Jalan Masa Depan Ethereum: Analisis The Surge

Sejak Oktober 2022, salah satu pendiri Ethereum, Vitalik Buterin, telah merilis serangkaian artikel yang membahas kemungkinan masa depan protokol Ethereum. Artikel-artikel ini mencakup enam tahap kunci dari peta jalan pengembangan Ethereum: The Merge, The Surge, The Cleansing, The Verification, The Purification, dan The Leap. Artikel ini akan fokus pada bagian kedua dari peta jalan - The Surge, yang akan membahas secara mendalam bagaimana Ethereum dapat meningkatkan skalabilitasnya dan mencapai perkembangan jangka panjang.

Visi Inti Ethereum

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

Namun, Ethereum memiliki keterbatasan dalam hal skalabilitas. Saat ini, Ethereum hanya dapat memproses 15-30 transaksi per detik, yang merupakan perbedaan besar dibandingkan dengan jaringan pembayaran tradisional. Ini menyebabkan biaya Gas yang tinggi saat jaringan padat, membatasi potensi Ethereum untuk menjadi infrastruktur global. The Surge dirancang untuk mengatasi masalah ini.

Tujuan utama dari The Surge meliputi:

• Mencapai kapasitas pemrosesan transaksi Ethereum L1+L2 lebih dari 100.000 transaksi per detik
• Mempertahankan desentralisasi dan stabilitas L1
• Pastikan setidaknya sebagian L2 sepenuhnya mewarisi karakteristik inti Ethereum (tanpa kepercayaan, terbuka, tahan sensor)
• Memaksimalkan interoperabilitas antara L2, membuat ekosistem Ethereum lebih terpadu

Masa Depan yang Berfokus pada Rollup

Rencana Surge secara signifikan meningkatkan skalabilitas Ethereum melalui solusi L2, di mana rollup adalah komponen inti. Strategi ini menjelaskan pembagian tugas: Ethereum L1 berfokus untuk menjadi lapisan dasar yang kuat dan terdesentralisasi, sementara L2 bertanggung jawab untuk membantu ekosistem berkembang.

Rollup mengemas transaksi di luar chain, kemudian mengirimkan hasilnya kembali ke Ethereum mainnet, secara signifikan meningkatkan throughput sambil mempertahankan keamanan dan desentralisasi. Buterin percaya bahwa rollup dapat meningkatkan kemampuan pemrosesan Ethereum hingga lebih dari 100.000 transaksi per detik, yang akan menjadi perluasan yang mengganggu, memungkinkan Ethereum untuk menangani aplikasi berskala global tanpa mengorbankan semangat desentralisasi.

Buterin menekankan bahwa rollup bukan hanya solusi sementara, tetapi juga strategi ekspansi jangka panjang. Dengan Ethereum yang beralih dari PoW ke PoS melalui The Merge untuk mengurangi konsumsi energi, rollup dipandang sebagai tonggak penting berikutnya dalam rencana ekspansi jangka panjang.

Tahun ini, roadmap yang berfokus pada rollup telah mencapai kemajuan penting: peluncuran blob EIP-4844 secara signifikan meningkatkan bandwidth data Ethereum L1, dan beberapa rollup berbasis Ethereum Virtual Machine telah memasuki fase awal. Setiap L2 ada sebagai shard yang memiliki aturan dan logika independen, dan diversifikasi cara implementasi shard telah menjadi kenyataan.

Sampling Ketersediaan Data (DAS) yang lebih lanjut

Aspek kunci lain dari The Surge adalah sampling ketersediaan data (DAS), sebuah teknologi yang dirancang untuk mengatasi masalah ketersediaan data. Di jaringan terdesentralisasi seperti Ethereum, penting bahwa semua node dapat memverifikasi data tanpa perlu menyimpan atau mengunduh semua konten.

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

Buterin membahas dua bentuk DAS: PeerDAS dan 2D DAS.

