Istilah penskalaan atau “scaling” di dalam teknologi blockchain adalah peningkatan tingkat throughput sistem – yang diukur dengan jumlah transaksi per detik. Kita melihat bahwa mata uang kripto atau cryptocurrency telah digunakan secara luas, bahkan melebur ke dalam kehidupan sehari-hari. Hal ini menjadi penting untuk membuat lapisan (layer) blockchain sebagai keamanan jaringan, pencatatan, dan lainnya.
Apa Itu Blockchain Layer 1 dan Layer 2
Di dalam ekosistem terdesentralisasi, istilah Layer 1 adalah blockchain. Sementara itu, Layer 2b adalah integrasi dari pihak ketiga yang dikombinasikan dengan Layer 1. Kombinasi ini untuk meningkatkan jumlah node – dan selanjutnya, throughput sistem. Ada banyak solusi blockchain Layer 2 yang sedang diimplementasikan dengan memanfaatkan smart contract untuk mengotomatisasi transaksi.
Teknologi blockchain menghadirkan banyak manfaat, diantaranya adalah sebagai berikut:
- meningkatkan tingkat keamanan,
- transaksi bebas dari kerumitan,
- memungkinkan pencatatan yang mudah.
Namun, karena penggunaan blockchain yang semakin umum, muncul berbagai masalah. Salah satu masalah blokchain adalah skalabilitas.
Di dalam blockchain, setiap transaksi pada sistem terdesentralisasi akan melalui beberapa langkah. Ini membutuhkan lebih banyak waktu dan kekuatan pemrosesan. Nah, untuk meningkatkan kapasitas penanganan blockchain, para developers blockchain menghadirkan penskalaan Layer 2 ke dalam struktur. Kita akan membahas lebih detail tentang ini semua. Mari mulai mengenal apa itu skalabilitas.
Skalabilitas Blockchain, Apa Pentingnya?
Arti skalabilitas bisa sangat bervariasi. Pada intinya, skalabilitas blockchain adalah kemampuan sistem dalam menawarkan pengalaman terbaik kepada setiap pengguna, terlepas dari jumlah pengguna pada suatu waktu tertentu.
Sementara itu, ada pula istilah “throughput” – ini mengacu pada jumlah transaksi per detik (TPS) yang ditangani oleh sistem.
Perusahaan pembayaran seperti Visa, misalnya, memproses hampir 20.000 TPS pada jaringan pembayaran elektronik VisaNet. Sedangkan rantai utama Bitcoin hanya mampu melakukan 3 sampai 7 TPS. Artinya, ada perbedaan kapasitas. Tentu saja ada penjelasan terkait hal itu.
Bitcoin adalah aset crypto yang mengadopsi sistem terdesentralisasi, sementara VisaNet adalah proyek yang berjalan pada sistem terpusat (sentralisasi). Sistem terdesentralisasi akan membutuhkan lebih banyak kekuatan pemrosesan dan waktu untuk menjaga privasi dari pengguna. Ini mengindikasikan bahwa setiap transaksi data akan melalui beberapa tahapan: penerimaan, penambangan (mining), distribusi, dan proses validasi oleh jaringan node.
Salah satu yang diharapkan dengan kehadiran proyek cryoto adalah sebagai kekuatan penting di dunia bisnis. Pengembang blockchain berusaha untuk meningkatkan cakupan penanganan blockchain dengan cara membuat lapisan atau layer blockchain dan mengoptimalkan penskalaan Layer 2. Tujuannya adalah untuk mempercepat waktu pemrosesan dan meningkatkan jumlah TPS.
Bitcoin dan Skalabilitas
Selain crypto pertama yang lahir, Bitcoin adalah blockchain sederhana untuk mengirim dan menerima mata uang digital. Namun, masalah skalabilitas menjadi perhatian sejak awal. Ini kemudian yang memunculkan pertanyaan: Apa yang terjadi ketika Bitcoin digunakan oleh lebih banyak pengguna?
Skenario dianggap sebagai masalah jaringan. Setiap sistem punya jumlah bandwidth tertentu, dan hanya mampu memproses hingga sejumlah transaksi per detik tertentu. Selain itu, dalam sistem terdesentralisasi, setiap transaksi harus diperiksa, sehingga dibutuhkan ruang penyimpanan yang ideal.
Saat Bitcoin menjadi lebih populer, hal yang sangat diharapkan terjadi yaitu: protokol terisi penuh. Konsekuensinya, kecepatan pemrosesan akan menurun.
