Penulis: krane, lamby (Asula), sylve, lancelot (Hyle) Sumber: penelitian bedlam Terjemahan: Shanooba, Golden Finance

Pengantar

Selama seminggu terakhir, kami telah melihat beberapa proposal mengenai peta jalan untuk lapisan Konsensus di ETH Square. Terutama, Justin Drake memaparkan visinya untuk era ETH Workshop ZK dalam presentasinya di Devcon 2024. Ini disebut rantai balok atau garpu balok, dan mengimplementasikan sejumlah peningkatan besar untuk ETH Workshop Bulk, termasuk waktu slot yang lebih pendek, finalisasi yang lebih cepat, dan "snarkifikasi" dari ETH Workshop Konsensus. Ada reaksi beragam terhadap ambisi proposal dan garis waktu untuk perubahan ini. Namun, mengingat ukuran ekonomi Lokakarya ETH, kita juga harus mengakui betapa pentingnya mendekati Lokakarya ETH dengan hati-hati. Meskipun mengakui hal ini, penting untuk mempertimbangkan seperti apa masa depan yang paling ambisius untuk lapisan dasar ekosistem rollup-sentris. Dengan semangat "tidak terbebani oleh masa lalu, hanya untuk masa depan", artikel ini memperkenalkan masa depan yang memanfaatkan kemajuan penelitian ZK dan Konsensus.

Kami akan mulai dengan mempelajari lapisan dasar dari sudut pandang prinsip dasar, kemudian menjelajahi konsep inti dalam penelitian Konsensus. Akhirnya, kami akan membahas secara mendalam bagaimana menerapkan penelitian ini pada desain lapisan dasar generasi baru, terutama dalam mekanisme ZK.

Tingkat Dasar

Saat ini, sebagian besar Rollup menggunakan pengurut terpusat untuk mengurutkan dan mengeksekusi transaksi. Setelah pengurut menghasilkan blok, mereka bertanggung jawab untuk menghasilkan bukti eksekusi untuk verifikasi oleh pihak lain. Untuk memungkinkan verifikasi eksekusi, pihak ketiga memerlukan data status Rollup serta bukti eksekusi. Data status dan bukti biasanya dipublikasikan ke lapisan ketersediaan data (DA), sedangkan transisi status diverifikasi oleh lapisan verifikasi (sering disalahartikan sebagai lapisan penyelesaian).

Pada awalnya, Ethereum merumuskan peta jalan yang berpusat pada rollup dan menjadi lapisan dasar awal, sambil menjalankan penerbitan dan verifikasi. Status unik Ethereum (yaitu sejumlah aset berharga yang diterbitkan di Ethereum) menjadikannya lapisan verifikasi rollup atau Pembayaran yang alami. Dengan menggunakan Ethereum sebagai dasar, rollup tidak hanya dapat mewarisi keamanannya, tetapi juga Likuiditasnya. Bagaimanapun, pada saat itu tidak ada opsi Pembayaran atau verifikasi khusus di pasar.

Meskipun saat ini ada banyak lapisan khusus di dunia, memiliki koleksi validator PoS terbesar dan dukungan blob pada Ethereum sebagai lapisan data juga merupakan pilihan yang sangat aman. Selain itu, jumlah keluarga aset di Ethereum terus naik. Karena 'Pembayaran' khusus untuk aset, maka verifikasi on-chain aset penerbitan harus dilakukan untuk rollup yang memungkinkan keluar paksa. Jika rollup ingin memungkinkan keluar paksa aset penerbitan Ethereum, maka harus menggunakan verifikasi Ethereum.

Hari ini Ethereum terlihat seperti ini:

Namun, lapisan DA khusus dan lapisan Pembayaran memang bersaing langsung dengan Ethereum dalam melakukan operasi-operasi ini. Misalnya, Celestia dan EigenDA telah memberikan throughput DA yang jelas lebih tinggi (meskipun dengan model keamanan yang berbeda). Begitu pula, Initia sedang memperluas konsep verifikasi atau pusat Pembayaran, dengan menyediakan pengalaman Mesin Oracle, Dompet yang terpadu, dan interoperabilitas internal, untuk memberikan pengalaman yang lebih mulus bagi pengguna dalam ekosistem (hal ini juga menjadi titik penting dalam roadmap Ethereum dalam beberapa bulan terakhir).