PeerDAS diharapkan dapat meningkatkan asumsi kepercayaan rollup, meningkatkan keamanannya. 2D DAS tidak hanya melakukan pengambilan sampel acak di dalam blob, tetapi juga di antara blob. Dengan memanfaatkan sifat linier dari komitmen KZG, satu set blob virtual baru digunakan untuk memperluas kumpulan blob dalam satu blok, di mana blob virtual ini mengkode informasi redundan yang sama.

Dengan DAS, Ethereum dapat memproses lebih banyak data, mencapai rollup yang lebih cepat dan lebih ekonomis, tanpa mengurangi tingkat desentralisasi.

Penelitian lebih lanjut diperlukan di masa depan untuk menentukan versi ideal dari 2D DAS dan membuktikan sifat keamanannya.

Buterin percaya bahwa jalur yang dapat dilakukan dalam jangka panjang mencakup:

1. Melaksanakan DAS 2D yang ideal;
2. Tetap menggunakan 1D DAS, mengorbankan efisiensi bandwidth sampling, menerima batas data yang lebih rendah demi kesederhanaan dan ketahanan;
3. Menyerahkan DA dan sepenuhnya mengadopsi Plasma sebagai arsitektur Layer2 utama.

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

Plasma dan solusi lainnya

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

Plasma membuat sub-chain, yang beroperasi secara independen dari rantai utama Ethereum untuk memproses transaksi, dan secara berkala mengirimkan ringkasan ke jaringan utama. Untuk setiap blok, operator mengirimkan bukti cabang Merkle kepada pengguna yang menunjukkan perubahan status aset. Pengguna dapat menarik aset dengan menyediakan cabang Merkle, dan cabang tersebut tidak perlu memiliki status terbaru sebagai akar.

Oleh karena itu, meskipun ada masalah ketersediaan data, pengguna masih dapat memulihkan aset dengan mengekstrak status terbaru yang tersedia. Jika cabang yang tidak valid diajukan (seperti menarik aset yang telah dipindahkan atau menciptakan aset dari udara), kepemilikan aset dapat ditentukan melalui mekanisme tantangan di blockchain.

Meskipun pengembangan Plasma agak tertinggal dibandingkan rollup, Buterin tetap menganggapnya sebagai bagian penting dari alat skalabilitas Ethereum.

Selain itu, Buterin juga membahas peningkatan teknologi kompresi data dan bukti kriptografi untuk lebih meningkatkan efisiensi rollup dan solusi L2 lainnya. Ide tersebut adalah untuk memaksimalkan kompresi data sambil memastikan bahwa node Ethereum dapat memverifikasi semua informasi yang diperlukan. Peningkatan teknologi ini mungkin memainkan peran kunci dalam proses pencapaian throughput yang lebih tinggi di Ethereum.

Versi awal Plasma hanya dapat menangani kasus pembayaran, sulit untuk dipromosikan lebih lanjut. Namun, jika setiap akar harus divalidasi dengan SNARK, Plasma akan menjadi jauh lebih kuat. Ini tidak hanya menyederhanakan proses, menghilangkan kemungkinan kecurangan oleh sebagian besar operator, tetapi juga memberikan pengguna cara baru untuk menarik dana secara langsung tanpa menunggu periode tantangan selama seminggu, asalkan operator tidak curang.

Kinerja Plasma cukup luar biasa, dan ini juga merupakan alasan utama orang-orang berusaha merancang struktur yang cerdas 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 seragam adalah masalah yang perlu segera diperbaiki.

Peningkatan interoperabilitas antar L2 melibatkan berbagai aspek. Secara teori, Ethereum yang berfokus pada Rollup mirip dengan L1 yang melakukan pemisahan eksekusi. Saat ini, ekosistem L2 Ethereum masih memiliki masalah berikut dalam praktik yang jauh dari keadaan ideal:

**Alamat khusus rantai: ** Alamat harus mencakup informasi rantai (L1, Optimism, Arbitrum, dll.). Setelah diimplementasikan, pengiriman antar L2 dapat dilakukan dengan mudah dengan menempatkan alamat dalam kolom pengiriman, dompet dapat secara otomatis menangani proses pengiriman di latar belakang (termasuk penggunaan protokol lintas rantai).

