Penjelasan Mendalam tentang Modular: Solusi Plug-and-Play untuk Mengatasi Kendala Kinerja Blockchain

Blockchain monolitik terkenal karena komprehensif, secara independen menangani berbagai aspek jaringan, mulai dari penyimpanan data hingga verifikasi transaksi, dan sebagainya. Di sisi lain, blockchain modular memisahkan berbagai fungsi blockchain menjadi modul independen, dapat memberikan dukungan kinerja dan pengalaman pengguna yang lancar pada fungsi tertentu, dan dalam beberapa hal menyelesaikan masalah "trilema yang tidak mungkin".

Ethereum sebagai platform Blockchain pertama yang mendukung kontrak pintar, menyediakan tanah subur untuk desain modular. Seiring dengan perkembangan teknologi Blockchain, ekosistem Bitcoin juga mulai mengeksplorasi kemungkinan modular, dengan menambahkan modul baru untuk mencapai fungsi yang lebih canggih, seperti perlindungan privasi yang lebih baik, pemrosesan transaksi yang lebih efisien, atau fungsi kontrak pintar yang ditingkatkan.

Teknologi modular mewakili pendekatan produk yang lebih "berjiwa" dan dapat dipasang lepas, di masa depan akan muncul solusi blockchain yang lebih fleksibel dan dapat disesuaikan, berbagai layanan dan fungsi dapat dengan mudah dipasang dan dicabut seperti blok Lego. Fleksibilitas ini memungkinkan pengembang untuk dengan cepat membangun dan menerapkan solusi blockchain sesuai dengan kebutuhan skenario aplikasi tertentu.

Blockchain Monolitik dan Blockchain Modular

Ketika kita membahas Blockchain modular, kita harus terlebih dahulu memahami konsep Blockchain Monolitik. Rantai monolitik, seperti Bitcoin, Ethereum, dan lainnya, terkenal dengan komprehensifnya, secara independen menangani berbagai aspek jaringan, dari penyimpanan data hingga verifikasi transaksi, hingga eksekusi kontrak pintar. Dalam proses ini, rantai monolitik berperan sebagai seorang generalis, terlibat dalam semua aspek.

Sebagai contoh Ethereum, sebuah blockchain tunggal yang matang umumnya dapat dibagi menjadi empat arsitektur.

• Lapisan Eksekusi (Execution Layer)
• Lapisan Penyelesaian ( Settlement Layer )
• Lapisan Ketersediaan Data/ DA Layer (Lapisan Ketersediaan Data)
• Lapisan Konsensus (Consensus Layer)

Melalui analogi ini, kita dapat lebih jelas memahami bagaimana berbagai arsitektur Blockchain berfungsi secara kolaboratif. Blockchain monolitik adalah mengintegrasikan semua fungsi dalam satu rantai, sementara Blockchain Modular adalah jenis arsitektur Blockchain baru yang membagi sistem Blockchain menjadi beberapa komponen atau tingkatan yang khusus, di mana setiap komponen bertanggung jawab untuk menangani tugas tertentu, seperti konsensus, ketersediaan data, eksekusi, dan penyelesaian.

Blockchain modular seperti sekelompok ahli (specialists) yang fokus pada penggalian mendalam dan inovasi teknologi di bidang masing-masing. Fokus ini memungkinkan blockchain modular untuk memberikan kinerja dan pengalaman pengguna yang unggul dalam fungsi tertentu, misalnya, mereka dapat menawarkan kecepatan pemrosesan transaksi yang lebih cepat dengan biaya yang lebih rendah.

Dalam hal arsitektur node, rantai monolitik bergantung pada node penuh, yang harus mengunduh dan memproses salinan data seluruh Blockchain. Ini tidak hanya menuntut sumber daya penyimpanan dan komputasi yang tinggi, tetapi juga membatasi kecepatan ekspansi jaringan. Sebaliknya, Blockchain modular menggunakan desain node ringan yang hanya perlu memproses informasi header blok, sehingga secara signifikan meningkatkan kecepatan transaksi dan efisiensi jaringan.

Salah satu keuntungan mencolok dari Blockchain modular adalah fleksibilitas dan kolaborasinya. Mereka mampu mengalihdayakan fungsi non-inti kepada para ahli lain, membentuk suatu sinergi yang signifikan meningkatkan kinerja keseluruhan. Filosofi desain ini mirip dengan balok Lego, memungkinkan para pengembang untuk menggabungkan berbagai modul sesuai kebutuhan proyek, menciptakan solusi yang beragam.

Meskipun rantai monolitik memiliki keunggulan dalam kontrol global, keamanan, dan stabilitas, mereka juga menghadapi tantangan dalam hal skalabilitas, kesulitan pembaruan, dan penyesuaian terhadap kebutuhan baru. Blockchain modular menonjol dengan fleksibilitas dan kustomisasi yang tinggi, menyederhanakan proses pembuatan dan pengoptimalan blockchain baru.