Semua sistem ini mengadopsi bentuk yang sama dengan Ethereum (ETH), dimana lapisan dasar didekomposisi menjadi ketersediaan data dan verifikasi, dan setiap lapisan berfungsi sebagai pusat operasi masing-masing:

Wawasan kunci dari desain baru ini adalah pemisahan optimasi yang harus dilakukan antara lapisan DA dan lapisan verifikasi. Tujuan awal dari blockchain adalah menciptakan pihak ketiga yang dapat dipercaya dalam Desentralisasi antara dua pihak yang saling tidak mempercayai. Dalam sistem yang berpusat pada rollup, peran lapisan dasar adalah menjadi pihak ketiga yang dapat dipercaya dalam Desentralisasi antara rollup, untuk mencapai interoperabilitas di antara mereka. Setelah lapisan dasar memverifikasi status rollup, semua rollup lainnya dapat secara implisit mempercayai lapisan dasar. Salah satu atribut inti dari desain yang berpusat pada rollup adalah memungkinkan aplikasi memberikan akses konfirmasi transaksi yang cepat dan murah kepada pengguna dalam kasus rata-rata (melalui sorter yang secara tidak proporsional terpusat), tanpa mengorbankan resistensi audit akhir dalam kasus terburuk (dengan memaksa keluar dari lapisan dasar).

Dengan memahami pemisahan antara ketersediaan data dan verifikasi, serta fungsi inti lapisan dasar dalam interoperabilitas antara resistensi review terakhir, Rollup, dan penerbitan aset, kita dapat menyimpulkan bagaimana membangun lapisan dasar yang lebih baik. Saat ini, Rollup mempublikasikan data status ke lapisan dasar setiap beberapa jam, yang berarti konfirmasi sebelumnya yang disediakan oleh sorter Rollup hanya diselesaikan di lapisan dasar dalam rentang waktu ini. Kapasitas throughput data yang lebih tinggi dari lapisan dasar ETH dapat memungkinkan Rollup untuk mempublikasikan data lebih sering, mengurangi waktu dari konfirmasi Rollup ke konfirmasi lapisan dasar, dan dengan demikian meningkatkan keamanan Rollup. Demikian pula, verifikasi dengan kecepatan lebih tinggi dapat mencapai interoperabilitas yang lebih cepat antara Rollup, tanpa memerlukan jembatan Likuiditas dan pembuat pasar. Kita dapat memanfaatkan wawasan konkret tentang bentuk beban kerja yang harus ditangani oleh lapisan dasar untuk membangun lapisan dasar dengan throughput yang lebih tinggi dan komunikasi antar Rollup yang lebih cepat.

Integrasi Blokchain memiliki area 'status panas', seperti kolam DEX yang sering diserang. Hal ini membuat urutan relatif dari semua transaksi peserta menjadi sangat penting. Di sisi lain, rollup biasanya beroperasi pada ruang status yang cukup independen, di mana sebagian besar transaksi hanya mempengaruhi status di dalam rollup itu sendiri. Meskipun interaksi antar rollup memang terjadi (misalnya, ketika pengguna mentransfer aset antar rollup atau menggabungkan rollup), interaksi tersebut eksplisit, terdefinisi dengan jelas, dan diketahui sebelumnya. Karena sebagian besar transaksi dalam setiap rollup berjalan dalam status yang tidak terhubung, dan transaksi antar rollup ditangani melalui mekanisme interoperabilitas khusus, maka kebutuhan akan pengurutan total yang ketat untuk semua data rollup di lapisan dasar menjadi lebih kecil. Sebaliknya, pengurutan hanya perlu dilakukan secara selektif ketika rollup berinteraksi secara eksplisit.

Dua Rollup mempublikasikan daftar perbedaan status dengan lapisan dasar dan bukti ZK transisi status mereka

Perhatian: Kami mengasumsikan Rollup merilis daftar perbedaan status di sini serta bukti ZK untuk transisi status Rollup.

