Dasar Pengetahuan Jaringan Lapisan Dua Bitcoin

Kebangkitan inskripsi Bitcoin telah membawa kehidupan baru ke ekosistem Bitcoin, membuat lebih banyak orang kembali memperhatikan 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 memperbaiki pemikiran terkait 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.

Konsep "pembangunan lapisan kedua" dan "pembangunan jaringan lapisan kedua" dalam artikel ini pada dasarnya dapat digunakan secara bergantian, tetapi yang terakhir lebih sempit. Untuk menyesuaikan dengan istilah yang umum digunakan di industri, artikel ini juga akan menggunakan konsep "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 meminjam konsep Vitalik: blockchain adalah "komputer dunia". Memahami berbagai karakteristik blockchain dari sudut pandang ini akan lebih jelas. Selanjutnya, analisis kemungkinan perkembangan "komputer dunia" ini akan didasarkan pada struktur Von Neumann dalam komputer.

Pertama, ringkaskan beberapa fitur dasar:

Terbuka dan Transparan: Ini adalah karakteristik penyimpanan data dan pelaksanaan instruksi dari "komputer dunia" blockchain, sekaligus merupakan karakteristik kebutuhan internal yang memerlukan partisipasi bersama dari banyak node terdistribusi di seluruh dunia dalam perhitungan. Karakteristik ini tepat memenuhi hak pengguna untuk mendapatkan informasi tentang data, merupakan hasil bersama dari tuntutan kolaborasi internal dari "komputer dunia" itu sendiri dan kebutuhan eksternal pengguna.

Desentralisasi: Karakteristik ini adalah karakteristik arsitektur "komputer dunia" ini, tingkat desentralisasi dan toleransi kesalahan secara teoritis didukung oleh kemungkinan ketidakjujuran dalam kolaborator teori jenderal Bizantium (, yaitu situasi di mana tidak mematuhi protokol ). Sistem non-jenderal Bizantium secara teoritis bukanlah sistem blockchain, dan kita akan melihat dua kasus sistem non-blockchain dalam pembangunan lapisan kedua nanti. Tingkat desentralisasi adalah indikator penting dari keamanan blockchain dan juga merupakan dasar dari beberapa karakteristik.

Keamanan: Keamanan adalah hasil dari kebutuhan internal yang dihasilkan oleh karakteristik arsitektur "komputer dunia" dan kebutuhan eksternal pengguna. Dari tingkat mikro, keamanan dijamin oleh teknologi terkait kriptografi, dan dari tingkat makro, dijamin oleh desentralisasi arsitektur, sehingga tidak akan terpengaruh oleh pemalsuan data mikro, atau kerusakan arsitektur makro yang dapat mempengaruhi keamanan "komputer dunia" ini.

Kekuatan Komputasi: Salah satu fungsi utama dari komputer dunia blockchain adalah kekuatan komputasi. Untuk mengukur indikator ini, kita umumnya menggunakan apakah sistem tersebut Turing lengkap atau tidak. Beberapa rantai sengaja dirancang untuk tidak Turing lengkap demi mempertahankan karakteristik utama mereka. Contohnya, jaringan Bitcoin, di mana Satoshi Nakamoto tidak hanya membuat instruksi kodenya tidak Turing lengkap, tetapi juga secara sengaja menghapus beberapa set instruksi selama perkembangannya, untuk menjaga stabilitas dan keamanan. Semua teknologi Turing lengkap bertujuan untuk memperluas kekuatan komputasi blockchain. Dari sudut pandang desain berlapis, sistem sederhana lebih cocok untuk menjadi lapisan dasar.

Kinerja: Dengan kemampuan komputasi yang sama, kinerja adalah salah satu kemampuan utama yang diperiksa dalam dunia komputer blockchain. Umumnya diukur dengan TPS, yaitu jumlah transaksi yang diproses per detik.

Penyimpanan: Blockchain digambarkan sebagai "komputer dunia", jadi pasti ada fungsi penyimpanan, yaitu kemampuan untuk mencatat data. Saat ini, sebagian besar disimpan di dalam blok, sementara penyimpanan di luar blok yang lebih profesional masih dalam tahap pengembangan.

