Pengetahuan Dasar Jaringan Layer Dua Bitcoin

Munculnya inskripsi Bitcoin telah memberikan kehidupan baru bagi ekosistem Bitcoin, menarik perhatian lebih banyak orang terhadap Bitcoin. Beberapa berpendapat bahwa ini membuka kotak Pandora dari ekosistem Bitcoin. Dalam perkembangan teknologi ekosistem Bitcoin, pembangunan lapisan kedua sangat penting. Artikel ini merangkum pengetahuan dasar tentang lapisan kedua Bitcoin, berharap dapat memicu lebih banyak orang untuk menyempurnakan pemikiran terkait, mendorong perkembangan di bidang ini.

Ada pendapat yang menyatakan bahwa dunia blockchain dimulai dengan Bitcoin dan berakhir dengan ekosistem Bitcoin. Ethereum juga dapat dianggap sebagai eksplorasi teknologi sidechain dari Bitcoin.

Dalam artikel ini, "pembangunan lapisan kedua" dan "pembangunan jaringan lapisan kedua" dianggap sebagai konsep yang sama, yang terakhir lebih sempit, sementara yang pertama lebih luas. Untuk menyesuaikan dengan istilah yang umum digunakan di industri, artikel ini juga akan menggunakan "pembangunan jaringan lapisan kedua".

1. Misi Layer 2

Untuk memahami masalah dasar yang perlu diselesaikan dalam pembangunan lapisan kedua Bitcoin, kita mulai dari karakteristik dasar sistem blockchain.

1.1 Karakteristik dasar dan kebutuhan blockchain

Kami menggunakan konsep yang diajukan oleh Vitalik: "Blockchain adalah komputer dunia" untuk memahami berbagai fitur blockchain. Selanjutnya, kami juga akan menganalisis kemungkinan perkembangan "komputer dunia" ini dengan menggunakan struktur von Neumann dari komputer.

Karakteristik dasar dari blockchain meliputi:

• Terbuka dan transparan: Karakteristik penyimpanan data dan pelaksanaan instruksi blockchain juga merupakan kebutuhan internal kolaborasi node terdistribusi. Memenuhi hak pengguna untuk mengetahui data.

• Desentralisasi: Karakteristik arsitektur blockchain, tingkat dan toleransi kesalahan didukung oleh teori jenderal Bizantium. Ini adalah indikator penting dari keamanan.

• Keamanan: terdiri dari kebutuhan internal yang dihasilkan oleh karakteristik arsitektur dan kebutuhan eksternal yang diperlukan oleh pengguna. Mikro dijamin oleh kriptografi, makro dijamin oleh desentralisasi.

• Kapasitas komputasi: salah satu fungsi utama, biasanya diukur dengan kelengkapan Turing. Beberapa rantai sengaja dirancang non-kelengkapan Turing untuk mempertahankan karakteristik.

• Kinerja: indikator kemampuan utama dalam kondisi daya komputasi yang sama, biasanya diukur dengan TPS.

• Penyimpanan: kemampuan untuk merekam data, saat ini terutama disimpan di dalam blok.

• Privasi: kebutuhan untuk menjaga ruang hak data selama proses komputasi dan penyimpanan, termasuk ketahanan terhadap sensor.

Karakteristik ini sangat dipengaruhi oleh "segitiga ketidakmungkinan", seperti dugaan DSS ( desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas ) serta prinsip CAP ( konsistensi, ketersediaan, dan toleransi partisi ).

1.2 Peran pembangunan lapisan kedua

Pembangunan lapisan kedua terutama digunakan untuk memperluas kekurangan sistem lapisan pertama, menyelesaikan hal-hal yang tidak dapat diselesaikan oleh sistem lapisan pertama. Fungsi utamanya meliputi:

• Memperluas kemampuan dasar: transparan, terdesentralisasi, keamanan, kapasitas komputasi, kinerja, penyimpanan, privasi, dll.
• Mengurangi biaya: Biaya komprehensif untuk mengeksekusi transaksi di lapisan satu cukup tinggi
• Fitur Kustom: Menyesuaikan tingkat implementasi berbagai fitur untuk aplikasi tertentu

Disimpulkan dalam meningkatkan kapasitas, mengurangi biaya, dan fitur yang disesuaikan pada tiga dimensi. Pembangunan lapisan kedua akan menimbang berbagai kemampuan dasar, yang mungkin mengurangi atau mengabaikan beberapa fitur untuk memperoleh peningkatan yang signifikan pada fitur lainnya.