Inti wawasan di sini berkisar pada hubungan sebab-akibat antar transaksi, dan telah mendukung banyak pekerjaan yang dilakukan seputar model Konsensus Directed Acylic Graph (DAG). Secara umum, Algoritme DAG berusaha untuk secara jelas menunjukkan hubungan ketergantungan agar perhitungan/pengolahan dapat dilakukan secara paralel. Dengan mengadopsi gagasan-gagasan ini, kami memperkirakan lapisan dasar rollup akan muncul di mana Konsensus secara signifikan diperlonggar untuk mendukung throughput yang lebih tinggi dan latensi yang lebih rendah.

Pembagian alami dari status Rollup menunjukkan bahwa memaksa semua transaksi Rollup mengikuti urutan total mungkin merupakan biaya yang tidak perlu. Sistem seperti delta dan Hylé memanfaatkan wawasan ini, memungkinkan Rollup beroperasi secara independen hanya dengan koordinasi transfer aset lintas domain. Namun, ini tidak sepenuhnya menghilangkan Konsensus; sebaliknya, ini adalah perbaikan pada tempat-tempat yang benar-benar membutuhkan Konsensus. Inovasinya terletak pada pengakuan bahwa pengurutan ini dapat dibatasi hanya pada tempat yang sebenarnya membutuhkannya, bukan diterapkan secara global pada semua transaksi.

Dampak terbesar dari partisi ini adalah menciptakan solusi Rollup yang elegan untuk meningkatkan throughput lingkungan eksekusi yang khusus, tanpa mengorbankan kemampuan untuk dapat digabungkan dengan Rollup lainnya.

Urutan Sebab-Akibat dan Urutan Keseluruhan

Sebelum kita melanjutkan diskusi, mari kita pertama-tama tinjau kembali tentang pengurutan. Secara umum, Konsensus adalah pendapat yang disepakati oleh semua Node dalam jaringan mengenai pengurutan transaksi yang valid:

• Blockchain linear harus mencapai kesepakatan total atas urutan transaksi, yaitu urutan linier lengkap kejadian dalam semua Node yang terlibat. Transaksi yang tidak terkait akan tetap ditempatkan dalam urutan global yang rapi.
• Di sisi lain, urutan sebab akibat hanya mengurutkan transaksi, yaitu transaksi yang terjadi lebih dulu diatur sebelum transaksi yang bergantung pada outputnya. Transaksi tanpa hubungan sebab akibat tidak perlu diurutkan satu sama lain. Ini juga dikenal sebagai parsial order. DAG hanya merupakan struktur data yang menerapkan parsial order dalam sekelompok transaksi. Parsial order juga membuka pintu bagi transaksi paralel di antara bagian DAG yang tidak saling berpotongan. Di sini, tidak ada urutan transaksi tunggal dan global yang disetujui oleh semua Node.

Total order dapat dibangun di atas DAG. Ini membutuhkan Mekanisme Konsensus tambahan untuk mencapai kesepakatan urutan dari peristiwa yang bersamaan. Contoh evolusi yang lebih baru dari Narwhal And Tuskprotokol atau Mysticeti Sui.

Transaksi dalam DAG dapat dikonfirmasi secara independen dari transaksi tidak terkait lainnya. Begitu transaksi mendapatkan pengakuan mayoritas validator, transaksi tersebut dianggap valid. Memungkinkan konfirmasi transaksi secara individual tanpa harus mengkonfirmasi dalam Blok dapat signifikan meningkatkan throughput transaksi, karena dapat memproses dan mengkonfirmasi banyak transaksi secara paralel. Ini dapat dianggap sebagai generalisasi dari konsensus pemimpin tunggal, di mana setiap validator dapat mengajukan transaksi baru (catatan: ini juga dapat dianggap sebagai mengajukan Blok yang berisi satu transaksi tunggal).

Ringkasan dari prinsip kerja verifikasi transaksi di DAG adalah sebagai berikut:

