Saat ini, Ethereum memproses sekitar 12 transaksi per detik. Untuk mendukung masa depan dimana aktivitas keuangan dunia bersifat on-chain, kita harus mampu memproses jutaan transaksi per detik. Namun, blockchain sulit untuk diukur karena sifatnya yang terdesentralisasi. “Cawan sucinya” selalu berupa skalabilitas horizontal. Mirip dengan internet, di mana server berbeda meng-hosting situs web berbeda, beberapa rantai berbeda dapat meng-hosting aplikasi berbeda secara paralel.
Ada banyak eksperimen yang mencoba penskalaan horizontal, seperti Polkadot, Cosmos, Near, dan bahkan visi Eth2.0 yang sekarang sudah ketinggalan zaman, yang semuanya memiliki banyak pecahan atau banyak rantai. Semua solusi ini menjaga interoperabilitas, karena pecahan dan jembatan dirancang bersama, karena keduanya merupakan bagian integral dari ekosistem. Sayangnya, pecahan tidak pernah bisa sepenuhnya percaya satu sama lain dalam solusi apa pun.
Secara paralel, komunitas Ethereum memecahkan masalah kepercayaan dengan memverifikasi komputasi off-chain secara on-chain, menciptakan Plasma, rollup optimis, dan solusi lainnya. Sekarang jelas bahwa bukti tanpa pengetahuan (zero-knowledge proof) adalah masa depan karena memberikan keamanan kriptografi. Ethereum akan dapat diakses oleh semua orang. Lapisan DA dan ZK Rollups bersama-sama akan menyediakan ekosistem yang aman dan terukur. Namun bagaimana rollup tersebut akan saling beroperasi? Sekarang setelah kita mengetahui elemen-elemen yang mendasarinya, sekarang saatnya untuk meninjau kembali sistem tersebut sebagai satu kesatuan yang koheren.
Solusi yang menjembatani saat ini sedang kacau. Ada beberapa solusi bagus, seperti pertukaran atom (atomic swaps), yang memungkinkan pertukaran aset tanpa kepercayaan (trustless) antara berbagai blockchain. Sayangnya, mereka tidak cocok untuk menyampaikan pesan secara umum.
Untuk meneruskan informasi antar rantai, jembatan berdasarkan insentif ekonomi diperkenalkan. Hal ini mengharuskan operator untuk mengunci dana, yang dapat dipotong berdasarkan proses arbitrase.
Potensi ruang desain sangat luas, dan terdapat beberapa potensi masalah. Ini termasuk:
Proses arbitrase bukannya tanpa kepercayaan; pengembang dapp harus mempertimbangkan risiko yang ada.
Jembatan ini biasanya tidak mentransfer aset nyata secara lintas rantai; mereka hanya membebaskan dana yang sudah terkunci. Hal ini membuat prosesnya mahal. Namun, hal ini dapat diatasi dengan menggunakan penyampaian pesan umum dan pembuatan aset sintetis. Namun aset sintetis kurang aman dibandingkan aset asli dan tidak dapat dipertukarkan dengan aset tersebut.
Kemampuan chain melakukan hard fork. Itu hak mereka, tapi membahayakan ekosistem penghubung secara keseluruhan. Hal ini dapat diatasi dengan mengunci dana secara terpisah untuk setiap jembatan, namun hal ini membuat prosesnya jauh lebih mahal karena fragmentasi likuiditas. Hal ini juga berlaku untuk jembatan yang mendukung ZK.
Terakhir, meskipun insentif ekonominya bagus, peretasan selalu bisa terjadi. Jika kerentanan ditemukan dalam kontrak pintar, maka setiap jembatan di seluruh ekosistem akan terpengaruh. Dengan meningkatnya adopsi, aktivitas lintas rantai akan menjadi bagian tak terpisahkan dari aktivitas setiap rantai. Pada tahap ini, jika bug ditemukan, maka setiap rantai akan melakukan hard fork untuk menyelamatkan jembatannya. Jembatan hanya bisa dibangun dengan susah payah di kedua sisi jika ada konsensus. Artinya, perlu ada konsensus sosial bersama mengenai ekosistem.
Nama Hyperbridge berasal dari web tradisional, di mana pengguna dapat menavigasi situs web menggunakan hyperlink. Demikian pula, rollup kami akan dihubungkan dengan Hyperbridges, menghubungkan pohon fraktal Hyperchains.
Menggunakan rollup dengan kontrak jembatan bersama (shared bridge) di L1, dan jembatan asli antar rollup dapat menyelesaikan semua masalah yang tercantum di atas.
Rollup memiliki jembatan validasi yang tidak dapat dipercaya.
Jembatan asli dapat dengan mudah membakar dan mencetak token asli untuk transfer antar anggota ekosistem.