Pentingnya Teknologi Layer 2 pada Blockchain
Mengapa blockchain layer 2 begitu penting? Alasannya yaitu adanya peningkatan permintaan dan masalah pada biaya transaksi yang lebih tinggi. Mari kita ambil contoh kasus pada Ethereum.
Ethereum mengadopsi mekanisme konsensus yang memungkinkan sejumlah aplikasi terdesentralisasi (dApps). Dalam teknologi blockchain, mekanisme konsensus adalah sebuah sistem toleransi kesalahan yang memungkinkan terjadinya kesepakatan pada status jaringan tunggal di node terdistribusi. Protokol ini bertindak untuk memastikan semua node agar menyetujui transaksi dan disinkronkan. Hal ini membuat rantai Ethereum menjadi sangat sulit untuk ditimpa atau diserang.
Berkat stabilitas dan keamanan Ethereum, banyak proyek crypto baru melakukan initial coin offering (ICO). Ini mengarahkan individu untuk membuat koin kripto di blockchain. Akibatnya, ada gelombang pengguna dan terjadinya peningkatan transaksi di Ethereum. Padatnya transaksi membuat sistem tersumbat, sehingga biaya transaksi (baca: gas) meningkat. Gas atau biaya transaksi akan dibayarkan kepada pihak yang memproses transaksi di jaringan Ethereum.
Ketika jaringan blockchain tersumbat, transaksi menjadi tertunda dan akan berakhir di kumpulan memori sehingga membutuhkan lebih banyak waktu untuk diproses. Solusi dari masalah ini, para penambang (miners) mulai memprioritaskan transaksi dengan harga gas lebih tinggi untuk mengonfirmasinya. Hal ini akan meningkatkan biaya minimum untuk melakukan transaksi.
Siklus kenaikan harga yang membuat biaya gas meroket menjadi situasi buruk bagi semua orang. Tujuan penskalaan Layer 2 adalah untuk memberikan solusi atas masalah ini dan bagaimana dapat menurunkan biaya transaksi.
Masalah pada Layer 1
Jaringan Layer 1 adalah blockchain di dalam sistem terdesentralisasi. Bitcoin dan Ethereum dalah contoh dengan Layer 1. Di dalam penskalaan Layer 1, protokol blockchain yang mendasarinya akan diubah untuk memungkinkan skalabilitas. Solusi ini membuat aturan protokol diubah agar kapasitas dan kecepatan transaksi meningkat, sehingga mampu menampung lebih banyak data dan pengguna.
Penskalaan Layer 1 bisa berupa:
- Meningkatkan kecepatan konfirmasi blok
- Meningkatkan kapasitas data dari sebuah blok
Solusi penskalaan ini secara simultan akan meningkatkan throughput jaringan. Namun, Layer 1 menjadi gagal dengan semakin meningkatnya jumlah pengguna blockchain. Penyebabnya ada dua hal, yaitu (1) konsesus tidak efisien dan (2) beban kerja berlebihan.
1. Protokol Konsensus Tidak Efisien
Blockchain Layer 1 mengadopsi konsensus proof of work (PoW) yang lama yang dianggap tidak efisien. Meskipun mekanisme PoW lebih aman, kecepatannya tidak begitu baik. Penambang atau miners diperlukan untuk menggunakan daya komputasi dalam menyelesaikan algoritme kriptografi. Dengan demikian, ada lebih banyak daya komputasi dan waktu yang diperlukan secara keseluruhan.
Solusinya adalah dengan menggunakan konsesus proof of stake (PoS) yang mana akan digunakan oleh Ethereum 2.0. Konsensus PoS akan memvalidasi blok data transaksi baru yang sesuai dengan jaminan pertaruhan (staking collateral) peserta di dalam jaringan, sehingga proses menjadi lebih efisien.
2. Beban Kerja yang Berlebihan
Dengan jumlah peningkatan jumlah pengguna, beban kerja pada blockchain Layer 1 juga akan meningkat. Oleh karena itu, kecepatan dan kapasitas pemrosesan menjadi menurun. Solusi dari masalah ini adalah dengan sharding. Singkatnya, sharding adalah sistem yang memecah tugas validasi dan mengautentikasi transaksi menjadi bagian-bagian kecil dan mudah dikelola.
Oleh karena itu, beban kerja bisa tersebar ke seluruh jaringan untuk memanfaatkan daya komputasi melalui penggunaan lebih banyak node. Karena jaringan memproses pecahan (bagian-bagian kecil) secara bersamaan secara paralel, maka pemrosesan berurutan pada sejumlah transaksi bisa terjadi pada saat yang bersamaan.