• Pengguna mengirimkan Transaksi Broadcast ke subset Node validator.
• Ketika Node menerima transaksi, ia pertama-tama memeriksa apakah transaksi tersebut bertentangan dengan transaksi apa pun yang diketahuinya saat ini berdasarkan pandangan lokal graf.
• Jika ada konflik, misalnya mencoba menghabiskan dana yang sama, maka transaksi akan ditolak.
• Jika tidak ada konflik, Node yang menerima akan berinteraksi dengan Node lain dalam jaringan untuk mencapai kesepakatan mengenai validitas transaksi. Salah satu metode yang digunakan adalah sub-sampling, di mana Node meminta pendapat dari subset Node lain apakah transaksi tersebut valid menurut pandangan lokal mereka. Jika ambang batas tanggapan positif dari Node sampel terpenuhi, putaran kueri dianggap berhasil dan mewakili jumlah yang cukup. Proses ini diulang dengan melakukan sub-sampling sampai Node memiliki keyakinan penuh terhadap validitas transaksi. Proses ini memungkinkan Node mencapai konsensus probabilitas tentang validitas transaksi dengan cepat tanpa memerlukan konsensus global. Pengulangan sub-sampling membantu memastikan konsensus di seluruh jaringan sehingga transaksi yang konflik hampir tidak mungkin diterima secara bersamaan.

Mengambil Subsampel Verifikasi Transaksi

Perlu ditekankan bahwa setiap Node dapat menjalankan proses interaktif ini pada waktu tertentu untuk mencapai jumlah yang ditentukan oleh hukum, sehingga memungkinkan ada beberapa jalur untuk mencapai Konsensus. Dalam suatu arti, setiap validator atau salinan menjalankan blockchain mereka sendiri dan secara teratur disinkronkan dengan Node lainnya. Konsep yang mendorong beberapa blockchain yang berbeda sebelum koordinasi juga telah dieksplorasi dalam desain non-DAG, seperti Autobahn (masih bergantung pada pemisahan penyebaran dan pengurutan data). Dalam Autobahn, setiap validator memelihara saluran transaksi mereka sendiri, yang kemudian disinkronkan dalam proses koordinasi. Meskipun dalam artikel ini mereka tidak secara eksplisit disebut sebagai blockchain, kami percaya bahwa saluran sangat mirip dengan blockchain, dan proses sinkronisasi mirip dengan menggabungkan beberapa blockchain.

Hubungan Sebab-Akibat di Tingkat Dasar

Sekarang, sekarang kita memahami konsep hubungan sebab-akibat, kita bisa mencoba menyusun hubungan konsep ini dengan lapisan dasar. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, rollup biasanya mempublikasikan data status atau daftar perbedaan status yang sesuai dengan pembaruan status pada partisi persistennya sendiri. Data yang diterbitkan oleh dua rollup tidak akan bersaing untuk beberapa 'status panas' karena data tersebut tidak saling tumpang tindih. Hal ini mengurangi kebutuhan lapisan dasar terhadap pengurutan global. Selain itu, untuk memverifikasi status rollup baru, hanya perlu memverifikasi status rollup sebelumnya yang telah dipublikasikan. Oleh karena itu, lapisan dasar dapat dengan bebas mengurutkan transaksi rollup ini sehingga mereka dapat dilakukan secara independen satu sama lain tanpa harus menunggu pengurutan global:

Secara lebih luas, rollup seharusnya dapat dengan bebas menerbitkan data dan bukti ke lapisan dasar tanpa perlu khawatir tentang biaya. Ketika data menyebar di jaringan, validator lapisan dasar akan memverifikasi bukti yang diterbitkan oleh sorter rollup. Jika sejumlah validator memverifikasi bukti tersebut, maka transaksi dianggap telah dikonfirmasi. Sistem seperti ini akan memungkinkan rollup untuk mencapai konfirmasi dengan kecepatan penyebaran data melalui lapisan dasar. Secara teoritis, hal ini juga seharusnya dapat mempersingkat waktu pre-konfirmasi sorter dan konfirmasi lapisan dasar.

Sistem di atas bergantung pada Sharding berbasis ZK untuk pelaksanaan, bukan pelaksanaan replikasi sebagai aplikasi yang dapat diverifikasi di masa depan.

Perpindahan data antar rollup membutuhkan pengurutan untuk transaksi antar shard, namun ini hanya sebagian. Misalnya, untuk mentransfer aset X dari rollup A ke rollup B, transaksi penarikan dari rollup A harus mencapai jumlah yang diatur, kemudian rollup B dapat menyertakan transaksi setoran. Konfirmasi cepat dari lapisan dasar akan memberikan jaminan yang dapat diandalkan untuk interoperabilitas antar rollup dalam satu ekosistem, menciptakan efek jaringan bagi lapisan dasar. Interoperabilitas yang cepat ditambah dengan aset berharga yang banyak mungkin cukup untuk membuat lapisan dasar menarik bagi rollup potensial. Secara keseluruhan, desain khusus ini akan memungkinkan:

• Waktu konfirmasi transaksi Rollup cepat.
• Interoperabilitas cepat antara Rollup (tanpa jembatan Likuiditas atau pembuat pasar).
• Throughput Khusus DA untuk Rollup.
• Alat verifikasi khusus untuk Rollup (sistem bukti lebih lanjut).