L1 berfungsi sebagai satu-satunya sumber kebenaran, sehingga rollup tidak dapat dilakukan secara hard fork.
Ekosistem dapat mengoordinasikan upaya bersama jika ditemukan kerentanan menggunakan kerangka tata kelola pada L1, serupa dengan cara L1 bereaksi terhadap kerentanan.
Hyperbridge sendiri akan menjadi sistem kontrak pintar, yang memverifikasi bukti Merkle atas transaksi yang terjadi di rantai lain. Aset asli terkunci dalam kontrak jembatan bersama di L1. Ini berarti likuiditas terpadu di seluruh ekosistem.
Sayangnya, tidak semua rollup dapat memanfaatkan properti ini. Khususnya, rollup optimis memiliki penyelesaian L1 yang sangat lambat, membuat bridging yang tidak dapat dipercaya (trustless) menjadi sangat lambat.
Di sinilah keajaiban ZK datang untuk menyelamatkan. Penyelesaian L1 dari rollup ZK cepat (hingga beberapa menit), dan kami dapat menghubungkan rantai dengan aman karena sifat kriptografi dari bukti validitas (validity proof).
Karena kami bertujuan untuk memasukkan miliaran pengguna ke Web3, pengalaman pengguna harus menjadi prioritas. Pengguna akan memiliki dompet di rantai yang berbeda, disatukan oleh manajemen dompet lintas rantai. Hal ini masih menjadi topik penelitian yang hangat, seperti terlihat pada postingan terbaru Vitalik. Solusi ini akan diintegrasikan ke dalam abstraksi akun, yang secara bawaan didukung di rantai kami.
Dompet pengguna akan menampilkan semua aset mereka, dan relayer akan menangani penghubungan, pembakaran, dan pencetakan aset untuk digunakan di tujuan. Hyperchain akan memiliki pengidentifikasi yang unik, dimana ketika dipasangkan dengan domain ENS/Unstoppable, akan membuat alamat penerima terlihat seperti alamat email. Tentu saja, defaultnya adalah penggunaan alamat Ethereum tradisional bersama dengan pengidentifikasi Hyperchain.
Bridging akan menjadi bagian dari protokol, sehingga akan dimasukkan ke dalam dompet bersama dengan transfer. Waktu penghubungan akan menjadi waktu penyelesaian bukti, yaitu 1–15 menit, bergantung pada Hyperchain. Karena satu-satunya relayer yang diperlukan sebagai infrastruktur eksternal, biaya jembatan akan minimal, sebanding dengan biaya gas.
Bayangkan transaksi Uniswap lintas rantai. Anda memulai transaksi dengan dompet Anda. Kemudian relayer mengirimkan 1 ETH ke rantai Uniswap, dan ETH ditukar dengan DAI. Akhirnya relayer mentransfer DAI kembali ke rantai asli Anda. Ketiga langkah tersebut merupakan bagian dari transaksi “semi-atomik” yang sama. Semua ini dalam hitungan menit dan terasa seolah-olah Anda belum meninggalkan rantai asli Anda (kecuali waktu konfirmasi yang agak lama).
Saat menyiapkan dompet di jaringan yang lebih murah (validium), mereka harus memercayai organisasi hosting agar tidak kehilangan dana. Tidak seperti bursa terpusat, dana ini tidak dapat dicuri, hanya dibekukan, yang juga merugikan organisasi hosting! Risikonya akan terlihat jelas di dompet.
Setelah dana ditransfer, pengguna dapat menggunakannya secara normal di Hyperchain tujuan. Karena abstraksi akun, kedua transaksi dapat digabungkan menjadi satu transaksi. Ini akan sangat aman untuk sebagian besar transaksi, tetapi beberapa mungkin berjalan lebih cepat karena latensi pembuktian.
Bukti validitas memberikan skalabilitas dasar pada ekosistem. Memiliki satu blockchain seperti menjalankan satu CPU, menjalankan beberapa Hyperchain secara bersamaan memberikan paralelisasi.
Pembuktian bersama adalah mekanisme yang memberikan ekosistem hiperskalabilitas. Jika setiap Hyperchain ingin menyelesaikan pembuktiannya ke L1 secara mandiri, total beban pada L1 akan tetap sebanding dengan jumlah total Hyperchain. Prover bersama mengumpulkan bukti dari Hyperchain yang berbeda, menyelesaikan semuanya di L1 dalam satu bukti.
Pembuktian bersama bersifat opsional, Hyperchains dapat memilih untuk tidak berpartisipasi. Dalam hal ini, mereka dapat menyelesaikan buktinya langsung ke Ethereum dengan biaya yang jauh lebih besar. Sistem ini juga akan terdesentralisasi dan dapat diakses secara luas, yang berarti persyaratan perangkat keras untuk menjalankan Prover akan serendah mungkin.
