Solusi Skalabilitas: Apa Itu Protokol Layer-1 dan Layer-2

Dalam beberapa tahun terakhir, industri crypto dan blockchain mengalami ledakan yang nyata, dan jumlah pengguna serta transaksi juga вырос secara signifikan. Meskipun tidak ada yang bisa menyangkal sifat revolusioner dari teknologi ini, teknologi tersebut mulai menghadapi masalah skalabilitas — kapasitas sistem untuk bertumbuh seiring meningkatnya permintaan.

Untuk Apa Solusi Scaling?

Desentralisasi berarti daya komputasi dan konsensus didistribusikan di seluruh jaringan, sementara keamanan mencerminkan pertahanan blockchain dari pelaku jahat dan serangan hacker. Kedua fitur ini dianggap esensial bagi jaringan blockchain. 

Sistem terdesentralisasi dengan keamanan tinggi sering menghadapi masalah dengan throughput transaksi, yang menciptakan isu yang disebut Blockchain Trilemma. Trilemma ini menyatakan bahwa mencapai tingkat keamanan, desentralisasi, dan skalabilitas yang tinggi secara bersamaan hampir mustahil, dan bahwa jaringan blockchain secara realistis maksimal hanya dapat mencapai dua dari tiga faktor tersebut. 

Namun ada banyak developer yang bekerja untuk mengatasi masalah ini dan mereka telah mencapai beberapa hasil yang signifikan. Peningkatan skalabilitas jaringan blockchain dapat dikategorikan menjadi solusi Layer-1 dan Layer-2. Masing-masing memiliki mekanisme, kelebihan, dan komplikasinya sendiri. 

Pentingnya Solusi Scaling

Meskipun blockchain adalah cara yang lebih adil dan aman untuk memiliki serta mengelola uang, institusi keuangan terpusat jauh lebih efektif dalam hal throughput. Sebagai contoh, Visa membanggakan 65 ribu transaksi per detik, sementara untuk Bitcoin angka ini hanya 7 dan untuk Ethereum 15. 

Untuk bersaing dengan sistem pemrosesan pembayaran terpusat, jaringan blockchain perlu lebih skalabel agar mampu menampung jumlah pengguna, transaksi, dan data yang terus meningkat. Jika tidak dilakukan apa-apa, blockchain akan macet oleh transaksi yang menumpuk satu demi satu. Sistem tidak akan mampu memproses semuanya sekaligus dan ini akan menciptakan ketimpangan dalam pengalaman pengguna. 

Apa itu Blockchain Layer-1?

Solusi scaling Layer-1 berfokus pada peningkatan on-chain. Solusi ini memodifikasi protokol dasar dan arsitektur jaringan untuk menawarkan throughput yang lebih baik. Sebagai contoh, Bitcoin, Ethereum, Binance Smart Chain, dan Litecoin adalah jaringan blockchain Layer-1. Solusi scaling Layer-1 memperkuat base layer, atau protokol itu sendiri.

Sharding

Sharding diadaptasi dari basis data terdistribusi dan menjadi solusi scaling Layer-1 yang paling populer. Dalam sharding, seluruh jaringan blockchain dipecah menjadi bagian-bagian atau set data yang disebut shard, sehingga node menjadi lebih mudah memelihara shard daripada seluruh jaringan. Semua shard diproses pada saat yang sama sehingga memungkinkan pemrosesan berurutan atas banyak transaksi. 

Setiap node juga dialokasikan ke shard yang berbeda. Shard individual memberikan proof kepada mainchain dan berinteraksi satu sama lain melalui protokol komunikasi cross-shard untuk berbagi alamat, state umum, dan saldo. 

Ethereum 2.0, versi baru dari blockchain Ethereum, menerapkan sharding sebagai solusi scaling.

Blockchain Layer-1 lain yang menggunakan sharding adalah Elrond. Proyek ini berhasil mencapai throughput 100 000 TPS (transactions per second) melalui Adaptive State Sharding dan mekanisme konsensus Proof-of-Stake yang aman. 

