Vitalik baru-baru ini mengeluarkan artikel: Apa perbedaan antara L2 dan Sharding?

Kata-kata: Vitalik Buterin

Pengalihan: Peng Sun, Foresight News

Dua setengah tahun yang lalu, saya menyebutkan dalam artikel “Endgame” bahwa jalur pengembangan yang berbeda dalam blockchain setidaknya terlihat sangat mirip secara teknis. Dalam kedua kasus ini, ada banyak transaksi di atas rantai, dan pemrosesan transaksi ini membutuhkan: (1) jumlah komputasi yang besar; (2) lebar pita data yang besar. Node Ethereum reguler (seperti node arsip 2 TB reth yang saya jalankan di komputer saya saat ini), meskipun memiliki kinerja rekayasa perangkat lunak yang kuat dan pohon Verkle, tidak cukup untuk memverifikasi langsung jumlah data dan komputasi yang besar. Sebaliknya, dalam dua skema “L1 Sharding” dan “Rollup-centric”, ZK-SNARK digunakan untuk memverifikasi komputasi, dan DAS digunakan untuk memverifikasi ketersediaan data. Baik dalam L2 Sharding maupun Rollup, DAS tetap sama, dan teknologi ZK-SNARK juga sama. Mereka adalah kode smart contract dan juga merupakan fitur dari protokol. Dalam arti teknis yang sebenarnya, Ethereum sedang melakukan sharding, dan Rollup adalah sharding.

Ini akan menghasilkan pertanyaan: apa perbedaannya? Salah satunya adalah konsekuensi dari kerentanan kode yang berbeda: dalam Rollup, token akan dicuri; dalam Sharding, konsensus akan terganggu. Namun, saya memperkirakan dengan stabilnya protokol dan peningkatan teknologi verifikasi formal, dampak kerentanan kode akan semakin kecil. Jadi, apa perbedaan lain antara dua solusi yang mungkin akan ada dalam jangka panjang ini?

Lingkungan eksekusi terpanjang

Pada tahun 2019, kami telah membahas sebuah konsep di Ethereum yang disebut “lingkungan eksekusi”. Pada dasarnya, Ethereum akan memiliki berbagai “zon”, yang dapat menetapkan aturan yang berbeda untuk akun (termasuk metode yang benar-benar berbeda seperti UTXO), cara kerja mesin virtual, dan fitur lainnya. Ini memungkinkan keberagaman metode di berbagai bagian tumpukan, tetapi sulit untuk mencapai tujuan ini jika Ethereum mencoba menggabungkan banyak fungsi menjadi satu.

Akhirnya, kami memutuskan untuk mengabaikan beberapa rencana yang lebih ambisius dan hanya mempertahankan EVM. Namun, Ethereum L2 (termasuk rollups, valdiums, dan Plasmas) dapat dikatakan akhirnya berperan sebagai lingkungan eksekusi. Saat ini, kami biasanya fokus pada L2 yang setara dengan EVM, tetapi sebenarnya mengabaikan banyak keragaman yang ditawarkan oleh metode lainnya.

• Arbitrum Stylus, itu menambahkan mesin oracle berbasis WASM kedua di luar EVM;
• Fuel, itu menggunakan arsitektur berbasis UTXO yang mirip dengan Bitcoin (tetapi lebih lengkap) ;
• Aztec, memperkenalkan bahasa dan paradigma pemrograman baru yang didesain untuk kontrak cerdas perlindungan privasi berbasis ZK-SNARK.

Berbasis arsitektur UTXO, Sumber: Dokumen Fuel

Kita dapat mencoba untuk mengembangkan EVM menjadi mesin virtual super yang mencakup semua paradigma yang mungkin, tetapi ini akan mengurangi efisiensi dari setiap fitur, lebih baik membiarkan platform-platform ini melakukan tugas mereka masing-masing.

Kompromi Keamanan: Skalabilitas dan Kecepatan Transaksi

Ethereum L1 menyediakan perlindungan keamanan yang sangat kuat. Jika blok yang akhirnya selesai di L1 berisi beberapa data, maka konsensus keseluruhan (termasuk konsensus sosial dalam situasi ekstrim) akan berusaha untuk memastikan bahwa data-data ini tidak akan diubah, memastikan bahwa setiap eksekusi yang dipicu oleh data-data ini tidak akan diubah, dan masih dapat mengakses data-data ini. Untuk mencapai jaminan keamanan ini, Ethereum L1 bersedia menerima biaya yang tinggi. Pada saat penulisan artikel ini, biaya transaksi relatif rendah: biaya transaksi Layer2 kurang dari 1 sen AS, bahkan di L1, transfer ETH dasar kurang dari 1 dolar AS. Jika kemajuan teknologi cukup cepat, pertumbuhan ruang blok yang tersedia dapat mengikuti pertumbuhan permintaan, sehingga biaya-biaya ini mungkin tetap rendah di masa depan, tetapi juga mungkin tidak. Bagi banyak aplikasi non-keuangan (seperti media sosial atau permainan), bahkan biaya transaksi sebesar 0,01 dolar AS terlalu tinggi.