1.3 Mengapa harus melakukan desain bertingkat?

Desain berlapis adalah metodologi untuk menangani sistem kompleks, dengan membagi struktur berlapis untuk mencapai modularitas, pemeliharaan, dan skalabilitas. Untuk sistem protokol yang besar, desain berlapis memiliki keunggulan berikut:

1. Setiap lapisan independen, hanya perlu memperhatikan antarmuka antar lapisan
2. Fleksibilitas baik, perubahan pada satu lapisan tidak mempengaruhi lapisan lainnya
3. Struktur dapat dibagi, setiap lapisan dapat menggunakan teknologi yang paling sesuai
4. Mudah untuk diimplementasikan dan dipelihara
5. Mendorong standardisasi

Desain modular bertingkat adalah metode yang efektif dalam bidang teknologi untuk menangani proyek yang kompleks, melibatkan banyak orang, dan perbaikan berkelanjutan.

2. Beberapa Pemikiran Pembangunan Layer2 Bitcoin

Pembangunan lapisan kedua Bitcoin terutama memiliki tiga jalur:

1. Rute ekspansi berbasis rantai: lapisan kedua yang mirip dengan EVM, adalah struktur blockchain
2. Rute berbasis terdistribusi: yang diwakili oleh jaringan Lightning, adalah struktur terdistribusi
3. Jalur berbasis sistem terpusat: yang diwakili oleh indeks terpusat, adalah struktur terpusat

Kedua cara tersebut memiliki karakteristik masing-masing, dengan produk yang sudah digunakan dan dieksplorasi. Cara pertama banyak referensi kasus karena perkembangan Ethereum. Cara kedua memiliki tingkat kesulitan yang lebih tinggi dan berkembang lebih lambat. Cara ketiga kontroversial, tetapi juga dapat dianggap sebagai ekspansi lapisan kedua.

Saat ini tidak ada solusi optimal, perlu diuji di pasar, untuk melihat solusi mana yang memiliki total nilai terkunci (TVL) yang lebih tinggi. Seiring waktu dan perkembangan teknologi, solusi optimal akan berubah.

Asalkan bergantung pada jaringan Bitcoin, membangun hubungan teknis, beberapa fitur lebih unggul dari jaringan lapisan satu, semuanya dapat dianggap sebagai pembangunan jaringan lapisan dua Bitcoin. Dengan kata lain, mengkonsumsi BTC sebagai gas, menggunakan BTC sebagai aset dasar, sistem yang memperluas kinerja Bitcoin dihitung sebagai pembangunan lapisan dua.

2.1 Pembangunan Layer Kedua Berbasis Rantai

Jaringan Bitcoin awal melakukan berbagai eksplorasi, seperti "coin berwarna", berbagai fork peningkatan kapasitas, dan sidechain. Ethereum juga dapat dianggap sebagai eksplorasi perbaikan dari Bitcoin.

Perkembangan Ethereum memberikan referensi untuk lapisan kedua berbasis rantai Bitcoin. Berbagai solusi Rollup, solusi lintas rantai, teknologi saluran pesan, dll., membuat ekosistem Ethereum berkembang pesat. Namun, ini hanya salah satu cara pembangunan lapisan kedua, dan diperlukan teknologi lain untuk menyempurnakan seluruh ekosistem.

Bitcoin berbasis rantai lapisan kedua terutama terdiri dari dua jenis rantai:

1. Model akun yang kompatibel dengan EVM: seperti Ethereum, Polygon, BSC, Arbitrum, dll.
2. Model UTXO seperti Bitcoin: seperti Nervos CKB, Chia, dll.