Alternatif lain untuk Hyperchains adalah penskalaan fraktal, yaitu L3 ke atas. Ini juga akan menjadi bagian dari ekosistem dan akan memiliki interoperabilitas dengan Hyperchain lainnya. L3 yang menetap di L2 yang sama akan memiliki pengiriman pesan yang lebih cepat antara satu sama lain dan akan memiliki atomisitas yang murah melalui transaksi yang dipaksakan melalui L2. Ini adalah solusi yang sangat baik untuk Validium, karena mereka tidak mengirimkan data ke L1. Satu-satunya kelemahannya adalah kemungkinan pengembalian lebih tinggi jika L2 dikembalikan.
Persyaratan lebih lanjut untuk skalabilitas adalah Ketersediaan Data. Ini akan disediakan oleh EIP-4844 dan pada akhirnya Danksharding. Hingga saat itu validium, zkPorter, dan lapisan DA eksternal dapat digunakan.
Semua Hyperchain akan berdaulat dalam ekosistem. Ini berarti dua hal.
Pertama, L3 ke atas akan dapat keluar dari L2 mereka, dan menjadi L2 sendiri atau menjadi L3 di L2 lain.
Kedua, Hyperchain akan dapat bergabung dan keluar dari ekosistem tanpa izin, menambah atau menghapus semua aset mereka ke pool yang umum. Bergabung sudah cukup jelas, setiap orang berhak untuk menjalankan Hyperchain baru dan bergabung dengan ekosistem dalam kontrak Chain Factory.
Keluar biasanya bukan keputusan yang bijaksana, karena interoperabilitas akan hilang dengan Hyperchain lainnya. Namun, ekosistem terkadang dapat ditingkatkan karena tata kelola, dan dalam hal ini, setiap Hyperchain harus memiliki hak untuk berhenti beroperasi. Dalam hal ini, akan ada periode peningkatan (upgrade period) wajib di mana Hyperchain yang tidak setuju dengan peningkatan tersebut dapat keluar secara terkoordinasi.
Kontrak pintar akan ditulis dalam berbagai bahasa pemrograman di ekosistem, karena dukungan LLVM asli VM kami. Pengembang akan memiliki opsi untuk menggunakan jembatan asli, tidak memerlukan pihak ketiga eksternal. Aset, panggilan fungsi, pesan umum, dan data historis semuanya dapat ditransfer lintas rantai tanpa kepercayaan.
Ada tiga jenis jembatan dalam ekosistem ini. Jembatan L1-L2 yang diabadikan, jembatan shard zkPorter, dan hyperbridge akan beroperasi dengan serangkaian antarmuka yang serupa.
Jembatan L1-L2 tidak sinkron. Artinya, transaksi mungkin gagal pada rantai tujuan setelah transaksi pengiriman dijalankan. Hal ini memerlukan desain kontrak pintar yang berbeda dari kontrak pintar tradisional. Lihat tutorial menjembatani L1-L2 untuk contoh lebih lanjut. Catatan: penghubungan zkPorter akan menjadi panggilan lintas kontrak yang sinkron dan mirip atom di EVM.
Ada sifat selanjutnya, arah L1 → L2 adalah atomik. Validator L2 secara otomatis memulai panggilan pada tujuan. L2 → L1 bukan atomik, melainkan pengguna (mungkin pengembang dapp) yang memulai panggilan di tujuan.
Hyperbridge secara teknis akan mirip dengan jembatan L2→ L1, keduanya asinkron dan bukan atomik. Namun, dengan bantuan Abstraksi Akun, relayer eksternal, dan biaya rollup yang lebih rendah, pengguna tidak perlu memulai panggilan pada rantai tujuan. Artinya pengalaman pengguna akan terasa seperti jembatan L1 → L2.
Selain panggilan lintas rantai, pandangan lintas rantai juga dapat dieksekusi di dalam transaksi, mengakses data sewenang-wenang dari rantai lain dalam ekosistem.
Kami juga sedang mengerjakan atomisitas asinkron antar Hyperchain, tanpa mengorbankan desentralisasi. Ini akan membuat hyperbridge seperti jembatan L1→ L2, transaksi akan dipanggil secara otomatis, namun akan tetap dikembalikan secara terpisah.
Konstruksi ini menggunakan komponen yang sama, Hyperchains, bukti bersama, dan lapisan DA, hanya dalam konfigurasi yang sedikit berbeda. Artinya jaminan bahwa transaksi yang diterima akan bersifat kriptografis, dan bukan hanya dijamin secara ekonomi oleh relayer. Hal ini akan memungkinkan kontrak pintar untuk mentransfer dana lintas rantai bahkan untuk uang dalam jumlah besar. Misalnya, sejumlah besar dana yang dibutuhkan untuk pinjaman kilat dapat ditransfer terlebih dahulu ke rantai tujuan, di mana pengoperasiannya dapat dilaksanakan seperti biasa.