Namun media sosial dan permainan tidak memerlukan mode keamanan yang sama dengan L1. Jika seseorang dapat menghabiskan satu juta dolar untuk membatalkan catatan kekalahan mereka dalam satu permainan catur, atau membuat tweet Anda terlihat seolah-olah telah diposting tiga hari setelahnya, itu tidak masalah. Oleh karena itu, aplikasi-aplikasi ini tidak perlu membayar biaya keamanan yang sama. Solusi L2 mencapai hal ini dengan mendukung serangkaian metode ketersediaan data dari rollups, plasma, hingga validiums.

Berbagai jenis L2 cocok untuk berbagai kasus penggunaan. Baca lebih lanjut.

Lainnya adalah solusi kompromi yang muncul seputar masalah transfer aset dari L2 ke L2. Saya perkirakan dalam 5 hingga 10 tahun mendatang, semua Rollups akan menjadi ZK Rollup, sedangkan sistem bukti yang sangat efisien seperti Binius dan Circle STARKs dengan lookup, ditambah dengan lapisan agregasi bukti, akan membuat L2 mampu menyediakan akar status akhir setiap slot. Namun, saat ini kita hanya bisa menggabungkan secara kompleks Optimistic Rollup dan ZK Rollup, dengan menggunakan jendela waktu bukti yang berbeda. Jika kami melaksanakan sharding pada tahun 2021, maka model keamanan untuk menjaga kejujuran sharding akan menjadi Optimitic Rollup, bukan ZK. Oleh karena itu, L1 harus mengelola logika bukti penipuan yang rumit di dalam sistem on-chain dan waktu penarikan juga bisa mencapai satu minggu untuk mentransfer aset antar shard. Tetapi seperti bug kode, saya percaya bahwa masalah ini pada akhirnya juga sifatnya sementara.

Kecepatan transaksi adalah aspek keseimbangan keamanan yang ketiga, dan juga aspek yang lebih tahan lama. Ethereum menghasilkan blok setiap 12 detik, dan tidak akan menjadi lebih cepat karena akan menyebabkan tingkat sentralisasi yang terlalu tinggi. Namun, banyak L2 yang sedang menjelajahi kemungkinan mempercepat waktu penghasilan blok menjadi beberapa ratus milidetik. 12 detik bukanlah waktu yang buruk: pengguna biasanya harus menunggu sekitar 6-7 detik setelah mengirimkan transaksi untuk dimasukkan ke dalam satu blok (bukan hanya 6 detik, karena blok berikutnya mungkin tidak akan memasukkan mereka). Ini sebanding dengan waktu yang saya butuhkan ketika melakukan pembayaran dengan kartu kredit. Namun, banyak aplikasi membutuhkan kecepatan yang lebih tinggi, yang dapat dicapai dengan menggunakan L2.

Untuk meningkatkan kecepatan, L2 memiliki mekanisme prekonfirmasi: validator L2 sendiri berjanji untuk memasukkan transaksi pada waktu tertentu dengan menggunakan tanda tangan digital, jika transaksi tidak dimasukkan, mereka akan mendapat hukuman. Mekanisme StakeSure lebih lanjut memperluas mekanisme ini.

Pra-konfirmasi L2

Saat ini, kita dapat mencoba menerapkan semua fitur ini di L1. L1 dapat mencakup sistem “konfirmasi cepat” dan “konfirmasi akhir yang lambat”. Ini dapat mencakup shard yang berbeda dengan tingkat keamanan yang berbeda. Namun, ini akan meningkatkan kompleksitas protokol. Selain itu, ada risiko kelebihan beban konsensus saat L1 menyelesaikan semua pekerjaan, karena banyak metode yang lebih skalabel atau memiliki throughput yang lebih tinggi, dengan risiko yang lebih tinggi terhadap sentralisasi, atau memerlukan bentuk “governance” yang lebih kuat, jika diselesaikan di L1, dampak dari tuntutan yang lebih kuat ini akan mempengaruhi bagian lain dari protokol. Dengan menyediakan kompromi melalui L2, Ethereum dapat menghindari risiko-risiko ini sejauh mungkin.