Solusi Penskalaan Layer 2
Blockchain Layer 2 adalah solusi penskalaan yang beroperasi pada lapisan asli untuk meningkatkan efisiensi. Layer 2 secara efektif membongkar transaksi dan mengambil sebagian dari beban transaksional blockchain Level 1 yang kemudian memberikannya ke arsitektur sistem lain.
Blockchain Layer 2 selanjutnya menangani beban pemrosesan dan melaporkan ke Layer 1 untuk hasil final. Karena kebanyakan beban pemrosesan data diberikan ke adjacent auxiliary architecture, kemacetan jaringan akan berkurang. Ini tidak hanya pada blockchain Layer 1 yang menjadi kurang padat, tetapi juga menjadi lebih terukur.
Contoh blockchain Layer 1 adalah Lightning Network dari Bitcoin, sebuah solusi penskalaan Layer 2 yang mengambil beban dari Bitcoin dan melaporkannya secara bersamaan. Akibatnya, Lightning Network mampu meningkatkan kecepatan pemrosesan pada blockchain Bitcoin. Tidak hanya itu, Lightning Network juga membawa smart contract ke blockchain Bitcoin Level 1.
Lebih lengkap, solusi penskalaan Layer 2 adalah sebagai berikut.
- Nested Blockchain (Plasma)
- State Channels
- Sidechains
- Rollups
1. Nested Blockchain (Plasma)
Sebuah nested blockchain Layer 2 beroperasi di atas blockchain lain. Pada dasarnya, Layer 1 telah menetapkan parameter sementara pada nested blockchain Layer 2 yang menjalankan proses.
Ada beberapa level blockchain pada satu rantai utama. Anggap seperti struktur perusahaan yang khas. Alih-alih hanya meminta satu orang (contoh: manajer) untuk melakukan semua pekerjaan, manajer hanya menunjuk tugas kepada bawahan. Nantinya, bawahan akan melapor kembali kepada manajer setelah tugas selesai. Dengan demikian, beban manajer akan berkurang dan skalabilitas ditingkatkan.
Misalnya pada Proyek Plasma OMG yang bertindak sebagai blockchain Level 2 untuk protokol Level 1 Ethereum yang memastikan transaksi lebih murah dan lebih cepat.
2. State Channels
State channels adalah sistem yang memungkinkan komunikasi dua arah antara peserta blockchain. Hal ini memungkinkan peserta untuk mengurangi waktu tunggu karena tidak melibatkan pihak ketiga — misalnya seperti penambang (yang terlibat dalam proses tersebut).
Cara kerja state channels adalah sebagai berikut.
- Per smart contract, para peserta sebelumnya telah setuju untuk menutup sebagian dari lapisan dasar (base layer).
- Kemudian, peserta dapat berinteraksi langsung satu sama lain yang menghilangkan peran para penambang (miners).
- Setelah melakukan semua rangkaian transaksi, peserta menambahkan status saluran akhir ke blockchain.
Contoh State Channels adalah Raiden Network di Ethereum dan Lightning Network di Bitcoin. Lightning Network memungkinkan peserta untuk melakukan beberapa transaksi mikro dengan durasi tertentu. Sementara itu, Raiden Network memungkinkan peserta untuk menjalankan smart contract melalui saluran pribadi (personal channel).
Lightning Network sepenuhnya aman karena hanya peserta yang mengetahui aktivitas transaksi tersebut. Di sisi lain, blockchain Ethereum Level 1 akan mencatat semua transaksi di dalam buku besar (ledger) yang dapat diaudit secara publik.
3. Sidechains
Seiring dengan state channels, sidechains juga menjadi solusi penskalaan untuk teknologi blockchain Layer 2. Singkatnya, sidechain adalah sebuah rantai transaksional yang memberikan fasilitas untuk sejumlah besar transaksi. Mekanisme konsensus yang digunakan tidak tergantung pada lapisan asli.
Mekanisme ini bisa dioptimalkan untuk meningkatkan skalabilitas dan kecepatan pemrosesan. Rantai utama nantinya akan mengonfirmasi catatan transaksi, menjaga keamanan, dan menangani terjadinya perselisihan.
Berbeda dari state channels, sidechains mencatat semua transaksi di buku besar secara publik. Selain itu, jika sidechain mengalami pelanggaran keamanan, sidechain lain atau rantai utama lapisan dasar tidak akan berpengaruh.
4. Rollups
Rollup adalah sebuah solusi penskalaan blockchain Layer 2 dengan mengeksekusi transaksi di luar blockchain Layer 1 dan melalukan posting data dari transaksi di dalamnya. Data akan berada di lapisan dasar sehingga memungkinkan Lapisan 1 untuk menjaga rollup agar tetap aman.
