Sistem Pengetahuan Dasar Jaringan Layer Dua Bitcoin

Kebangkitan inskripsi Bitcoin telah membawa kehidupan baru ke ekosistem Bitcoin, menarik perhatian lebih banyak orang terhadap Bitcoin. Dalam perkembangan teknologi ekosistem Bitcoin, pembangunan lapisan kedua adalah yang terpenting. Artikel ini merangkum pengetahuan dasar tentang lapisan kedua Bitcoin, berharap dapat memberikan inspirasi dan mendorong perkembangan di bidang ini.

Dunia blockchain dimulai dengan Bitcoin, dan berakhir dengan ekosistem Bitcoin. Ethereum juga dapat dianggap sebagai eksplorasi teknologi sidechain dari Bitcoin.

1. Misi yang Harus Diselesaikan oleh Layer Dua

Untuk memahami masalah dasar apa yang perlu dipecahkan dalam pembangunan layer kedua Bitcoin, kita mulai dari karakteristik dasar sistem blockchain.

1.1 Karakteristik dasar blockchain dan kebutuhan

Blockchain dapat dianggap sebagai "komputer dunia". Kita memahami berbagai karakteristik blockchain dari sudut pandang ini:

• Terbuka dan transparan: Ini adalah karakteristik penyimpanan data dan pelaksanaan instruksi blockchain, serta merupakan karakteristik kebutuhan internal yang memerlukan banyak node terdistribusi di seluruh dunia untuk berpartisipasi dalam perhitungan.

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

• Keamanan: Terdiri dari kebutuhan internal yang dihasilkan oleh fitur arsitektur dan kebutuhan eksternal yang diperlukan oleh pengguna. Dijamin dari sisi mikro oleh teknologi kriptografi, dan dari sisi makro oleh arsitektur terdesentralisasi.

• Kapasitas komputasi: salah satu fungsi utama blockchain adalah kapasitas komputasi. Umumnya dinilai berdasarkan apakah itu Turing lengkap.

• Kinerja: Dalam hal kemampuan komputasi yang sama, kinerja adalah salah satu kemampuan utama yang diperiksa dalam blockchain. Umumnya diukur dengan TPS.

• Penyimpanan: Blockchain memiliki fungsi untuk menyimpan data. Saat ini, data umumnya disimpan di dalam blok, sedangkan penyimpanan di luar rantai blok yang lebih profesional masih dalam pengembangan.

• Privasi: Memerlukan untuk menjaga batasan izin produsen dan pengguna data selama proses pengolahan dan penyimpanan. Ini pada dasarnya dipicu oleh kebutuhan eksternal pengguna.

Sebagian besar karakteristik ini dibatasi oleh segitiga yang tidak mungkin, seperti dugaan DSS ( desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas ) serta prinsip CAP ( konsistensi, ketersediaan, dan toleransi partisi ).

1.2 Peran pembangunan lapisan kedua

Pembangunan lapisan kedua harus memperluas kekurangan sistem lapisan pertama, menyelesaikan hal-hal yang tidak cocok dilakukan di sistem lapisan pertama. Utamanya adalah:

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

Dirangkum dalam tiga dimensi yaitu meningkatkan kapasitas, menurunkan biaya, dan fitur kustom.

1.3 Mengapa perlu melakukan desain berlapis?

Desain berlapis adalah cara dan metodologi untuk menangani sistem yang kompleks, dengan membagi struktur menjadi beberapa lapisan dan mendefinisikan hubungan dan fungsi di setiap lapisan, untuk mencapai modularitas, pemeliharaan, dan skalabilitas sistem.

Keuntungan desain berlapis:

1. Setiap lapisan independen, tidak perlu mengetahui detail implementasi lapisan bawah.
2. Fleksibilitas yang baik, perubahan di satu lapisan tidak mempengaruhi lapisan lainnya
3. Struktur dapat dipisahkan, setiap lapisan dapat menggunakan teknologi yang paling sesuai.
4. Mudah untuk diimplementasikan dan dipelihara
5. Mendorong standarisasi

Desain modular bertingkat adalah metode efektif dalam bidang teknologi untuk menangani proyek dengan fungsi besar, yang memerlukan kolaborasi banyak orang dan perbaikan yang berkelanjutan.

2. Beberapa Pemikiran Pembangunan Layer2 Bitcoin

Pembangunan lapisan kedua Bitcoin memiliki tiga jalur utama:

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

Pilihan mana yang lebih baik? Total nilai terkunci (TVL) dapat digunakan sebagai ukuran, dan opsi dengan TVL yang lebih tinggi lebih unggul. Seiring dengan perkembangan waktu dan teknologi, opsi terbaik akan berubah.

Definisi jaringan layer dua untuk Bitcoin: Selama didasarkan pada jaringan Bitcoin, membangun hubungan teknis, beberapa karakteristik yang lebih unggul daripada jaringan layer satu Bitcoin, semuanya dianggap sebagai pembangunan jaringan layer dua Bitcoin.