Manfaat Layer2 bagi Organisasi dan Budaya

设想 ada sebuah negara yang terbagi menjadi dua bagian, satu setengah menjadi negara kapitalis dan setengah lainnya menjadi negara yang sangat didominasi oleh pemerintah (berbeda dengan apa yang terjadi dalam kenyataan, dalam percobaan pemikiran ini, asumsinya adalah ini bukan hasil dari perang yang traumatis, tetapi suatu hari batas-batasnya muncul secara alami, dan hanya itu). Di bagian kapitalis, restoran-restoran dimiliki oleh berbagai kepemilikan desentralisasi, blockchain, dan hak pilih. Di negara yang didominasi pemerintah, mereka adalah cabang-cabang pemerintah, seperti kantor polisi. Pada hari pertama, tidak akan ada perubahan yang besar. Orang-orang pada dasarnya akan mengikuti kebiasaan yang sudah ada, mana yang memungkinkan, mana yang tidak, tergantung pada keterampilan kerja dan realitas teknis seperti infrastruktur. Namun, setahun kemudian, Anda akan melihat perubahan yang besar karena struktur insentif dan kontrol yang berbeda akan menyebabkan perubahan perilaku yang besar, yang pada gilirannya mempengaruhi kehadiran orang, apa yang dibangun, apa yang diperbaiki, dan apa yang ditinggalkan.

Teori organisasi industri berbicara tentang perbedaan terpanjang seperti itu: ia berbicara tidak hanya tentang perbedaan antara ekonomi yang dikelola pemerintah dan ekonomi kapitalis, tetapi juga ekonomi yang didominasi oleh waralaba besar dan ekonomi di mana setiap supermarket dijalankan oleh pengusaha independen. Saya pikir perbedaan antara ekosistem L1-sentris dan ekosistem L2-sentris serupa.

“Struktur ‘pengembang inti mengatur segalanya’ mengalami masalah besar.”

Sebagai ekosistem yang berpusat pada L2, saya percaya keunggulan utama Ethereum sebagai berikut:

Karena Ethereum adalah ekosistem yang berpusat pada L2, Anda dapat dengan bebas membangun sebuah sub-ekosistem dengan fitur uniknya sendiri, sambil tetap menjadi bagian dari Ethereum yang lebih besar.

Jika Anda hanya membangun klien Ethereum, maka Anda adalah bagian dari Ethereum yang lebih besar, meskipun Anda memiliki ruang inovasi tertentu, tetapi tidak sebaik L2. Namun, jika Anda sedang membangun rantai yang sepenuhnya independen, ruang kreativitas Anda akan sangat besar, tetapi Anda juga kehilangan manfaat keamanan bersama dan efek jaringan bersama. L2 adalah titik keseimbangan yang baik.

Ini tidak hanya menyediakan kesempatan teknis untuk mencoba lingkungan eksekusi baru dan kompromi keamanan yang dapat memungkinkan skalabilitas, fleksibilitas, dan kecepatan, tetapi juga menyediakan mekanisme insentif untuk mendorong pengembang dalam membangun dan memelihara serta mendorong dukungan komunitas.

Faktanya, setiap L2 adalah terisolasi, yang berarti implementasi metode baru tidak memerlukan izin: Anda tidak perlu meyakinkan semua pengembang inti bahwa metode baru Anda “aman” bagi bagian lain dari rantai. Jika L2 Anda gagal, itu adalah tanggung jawab Anda. Siapa pun dapat mengusulkan ide-ide aneh (seperti metode Plasma Intmax), bahkan jika pengembang inti Ethereum tidak peduli, mereka masih dapat terus membangun dan akhirnya menerapkannya. L1 dan prekomputasi tidak bekerja seperti itu, bahkan di Ethereum, keberhasilan pengembangan L1 pada akhirnya juga sering kali bergantung pada politik, lebih dari yang kita harapkan. Apa pun yang dapat dibangun secara teoritis, mekanisme insentif yang berbeda antara ekosistem berpusat pada L1 dan berpusat pada L2 akan secara signifikan mempengaruhi isi, tingkat kualitas, dan urutan pembangunan yang sebenarnya.

Ethereum ekosistem yang berbasis L2 menghadapi tantangan apa?

L1 + L2 architecture has major issues.

Gambar sumber: Reddit

Metode yang berpusat pada L2 ini menghadapi tantangan kunci, sementara ekosistem yang berpusat pada L1 hampir tidak menghadapi masalah yang sama: koordinasi. Dengan kata lain, meskipun Ethereum memiliki banyak L2, tantangan yang dihadapi adalah bagaimana membuatnya tetap terasa seperti “Ethereum” dan memiliki efek jaringan Ethereum, bukan sekadar N rantai independen. Saat ini, situasi ini belum memuaskan dalam banyak hal.

