Seiring dengan meningkatnya penggunaan Ethereum, menjalankan node penuh menjadi lebih intensif sumber daya dan bandwidth. Hal ini mengakibatkan lebih sedikit orang yang dapat menjalankan node penuh, sehingga mengurangi desentralisasi jaringan. Selain itu, Ethereum kesulitan untuk berkembang seiring meningkatnya permintaan transaksi, yang menyebabkan kemacetan jaringan dan biaya bahan bakar yang tinggi.

Klien tanpa kewarganegaraan yang diusulkan oleh Vitalik pada tahun 2017 menawarkan solusi potensial terhadap tantangan desentralisasi yang dihadapi Ethereum. Ide utama di balik klien tanpa kewarganegaraan adalah untuk mengurangi kebutuhan penyimpanan dan bandwidth untuk menjalankan node penuh, sehingga memungkinkan lebih banyak orang untuk berpartisipasi dan mendesentralisasikan jaringan. Esai ini akan memberikan gambaran mendalam tentang cara kerja klien tanpa kewarganegaraan serta potensi keuntungan dan kerugiannya.

Apa itu Negara Ethereum?

Untuk memahami klien tanpa kewarganegaraan, pertama-tama kita perlu memahami konsep “negara” di Ethereum. Status Ethereum mengacu pada status terkini semua akun, kontrak, saldo, nonce, dan penyimpanan di dunia Ethereum. Ini dapat dianggap sebagai database yang menyimpan semua informasi relevan tentang jaringan Ethereum pada titik waktu tertentu.

Keadaan ini dipertahankan dalam percobaan Merkle Patricia, yang pada dasarnya adalah pohon Merkle yang dimodifikasi yang menyimpan pasangan nilai kunci. Root hash dari percobaan ini merangkum seluruh negara bagian. Setelah setiap blok baru, status diperbarui berdasarkan transaksi di blok tersebut. Hash root status baru disertakan dalam header blok.

Semakin banyak akun, kontrak, dan transaksi yang ditambahkan seiring berjalannya waktu, status Ethereum menjadi semakin besar. Saat ini, ukuran negara bagian sudah lebih dari 1TB dan meningkat puluhan gigabyte per tahun. Negara yang sedang berkembang ini mendasari permasalahan desentralisasi.

Mengapa Pertumbuhan Negara Menimbulkan Masalah

Meningkatnya ukuran negara Ethereum menyebabkan beberapa masalah utama:

• Waktu sinkronisasi yang lebih lama untuk node baru - Dibutuhkan waktu yang sangat lama bagi node baru untuk melakukan sinkronisasi dengan memproses semua perubahan status historis. Hal ini menghambat desentralisasi dengan mempersulit pengoperasian node penuh baru. Sinkronisasi node baru dari genesis saat ini memerlukan waktu beberapa hari, hingga berminggu-minggu, pada perangkat keras konsumen. Hal ini merupakan hambatan besar dalam menjalankan node baru secara efisien dan memungkinkan lebih banyak peserta untuk bergabung dalam jaringan.
• Persyaratan perangkat keras yang meningkat - Status yang lebih besar memerlukan lebih banyak penyimpanan, memori, dan daya pemrosesan untuk menyimpan, mengakses, dan memperbarui. Hal ini menghalangi pengguna yang kurang memiliki sumber daya yang baik untuk menjalankan node. Minimal, menjalankan node Ethereum yang tersinkronisasi sepenuhnya kini memerlukan SSD dengan kapasitas 1-2TB. Hal ini di luar jangkauan banyak operator node potensial.
• Lebih banyak penggunaan bandwidth - Siaran blok baru juga harus menyertakan status yang diperbarui, sehingga memerlukan lebih banyak bandwidth. Hal ini meningkatkan biaya bagi operator node. Saat ini negara bagian mendominasi sebagian besar siaran blok, sehingga ukuran blok terus bertambah. Bandwidth yang lebih besar berarti biaya yang lebih tinggi bagi operator node.
• Verifikasi blok lebih lambat - Membaca dan memperbarui status yang lebih besar membuat verifikasi blok lebih lambat, sehingga membatasi throughput transaksi. Setiap transaksi memerlukan beberapa penyimpanan baca dan tulis untuk memperbarui saldo, nonce, status kontrak, dll. Status yang lebih besar berarti lebih banyak proses baca/tulis per blok, sehingga mengurangi jumlah transaksi yang dapat diproses per detik.
• Biaya penyimpanan permanen - Setelah data ditambahkan ke negara bagian, data tersebut harus disimpan selamanya. Hal ini menciptakan pertumbuhan negara yang tidak terbatas. Saat ini belum ada mekanisme untuk secara aktif menghapus data negara yang lama dan tidak terpakai. Jadi biaya retensi negara meningkat tanpa batas waktu selama Ethereum terus beroperasi.

