Pengantar

Trilema Blockchain

Karena desentralisasi, ketidakmampuan untuk diubah, dan transparansi, teknologi blockchain telah menjadi dasar untuk inovasi di berbagai industri. Namun, Trilema Blockchain yang terkenal telah secara konsisten menantang adopsinya - kesulitan untuk secara bersamaan mencapai desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas. Ketiga faktor ini secara inheren saling tergantung, sehingga membuat sistem blockchain sulit untuk mengoptimalkan ketiganya sekaligus.

• Desentralisasi memastikan bahwa jaringan blockchain beroperasi secara independen dari entitas pengendali tunggal manapun. Namun, jaringan yang sangat terdesentralisasi dapat menyebabkan efisiensi transaksi yang lebih rendah.
• Keamanan adalah penting untuk melindungi jaringan dari serangan berbahaya, tetapi meningkatkan keamanan seringkali memerlukan sumber daya komputasi tambahan, yang dapat memperlambat proses transaksi.
• Skalabilitas berfokus pada meningkatkan kecepatan transaksi dan kapasitas, namun mencapai hal ini seringkali datang dengan biaya baik desentralisasi atau keamanan.

Seiring dengan berkembangnya aplikasi blockchain, menemukan keseimbangan optimal dalam trilema telah menjadi tantangan utama bagi pengembang dan peneliti.

Diagram: Trilema Blockchain (Sumber:IT Home)

Rencana Jalan Ethereum

Co-founder Ethereum, Vitalik Buterin, telah menetapkan tujuan yang ambisius untuk tahap berikutnya dari peningkatan jaringan Ethereum: melebihi 100.000 transaksi per detik. Dalam sebuah pos blog Oktober 2024, dia merenungkan awal dari teknologi Blockchain, menyoroti dua strategi peningkatan utama yang diuraikan dalam peta jalan Ethereum: Sharding dan protokol Layer 2 (L2).

• Sharding mengurangi beban pada node individu dengan memungkinkan mereka untuk memverifikasi dan menyimpan hanya sebagian kecil transaksi, mirip dengan bagaimana jaringan peer-to-peer seperti BitTorrent beroperasi. Pendekatan ini meningkatkan skalabilitas jaringan dengan mendistribusikan beban kerja secara efisien.
• Protokol Layer 2 dibangun di atas mainnet Ethereum, menyimpan data dan komputasi di luar rantai sambil mewarisi jaminan keamanan Ethereum.

Diagram: Lonjakan - Edisi Rencana Jalan 2023 (Sumber:Blog Vitalik)

Tercapai kemajuan signifikan dalam strategi penskalaan Ethereum sepanjang tahun 2024. Namun, masih ada beberapa tantangan yang bertahan:

• Rollup memerlukan bandwidth data on-chain yang substansial, artinya mereka masih sangat bergantung pada sumber daya mainnet Ethereum.
• Penyusun terpusat dalam rollups menimbulkan risiko sensor transaksi dan eksploitasi Nilai yang Dapat Diekstraksi oleh Penambang (MEV).
• Ekosistem Layer 2 yang terfragmentasi memaksa pengembang untuk menavigasi tantangan interoperabilitas dan kompleksitas pengambilan keputusan di Gate.io.

Blog Vitalik menekankan bahwa prioritas saat ini adalah untuk menyempurnakan peta jalan yang berpusat pada rollup sambil memastikan ketangguhan dan desentralisasi Layer 1 (L1) Ethereum. Dalam konteks ini, inovasi scaling baru seperti Based Rollups dan Preconfirmation telah muncul:

• Sequencer Bersama: Memberikan layanan pengurutan transaksi yang terpadu untuk beberapa rantai Layer 2. Namun, sebagai operator pihak ketiga, mereka memperkenalkan kekhawatiran kepercayaan dan insentif.
• Berbasis Rollups: Mengandalkan Ethereum L1 untuk urutan transaksi, menyederhanakan arsitektur dan memperkuat desentralisasi. Namun, kecepatan finalisasi transaksi mereka tetap terbatas oleh waktu blok Ethereum.
• Prekonfirmasi: Menawarkan konfirmasi transaksi awal dengan memantau aktivitas mempool sebelum disertakan secara resmi dalam sebuah blok. Hal ini secara signifikan mengurangi waktu tunggu pengguna, membuka kemungkinan baru untuk meningkatkan efisiensi dan pengalaman pengguna.