• Interaksi Cross-Chain antara L2 biasanya memerlukan cross-chain bridges yang terpusat, hal ini sangat rumit bagi pengguna biasa. Jika Anda memiliki token di Optimism, Anda tidak dapat menyalin alamat Arbitrum orang lain ke dompet Anda untuk mengirim dana.
• Untuk dompet kontrak pintar individu dan dompet organisasi (termasuk DAO), dukungan dompet kontrak pintar antar rantai tidak begitu baik. Jika Anda mengganti kunci di L2 yang berbeda, Anda juga perlu mengganti kunci di setiap L2 yang lainnya.
• Infrastruktur verifikasi desentralisasi sering kali kurang memadai. Ethereum akhirnya memiliki klien ringan yang layak, seperti Helios. Namun, jika semua aktivitas terjadi di L2 dan membutuhkan RPC terpusat sendiri, maka tidak ada artinya. Pada prinsipnya, setelah Anda memiliki header blok Ethereum, membangun klien ringan untuk L2 tidak sulit; tetapi dalam praktiknya, hal ini kurang diperhatikan.

Komunitas sedang bekerja keras untuk meningkatkan tiga aspek ini. Untuk pertukaran token lintas rantai, standar ERC-7683 adalah solusi baru yang berbeda dengan “jembatan lintas rantai terpusat” yang ada saat ini, karena tidak ada node terpusat, token, atau tata kelola yang tetap. Untuk akun lintas rantai, sebagian besar dompet mengadopsi pendekatan untuk memperbarui kunci dengan pesan yang dapat diulang (replayable) dalam jangka pendek dan menggunakan rollups keystore dalam jangka panjang. Klien ringan untuk L2 juga mulai muncul, seperti Beerus untuk Starknet. Selain itu, perbaikan pengalaman pengguna melalui dompet generasi berikutnya telah menyelesaikan masalah yang lebih mendasar, seperti pengguna dapat mengakses DApp tanpa perlu mengganti jaringan secara manual.

Pandangan komprehensif tentang saldo aset rantai terpanjang Rabby, yang tidak dapat dilakukan oleh Dompet sebelumnya!

Namun perlu diakui bahwa ekosistem yang berpusat pada L2 akan sulit untuk berkoordinasi secara efektif. Hal ini karena L2 tunggal tidak memiliki insentif ekonomi alami untuk membangun infrastruktur koordinasi: L2 skala kecil tidak akan melakukannya karena mereka hanya tertarik pada keuntungan kecil; L2 skala besar juga tidak akan melakukannya karena mereka dapat memperoleh keuntungan yang sama atau bahkan lebih banyak dari memperkuat efek jaringan lokal mereka sendiri. Jika setiap L2 hanya mempertimbangkan kepentingan mereka sendiri tanpa memikirkan bagaimana mereka bisa berintegrasi dengan sistem Ethereum yang lebih luas, maka kita akan gagal, sama seperti dalam gambar-gambar utopia urban di atas.

Sulit untuk mengatakan ada solusi yang sempurna untuk memecahkan masalah ini. Yang bisa saya katakan adalah, ekosistem perlu lebih memahami bahwa infrastruktur L2 lintas dan klien L1, alat pengembangan, dan bahasa pemrograman adalah jenis infrastruktur Ethereum, sehingga harus diperhatikan dan didanai. Kami memiliki Protocol Guild, mungkin kami juga membutuhkan Basic Infrastructure Guild.

Kesimpulan

Dalam berbagai diskusi publik, “L2” dan “Sharding” sering dianggap sebagai dua strategi yang bertentangan dalam meningkatkan kapasitas blockchain. Namun, ketika Anda mempelajari teknologi dasarnya, Anda akan menemukan sebuah tantangan: metode peningkatan kapasitas dasar yang sebenarnya sama persis. Baik itu pemisahan data, validator penipuan, validator ZK-SNARK, atau solusi komunikasi lintas “Rollup” dan “Sharding”, perbedaan utamanya terletak pada siapa yang bertanggung jawab untuk membangun dan memperbarui komponen-komponen ini, dan sejauh mana otonomi mereka.

L2 yang berpusat pada ekosistem adalah Sharding dalam arti teknis yang sebenarnya, tetapi dalam Sharding, Anda dapat membangun Sharding Anda sendiri dengan aturan Anda sendiri. Ini sangat kuat, tanpa batas kreativitas, dan dapat menciptakan banyak inovasi mandiri. Namun, ini juga memiliki beberapa tantangan kunci, terutama dalam hal koordinasi. Untuk berhasil dalam ekosistem yang berpusat pada L2 seperti Ethereum, Anda harus memahami tantangan ini dan menghadapinya dengan berani, sehingga Anda dapat memperoleh manfaat sebanyak mungkin dari ekosistem yang berpusat pada L1 dan mendekati keadaan optimal kedua ekosistem tersebut.