Keuntungan pembangunan lapisan kedua berbasis rantai:

• Mempertahankan sebagian besar karakteristik dasar blockchain
• Menyelesaikan masalah Turing completeness
• Secara signifikan mengurangi biaya transaksi
• Memperluas kemampuan jaringan pada tingkat tertentu
• Implementasi teknis relatif mudah, sudah ada banyak kasus eksplorasi.
• Migrasi aplikasi lapisan atas yang mudah

Kekurangan:

• Masih terbatas oleh blockchain, peningkatan kinerja terbatas
• Mungkin menurunkan keamanan
• Diperlukan lapisan kedua di atas lapisan kedua (Layer3/4) untuk ekspansi lebih lanjut

Diperkirakan akan ada banyak proyek lapisan kedua berbasis rantai, dengan beberapa lapisan kedua di berbagai bidang vertikal, yang memenuhi berbagai kebutuhan aplikasi. Nilainya akan ditentukan oleh jumlah aplikasi lapisan atas dan total nilai.

2.2 Pembangunan Lapisan Kedua Berbasis Sistem Terdistribusi

Jenis lapisan kedua ini bukan struktur blockchain, melainkan sistem terdistribusi berbasis Channel. Jaringan Lightning adalah contoh yang khas.

Sistem terdistribusi dibagi menjadi dua kategori:

1. Hanya menyelesaikan transfer nilai: seperti jaringan Lightning
2. Menyelesaikan transfer nilai dan perhitungan Turing lengkap: seperti RGB

Tingkat kesulitan lapisan kedua ini cukup tinggi, melibatkan kapasitas total nilai dalam saluran, ketelitian transaksi, pencegahan konsumsi ganda, dan masalah lainnya. Perkembangannya lambat, dan tidak banyak kasus yang sudah matang.

Mencapai komputasi Turing lengkap di Channel lebih menantang. Seperti protokol RGB yang mewujudkan komputasi Turing lengkap di sistem terdistribusi melalui verifikasi klien dan penyegelan sekali pakai.

Contoh yang ada termasuk: Lightning Network, RGB, dan sebagainya. Raiden Network dan Plasma di Ethereum juga termasuk dalam kategori ini.

Keuntungan lapisan kedua berbasis sistem terdistribusi:

• Sistem semakin terdesentralisasi
• Dapat menampung sejumlah besar node
• Privasi dan kemampuan anti-sensor lebih baik
• Secara teori memiliki skalabilitas tak terbatas dan kinerja yang sangat tinggi

Kekurangan:

• Implementasi teknis kompleks
• Algoritma routing, pemisahan nilai dan algoritma pengemasan yang kompleks
• Kurangnya pengalaman implementasi proyek dan infrastruktur
• Mewujudkan sistem yang Turing lengkap sangat menantang

Diperkirakan hanya akan ada beberapa proyek paralel, karena kemampuan ekspansi yang tidak terbatas dan tingkat kesulitan teknisnya. Sistem semacam ini membutuhkan desain dan konsep yang lebih terbuka, mampu menampung lebih banyak orang untuk berpartisipasi. Berdasarkan hal ini, tim pengembang aplikasi lapisan dua juga akan mendorong perkembangan lapisan dua.

2.3 Pembangunan lapisan kedua berbasis sistem terpusat

Seperti struktur indeks terpusat Ordinals, atau indeks dari beberapa node fungsional. Pemikiran ini kurang diakui karena terlalu terpusat, sehingga memiliki batasan dalam skala jaringan lapisan satu.

Keunggulan lapisan kedua berbasis sistem terpusat:

• Sistem sangat matang, dengan banyak kasus penggunaan dan solusi optimasi yang tersedia.
• Sepenuhnya Turing lengkap
• Kinerja luar biasa

Kekurangan:

• Tingkat pusat yang ekstrem di lapisan kedua
• Semua fitur dasar blockchain bergantung pada satu lapisan jaringan

Diperkirakan hanya akan ada sedikit proyek, mungkin akan ada secara bertahap. Seiring dengan matangnya lapisan kedua yang berbasis rantai dan struktur terdistribusi, sebagian besar lapisan kedua terpusat mungkin akan punah, hanya menyisakan beberapa skenario tertentu untuk digunakan.

3. Hal-hal terkait pembangunan lapisan kedua

3.1 Teknologi koneksi antara lapisan satu dan lapisan dua

Pengembangan teknologi Bitcoin itu sendiri ( seperti modifikasi OP_RETURN, Taproot, tanda tangan Schnorr, MAST, Tapscript ) seharusnya terutama digunakan untuk menghubungkan lapisan satu dan lapisan dua, bukan terlalu banyak mengembangkan fungsi.