2.1 Pembangunan lapisan kedua berbasis blockchain

Jaringan imitasi Bitcoin awal melakukan berbagai eksplorasi, seperti "Colorcoin", "MasterCoin", dan lain-lain; berbagai jaringan imitasi Bitcoin yang melakukan peningkatan kapasitas, seperti BCH, BSV, BTG; serta berbagai teknologi sidechain adalah contoh pembangunan ekspansi berbasis blockchain.

Ethereum juga dapat dianggap sebagai eksplorasi perbaikan yang didasarkan pada Bitcoin. Perbaikan Ethereum dibandingkan Bitcoin dan perkembangan lapisan kedua Ethereum memberikan referensi untuk pengembangan jaringan lapisan kedua yang berbasis rantai untuk Bitcoin.

Konstruksi lapisan kedua berbasis rantai dalam Bitcoin terutama mencakup dua jenis rantai:

• Model akun yang kompatibel dengan EVM: seperti Ethereum, Polygon, BSC, Arbitrum, dll.
• Model UTXO yang mirip dengan Bitcoin: seperti CKB(Nervos), Chia, dll.

Keuntungan pembangunan lapisan kedua berbasis rantai:

• Mempertahankan sebagian besar karakteristik dasar blockchain
• Menyelesaikan masalah Turing lengkap
• Secara signifikan mengurangi biaya transaksi
• Memperluas kemampuan jaringan hingga tingkat tertentu
• Implementasi teknis relatif mudah, ada banyak kasus eksplorasi
• Migrasi aplikasi lapisan atas menjadi mudah, dapat diimplementasikan dengan cepat

Kekurangan:

• Terbatas oleh batasan blockchain, peningkatan kinerja terbatas
• Mungkin akan mengurangi tingkat desentralisasi atau keamanan

Penilaian: Struktur rantai berbasis lapisan kedua mungkin akan ada banyak proyek, dengan satu atau lebih lapisan kedua di berbagai bidang vertikal, memenuhi berbagai kebutuhan aplikasi. Nilainya ditentukan oleh jumlah aplikasi di lapisan atas dan nilai total.

2.2 Pembangunan lapisan kedua berbasis sistem terdistribusi

Beberapa pembangunan lapisan kedua didasarkan pada sistem terdistribusi, struktur dan kerangkanya bukanlah struktur blockchain, melainkan sistem terdistribusi yang berbasis Channel. Jaringan Lightning adalah perwakilan tipikal.

Pembangunan lapisan kedua sistem terdistribusi dibagi menjadi dua kategori:

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

Keuntungan pembangunan lapisan kedua yang berbasis distribusi:

• Sistem menjadi lebih terdesentralisasi
• Dapat menampung tak terhitung jumlah node
• Privasi dan kemampuan anti-pemeriksaan yang lebih baik
• Memiliki skalabilitas tak terbatas, secara teori kinerjanya sangat besar

Kekurangan:

• Implementasi teknis yang kompleks
• Kurangnya pengalaman implementasi teknik dan infrastruktur dalam hal transfer nilai
• Mewujudkan sistem yang Turing lengkap adalah tantangan besar

Menilai: Struktur terdistribusi berbasis Channel mungkin hanya memiliki beberapa proyek paralel, alasannya:

1. Sistem memiliki kemampuan ekspansi tak terbatas
2. Tingkat kesulitan teknis yang tinggi

Sistem semacam ini mengharuskan desain dan ide yang lebih terbuka, mampu menampung lebih banyak orang dan tim untuk berpartisipasi.

2.3 Pembangunan lapisan kedua berbasis sistem terpusat

Struktur indeks terpusat seperti Ordinals, atau pengindeks dari beberapa node fungsional yang bersifat terpusat, juga merupakan suatu pemikiran pembangunan lapisan kedua.

Pendekatan pembangunan ini jarang diakui, karena lapisan kedua terlalu terpusat, dengan perluasan jaringan lapisan pertama yang sangat terbatas. Struktur terpusat lapisan kedua bergantung pada berbagai karakteristik dasar blockchain dari jaringan lapisan pertama, dan lapisan kedua hanya melakukan perhitungan dan fungsi statistik yang sederhana.

Keuntungan:

• Sistem terpusat sangat matang
• Ada banyak kasus penggunaan dan solusi optimasi yang tersedia
• Sepenuhnya Turing lengkap dan kinerja yang luar biasa

Kekurangan:

• Pusatkan Lapis Dua Secara Ekstrem
• Semua fitur dasar blockchain bergantung pada satu lapisan jaringan

Menilai: Struktur lapisan kedua yang berbasis terpusat mungkin hanya memiliki sedikit proyek, bahkan mungkin bersifat sementara. Setelah struktur terdistribusi yang berbasis rantai dan Channel matang, sebagian besar pembangunan lapisan kedua berbasis terpusat mungkin akan punah, atau hanya tersisa dalam beberapa skenario khusus.