Privasi: Privasi adalah kebutuhan yang terperinci dalam "komputer dunia", yaitu permintaan untuk menjaga rentang hak data produsen dan pengguna selama proses perhitungan dan penyimpanan ( Kami juga menempatkan ketahanan terhadap sensor dalam bagian privasi ). Ini pada dasarnya didorong oleh kebutuhan eksternal pengguna.

Ada indikator komprehensif yang disebut skalabilitas, yang umumnya mengacu pada skalabilitas seluruh arsitektur, karakteristik ini mempengaruhi sebagian besar fitur dasar. Di tingkat arsitektur, skalabilitas sistem adalah indikator yang sangat penting. Selain itu, akan ada beberapa kemampuan koneksi, atau kemampuan spesifik lainnya untuk beberapa skenario tertentu, di sini tidak akan dibahas lebih lanjut. Ketika menghadapi skenario khusus ini, kita akan menganalisisnya dengan lebih detail.

Dalam karakteristik dasar blockchain ini, sebagian besar dibatasi oleh segitiga yang tidak mungkin dalam hubungan perkembangan satu sama lain. Misalnya, dugaan DSS yaitu desentralisasi (Decentralization, D), keamanan (Security, S), dan skalabilitas (Scalability, S).

Dalam sistem terdistribusi, segitiga tidak mungkin yang serupa adalah prinsip CAP. CAP merujuk pada dalam sebuah sistem terdistribusi, Consistency( konsistensi), Availability( ketersediaan), dan Partition tolerance( toleransi partisi) ketiganya tidak dapat dicapai sekaligus. Sistem blockchain adalah sistem terdistribusi yang menghadapi masalah jenderal Bizantium, sehingga juga berlaku untuk prinsip CAP.

1.2 Peran pembangunan lapisan kedua

Apa saja peran yang harus diselesaikan dalam pembangunan lapisan kedua? Fungsionalitas apa yang disediakan? Pembangunan lapisan kedua pasti harus melengkapi kekurangan sistem lapisan pertama, dan melakukan hal-hal yang tidak cocok untuk diselesaikan di sistem lapisan pertama, di lapisan kedua.

Dari karakteristik blockchain yang dirangkum di atas, kita dapat menarik kesimpulan awal bahwa kita harus memperluas kemampuan dasar ini: keterbukaan dan transparansi, desentralisasi, keamanan, kemampuan komputasi, kinerja(, throughput), penyimpanan, privasi, dan lain-lain. Selain kemampuan dasar yang bersifat teknis ini, ada satu masalah ekonomi yang sangat penting yang perlu diselesaikan, yaitu mengurangi biaya, biasanya biaya komprehensif untuk mengeksekusi transaksi di satu lapisan jaringan cukup tinggi, sehingga perlu menggunakan jaringan lapisan kedua untuk mengurangi biaya tersebut.

Kesimpulannya, solusi untuk meningkatkan kapasitas, mengurangi biaya, dan karakteristik kustom adalah pembangunan lapisan kedua. Untuk karakteristik kustom, saat ini belum cukup jelas, atau sering tersembunyi di antara dua karakteristik pertama, yang agak membingungkan. Kita dapat memahami bahwa karakteristik jaringan lapisan pertama memiliki tingkat kebutuhan yang berbeda untuk banyak aplikasi, dan dapat disesuaikan kembali pada lapisan kedua untuk implementasi berbagai karakteristik tertentu dalam aplikasi.

Dalam pembangunan lapisan kedua, kemampuan dasar blockchain akan memiliki kompromi yang berbeda, akan mengurangi beberapa fitur, bahkan mengabaikan beberapa fitur, demi meningkatkan beberapa fitur secara signifikan. Contohnya: beberapa lapisan kedua untuk meningkatkan kinerja, akan mengurangi tingkat desentralisasi, akan mengurangi keamanan; beberapa lapisan kedua untuk meningkatkan throughput, seperti jaringan Lightning, akan mengubah struktur sistem dan cara penyelesaian. Beberapa lainnya akan memperkuat fitur tertentu tanpa mengurangi fitur dasar, misalnya cara penanganan RGB, yang jelas meningkatkan privasi dan ketahanan terhadap sensor, tetapi meningkatkan kesulitan implementasi teknis. Dalam kasus-kasus berikut, kita akan melihat pembangunan lapisan kedua yang secara bersamaan mengurangi atau mengubah beberapa fitur.