Ada dua model keamanan dari Rollup yaitu sebagai berikut:
- Optimistic Rollups. Ini mengasumsikan bahwa transaksi valid secara default. Mereka hanya akan melakukan komputasi untuk mendeteksi penipuan jika ada tantangan.
- Zero-Knowledge Rollups. Rollup ini akan menjalankan komputasi off-chain yang selanjutnya menyerahkan bukti validitas ke lapisan dasar atau rantai utama.
Pada dasarnya, Rollup dapat membantu meningkatkan throughput transaksi, membuka partisipasi, dan meminimalkan biaya gas untuk pengguna.
Setelah Layer 1 dan Layer 2, Apa Selanjutnya?
Skalabilitas adalah salah satu alasan mengapa adopsi massal cryptocurrency tidak mungkin dilakukan di industri blockchain sekarang. Seiring dengan meningkatnya permintaan terhadap mata uang kripto, tekanan penskalaan (scaling) protokol blockchain juga meningkat.
Karena kedua lapisan blockchain punya batasan tertentu, solusi di masa depan (selanjutnya) adalah bagaimana membangun protokol yang mampu mengatasi trilemma skalabilitas, yaitu:
- Keamanan (Security)
- Skalabilitas (Scalability)
- Desentralisasi (Decentralization)
Pandangan Akhir
Layer 1 dan Layer 2 adalah bagian penting dalam perjalanan blockchain. Terkait dengan masalah dan hambatan yang telah disebutkan sebelumnya, ada dua opsi yang tersedia saat ini: (1) bagaimana mengurangi masalah penskalaan dan (2) bagaimana mencari alternatif terbaik. Pengembang Blockchain memilih alternatif pertama, yang mana beralih ke penskalaan Layer 2 dengan Ethereum 2.0.
Pada saat publikasi, sistem blockchain masih dalam tahap pengembangan. Pertanyaan selanjutnya adalah apakah lapisan blockchain dan penskalaan Layer 2 bersifat permanen atau sementara. Hingga sampai saat ini, belum ada jawaban terkait hal itu.
Perbedaan Blockchain Layer 1 dan Layer 2
Blockchain Layer 1 dan Layer 2 merupakan bagian integral dari solusi skalabilitas untuk sistem terdesentralisasi. Berikut perbedaan mendasar antara keduanya:
1. Definisi dan Fungsi Utama
-
- Layer 1 adalah lapisan dasar blockchain, seperti Bitcoin dan Ethereum, yang berfungsi sebagai infrastruktur utama. Ia bertanggung jawab untuk pencatatan transaksi, konsensus jaringan, dan keamanan.
- Layer 2 adalah lapisan tambahan di atas Layer 1 yang berfungsi untuk mengurangi beban transaksi di Layer 1, meningkatkan efisiensi, dan menurunkan biaya. Layer 2 mengelola sebagian besar pemrosesan transaksi dan melaporkan hasil akhirnya ke Layer 1.
2. Masalah dan Solusi Skalabilitas
-
- Layer 1 menghadapi tantangan seperti konsensus Proof of Work (PoW) yang lambat dan kurang efisien, serta beban kerja tinggi akibat peningkatan jumlah pengguna. Solusi Layer 1 mencakup penerapan konsensus Proof of Stake (PoS) dan teknologi sharding.
- Layer 2 hadir untuk mengatasi keterbatasan Layer 1 dengan solusi seperti Lightning Network, State Channels, Sidechains, dan Rollups. Teknologi ini memungkinkan transaksi diproses lebih cepat dan efisien di luar jaringan utama.
3. Contoh dan Implementasi
-
- Layer 1: Blockchain seperti Bitcoin dan Ethereum adalah contoh klasik. Perubahan protokol dilakukan langsung di lapisan dasar ini untuk meningkatkan skalabilitas.
- Layer 2: Lightning Network pada Bitcoin dan Raiden Network pada Ethereum adalah contoh Layer 2. Keduanya memindahkan sebagian besar beban transaksi dari Layer 1, memungkinkan transaksi mikro yang lebih murah dan cepat.
Kesimpulannya, Layer 1 adalah fondasi, sementara Layer 2 adalah solusi pendukung yang meningkatkan efisiensi dan kecepatan tanpa mengorbankan keamanan dan desentralisasi. Kombinasi keduanya adalah kunci untuk mengatasi trilemma blockchain: skalabilitas, keamanan, dan desentralisasi.