Namun, blockchain modular juga menghadapi tantangannya sendiri. Arsitekturnya yang kompleks meningkatkan beban kerja pengembang dalam perancangan, pengembangan, dan pemeliharaan. Sebagai teknologi yang muncul, blockchain modular belum mengalami pengujian keamanan yang komprehensif dan ujian fluktuasi pasar, sehingga stabilitas dan keamanannya dalam jangka panjang masih perlu diverifikasi lebih lanjut.

Bagaimana Blockchain Modular Menyelesaikan "Segitiga Ketidakmungkinan"

Mengapa teknologi blockchain modular mendapatkan perhatian luas dan diprediksi sebagai "tren masa depan"? Ini terkait erat dengan teori "segitiga ketidakmungkinan" yang terkenal di bidang blockchain.

"Segitiga yang tidak mungkin" dari Blockchain mengacu pada kesulitan jaringan blockchain untuk mencapai keadaan optimal pada ketiga atribut inti yaitu keamanan, desentralisasi, dan skalabilitas pada waktu yang sama.

• Skalabilitas berkaitan dengan kemampuan jaringan untuk memproses sejumlah besar transaksi, serta kemampuannya untuk tetap efisien dan berbiaya rendah saat jumlah pengguna dan transaksi meningkat. Biasanya diukur melalui TPS (jumlah transaksi per detik) dan latensi (waktu yang dibutuhkan untuk mengkonfirmasi transaksi).
• Keamanan berkaitan dengan biaya dan kesulitan untuk melindungi jaringan blockchain dari serangan. Misalnya, mekanisme POW Bitcoin mengharuskan penyerang menguasai lebih dari 51% dari total daya komputasi jaringan, sedangkan mekanisme POS Ethereum memerlukan lebih dari ⅓ node untuk berkolusi.
• Desentralisasi menggambarkan operasi jaringan yang tidak bergantung pada satu node pusat, melainkan tersebar di banyak node. Semakin banyak node dan semakin luas distribusi geografisnya, semakin tinggi tingkat desentralisasi jaringan.

Inti dari pandangan "segitiga tidak mungkin" adalah bahwa suatu sistem blockchain sulit untuk mengoptimalkan ketiga karakteristik ini secara bersamaan. Misalnya: di antara banyak blockchain publik, Bitcoin dan Ethereum menonjol dalam hal desentralisasi dan keamanan karena distribusi node yang luas dan jumlah node yang cukup.

Namun, mereka牺牲了一定的可拓展性，导致交易速度较慢和交易费用较高：Bitcoin memiliki waktu blok sekitar 10 menit, Ethereum memiliki TPS sekitar 13, dan ketika volume transaksi melonjak, biaya transaksi Ethereum dapat mencapai ratusan dolar.

Dalam konteks inilah teknologi blockchain modular muncul, yang mengatasi tantangan skalabilitas dan biaya transaksi dari blockchain publik tradisional dengan membagi berbagai fungsi ke dalam modul khusus. Misalnya, jaringan Lightning Bitcoin dan teknologi Rollup Ethereum adalah perwujudan dari pemikiran modular.

Keuntungan dari blockchain modular terletak pada arsitektur berlapisnya, yang memungkinkan setiap lapisan dioptimalkan untuk kebutuhan tertentu. Lapisan data dapat fokus pada penyimpanan dan verifikasi data, sementara lapisan eksekusi dapat menangani logika kontrak pintar. Pemisahan ini tidak hanya meningkatkan kinerja dan efisiensi, tetapi juga mendorong interoperabilitas antara blockchain yang berbeda, menyediakan dasar untuk membangun ekosistem yang terbuka dan saling terhubung.

Secara keseluruhan, teknologi blockchain modular menawarkan cara baru untuk mengatasi keterbatasan rantai publik tradisional. Ini mencapai skalabilitas yang lebih tinggi dan biaya transaksi yang lebih rendah sambil mempertahankan desentralisasi dan keamanan, yang memiliki arti mendalam bagi penerapan luas dan perkembangan jangka panjang teknologi blockchain.

Klasifikasi Blockchain Modular

Blockchain modular dapat dibagi menjadi berbagai jenis berdasarkan karakteristik arsitekturnya. Dari jenis-jenis ini, lapisan ketersediaan data dan lapisan konsensus sering dirancang sebagai satu kesatuan karena ketergantungan erat di antara keduanya. Ini karena, ketika node menerima data transaksi, biasanya juga menentukan urutan transaksi pada saat yang sama, yang merupakan inti dari keamanan dan ketidakberubahan blockchain.

Berdasarkan prinsip desain ini, kita dapat memahami proyek blockchain modular dari tiga aspek: lapisan eksekusi, lapisan ketersediaan data dan lapisan konsensus, serta lapisan penyelesaian.

Lapisan Eksekusi

Teknologi Layer 2, sebagai perpanjangan dari lapisan eksekusi dalam arsitektur blockchain, merupakan salah satu perwujudan dari konsep blockchain modular. Ini bertujuan untuk meningkatkan skalabilitas rantai utama melalui pembangunan jaringan, sistem, atau teknologi di luar rantai yang dibangun di atas blockchain dasar.

