Analisis Lengkap Ekspansi Off-Chain: Dari State Channels ke ZK Rollups

2025-08-10 20:03:43

Analisis Kedalaman Ekspansi off-chain

1. Kebutuhan untuk Memperluas Kapasitas

Visi masa depan blockchain adalah desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas. Namun biasanya blockchain hanya dapat mencapai dua dari ketiganya, yang dikenal sebagai masalah segitiga ketidakmungkinan dalam blockchain. Selama bertahun-tahun, orang telah menjelajahi bagaimana meningkatkan throughput dan kecepatan transaksi blockchain sambil menjamin desentralisasi dan keamanan, yaitu menyelesaikan masalah perluasan.

Definisi desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas blockchain:

Desentralisasi: Siapa pun dapat menjadi node untuk berpartisipasi dalam produksi dan verifikasi sistem blockchain, semakin banyak node, semakin tinggi tingkat desentralisasi.
Keamanan: Semakin tinggi biaya yang dikeluarkan untuk mendapatkan kontrol atas sistem blockchain, maka semakin tinggi pula keamanannya.
Skalabilitas: kemampuan blockchain untuk memproses sejumlah besar transaksi.

Fork besar pertama di jaringan Bitcoin berasal dari masalah skalabilitas. Jaringan Ethereum juga memilih untuk mengorbankan sebagian dari skalabilitasnya untuk menjaga keamanan dan desentralisasi jaringan. Sejak tahun 2017, permintaan pasar untuk throughput terus meningkat, tetapi Ethereum hanya dapat memproses 15-45 transaksi per detik, menyebabkan biaya transaksi meningkat dan waktu penyelesaian menjadi lebih lama. Solusi skalabilitas yang ideal adalah: meningkatkan kecepatan transaksi dan throughput jaringan blockchain tanpa mengorbankan desentralisasi dan keamanan.

2. Jenis Rencana Perluasan

Berdasarkan "apakah ada perubahan pada lapisan utama jaringan", skema perluasan dapat dibagi menjadi dua kategori besar: perluasan on-chain dan perluasan off-chain.

2.1 Ekspansi on-chain

Konsep inti: solusi untuk mencapai efek peningkatan kapasitas dengan mengubah satu lapisan protokol jaringan utama, solusi utama adalah shard.

Skema Utama:

Memperluas ruang blok: Meningkatkan jumlah transaksi yang dikemas dalam setiap blok, tetapi akan mengurangi tingkat desentralisasi.
Sharding: membagi buku besar blockchain menjadi beberapa bagian, di mana node yang berbeda bertanggung jawab untuk pencatatan yang berbeda, dapat meningkatkan kecepatan pemrosesan transaksi, tetapi dapat mengurangi keamanan jaringan secara keseluruhan.

Mengubah protokol jaringan utama dapat menghasilkan dampak negatif yang sulit diprediksi, mengancam keamanan seluruh jaringan.

2.2 off-chain ekspansi

Konsep inti: solusi penskalaan yang tidak mengubah protokol jaringan utama lapisan satu yang ada.

Dapat dibagi menjadi Layer 2 dan solusi lainnya:

Layer 2: jaringan lapisan kedua yang dibangun di atas rantai utama
Solusi lain: seperti sidechain dan lainnya

3. Solusi untuk Kedalaman off-chain

Saluran Negara 3.1

3.1.1 Ringkasan

Saluran status menetapkan bahwa pengguna hanya perlu berinteraksi dengan jaringan utama saat saluran dibuka, ditutup, atau menyelesaikan perselisihan, interaksi antar pengguna dilakukan off-chain, untuk mengurangi waktu dan biaya transaksi, serta memungkinkan jumlah transaksi tidak terbatas.

Saluran status adalah protokol P2P sederhana, cocok untuk aplikasi berbasis giliran. Setiap saluran dikelola oleh kontrak pintar multi-tanda tangan yang berjalan di jaringan utama, yang mengontrol aset yang disimpan dalam saluran, memverifikasi pembaruan status, dan mengadili sengketa antara para peserta.