Permintaan pembayaran pada rantai tertentu: Harus dapat dengan mudah menstandarkan pembuatan pesan "Kirim saya X token jenis Y di rantai Z." Ini terutama digunakan untuk pembayaran antar individu, pembayaran pedagang, dan permintaan dana dApp.

Pertukaran lintas rantai dan pembayaran Gas: Diperlukan protokol terbuka yang distandarisasi untuk mengekspresikan operasi lintas rantai. ERC-7683 dan RIP-7755 telah mencoba dalam hal ini, meskipun jangkauan aplikasinya lebih luas.

Klien Ringan: Pengguna seharusnya dapat memverifikasi rantai yang mereka interaksikan secara nyata, bukan hanya mempercayai penyedia RPC. Misalnya, Helios dari a16z crypto dapat mewujudkan hal ini (terhadap 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 semua L2 yang merupakan rollup bukti validitas dan setiap slot mengirimkan ke Ethereum, memindahkan aset dari satu L2 ke L2 lainnya dalam keadaan asli masih memerlukan penarikan dan setoran, yang akan menghasilkan biaya Gas L1 yang besar.

Salah satu solusi adalah: Menciptakan sebuah Rollup minimalis yang bersifat berbagi, yang satu-satunya fungsinya adalah untuk memelihara kepemilikan setiap token oleh L2 mana dan saldo masing-masing, serta memungkinkan pembaruan saldo secara massal melalui serangkaian operasi pengiriman lintas L2 yang dimulai 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 Sinkron: ** Mengizinkan panggilan sinkron antara L2 tertentu dan L1 atau antara beberapa L2, membantu meningkatkan efisiensi keuangan protokol DeFi. Yang pertama dapat dicapai tanpa perlu koordinasi antar L2; yang terakhir memerlukan berbagi urutan. Teknologi berbasis rollup secara otomatis berlaku untuk semua teknologi ini.

Contoh-contoh ini menghadapi dilema waktu dan tingkat standar. Standarisasi yang terlalu dini dapat mengakar solusi yang lebih buruk, sementara terlalu terlambat dapat menyebabkan fragmentasi yang tidak perlu.

Konsensus saat ini adalah: dalam beberapa kasus ada solusi jangka pendek yang memiliki atribut lemah tetapi mudah untuk diimplementasikan, dan ada solusi jangka panjang yang "akhirnya benar" tetapi membutuhkan waktu bertahun-tahun untuk dicapai. Tugas-tugas ini bukan hanya masalah teknis, tetapi juga (bahkan sebagian besar) masalah sosial, yang memerlukan kolaborasi antara L2, dompet, dan L1.

Terus memperluas Ethereum L1

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

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

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

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

Desentralisasi dan Keamanan

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

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

Semakin tinggi skalabilitas, semakin besar tanggung jawab dalam hal keamanan. Seiring dengan Ethereum menuju masa depan yang berpusat pada rollup, memastikan ketidakpercayaan dari sistem-sistem ini menjadi sangat penting. Rollup bergantung pada bukti kriptografi untuk menjamin keabsahan transaksi off-chain saat diserahkan kembali ke Ethereum. Meskipun sistem-sistem ini telah terbukti efektif, namun tidak tanpa risiko. Buterin mengakui bahwa kedewasaan teknologi ini memerlukan pengujian dan iterasi yang ketat, terutama ketika mereka diadopsi lebih luas.

Prospek The Surge

Setelah The Surge, Buterin membayangkan 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, perbaikan alat pengembangan, dan pengembangan ekosistem dApp yang berkembang pesat.

Peta jalan Ethereum penuh optimisme, tetapi juga menghadapi berbagai tantangan. Implementasi rollup secara besar-besaran, memastikan solusi L2 aman, dan mempersiapkan untuk masa depan kuantum adalah semua