Ethereum Menuju 10.000 TPS: Era Perluasan yang Didorong oleh Teknologi ZK

Ethereum akan segera merayakan ulang tahun ke-10 dari blok genesisnya. Setelah sepuluh tahun eksplorasi, peta jalan skalanya sedang berkembang ke arah baru. Meskipun baru-baru ini harga ETH meningkat memberikan kepercayaan kepada komunitas, yang benar-benar menarik adalah, setelah bertahun-tahun eksplorasi skalabilitas L2, Ethereum L1 akhirnya menemukan jalur yang dapat dipercaya untuk mencapai skalabilitas maksimal dengan tetap mempertahankan desentralisasi yang maksimal.

Singkatnya, mulai sekarang, batas Gas Ethereum dan rencana TPS akan meningkat beberapa kali lipat setiap tahun. Validator tidak akan lagi mengeksekusi setiap transaksi secara berulang, tetapi hanya memverifikasi satu bukti nol pengetahuan (ZK-proof), untuk membuktikan bahwa sekumpulan transaksi dieksekusi dengan benar, sehingga meningkatkan TPS jaringan dasar menjadi ribuan transaksi per detik. Pada saat yang sama, L2 juga akan melakukan peningkatan kapasitas, mencapai ratusan ribu bahkan jutaan TPS, dan jenis L2 baru yang disebut "Rollup asli" akan beroperasi seperti partisi yang dapat diprogram, memberikan keamanan yang sama dengan L1.

Proposal-proposal ini meskipun belum secara resmi disetujui oleh proses tata kelola Ethereum, tetapi dibangun di atas pemikiran yang mulai dijelajahi oleh Vitalik Buterin pada tahun 2017, dan mendapatkan dukungan dari peneliti inti Ethereum Foundation, Justin Drake. Drake menyatakan: "Kita berada di titik balik kunci untuk skalabilitas Ethereum, saya yakin kita akan segera memasuki era GigaGas L1 -- sekitar 10.000 TPS, dan kunci untuk membuka era ini adalah zkEVM dan bukti waktu nyata."

Tujuan utama Drake adalah untuk mencapai 10 juta TPS dalam ekosistem Ethereum dalam waktu 10 tahun, tetapi ini berarti tidak ada satu blockchain pun yang dapat memenuhi tuntutan throughput tersebut. Masa depan pasti akan menjadi arsitektur "jaringan dalam jaringan": berbagai L2 masing-masing menangani skenario, trade-off, dan keunggulan yang berbeda, bersama-sama memperluas seluruh ekosistem untuk memenuhi kebutuhan global.

Mengapa Ethereum L1 Sulit untuk Diperluas Secara Besar-besaran?

Meskipun blockchain lain telah mencoba untuk meningkatkan throughput dengan perangkat keras dan kemampuan komputasi yang lebih kuat, Ethereum tetap memiliki ketekunan yang hampir ideologis terhadap desentralisasi. Dari sudut pandang para maksimalis ETH, beberapa "rantai pusat data" memiliki titik risiko terpusat bernilai jutaan dolar, pemerintah dapat langsung mengaudit transaksi pada node-node ini, bahkan rantai yang memiliki spesifikasi perangkat keras yang lebih rendah pun memiliki biaya dan persyaratan bandwidth yang membuatnya sulit dicapai, yang pada gilirannya mempengaruhi tingkat desentralisasi.

Sebagai perbandingan, Ethereum bahkan dapat berjalan di Raspberry Pi, desain dengan ambang rendah ini memungkinkan lebih dari 15.000~16.000 node publik dan jutaan validator untuk berpartisipasi dalam jaringan, sehingga hampir tidak mungkin untuk menyensor transaksi di Ethereum, dan membuat seluruh jaringan sangat tahan terhadap serangan.

Tentu saja, biayanya adalah kecepatan yang sangat lambat--TPS saat ini sekitar 18~20 transaksi per detik, sementara beberapa blockchain publik memiliki TPS sekitar 1500 transaksi per detik.

Dalam arti tertentu, arsitektur blockchain secara alami tidak efisien, agak mirip dengan spreadsheet, setiap kali mengubah satu sel, semua komputer di seluruh dunia yang memiliki salinan harus terlebih dahulu menghitung ulang seluruh spreadsheet, dan setelah memastikan tidak ada kesalahan barulah bisa diperbarui.

Co-founder Uma Roy dari suatu perusahaan teknologi ZK menjelaskan: "Desain Ethereum diharapkan agar siapa pun dapat mengikuti jaringan dan mengeksekusi ulang semua transaksi", yang juga berarti bahwa volume transaksi tidak bisa sembarangan diperbesar tanpa batas, karena setiap transaksi memerlukan seseorang untuk menghitung ulang.

Justru karena dalam menjaga desentralisasi, ruang untuk memperluas mainnet terbatas, Ethereum terpaksa mengambil jalur ekspansi lapisan L2 yang kontroversial ini pada tahun 2020.

Bagaimana ZK dapat memecahkan segitiga ketidakmungkinan blockchain?

Pendiri Ethereum, Vitalik Buterin, pernah mengemukakan konsep "trikora blockchain", yang menggambarkan kesulitan blockchain publik untuk mencapai keamanan, skalabilitas, dan desentralisasi secara bersamaan. Hampir semua solusi peningkatan kapasitas hanya dapat memenuhi dua dari tiga aspek tersebut, yang pasti mengorbankan yang ketiga.

Hingga sekarang.