3.1.2 Garis Waktu

2015/02: Joseph Poon dan Thaddeus Dryja menerbitkan draf whitepaper jaringan Lightning
2015/11: Jeff Coleman pertama kali merangkum konsep State Channel secara sistematis
2016/01: Buku Putih Jaringan Lightning Bitcoin secara resmi diterbitkan
2017/11: Spesifikasi desain State Channel pertama kali diusulkan oleh Sprites
2018/06: Counterfactual mengajukan desain Generalized State Channels yang rinci
2018/10: Konsep State Channel Networks dan Virtual Channels diusulkan
2019/02: Konsep N-Party Channels muncul, Nitro adalah protokol pertama yang berbasis pada ide tersebut.
2019/10: Pisa memperluas konsep Watchtowers, menyelesaikan masalah peserta yang perlu tetap online.
2020/03: Hydra mengusulkan Fast Isomorphic Channels

3.1.3 Prinsip Teknologi

Alur kerja saluran status:

Pengguna menyetor dana ke kontrak on-chain, membuka saluran
Pengguna melakukan transaksi off-chain, berkomunikasi satu sama lain melalui pesan yang ditandatangani
Saat menutup saluran, kirim status akhir ke kontrak
Jika tidak ada perselisihan, kontrak akan mendistribusikan dana berdasarkan status akhir.
Jika ada perselisihan, masuk ke periode tantangan, akan diselesaikan oleh arbitrase kontrak

3.1.4 Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan:

Konfirmasi transaksi instan
Tingkat throughput tinggi
Biaya rendah
Privasi yang baik

Kekurangan:

Perlu mengunci dana
Penutupan saluran tertunda
Sulit untuk mendukung aplikasi yang kompleks
Pengguna perlu memantau secara online

3.1.5 Aplikasi

Aplikasi Utama:

Jaringan Lightning Bitcoin: Jaringan saluran pembayaran kecil
Jaringan Lightning Ethereum: solusi skalabilitas Ethereum yang mirip dengan jaringan Lightning
Celer Network: menambahkan jaringan saluran status layer insentif

3.1.6 Perbandingan Aplikasi

Jaringan Lightning Bitcoin:

Berkembang lebih awal, ekosistem yang cukup matang
Hanya mendukung pembayaran BTC

Jaringan Petir Ethereum:

Mendukung transfer ETH dan ERC20
Perkembangan lambat, tingkat penggunaan rendah

Celer Network:

Mendukung skenario aplikasi umum
Meningkatkan insentif token, perkembangan ekosistem yang relatif cepat

3.2 Sidechains

3.2.1 Ringkasan

Sidechain adalah bentuk blockchain yang muncul untuk mempercepat transaksi Bitcoin, yang dapat menggunakan kontrak yang lebih kompleks atau memperbaiki mekanisme konsensus. Hasil transaksi sidechain akhirnya akan dicatat di mainchain.

3.2.2 Garis Waktu

2012/01: Konsep sidechain Bitcoin pertama kali diajukan
2014/10: Publikasi makalah sidechain Bitcoin
2017/04: POA Network jaringan uji coba diluncurkan
2017/10: Matic Network diluncurkan
2017/12: Peluncuran jaringan utama POA Network
2018/01:Skale testnet diluncurkan
2018/10: xDai Chain uji coba jaringan online
2020/06: Peluncuran mainnet Skale
2020/06: Peluncuran Mainnet Matic PoS Chain
2021/02: Jaringan utama Ronin dari Axie Infinity berjalan
2021/12:xDai Chain bergabung dengan Gnosis Dao
2022/03: POA Network bergabung dengan Gnosis Chain

3.2.3 Prinsip Teknologi

Ada dua cara utama untuk berkomunikasi antara sidechain dan mainchain:

Penambatan dua arah: validator rantai utama dan rantai samping saling mencatat status satu sama lain
Ketidaksesuaian pengikatan: Verifikator sisi rantai memantau rantai utama, rantai utama melakukan komunikasi dengan memperkenalkan Certifiers.

Mekanisme sidechain: Rantai Samping: Rantai utama mengunci aset, rantai samping menghasilkan aset yang setara. Mainchain: Hapus aset di sidechain, buka aset di mainchain

Keamanan aset sidechain bergantung pada mekanisme konsensus sidechain.