Mengurangi biaya seharusnya menjadi kebutuhan dasar dari semua pembangunan lapisan kedua.

1.3 Mengapa harus melakukan desain berlapis?

Desain berlapis adalah suatu cara dan metodologi bagi manusia untuk menangani sistem yang kompleks, dengan membagi sistem menjadi beberapa struktur berlapis dan mendefinisikan hubungan serta fungsi antar lapisan, untuk mencapai modularitas, pemeliharaan, dan skalabilitas sistem, sehingga meningkatkan efisiensi dan keandalan desain sistem.

Untuk sistem protokol yang luas dan besar, penggunaan hierarki akan memiliki manfaat yang jelas. Ini membuatnya lebih mudah dipahami, lebih mudah untuk membagi tugas implementasi, dan lebih mudah untuk melakukan perbaikan modular. Seperti desain model tujuh lapisan ISO/OSI dalam jaringan komputer, tetapi dalam implementasi spesifik, beberapa lapisan dapat digabungkan, misalnya, protokol jaringan spesifik TCP/IP adalah protokol empat lapisan.

Secara spesifik, kelebihan dari pembagian lapisan protokol:

1.Setiap lapisan adalah independen. Suatu lapisan tidak perlu mengetahui bagaimana lapisan berikutnya diimplementasikan, tetapi hanya perlu mengetahui layanan yang disediakan oleh antarmuka antar lapisan. Dengan cara ini, kompleksitas masalah keseluruhan berkurang. Artinya, bagaimana pekerjaan lapisan sebelumnya dilakukan tidak mempengaruhi pekerjaan lapisan berikutnya, sehingga saat kita merancang pekerjaan di setiap lapisan, kita hanya perlu memastikan antarmuka tetap, dan dapat dengan bebas menyesuaikan cara kerja di dalam lapisan.

2.Fleksibilitas yang baik. Ketika ada perubahan pada salah satu lapisan, selama hubungan antarlapisan tetap tidak berubah, maka lapisan di atas atau di bawah lapisan tersebut tidak terpengaruh. Ketika salah satu lapisan mengalami inovasi teknologi atau mengalami masalah dalam pekerjaannya, tidak akan mempengaruhi kerja lapisan lainnya, dan saat mengatasi masalah, hanya perlu mempertimbangkan masalah pada lapisan tersebut secara terpisah.

3.Struktur dapat dipisahkan. Setiap lapisan dapat menggunakan teknologi yang paling sesuai untuk diimplementasikan. Perkembangan teknologi sering kali tidak simetris, dan pembagian yang berjenjang secara efektif menghindari efek ember, sehingga tidak akan mempengaruhi efisiensi kerja keseluruhan karena ketidaksempurnaan teknologi di satu aspek.

4.Mudah untuk diimplementasikan dan dipelihara. Struktur ini memungkinkan implementasi dan debugging sistem yang besar dan kompleks menjadi lebih mudah, karena seluruh sistem telah dipecah menjadi beberapa subsistem yang relatif independen. Saat melakukan debugging dan pemeliharaan, setiap lapisan dapat di-debug secara terpisah, menghindari situasi di mana tidak dapat menemukan atau menyelesaikan masalah yang salah.

5.Dapat mendorong pekerjaan standardisasi. Karena setiap lapisan memiliki deskripsi yang tepat mengenai fungsi dan layanan yang disediakan. Manfaat dari standardisasi adalah dapat dengan bebas mengganti salah satu lapisan, yang sangat nyaman untuk penggunaan dan penelitian.

Pemikiran desain modular berlapis adalah metode penanganan umum di bidang teknologi untuk proyek rekayasa yang memiliki banyak fungsi, memerlukan kolaborasi banyak orang, dan terus-menerus diperbaiki, serta merupakan metode yang telah teruji dalam praktik dan efektif.