Klien Tanpa Kewarganegaraan Dijelaskan

Klien tanpa kewarganegaraan menyediakan cara untuk memverifikasi blok baru tanpa memerlukan akses ke status Ethereum penuh. Mereka menggunakan bukti kriptografi yang disebut “saksi” yang membuktikan validitas perubahan negara dalam suatu blok, tanpa memiliki data negara yang mendasarinya.

Berikut cara kerja klien tanpa kewarganegaraan pada tingkat tinggi:

• Klien hanya menyimpan header blok dan akar status, bukan data status lengkap. Header blok berisi metadata seperti hash root dari percobaan negara setelah blok tersebut diproses.
• Saat memverifikasi blok baru, klien menerima "saksi" bersama dengan blok tersebut. Saksi ini adalah seperangkat bukti Merkle yang menunjukkan validitas pembaruan negara tertentu dari transaksi.
• Saksi berisi bukti Merkle nilai negara tertentu yang diperlukan untuk memproses transaksi. Misalnya, saldo akun atau penyimpanan kontrak diperbarui.
• Klien menggunakan saksi untuk memastikan transaksi valid terhadap root negara terakhir yang diketahui. Buktinya membuktikan bahwa perubahan status cocok dengan root sebelumnya.
• Jika valid, klien memperbarui ke root status baru yang disediakan di header blok. Akar status baru ini akan digunakan untuk memverifikasi blok berikutnya.

Dengan menggunakan saksi untuk memverifikasi negara alih-alih menyimpan seluruh negara secara lokal, klien tanpa kewarganegaraan mendapatkan beberapa keuntungan:

• Waktu sinkronisasi sangat cepat - tidak perlu memutar ulang perubahan status historis. Klien tanpa kewarganegaraan dapat melakukan sinkronisasi hampir seketika hanya dengan header blok.
• Persyaratan penyimpanan rendah - akar status hanya 32 byte. Alih-alih status ratusan GB, yang diperlukan hanyalah header blok.
• Lebih sedikit bandwidth - hanya header blok dan saksi yang ditransfer, bukan status penuh. Penggunaan bandwidth diminimalkan.
• Verifikasi cepat - saksi hanya memuat sebagian kecil negara bagian yang relevan. Hanya akun/penyimpanan terbaru yang disentuh yang terbukti.
• Dukungan klien ringan yang mudah - klien ringan dapat dengan mudah memverifikasi bukti. Model klien ringan sangat kompatibel dengan verifikasi tanpa kewarganegaraan.

Tantangan dengan Klien Tanpa Kewarganegaraan

Meskipun klien tanpa kewarganegaraan memberikan beberapa manfaat besar, terdapat juga tantangan teknis signifikan yang harus diatasi:

• Ukuran saksi - saksi mungkin terlalu besar untuk dikirimkan secara efisien. Jika bukti Merkle lengkap digunakan, ukurannya mungkin melebihi batas ukuran blok.
• Pembuatan saksi - menghasilkan saksi yang optimal merupakan hal yang rumit bagi pengusul blok. Pengusul harus mengumpulkan potongan bukti yang tepat untuk memverifikasi setiap transaksi.
• Tidak ada insentif saksi - memberikan saksi tidak menghasilkan imbalan langsung. Berbeda dengan pertambangan, tidak ada struktur insentif yang tertanam dalam penciptaan saksi.
• Data sementara - saksi membuktikan keadaan pada suatu waktu, memerlukan regenerasi. Saksi tidak dapat digunakan kembali seiring kemajuan negara.
• Penyimpanan negara - seseorang masih perlu mempertahankan keadaan penuh untuk menghasilkan saksi. Verifikasi tanpa kewarganegaraan bergantung pada pembuatan saksi yang berstatus negara.
• Penerapan yang kompleks - beberapa kontrak mungkin bergantung pada subset negara bagian yang besar, saksi yang membengkak. Misalnya kontrak yang memperbarui banyak slot penyimpanan per transaksi.