Teknologi koneksi umum termasuk:

• Teknologi lintas rantai
• Teknologi verifikasi terpisah
• Teknologi Sidechain
• Teknologi Saluran Negara
• Teknologi Plasma

Kualitas teknologi koneksi dapat dirujuk pada indikator berikut:

• Apakah lapisan satu dapat memvalidasi transaksi lapisan dua
• Apakah aset lapisan satu dapat selamat dengan baik saat lapisan dua runtuh
• Apakah teknologi koneksi mengurangi beberapa fitur sistem

3.2 Referensi struktur von Neumann melihat perkembangan blockchain

Karena blockchain adalah "komputer dunia", dapat dibandingkan dan dianalisis dengan struktur Von Neumann dari komputer tradisional.

Polanya pengembangan sistem blockchain mirip dengan komputer tradisional, saat ini berada pada tahap yang mirip sebelum 286, masih dalam proses memperluas kapasitas pemrosesan dan kapasitas penyimpanan, dan hal-hal yang dapat dilakukan masih terbatas.

Perbandingan perkembangan komputer tradisional dengan "komputer dunia":

1. Ekspansi CPU seperti perbandingan antara kemampuan komputasi lapisan satu dan dua serta ekspansi throughput
2. Ekspansi penyimpanan dari ruang di rantai kompetitif ke penggunaan penyimpanan blockchain profesional
3. Perangkat input-output sebanding dengan oracle, dalam aplikasi lapisan atas permintaan lebih banyak
4. Rantai khusus dan fungsional seperti GPU, kartu perangkat khusus, dan lainnya
5. Aplikasi di blockchain dan aplikasi lapisan atas dianalogikan dengan evolusi sistem operasi dan perangkat lunak aplikasi
6. Aplikasi secara bertahap berkembang dari keuangan ke bidang yang lebih luas, mirip dengan komputer tradisional yang berkembang dari penelitian militer ke perusahaan, rumah tangga, dan individu.

4. Situasi Pembangunan Layer2 Bitcoin Saat Ini

4.1 Proyek lapisan dua Bitcoin yang sudah berjalan

1. Jaringan Lightning (: dibangun di atas lapisan kedua yang terdistribusi.

   • Diajukan pada tahun 2015, diterapkan secara penuh pada tahun 2018
   • Fitur: cepat, biaya rendah, dapat diperluas
   • Mewujudkan transaksi off-chain melalui saluran pembayaran
   • Menghadapi tantangan stabilitas, algoritma routing, antarmuka pengguna, dan lain-lain

2. Liquid: Pembangunan lapisan kedua berbasis rantai

   • Solusi sidechain yang diluncurkan oleh Blockstream pada tahun 2015
   • Fitur: konfirmasi transaksi cepat, privasi transaksi, throughput tinggi
   • Menggunakan teknologi Transaksi Rahasia dan teknologi Federasi Peg

3. Rootstock)RSK(: pembangunan lapisan kedua berbasis rantai

   • Diajukan pada tahun 2015, resmi diluncurkan pada tahun 2018
   • Fitur: Terikat dua arah dengan Bitcoin, mendukung kontrak pintar
   • Menyediakan fungsi serupa Ethereum untuk ekosistem Bitcoin

4. RGB: Pembangunan lapisan kedua yang berbasis distribusi + Turing lengkap

   • Berasal dari tahun 2016, dikembangkan oleh Asosiasi Standar LNP/BP
   • Fitur: sistem kontrak pintar yang dapat diperluas dan rahasia
   • Berdasarkan konsep verifikasi klien dan segel sekali pakai

5. Stacks: Pembangunan lapisan kedua berbasis rantai

   • Diajukan pada tahun 2013, melakukan ICO pada tahun 2017
   • Fitur: Verifikasi identitas terdesentralisasi, penyimpanan, dan fungsi kontrak pintar
   • Menggunakan mekanisme konsensus "Stacking"

6. Proyek baru lainnya:

   • B² Network: jaringan lapisan kedua Bitcoin berbasis ZK-Rollup