Jaringan blockchain Harmony adalah contoh lain dari proyek yang menerapkan shard untuk mencapai skalabilitas yang lebih tinggi. Proyek ini berfokus pada penggunaan zero-knowledge proof dan Decentralized Autonomous Organisations. 

Peningkatan Mekanisme Konsensus

Beberapa mekanisme konsensus lebih efisien daripada yang lain. Sebagai contoh, Proof-of-Work yang digunakan oleh Bitcoin, Ethereum, Litecoin, Doge, dll. menawarkan tingkat desentralisasi dan keamanan yang tinggi. Namun pada saat yang sama, mekanisme ini cukup lambat, sehingga banyak developer memilih Proof-of-Stake saat mengembangkan jaringan. 

Bahkan blockchain yang sudah ada pun dapat mengubah mekanisme konsensus, dan contoh terbaiknya adalah Ethereum yang berencana beralih ke mekanisme konsensus Proof-of-Stake untuk meningkatkan kapasitas dan desentralisasi blockchain, sambil tetap mempertahankan tingkat keamanan yang tinggi. 

Secara umum, saat ini blockchain Layer-1 dan Layer-2 yang paling ditingkatkan mengadopsi mekanisme konsensus Proof-of-Stake atau variasinya. Karena menghilangkan kebutuhan komputer untuk bersaing dalam validasi, PoS sudah memiliki lebih banyak ruang untuk scaling.

Blockchain Kava bisa menjadi contoh yang baik dari jaringan Layer-1 yang mencapai skalabilitas dengan menggunakan algoritma konsensus Tendermint Proof-of-Stake untuk meningkatkan transaksi pada EVM co-chain. 

Solana dianggap sebagai protokol blockchain Layer-1 generasi baru yang menggunakan mekanisme konsensus Proof-of-History yang baru dan menjanjikan serta berhasil meningkatkan throughput secara signifikan hingga lebih dari 3000 transaksi per detik. 

Solusi Layer-1 lain yang sedikit kurang populer untuk crypto mencakup reparameterization dan pembuatan Data Structures alternatif. Keunggulan utama dari semua metode tersebut adalah bahwa mereka memberikan peningkatan skala besar yang paling efektif.

Masalah pada Solusi Layer-1 

Salah satu masalah utama dengan solusi Layer-1 adalah validator jaringan harus menyetujui perubahan melalui hard fork. Dan ini tidak selalu mudah karena dalam beberapa kasus mereka akan mengalami kerugian keuntungan. Misalnya, ketika blockchain beralih dari Proof-of-Work ke Proof-of-Stake, para miner akan kehilangan pendapatan dan mungkin menolak kebutuhan akan skalabilitas. 

Apa itu Blockchain Layer-2?

Solusi layer-2 berfokus pada pembuatan solusi off-chain dengan menjalankan blockchain paralel atau membangun jaringan pihak ketiga di atas jaringan asli. Lapisan kedua ini, dengan kata lain, disebut computational layer, dan digunakan untuk mengurangi kepadatan main network atau parent network. Ini adalah cara termudah dan tercepat untuk meningkatkan skalabilitas blockchain.

Sebagian transaksi protokol berpindah ke arsitektur blockchain yang berdekatan, yang memproses transaksi dan hanya merujuk kembali ke parent chain untuk menyelesaikan hasilnya. Solusi Layer-2 sering dikombinasikan dengan solusi Layer-1. 

Solusi layer-2 terbaik mencakup scalable bridges antara legacy chains dan decentralized applications yang memunculkan penemuan variasi PoS baru, seperti Liquid Proof-of-Stake, delegated Proof-of-Stake, Hybrid PoS, dan lainnya. 

Cara utama penerapan solusi Layer-2 adalah Nestchains, Rollups, State Channels, dan Sidechains. 

Nested Blockchains 

Nested blockchain biasanya merupakan jaringan tambahan di atas blockchain lain. Biasanya dibutuhkan blockchain dasar yang menetapkan parameter untuk jaringan yang lebih luas, sementara transaksi dan eksekusi smart contracts terjadi pada chain sekunder yang saling terhubung. Beberapa jaringan dapat dibangun di atas main chain sebagai child chains. Main chain mendelegasikan operasi ke child chain yang memprosesnya secara independen dari main chain dan kemudian mengembalikannya ke parent. Partisipasi main chain hanya diperlukan jika ada sengketa yang perlu diselesaikan.  