Artikel hari ini akan menjelajahi prinsip-prinsip teknis Preconfirmation, kasus penggunaannya, dan bagaimana hal itu membantu mencapai keseimbangan yang lebih baik antara efisiensi dan desentralisasi dalam jaringan blockchain.

Apa itu Pra-Konfirmasi?

Konsep prakonfirmasi

Prekonfirmasi dapat dipahami sebagai komitmen yang dapat diandalkan terhadap transaksi sebelum secara resmi dikonfirmasi di blockchain. Mekanisme ini memberikan sinyal konfirmasi awal, mengurangi waktu tunggu pengguna dan meningkatkan efisiensi transaksi. Ini sangat berguna dalam skenario high-volume atau time-sensitive di mana umpan balik yang cepat sangat penting.

Prekonfirmasi mirip dengan situasi dunia nyata di mana komitmen awal diberikan sebelum konfirmasi final:

• Reservasi Restoran: Ketika Anda memesan meja, restoran mengonfirmasi reservasi Anda, tetapi konfirmasi akhir terjadi saat Anda tiba. Ini mirip dengan pra-konfirmasi—pratinjau yang dapat diandalkan dari pelaksanaan di masa depan.
• Pesanan Belanja Online: Ketika Anda menempatkan pesanan, statusnya mungkin menunjukkan "Sedang Diproses," yang berarti pedagang telah menerima permintaan Anda dan menyediakan stok. Namun, konfirmasi akhir memerlukan verifikasi pembayaran dan pengiriman. Ini mencerminkan pra-konfirmasi blockchain, di mana transaksi secara sementara disetujui tetapi masih memerlukan validasi akhir.
• Pemesanan Penerbangan: Setelah membeli tiket, kursi Anda secara sementara akan direserve, mewakili pra-konfirmasi. Konfirmasi akhir terjadi saat check-in. Demikian pula, pra-konfirmasi dalam Blockchain memberikan komitmen awal terhadap transaksi tanpa menjadi konfirmasi akhirnya.

Konsep 0conf Bitcoin

Pada awal mula blockchain, komunitas Bitcoin menjelajahi konsep serupa yang disebut “0conf” (transaksi nol konfirmasi). Pendekatan ini memungkinkan transaksi dianggap valid sementara sebelum sepenuhnya dikonfirmasi di blockchain.

0conf sangat berguna untuk skenario pembayaran cepat yang membutuhkan pemrosesan transaksi segera. Namun, karena risiko pengeluaran ganda, di mana pelaku jahat dapat menyiarkan transaksi yang bertentangan, 0conf tidak pernah menjadi solusi utama.

Prekonfirmasi Berbasis Rantai Ethereum

Pada tahun 2023, peneliti blockchain Uri Klarman memperluas konsep pra-konfirmasi ke Ethereum, memperkenalkan ide tentang “pra-konfirmasi berbasis rantai.” Inovasi kunci adalah bahwa pra-konfirmator masa depan mewarisi catatan pra-konfirmasi sebelumnya, membentuk rantai pra-konfirmasi yang berkelanjutan yang meningkatkan keandalan transaksi.

Pada tahun yang sama, tim Primev lebih mengembangkan teknologi pra-konfirmasi dengan merancang mev-commit, platform yang bertujuan untuk mengkoordinasikan Nilai yang Dapat Diekstrak oleh Penambang (MEV). Dengan mengintegrasikan mekanisme lelang, mev-commit membuat pra-konfirmasi transaksi lebih efisien dan dapat diandalkan.

Masalah apa yang ingin diselesaikan oleh Pra-konfirmasi?