3.2.4 Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan:

Tingkat kustomisasi yang tinggi
Mendukung kontrak pintar yang kompleks
Dapat mewujudkan konfirmasi transaksi yang cepat

Kekurangan:

Tingkat desentralisasi yang lebih rendah
Keamanan bergantung pada validator
Penundaan transfer dua arah cukup tinggi

3.2.5 Aplikasi

Aplikasi Utama:

xDai Chain( saat ini Gnosis Chain): sidechain berbasis DAI
Polygon( sebelumnya Matic Network): agregator solusi skalabilitas Ethereum
Ronin: Sisi rantai khusus untuk permainan Axie Infinity

3.2.6 Perbandingan Aplikasi

xDai Chain:

Biaya transaksi rendah, kecepatan tinggi
Pengembangan ekosistem umumnya

Polygon:

Berbagai solusi skalabilitas
Pengembangan ekosistem cukup baik

Ronin:

Dirancang khusus untuk permainan
Pernah mengalami insiden keamanan yang signifikan

3.3 Plasma

3.3.1 Ringkasan

Plasma adalah kerangka kerja untuk membangun Dapp yang dapat diskalakan, bertujuan untuk mengurangi kepercayaan pengguna terhadap Operator sisi rantai. Meskipun Operator berbuat jahat, aset pengguna dapat dengan aman ditarik kembali ke jaringan utama.

3.3.2 Garis Waktu

2017/08: Rilis Buku Putih Plasma
2018/01: Plasma MVP diajukan
2018/03: Plasma Cash diusulkan
2018/06: Plasma Debit diusulkan
2018/11: Konsep Plasma Prime diajukan
Sejak 2019: Komunitas Ethereum mulai mengeksplorasi Rollups

3.3.3 Prinsip Teknologi

Pikiran inti Plasma:

Eksekusi off-chain: Sebagian besar pekerjaan diproses di luar mainnet
Komitmen Status: Mengonfirmasi status perhitungan off-chain di mainnet melalui Merkle Root
Mekanisme keluar: Pengguna dapat dengan aman menarik dana dari rantai Plasma ke mainnet.

Alur kerja:

Pengguna menyimpan aset ke kontrak mainnet
Melakukan transaksi di jaringan Plasma
Operator secara berkala mengirimkan akar status ke jaringan utama
Pengguna dapat mengajukan permintaan untuk keluar kapan saja
Setelah masa tantangan, aset dapat ditarik dari kontrak mainnet.

3.3.4 Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan:

Tingkat throughput tinggi
Biaya rendah
Keamanan yang lebih tinggi

Kekurangan:

Waktu keluar lama
Pengguna perlu memantau status on-chain
Sulit untuk mendukung aplikasi yang kompleks

3.3.5 Aplikasi

Aplikasi Utama:

Plasma Group: bertransformasi menjadi Optimism
OMG Network: bertransformasi menjadi Boba Network
Polygon: Mengintegrasikan berbagai solusi skalabilitas

3.3.6 Ringkasan

Plasma adalah solusi transisi teknologi yang memiliki beberapa masalah inheren. Sebagian besar proyek beralih ke solusi penskalaan lain, seperti Rollups, setelah mencoba.

3.4 Rollups

3.4.1 Ringkasan

Gagasan inti dari Rollups adalah untuk menempatkan perhitungan dan penyimpanan status di off-chain, hanya menempatkan komitmen status dan data transaksi yang terkompresi di on-chain. Rollups dibagi menjadi Optimistic Rollups dan ZK Rollups.

3.4.2 Prinsip Teknologi

Cara kerja Rollups:

Pengguna mengirim transaksi ke Layer 2
Aggregator mengemas dan mengeksekusi transaksi
Mengirimkan batch transaksi dan root status ke kontrak Layer 1
Verifikasi kontrak Layer 1 dan perbarui status

Masalah inti Rollups: bagaimana menjamin kebenaran batch transaksi yang diunggah

Dua solusi:

Bukti Penipuan → Optimistic Rollups
Bukti Valid → ZK Rollups

3.4.3 Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan:

Mewarisi keamanan Layer 1
Tingkat throughput tinggi
Biaya rendah

Kekurangan:

Tantangan ketersediaan data
Waktu penarikan lebih lama ( Optimistic Rollups )
Masalah kompatibilitas EVM ( ZK Rollups )

3.4.5 Optimistic Rollups

3.4.5.1 Ringkasan

Optimistic Rollups(OPRUs) bergantung pada bukti penipuan untuk memastikan kebenaran eksekusi off-chain. Secara default, semua transaksi dianggap benar, hanya dieksekusi verifikasi di rantai utama saat ada sengketa.

3.4.5.2 Garis Waktu

2018/08: Arbitrum mengusulkan untuk menempatkan transaksi

ZK-0.15%

Lihat Asli

Halaman ini mungkin berisi konten pihak ketiga, yang disediakan untuk tujuan informasi saja (bukan pernyataan/jaminan) dan tidak boleh dianggap sebagai dukungan terhadap pandangannya oleh Gate, atau sebagai nasihat keuangan atau profesional. Lihat Penafian untuk detailnya.

8 Suka