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, dan lain-lain, dirancang untuk menghubungkan lapisan satu dan lapisan dua. Teknologi yang umum digunakan untuk menghubungkan jaringan blockchain lapisan satu dan lapisan dua adalah:

• Teknologi lintas rantai: mewujudkan interoperabilitas antara berbagai blockchain, transfer dan interaksi aset lintas rantai
• Teknologi verifikasi terpisah: Memisahkan satu lapisan data transaksi, diproses oleh verifikasi lapisan dua
• Teknologi sidechain: menghubungkan mainchain dan sidechain, mewujudkan transmisi data
• Teknologi Saluran Negara: Membangun saluran komunikasi di luar rantai, meningkatkan kecepatan dan throughput transaksi
• Teknologi Plasma: memproses data transaksi dalam lapisan yang terfragmentasi, diproses oleh verifikasi lapisan kedua

Mengamati indikator teknologi koneksi antara lapisan satu dan lapisan dua:

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

3.2 Referensi Struktur Von Neumann untuk Melihat Perkembangan Blockchain

"Komputer dunia" blockchain dapat dibandingkan dan dianalisis dengan struktur Von Neumann dari komputer tradisional. Lima komponen utama dari komputer struktur Von Neumann: unit aritmatika dan logika, pengendali, memori, perangkat input, dan perangkat output. Sistem blockchain juga memiliki komponen yang serupa.

Beberapa perbandingan:

1. Ekspansi CPU mirip dengan ekspansi kemampuan komputasi dan throughput lapisan satu dan lapisan dua.
2. Ekspansi penyimpanan akan berpindah dari ruang di rantai kompetisi, ke penggunaan penyimpanan blockchain yang sebenarnya.
3. Perangkat input dan output dalam sistem blockchain adalah oracle
4. Beberapa rantai khusus dan fungsi yang mirip dengan GPU komputer tradisional, kartu perangkat khusus, dll.
5. Aplikasi on-chain dan aplikasi lapisan atas mirip dengan tahap di mana komputer tradisional belum membedakan antara sistem operasi dan perangkat lunak aplikasi.
6. Aplikasi blockchain akan berkembang dari aplikasi keuangan awal ke aplikasi yang lebih luas.

4. Situasi pembangunan Layer2 Bitcoin saat ini

4.1 proyek lapisan dua Bitcoin yang sudah berjalan

1. Jaringan Lightning ( Lightning Network )

• Pembangunan lapisan kedua berbasis terdistribusi
• Diajukan pada tahun 2015, diimplementasikan secara penuh pada tahun 2018
• Fitur: cepat, biaya rendah, dapat diperluas
• Mencapai transaksi off-chain melalui saluran pembayaran, secara signifikan mengurangi waktu dan biaya konfirmasi.
• Menghadapi tantangan stabilitas jaringan, algoritma routing, dan lainnya

2. Cair

• Pembangunan lapisan kedua berbasis blockchain
• Solusi sidechain yang diluncurkan oleh Blockstream pada tahun 2015
• Fitur: konfirmasi transaksi cepat (2 menit ), privasi transaksi, throughput tinggi
• Menggunakan teknologi Transaksi Rahasia untuk menyembunyikan jumlah transaksi
• Menggunakan teknologi Federated Peg untuk mendukung banyak transaksi paralel

3. Rootstock(RSK)

• Pembangunan lapisan kedua berbasis blockchain
• Diajukan pada tahun 2015, resmi diluncurkan pada tahun 2018
• Ciri: terikat dua arah dengan Bitcoin, mendukung kontrak pintar
• Memberikan fungsi serupa Ethereum untuk Bitcoin
• Pertumbuhannya relatif lambat, tetapi memiliki potensi untuk menjadi platform kontrak pintar yang penting

4. RGB

• Pembangunan lapisan kedua berbasis terdistribusi + Turing lengkap
• Berasal dari tahun 2016, dikembangkan oleh Asosiasi Standar LNP/BP
• Ciri-ciri: dapat diperluas, rahasia, protokol terdesentralisasi tanpa perlu memperkenalkan token
• Menggunakan konsep verifikasi klien dan penyegelan sekali pakai
• Penerbitan token yang dapat dieksekusi, pencetakan NFT, DeFi, DAO, dan kontrak pintar kompleks lainnya

5. Stacks

• Pembangunan lapisan kedua berbasis rantai
• Diajukan pada tahun 2013, dilakukan ICO pada tahun 2017
• Fitur: menyediakan fungsi verifikasi identitas terdesentralisasi, penyimpanan, dan kontrak pintar
• Menggunakan mekanisme konsensus "Stacking"
• Telah menjadi salah satu platform penting di bidang aplikasi terdesentralisasi

6. Proyek baru lainnya

• B² Network: dikembangkan berdasarkan ZK-Rollup, kompatibel dengan EVM
• BEVM: L2 Bitcoin terdesentralisasi yang kompatibel dengan EVM
• Dovi: Layer2 Bitcoin yang kompatibel dengan kontrak pintar EVM
• Map Protocol: Fokus pada protokol lintas rantai
• Merlin Chain: Mengintegrasikan jaringan ZK-Rollup, oracle terdesentralisasi, dan modul anti-penipuan BTC di blockchain
• Bison: zk-rollup asli Bitcoin

4.2 Bit