediaan data yang diminimalkan dalam validium. Plasma memecahkan masalah ketersediaan negara sampai batas tertentu – Plasma memecahkan masalah penarikan hanya untuk model negara bagian tertentu (yang mencakup model negara UTXO), atau mengharuskan pengguna untuk online secara berkala (Bebas Plasma).

Arah terbuka 2: Pra-konfirmasi yang akuntabel dalam SDR dan validium. Tujuannya di sini adalah untuk memberikan pengguna pra-konfirmasi cepat atas penyertaan transaksi dari sequencer, dan konfirmasi tersebut harus memungkinkan pengguna untuk menantang dan memangkas kepentingan ekonomi dari sequencer jika janji penyertaan tidak dipenuhi. Tantangannya di sini adalah membuktikan non-inklusi (diperlukan untuk pemotongan) kemungkinan memerlukan data tambahan bagi pengguna, yang dapat ditahan dengan mudah oleh sequencer. Oleh karena itu, masuk akal untuk berasumsi bahwa kami setidaknya mengharuskan SDR atau validium untuk mempekerjakan komite ketersediaan data (yang mungkin diizinkan) untuk data panggilan atau riwayat transaksinya secara lengkap, yang memungkinkan komite yang sama untuk memberikan bukti non-inklusi (pra- transaksi yang dikonfirmasi) atas permintaan pengguna.

Arah terbuka 3: Pemulihan cepat dari kegagalan keaktifan. Sistem operator tunggal dapat mengalami kegagalan keaktifan (mis Arbitrum menjadi offline selama acara prasasti). Bisakah kita merancang sistem yang memberikan gangguan layanan minimal dalam skenario ini? Dalam beberapa hal, L2 yang memperbolehkan self-sequence dan state proposal memang memberikan jaminan terhadap kegagalan liveness yang berkepanjangan. Perancangan sistem operator tunggal yang lebih tahan terhadap kegagalan umur yang lebih pendek saat ini masih kurang dieksplorasi. Salah satu solusi potensial di sini adalah membuat kegagalan keaktifan dapat dipertanggungjawabkan, dengan memberikan pemotongan terhadap kegagalan keaktifan. Solusi potensial lainnya adalah dengan mempersingkat periode penundaan (yang saat ini ditetapkan sekitar satu minggu) sebelum pengambilalihan dapat dilakukan.

Kesimpulan

Menskalakan buku besar penyelesaian global sambil mempertahankan minimalisasi kepercayaan adalah masalah yang sulit. Belum ada perbedaan yang jelas antara penskalaan vertikal dan penskalaan horizontal dalam dunia rollup dan ketersediaan data saat ini. Untuk benar-benar menskalakan sistem yang meminimalkan kepercayaan kepada semua orang di dunia, kita perlu membangun sistem yang meminimalkan kepercayaan dan dapat diskalakan secara horizontal.

Ucapan Terima Kasih

Terima kasih banyak kepada Vitalik Buterin dan Terry Chung atas masukan dan diskusinya, serta Diana Biggs atas komentar editorialnya.

声明：

Penafian:

1. Artikel ini dicetak ulang dari [Mirror]. Semua hak cipta milik penulis asli [1kx]. Jika ada keberatan terhadap cetak ulang ini, silakan menghubungi tim Gate Learn , dan mereka akan segera menanganinya.
2. Penafian Tanggung Jawab: Pandangan dan pendapat yang diungkapkan dalam artikel ini adalah sepenuhnya milik penulis dan bukan merupakan nasihat investasi apa pun.
3. Terjemahan artikel ke bahasa lain dilakukan oleh tim Gate Learn. Kecuali disebutkan, dilarang menyalin, mendistribusikan, atau menjiplak artikel terjemahan.