Dalam teknologi blockchain—terutama dalam sistem berbasis Rollup—ketidaksempurnaan konfirmasi transaksi telah lama menjadi titik rawan utama bagi pengalaman pengguna. Ketika pengguna mengirimkan transaksi pada Lapisan 2 (L2), konfirmasi akhir bergantung pada pengiriman data kembali ke Lapisan 1 (L1). Proses ini menimbulkan beberapa tantangan, terutama dalam perdagangan frekuensi tinggi atau skenario keuangan terdesentralisasi (DeFi), seperti:

• Keterlambatan Transaksi dan Ketidakpastian Konfirmasi
  Dalam mekanisme Rollup, konfirmasi akhir transaksi pengguna memerlukan menunggu generasi blok L1. Proses ini dapat tertunda karena kemacetan jaringan atau masalah penyelesaian transaksi. Sebagai contoh, dalam Optimistic Rollups, jendela tantangan biasanya berlangsung selama tujuh hari untuk mencegah transaksi curang, menyebabkan penundaan penarikan dan mengurangi likuiditas. Sementara ZK Rollups memberikan konfirmasi yang lebih cepat, menghasilkan bukti pengetahuan nol memerlukan sumber daya komputasi yang signifikan.

• Kerugian dalam Perdagangan Frekuensi Tinggi
  Pengguna DeFi dan arbitrase mengandalkan ketepatan transaksi untuk memanfaatkan peluang pasar. Namun, ketika penyelesaian transaksi memakan waktu terlalu lama atau ketika urutan transaksi berubah, pengguna mungkin mengalami kerugian finansial.

• Masalah Kepercayaan dengan Pemroses Terpusat
  Sebagian besar Rollups bergantung pada penentu urutan terpusat untuk memesan transaksi, yang menghadirkan risiko potensial seperti sensor transaksi dan pelaksanaan transaksi yang tidak adil karena Nilai Ekstraksi Penambang (MEV).

Solusi Pra-konfirmasi

Preconfirmation memberikan konfirmasi awal sebelum transaksi resmi dicatat di rantai, mengatasi isu yang disebutkan di atas:

• Mengurangi waktu tunggu pengguna - Menawarkan umpan balik status transaksi real-time, meminimalkan ketidakpastian yang disebabkan oleh keterlambatan.
• Meningkatkan kepercayaan pengguna – Memungkinkan pengguna melacak kemajuan transaksi secara lebih transparan, meningkatkan kepercayaan pada jaringan.
• Meningkatkan transparansi urutan transaksi - Berkomitmen pada urutan transaksi sebelumnya, mengurangi kerugian keuangan yang disebabkan oleh perubahan pesanan.

Perbedaan Antara Mekanisme Pra-konfirmasi dan Konfirmasi Tradisional

Konsep Dasar dan Operasi

• Mekanisme Konfirmasi Tradisional:

  • Sebuah transaksi pertama kali dikirimkan ke mempool, kemudian para penambang menunggu untuk memasukkannya ke dalam blok berikutnya. Transaksi hanya dianggap resmi dikonfirmasi setelah blok divalidasi melalui mekanisme konsensus (seperti Proof of Work (PoW) atau Proof of Stake (PoS)). Proses ini membutuhkan waktu setidaknya satu kali generasi blok.

• Prekonfirmasi:

  • Setelah transaksi masuk ke mempool, kemungkinan transaksi tersebut akan disertakan dalam blok berikutnya diprediksi berdasarkan faktor-faktor seperti biaya gas, prioritas, dan kondisi jaringan. Pengguna dapat menerima sinyal konfirmasi awal dalam beberapa detik, tanpa harus menunggu proses generasi blok lengkap.
  • Untuk meningkatkan keandalan, pengurutan terpusat Layer 2 (L2) (misalnya, Rollups) dapat memberikan komitmen, atau mekanisme pra-konfirmasi on-chain dapat digunakan.

Kecepatan Konfirmasi

• Mekanisme Konfirmasi Tradisional:
• Konfirmasi transaksi memerlukan menunggu pembentukan blok dan beberapa konfirmasi.
• Saat transaksi dimasukkan ke dalam blok, blok tersebut menjadi bagian dari Blockchain.
• Semakin banyak blok berikutnya terhubung ke blok tersebut, jumlah konfirmasi akan meningkat, menjadikan transaksi lebih aman.
• Kepadatan jaringan atau penundaan konsensus dapat memperlambat proses.

Keandalan Konfirmasi

• Mekanisme Konfirmasi Tradisional:

  • Keandalan tinggi - Begitu transaksi dikonfirmasi beberapa kali, transaksi tersebut praktis tidak dapat dibalik dan tidak berubah, menjadikannya ideal untuk aplikasi keamanan tinggi.
  • Jaminan finalitas – Konfirmasi didukung oleh mekanisme konsensus blockchain, dan begitu transaksi mencapai sejumlah konfirmasi tertentu, hampir tidak mungkin untuk dibalikkan.