Zero-knowledge proof ( ZK-Proof ), yang digambarkan oleh Drake sebagai "matematika tingkat pendaratan di bulan" -- mampu secara matematis membuktikan sejumlah besar transaksi kompleks telah dieksekusi dengan benar tanpa mengungkapkan detail transaksi.

Proses menghasilkan bukti ZK sangat kompleks, tetapi memverifikasi apakah sebuah bukti benar, cepat dan ringan.

Oleh karena itu, visi masa depan Ethereum adalah: daripada membiarkan serangkaian node Raspberry Pi yang berkinerja lemah menghitung ulang semua transaksi satu per satu, lebih baik membiarkan validator hanya perlu memeriksa hasil matematis dari bukti ZK yang sangat kecil.

Uma Roy melanjutkan penjelasannya dengan mengatakan, "Daripada meminta semua orang untuk melakukan semua transaksi lagi, lebih baik memberikan mereka sebuah bukti yang memberi tahu bahwa operasi ini telah terjadi, sehingga siapa pun dapat memverifikasi bukti ini tanpa harus melakukan perhitungan ulang."

Drake bahkan bercanda bahwa di masa depan, verifikasi ZK proof akan membutuhkan komputasi yang begitu sedikit sehingga bahkan Raspberry Pi Pico seharga 7 dolar( yang kinerjanya kurang dari sepuluh persen Raspberry Pi biasa) pun sudah cukup, dan sama sekali tidak memerlukan pusat data besar.

zkEVM: Peta Jalan Menuju 10.000 TPS

Sophia Gold dari Yayasan Ethereum baru-baru ini mengeluarkan sebuah berita di blog yang memicu perbincangan di komunitas: Dalam tahun depan, jaringan utama L1 mungkin mengintegrasikan mesin virtual Ethereum berbasis bukti nol (zkEVM).

Perlu dicatat bahwa banyak eksplorasi praktis dari teknologi ZK sebenarnya dimulai dari jaringan L2, misalnya suatu jaringan L2 yang diinkubasi oleh lembaga yang didirikan oleh Joe Lubin, salah satu pendiri Ethereum, adalah sebuah blockchain publik ZK Rollup yang 100% kompatibel dengan EVM -- setiap aplikasi yang dapat berjalan di Ethereum dapat berjalan tanpa masalah di jaringan tersebut.

Jaringan ini bahkan menganggap dirinya sebagai perpanjangan dari Ethereum, dan baru-baru ini mengumumkan akan membakar 20% dari biaya transaksi ETH untuk mendukung pengembalian nilai L1.

Kepala jaringan tersebut menjelaskan bahwa teknologi ZK memberikan jawaban untuk segitiga ketidakmungkinan blockchain: "Kekuatan ZK terletak pada kemampuan kita untuk secara signifikan meningkatkan batas Gas L1, sementara peningkatan beban komputasi tidak membuat verifikasi menjadi lebih kompleks."

Dia menambahkan bahwa seiring dengan penurunan keterlambatan dan biaya dalam menghasilkan bukti ZK, kami dapat menangani throughput yang lebih tinggi, sambil menjaga persyaratan perangkat keras verifikasi tetap sangat rendah--bahkan sebuah smartwatch pun dapat melakukan pekerjaan verifikasi.

Namun, komunitas tidak perlu terlalu optimis, meskipun dalam tahun depan zkEVM berhasil diintegrasikan ke L1, itu tidak akan langsung mencapai 10.000 TPS pada hari pertama.

Berusaha sedikit demi sedikit, kemudian menyelesaikannya dalam sekejap.

Ethereum saat ini memiliki lima klien perangkat lunak utama yang dapat digunakan untuk menjalankan jaringan, yang berarti bahwa bahkan jika salah satu klien mengalami masalah, jaringan tidak akan langsung berhenti seperti beberapa blockchain publik.

Dalam rencana peningkatan di masa depan, Ethereum berencana untuk merilis dua hingga tiga klien yang dimodifikasi mendukung verifikasi ZK, sehingga validator dapat memilih untuk menyelesaikan verifikasi dengan memeriksa bukti pengetahuan nol (ZK-proofs) tanpa perlu menjalankan kembali setiap transaksi.

Pada awalnya, hanya sedikit validator yang akan terlebih dahulu beralih ke mode validasi baru, untuk mengidentifikasi dan memperbaiki masalah potensial di awal.

Tim koordinator protokol Ethereum Foundation, Ladislaus, menyatakan, "Berpindah ke EVM yang di-snark akan menjadi proses bertahap"--di sini, "snark" mengacu pada penggunaan bukti nol-pengetahuan jenis SNARK.

Pengguna akan merasakan secara bertahap bahwa batas Gas L1 meningkat, yang berarti kemampuan aktivitas ekonomi jaringan meningkat. Meskipun transisi L1 ke verifikasi ZK memerlukan waktu, tetapi perluasan batas Gas hampir sudah siap.

Minggu lalu, batas atas Gas L1 baru saja dinaikkan sebesar 22%, mencapai 45 juta, peneliti Dankrad Feist mengusulkan sebuah EIP, yang menyarankan agar klien secara otomatis menaikkan batas Gas tiga kali setahun, sesuai rencana tersebut, setelah empat tahun jaringan utama Ethereum dapat mencapai sekitar 2000 TPS.

Dan Justin Drake bahkan mengusulkan untuk memperpanjang ritme ini selama dua tahun, sehingga pada tahun 2031 dapat mencapai kapasitas 1 gigagas, dengan sekitar 10.000 TPS.