Solusi yang memungkinkan

Para peneliti telah mengusulkan berbagai solusi untuk mengatasi tantangan ini:

• Pohon Verkle - struktur data khusus untuk mengurangi ukuran saksi. Pohon Verkle menggunakan komitmen kriptografi yang ringkas untuk meminimalkan ukuran bukti.
• Saksi cache - pengusul dapat menyimpan saksi terbaru untuk digunakan kembali. Menyimpan saksi yang mungkin relevan lagi mengamortisasi biaya pembuatan.
• Insentif protokol – mekanisme penghargaan atas penyediaan saksi yang berguna. Struktur insentif baru dapat memberikan kompensasi terhadap penciptaan saksi.
• Akar keadaan menengah - lacak akar dari waktu ke waktu untuk menghindari bukti regenerasi. Mempertahankan sebagian akar dapat menggunakan kembali fragmen saksi.
• Sewa negara - memerlukan pembayaran untuk mempertahankan negara dalam jangka panjang, memangkas negara yang tidak terpakai. Sewa memaksa pembersihan penyimpanan basi untuk membatasi ukuran bukti.
• Model saksi yang dipartisi - penanganan negara terpisah antara pengusul dan verifikator. Mintalah beberapa node pengusul khusus menghasilkan saksi.

Terdapat trade-off antara pendekatan-pendekatan ini dan penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menemukan implementasi yang optimal. Untungnya, inovasi pesat yang terjadi dalam kriptografi tanpa pengetahuan dapat membuka kemungkinan baru bagi klien tanpa kewarganegaraan yang efisien.

Dampak potensial

Jika kendala teknis dapat diatasi, klien tanpa kewarganegaraan dapat memajukan Ethereum secara signifikan:

• Sinkronisasi dan verifikasi yang lebih cepat untuk mendukung throughput transaksi yang lebih tinggi. Validasi tanpa kewarganegaraan akan mempercepat pemrosesan blok secara drastis.
• Mengurangi kebutuhan sumber daya untuk menjalankan node, meningkatkan desentralisasi. Laptop dan penghobi secara realistis dapat menjalankan node penuh.
• Dukungan yang lebih baik untuk klien ringan seperti dompet seluler. Bukti negara sangat kompatibel dengan model klien ringan.
• Pengenalan sharding yang lebih lancar, dengan verifikasi tanpa kewarganegaraan antar shard. Transaksi lintas pecahan dapat menggunakan bukti negara yang efisien.
• Kemampuan untuk menghapus dan memangkas data negara lama yang tidak berguna lagi. Pertumbuhan negara dapat dikelola secara aktif dan tidak dibatasi.
• Lebih banyak fleksibilitas bagi operator node untuk menyesuaikan status berdasarkan kebutuhan. Node dapat menyesuaikan kebijakan penyimpanan negara untuk kasus penggunaan.
• Transisi ke model yang menganggap komputasi dan bandwidth lebih penting daripada penyimpanan. Arsitektur beralih ke model yang lebih ramah cloud.

Ada juga beberapa potensi risiko, seperti peningkatan kerentanan terhadap serangan DDoS dan riwayat blockchain yang hanya disimpan dengan andal oleh beberapa operator node. Namun, bukti kriptografi dapat mengurangi risiko ini. Secara keseluruhan, klien tanpa kewarganegaraan adalah salah satu pendekatan paling menjanjikan untuk mengatasi keterbatasan Ethereum saat ini.

Kesimpulan

Ukuran negara bagian Ethereum yang semakin besar menimbulkan tantangan bagi desentralisasi seiring dengan meningkatnya adopsi. Klien tanpa kewarganegaraan memberikan jalan keluar dengan mengaktifkan node untuk memverifikasi transaksi tanpa status blockchain penuh. Hal ini pada akhirnya memungkinkan ponsel untuk menjalankan node Ethereum, sehingga meningkatkan desentralisasi secara signifikan.

Penafian:

1. Artikel ini dicetak ulang dari [Mirror]. Semua hak cipta milik penulis asli [YQ]. Jika ada keberatan terhadap cetak ulang ini, silakan menghubungi tim Gate Learn , dan mereka akan segera menanganinya.
2. Penafian Tanggung Jawab: Pandangan dan pendapat yang diungkapkan dalam artikel ini adalah sepenuhnya milik penulis dan bukan merupakan nasihat investasi apa pun.
3. Terjemahan artikel ke bahasa lain dilakukan oleh tim Gate Learn. Kecuali disebutkan, dilarang menyalin, mendistribusikan, atau menjiplak artikel terjemahan.