• Prakonfirmasi:

  • Hanya komitmen awal – Ini memberikan prediksi bahwa transaksi "kemungkinan" akan dimasukkan dalam blok berikutnya tetapi tidak menjamin finalitas.
  • Risiko pengurutan ulang atau pembatalan - Jika kondisi jaringan berubah atau urutan berperilaku berbeda, transaksi mungkin tetap dapat dibatalkan atau diprioritaskan ulang. Cocok untuk skenario berkecepatan tinggi di mana finalitas kurang kritis.

Teknologi dan Biaya Implementasi

• Mekanisme Konfirmasi Tradisional:
  • Bergantung sepenuhnya pada mekanisme konsensus blockchain.
• Prakonfirmasi:
  • Membutuhkan analisis data mempool yang ekstensif, algoritma pengurutan transaksi, dan sequencer terpercaya.
  • Membutuhkan mekanisme fallback jika prakonfirmasi gagal.

Tabel: Perbandingan Mekanisme Tradisional dan Pra-Konfirmasi (Sumber: Dikompilasi Sendiri)

Studi Kasus: Pra-Konfirmasi di Taiko

Meningkatkan Efisiensi dan Desentralisasi dengan Mekanisme Pra-Konfirmasi Taiko

Taiko adalah proyek ZK-EVM Rollup terdesentralisasi yang dibangun di Ethereum. Desain intinya berfokus pada mencapai kompatibilitas penuh dengan Ethereum sambil memanfaatkan mekanisme pra-konfirmasi dan sistem pengusul terdesentralisasi untuk mengatasi isu efisiensi transaksi dan keadilan.

(Source:Situs Resmi Taiko)

Ikhtisar Taiko

• Pengalaman Pengguna yang Lancar – EVM Taiko sepenuhnya kompatibel dengan Ethereum, tidak memerlukan recompilation atau perubahan pada alat pengembangan. Pengembang dapat menggunakan kontrak pintar Ethereum yang sudah ada dan alat tanpa modifikasi.
• Community-Driven – Taiko sepenuhnya open-source, memungkinkan komunitas untuk bebas menggunakan dan memodifikasi kode-kodenya, mempromosikan desentralisasi dan partisipasi komunitas.
• Pendekatan Keamanan Utama – Sebagai Rollup berbasis Ethereum, Taiko menampilkan jaringan proposers dan provers yang bersifat permissionless dan terdesentralisasi, mewarisi keamanan dan desentralisasi Ethereum.
• Sequencing Berbasis Ethereum – Taiko menggunakan mekanisme urutan transaksi berbasis Ethereum, di mana validator Ethereum menangani urutan transaksi. Ini memastikan kesederhanaan sambil mempertahankan kelangsungan hidup Ethereum dan netralitas minimisasi kepercayaan.

Mekanisme Pra-Konfirmasi Taiko

Mekanisme Penjadwalan Berbasis Taiko memungkinkan validator Ethereum untuk langsung berpartisipasi dalam penentuan transaksi Layer 2 (L2). Validator dapat menjembatani ETH ke jaringan Taiko menggunakan layanan penggantian Taiko untuk memberikan prekonfirmasi instan, meningkatkan kecepatan transaksi dan pengalaman pengguna sambil mempertahankan desentralisasi dan keamanan.

Model Taiko Berbasis Kontes Rollup (BCR)

Taiko mengadopsi model Based Contestable Rollup (BCR), dirancang untuk memastikan keadilan dan transparansi melalui sistem terbuka dan tanpa izin:

• ✅ Sepenuhnya Tanpa Izin & Terdesentralisasi - Siapa pun dapat berpartisipasi dalam sistem Taiko tanpa izin khusus, memastikan tingkat desentralisasi yang tinggi.
• ✅ Model Pengusul Kompetitif – Pengusul bersaing untuk mendapatkan Nilai Maksimal yang Dapat Diekstraksi (MEV) dan insentif ekonomi lainnya, sementara juga mengambil tanggung jawab operasional, meningkatkan efisiensi dan stabilitas sistem.
• ✅ Sekuensing Terintegrasi Ethereum - Taiko menghilangkan kebutuhan akan sekuenser terpusat dengan berbagi peran yang sama dengan proposer blok Ethereum, sepenuhnya mengandalkan infrastruktur Ethereum.
• Mekanisme Pemilihan Pemimpin - Pada setiap waktu tertentu, hanya satu pengusul yang terpilih sebagai pemimpin, memberikan mereka hak eksklusif untuk menyelesaikan blok. Hal ini menghindari pemborosan sumber daya dan konflik.