2. Beberapa Pemikiran Konstruksi Layer2 Bitcoin

Kami mengambil pembangunan lapisan kedua Bitcoin sebagai contoh untuk melakukan analisis terkait. Ada tiga jalur pembangunan lapisan kedua yang signifikan untuk Bitcoin:

(1)Salah satu adalah rute ekstensi berbasis rantai, mirip dengan lapisan kedua EVM, adalah struktur blockchain;

(2) salah satunya adalah rute berbasis terdistribusi, yang diwakili oleh jaringan Lightning, merupakan struktur terdistribusi.

(3) Ada satu lagi yang berbasis pada sistem terpusat, dengan indeks terpusat sebagai perwakilan, merupakan struktur terpusat.

Dua cara pertama memiliki ciri khas tersendiri, dan sudah ada beberapa produk yang digunakan serta produk yang sedang dieksplorasi. Untuk cara pertama, karena adanya perkembangan pesat Ethereum dan eksplorasi rantai tiruan Bitcoin lainnya, perluasan lapisan kedua berbasis rantai relatif lebih mudah, dengan lebih banyak contoh yang dapat dirujuk. Cara kedua yang berbasis distribusi biasanya lebih sulit, dan perkembangannya juga lebih lambat, dengan jaringan Lightning sebagai perwakilannya. Cara ketiga sangat kontroversial, karena tampaknya tidak terlihat seperti pembangunan lapisan kedua, tetapi tampaknya sudah menyelesaikan fungsi pembangunan lapisan kedua.

Solusi pembangunan lapisan kedua mana yang lebih baik? Kita menggunakan hasil pasar sebagai tolok ukur, jaringan lapisan kedua mana yang memiliki total nilai terkunci TVL(Total Value Locked) yang tinggi, maka solusi tersebut adalah solusi yang optimal. Seiring dengan perkembangan waktu dan teknologi, solusi optimal ini akan menjadi proses yang berubah.

Untuk definisi jaringan lapisan kedua Bitcoin, selama bergantung pada jaringan Bitcoin dan membangun hubungan teknis dengan jaringan Bitcoin, beberapa fitur yang lebih unggul daripada jaringan lapisan pertama Bitcoin, semuanya dianggap sebagai pembangunan jaringan lapisan kedua Bitcoin. Dengan kata lain: selama menggunakan BTC sebagai gas, dengan BTC sebagai aset dasar, sistem yang memperluas kinerja Bitcoin dianggap sebagai pembangunan lapisan kedua. Berdasarkan penilaian ini, kita seharusnya mengakui jenis pembangunan jaringan lapisan kedua ketiga, yaitu pembangunan lapisan kedua dengan struktur terpusat.

Perkembangan teknologi Bitcoin itu sendiri, seperti modifikasi OP_RETURN, Taproot, tanda tangan Schnorr, MAST, dan Tapscript, seharusnya dirancang untuk menghubungkan layer satu dan layer dua, dan tidak seharusnya menggunakan teknologi ini untuk mengembangkan fungsi yang berlebihan, karena tidak peduli seberapa banyak jaringan layer satu diperluas, tidak akan ada terobosan kualitas, dan harus dilakukan pembangunan layer dua. Namun, dalam keadaan di mana tidak ada produk layer dua Bitcoin yang lebih baik, kemampuan teknis yang menghubungkan layer satu dan layer dua ini akan digunakan secara berlebihan dalam jangka waktu tertentu.

2.1 Pembangunan Layer Kedua Berbasis Rantai

Jaringan Bitcoin yang meniru awal telah melakukan berbagai eksplorasi, seperti "Colorcoin"(koin berwarna), "CovertCoins", dan "MasterCoin"; berbagai jaringan Bitcoin yang meniru untuk skala besar, seperti BCH(Bitcoin Cash), BSV(Bitcoin SV), BTG(Bitcoin Gold); berbagai teknologi sidechain adalah berdasarkan kasus pembangunan perluasan jaringan, bisa dikatakan sebagai lapisan kedua dalam arti luas.

termasuk Ethereum, juga merupakan eksplorasi perbaikan yang berbasis Bitcoin. Vitalik, dalam upayanya meyakinkan tim proyek lain tanpa hasil, menargetkan ketidaksempurnaan Bitcoin.