Akumulasi Nilai Aset Dasar

Diskusi di atas memberikan dasar yang murah, cepat, dan aman untuk rollup. Namun, sebagian besar pembicaraan seputar roadmap yang berpusat pada rollup saat ini berkisar pada akumulasi nilai ETH di bawah rollup dan Ethereum. L2 yang memiliki hubungan pengguna (seperti Base) dapat mengenakan premi pada ruang Blok-nya, dan hanya perlu mengembalikan sebagian kecil dari pendapatannya dalam bentuk biaya DA ke Ethereum.

Dengan memungkinkan rollup untuk lebih sering mempublikasikan data status, lapisan dasar dapat memperoleh sebagian pendapatan yang seharusnya hilang kepada market maker dan jembatan Likuiditas. Meskipun nilai dari sistem interopabilitas yang lebih baik untuk lapisan dasar sepenuhnya bergantung pada jumlah rollup yang perlu saling berkomunikasi. Dalam pengaturan di mana rollup tidak memenuhi kebutuhan beberapa aplikasi, akumulasi nilai lapisan dasar menjadi lebih jelas. Aplikasi hanya perlu berinteraksi dengan lapisan dasar untuk mencapai komposabilitas. Aplikasi dapat memperoleh throughput yang tinggi dan kontrol atas ruang mereka sendiri tanpa harus mengorbankan komposabilitas.

Beberapa argumen berpendapat bahwa meningkatkan eksekusi lapisan dasar dapat meningkatkan akumulasi nilai Token asli. Ini sebenarnya memungkinkan lapisan dasar bersaing dengan rollup, melanggar prinsip desain yang berpusat pada rollup. Metode lain yang mencakup eksekusi (dan mungkin menjadi pilihan kami) adalah membangun rollup terikat, di mana aset lapisan dasar dilindungi dengan me-re-stake sorter rollup. Jika perlu, kumpulan validator lapisan dasar bahkan dapat bertindak sebagai kumpulan sorter rollup (meskipun kumpulan validator tidak perlu sama). Faktanya, setelah pidato Martin Köppelmann di Devcon 2024, topik terikat atau rollup asli mulai naik daun. Untuk ekosistem seperti ETH, ini akan memungkinkan ETH mendapatkan kembali beberapa nilai yang hilang, sambil juga memungkinkan pengembang lebih bebas bereksperimen dengan rollup, karena staking rollup mungkin jauh lebih rendah daripada Layer-1 ETH.

Kesimpulan

Secara keseluruhan, kami percaya bahwa era ZK mewakili masa depan yang benar-benar menarik dan progresif bagi Ethereum dan seluruh blockchain. Dalam artikel ini, kami menggambarkan bagaimana kombinasi ZK dengan Konsensus yang paling canggih mewakili arah baru yang potensial untuk lapisan dasar dalam sistem berbasis rollup. Dengan menggabungkan Zero-Knowledge Proof dengan gagasan yang terinspirasi oleh Mekanisme Konsensus berbasis DAG, kami dapat membayangkan kembali lapisan dasar yang dioptimalkan secara khusus untuk rollup. Konsensus hanya diterapkan di tempat-tempat di mana ada pertukaran status sebenarnya, bukan sebagai persyaratan yang seragam untuk semua operasi. Seiring ekosistem terus berkembang ke desain modular, kami memperkirakan pendekatan Konsensus lapisan dasar yang lebih halus ini akan menjadi standar blockchain modular.

Secara keseluruhan, kami berpendapat bahwa dengan beberapa teknologi dukungan baru yang baru saja mulai diproduksi, lapisan dasar harus mengadopsi teknologi ini agar tetap kompetitif.

Kita tidak boleh takut untuk bermimpi lebih besar.