Catatan: Saat ini, Taiko menggunakan SGX sebagai bukti Lingkungan Pelaksanaan Terpercaya (TEE), RiscZero dan SP1 untuk Bukti Pengetahuan Nol (ZKP), dan Guardian (verifikasi tanda tangan ganda) oleh Taiko Labs. Informasi lebih lanjut dapat ditemukan di Dokumentasi Taiko.

Contoh: Proses Rollup Kontestasi Berbasis Taiko

Ikhtisar Proses:

Usulan Blok – Seorang penyerah mengajukan blok baru.

Pengajuan Bukti Utama – Seorang pembuktian tingkat pertama (misalnya, menggunakan SGX TEE) mengajukan bukti keabsahan untuk blok dan menyediakan deposit TAIKO sebagai jaminan.

Masa Pendinginan & Periode Tantangan (~4 jam) - Selama waktu ini, siapa pun dapat menantang bukti validitas dengan mengirimkan deposit mereka sendiri (misalnya, “Cindy” dalam diagram).

Verifikasi Bukti Lanjutan - Sebuah pembuktian level yang lebih tinggi (misalnya, menggunakan ZKPs dari RiscZero atau Succinct) memverifikasi kebenaran dari bukti utama.

Hasil & Insentif:

• Jika bukti utama benar → Pembuktian utama mendapatkan pengembalian deposit dan mendapatkan imbalan, sementara penantang kehilangan deposit mereka.
• Jika bukti utama tidak benar → Pengegugat akan mendapatkan pengembalian deposit dan mendapatkan hadiah, sementara pembuktian utama kehilangan deposit mereka.

Mekanisme bukti multi-layer ini memastikan bahwa siapa pun dapat menantang bukti pada berbagai tingkatan, meningkatkan keamanan dan desentralisasi sistem.

Diagram: Contoh Proses Rollup yang Dapat Diperdebatkan dari Taiko (Sumber:Dokumentasi Taiko's Contestable Rollup)

Kesimpulan

Teknologi pra-konfirmasi sedang muncul sebagai solusi kunci untuk meningkatkan efisiensi transaksi blockchain dan pengalaman pengguna. Sementara mekanisme konfirmasi transaksi tradisional memberikan keamanan dan keandalan tinggi, mereka mengalami keterlambatan yang lama dan efisiensi rendah, membuatnya tidak cocok untuk perdagangan frekuensi tinggi dan aplikasi real-time seperti pembayaran. Pra-konfirmasi, dengan umpan balik yang cepat dan pendekatan komitmen awalnya, membantu mengatasi pembatasan ini, menawarkan pengalaman transaksi yang lebih langsung dan transparan bagi pengguna.

Sebagai contoh, proyek Taiko mengintegrasikan model Rollup kompetitif untuk menyeimbangkan desentralisasi dan efisiensi. Selain itu, struktur bukti multi-layer dan mekanisme pemilihan pemimpin Taiko memastikan keadilan dan keamanan melalui insentif ekonomi dan kompetisi transparan, berfungsi sebagai referensi berharga untuk desain skalabilitas blockchain di masa depan.

Namun, pra-konfirmasi bukanlah solusi yang sempurna. Keandalan konfirmasi awal dan risiko pembatalan transaksi masih memerlukan lebih lanjut optimisasi teknis dan mekanisme cadangan. Inovasi yang berkelanjutan diperlukan untuk meningkatkan pengalaman transaksi sambil mengatasi trilema blockchain mengenai desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas.

Di luar inovasi teknis semata, pra-konfirmasi adalah alat membangun kepercayaan yang dapat mempercepat adopsi Blockchain. Saat teknologi pra-konfirmasi berkembang di luar perdagangan frekuensi tinggi ke dalam pembayaran sehari-hari, Blockchain akan lebih terintegrasi ke dalam kehidupan sehari-hari, membantu mewujudkan visi inklusi keuangan global.