Sidechains 

Sidechain adalah chain tambahan yang berdampingan dengan chain utama. Ini biasanya digunakan untuk transaksi dalam batch besar. Sidechain menggunakan algoritma konsensus independen, berbeda dari main chain dan dibangun secara independen dari awal. Mekanisme ini dapat dioptimalkan untuk kecepatan dan skalabilitas. Main chain di sini menjaga keamanan, mengonfirmasi batch transaksi, dan menyelesaikan konflik. 

Perbedaan antara sidechain dan state channel adalah jumlah integral ways. Semua transaksi dicatat pada public ledger dan terlihat oleh semua peserta. Yang penting, pelanggaran pada sidechain tidak memengaruhi main chain. 

Jaringan Plasma adalah contoh solusi Layer-2 sidechain untuk Ethereum. Jaringan ini terdiri dari blockchain kecil yang terhubung dalam struktur seperti pohon. 

State Channels

State channel diimplementasikan untuk memfasilitasi kinerja keseluruhan blockchain. Mereka juga meningkatkan komunikasi dua arah antara blockchain dan channel transaksi off-chain. State channel tidak memerlukan validasi oleh node Layer-1, melainkan menggunakan mekanisme multi-signature atau smart contract. Transaksi yang selesai dicatat pada network yang mendasarinya. 

Contoh State Channels adalah Celer, Bitcoin Lightning, dan Ethereum’s Lightning Network. Masalah utama dari cara ini adalah state channel kehilangan sebagian tingkat desentralisasi untuk mencapai skalabilitas yang lebih besar. 

Roll-Ups 

Roll-ups menjalankan operasi transaksi di luar main blockchain tetapi mengirim data terkait ke layer-1, sehingga mengamankan transaksi pada lapisan dasar. Berkat eksekusi di level off-chain, biayanya menjadi lebih rendah. Smart contract berjalan di layer-1, tetapi mengeksekusi transaksi di layer 2 menggunakan data dari main blockchain. Ada optimistic roll-ups yang mengasumsikan transaksi benar secara default dan hanya menjalankan komputasi sebagai challenge melalui fraud-proof. Zero-knowledge roll-ups menjalankan komputasi off-chain dan mengirim proof validitas ke main chain. 

Cartesi, Fuel Network, Optimism, dan Boba adalah blockchain Layer-2 yang menggunakan optimistic roll-ups. Loopring, Immutable X, Starkware, dan Polygon Hermez adalah solusi Layer-2 yang menggunakan zero-knowledge roll-ups. 

Masalah pada Solusi Layer-2

Masalah utama dengan crypto Layer-2 adalah peluang kehilangan keamanan di sini jauh lebih tinggi, sehingga pengguna akan lebih mudah mempercayai proyek tangguh seperti Bitcoin atau Ethereum karena rekam jejak keamanannya. Namun kini mereka akan semakin sering beralih ke jaringan Layer-2 karena kecepatan dan biaya transaksi. Jadi para ahli berpendapat bahwa masa depan Layer-2 ada pada bidang-bidang yang ditargetkan, sementara blockchain yang lebih besar akan tetap mendominasi dan berfokus pada keamanan. 

Kesimpulan 

Skalabilitas adalah hambatan utama dalam perjalanan menuju adopsi crypto secara global. Solusinya adalah membangun blockchain yang mampu mengatasi trilemma skalabilitas, sambil pada saat yang sama mencoba meningkatkan jaringan yang sudah ada untuk menghindari bottleneck. Saat ini semua solusi yang mungkin dapat dibagi menjadi Layer-1 dan Layer-2. Sulit membandingkan solusi Layer-1 vs Layer-2 karena keduanya memiliki kelebihan dan kekurangan, meskipun ada kemungkinan bahwa masa depan terletak pada kombinasi keduanya.