Solusi Layer 2 memungkinkan pemrosesan transaksi yang lebih cepat dan lebih efisien biaya, sambil mempertahankan keamanan dan karakter desentralisasi dari blockchain yang mendasarinya. Berdasarkan papan dasbor dune yang dibuat oleh @0xning, dapat dilihat bahwa proporsi gas yang digunakan untuk verifikasi dan penyelesaian Layer 2 di ekosistem Ethereum rata-rata di bawah 10%, yang secara signifikan menghemat biaya transaksi pengguna.

Teknologi Rollup adalah solusi Layer 2 yang paling utama saat ini, dengan inti pemikirannya adalah "eksekusi di luar rantai, verifikasi di dalam rantai", di mana perhitungan dan pekerjaan lainnya dieksekusi di luar rantai, kemudian data calldata diunggah kembali ke jaringan utama.

Eksekusi off-chain

Dalam model Rollup, transaksi dieksekusi di luar rantai, sementara blockchain dasar hanya bertanggung jawab untuk memverifikasi bukti transaksi dalam kontrak pintar dan menyimpan data transaksi asli. Desain ini secara signifikan mengurangi beban komputasi pada rantai utama, mengurangi kebutuhan penyimpanan, sehingga memungkinkan pemrosesan transaksi yang lebih efisien.

Untuk lebih mengurangi biaya, Rollup menggunakan teknologi pengemasan transaksi. Ini dapat dibandingkan dengan pengemasan barang dalam logistik, mengirimkan setiap barang secara terpisah akan menghasilkan biaya pengiriman yang tinggi. Sementara itu, teknologi Rollup dengan mengemas beberapa transaksi bersama-sama hanya memerlukan "pengiriman" sekali saja, sehingga secara signifikan mengurangi biaya per transaksi.

Verifikasi di Blockchain

Verifikasi di rantai adalah kunci keamanan jaringan Layer 2. Jaringan Layer 2 harus menyediakan bukti kriptografi untuk mengatasi potensi perbedaan di blockchain dasar. Saat ini, dua mekanisme bukti utama adalah bukti kesalahan dan bukti validitas, yang masing-masing mendukung Optimistic Rollups dan ZK Rollups.

Bukti kesalahan Optimistic Rollups

Optimistic Rollups mengadopsi asumsi optimis, yaitu semua transaksi dianggap valid kecuali ada bukti jelas yang menunjukkan adanya kesalahan. Model ini bergantung pada bukti kesalahan (bukti penipuan) selama periode tantangan, di mana setiap peserta jaringan dapat mengajukan bukti untuk menantang status kontrak pintar, memastikan keadilan dan transparansi jaringan.

Berdasarkan data L2BEAT, saat ini ada 16 Layer 2 yang menggunakan mekanisme Optimistic Rollups, seperti: Arbitrum, OP, Base, Blast, dan lain-lain.

Bukti validitas ZK Rollups

Berbeda dengan Optimistic Rollups, ZK Rollups menggunakan pendekatan yang lebih hati-hati, yang mengharuskan semua transaksi untuk melalui pembuktian validitas sebelum diterima. Mekanisme pembuktian ini mirip dengan proses verifikasi, yang memastikan bahwa setiap transaksi dan perhitungan di jaringan Layer 2 adalah akurat.

Singkatnya, bukti validitas adalah dasar dari ZK-Rollups, yang mengharuskan setiap batch transaksi disertai dengan bukti yang sesuai, sehingga memastikan kontrak pintar di blockchain yang mendasarinya dapat memverifikasi dan menyetujui perubahan status. Bagi node verifikasi, ZK Rollups menyediakan mekanisme penyelesaian tanpa kesalahan, karena setiap transaksi harus melalui verifikasi validitas yang ketat.

Menurut data L2BEAT, saat ini ada 11 Layer 2 yang menggunakan mekanisme ZK Rollups, seperti: Linea, Starknet, zkSync, dan lain-lain.

lapisan ketersediaan data dan lapisan konsensus

Celestia sebagai pelopor dalam bidang Blockchain modular, pada dasarnya adalah lapisan ketersediaan data, yang menyediakan dasar yang kuat untuk pengembangan dApps dan Rollup. Dengan menerapkan pada lapisan ketersediaan data dan lapisan konsensus Celestia, pengembang aplikasi dapat fokus pada pengoptimalan logika eksekusi, sementara kompleksitas ketersediaan data dan mekanisme konsensus dis交给 Celestia untuk ditangani.

Desain arsitektur Celestia menyediakan berbagai solusi untuk perluasan modular, yang arsitekturnya terutama terdiri dari tiga jenis berikut:

• Sovereign Rollup: Celestia menyediakan lapisan ketersediaan data dan lapisan konsensus, sementara lapisan penyelesaian dan lapisan eksekusi ditangani oleh masing-masing kedaulatan.