Sayangnya, transaksi sinkron tidak mungkin dilakukan antara Hyperchain yang berbeda. Shared Sequencer memungkinkan ketergantungan atomik antar transaksi, dan ketika dipasangkan dengan Shared Builder, konstruksinya menjadi lebih kuat. Pada titik ini, sistem sudah terpusat seperti zkPorter dengan banyak pecahannya. Hyperchains bebas berpartisipasi dalam protokol eksternal apa pun.
Opsi penyesuaian utama yang disediakan oleh The ZK Stack dijelaskan di bawah. Pengembang tentu saja bebas mengimplementasikan komponen dan penyesuaiannya sendiri.
Sequencer terpusat — Dalam mode ini, akan ada satu operator terpusat dengan REST API konvensional untuk menerima transaksi dari pengguna. Operator harus dipercaya untuk menjaga keaktifan, tidak menyalahgunakan MEV, dan tidak mengizinkan penataan ulang transaksi yang belum selesai, sehingga reputasi operator akan berperan besar. Keuntungan terbesar dari opsi ini adalah dapat memberikan latensi serendah mungkin untuk mengonfirmasi transaksi (<100 md), yang sangat penting untuk kasus penggunaan seperti HFT. zkSync Era akan berjalan dalam mode ini hingga sepenuhnya terdesentralisasi, sehingga kami akan memiliki kode server yang telah teruji pertempuran yang tersedia untuk pengembang sejak dini.
Sequencer terdesentralisasi — Dalam mode ini, Hyperchain akan mengoordinasikan transaksi apa yang termasuk dalam blok menggunakan algoritma konsensus. Algoritmenya bisa apa saja, sehingga pengembang dapat menggunakan kembali implementasi yang sudah ada (misalnya Tendermint atau HotStuff dengan dPoS tanpa izin). Namun kita juga dapat memanfaatkan fakta bahwa pos pemeriksaan finalitas dijamin oleh L1 yang mendasarinya, dan menerapkan algoritme yang lebih sederhana dan menawarkan performa lebih tinggi. Era akan beralih ke opsi ini segera setelah implementasi konsensus siap, dan akan menyediakan kodenya untuk pengembang Hyperchain.
Antrean prioritas — Ini berarti tidak adanya sequencer apa pun: semua transaksi dapat dikirimkan dalam batch melalui antrian prioritas dari rantai L2 atau bahkan L1 yang mendasarinya, dengan memanfaatkan ketahanan sensor yang lebih kuat. Ini mungkin menarik terutama untuk protokol tata kelola tujuan khusus (misalnya pemungutan suara on-chain). Perlu dicatat bahwa antrian prioritas akan selalu tersedia sebagai mekanisme escape-hatch (bahkan jika sequencer terpusat atau terdesentralisasi digunakan), untuk melindungi pengguna dari sensor oleh sequencer jahat.
Setiap Hyperchain dapat mengelola kebijakan ketersediaan data (DA) menggunakan antarmuka kontrak pintar. Ini dapat menggunakan salah satu opsi yang dijelaskan di bawah atau logika yang lebih kompleks. Misalnya, untuk menggabungkan zkPorter dan validium, DA memerlukan kuorum tanda tangan dari wali dan sejumlah tanda tangan dari komite ketersediaan data.
zkRollup — Ini adalah kebijakan rekomendasi default kami: nilai setiap slot penyimpanan yang diubah di akhir blok harus dipublikasikan sebagai data panggilan di L1. Perhatikan bahwa perubahan berulang (atau perubahan bolak-balik yang tidak menghasilkan perbedaan bersih) tidak diposting. Artinya, jika sebuah blok berisi 100 swap ETH/DAI pada DEX yang sama, maka biaya pubdata akan diamortisasi sebagian atas semua swap tersebut. Hyperchain yang bekerja dalam mode ini secara ketat mewarisi properti keamanan penuh dan ketahanan sensor dari Ethereum. Implementasi zkRollup dalam mode keluaran akan tersedia mulai hari pertama. Untuk menyebarkan data panggilan ke L1, data tersebut akan dikumpulkan di jembatan L1 bersama. Perhatikan bahwa jika bukti ZK Hyperchain berpotensi berukuran besar dan/atau berat secara komputasi untuk memverifikasi, hal itu hanya menimbulkan biaya L2 dan bukan biaya pubdata.
zkPorter — dijelaskan secara detail di postingan ini. Kami sudah memiliki testnet guardian zkPorter yang berfungsi, yang kami persiapkan untuk open source. Kami berharap zkPorter menjadi populer di kalangan pengguna yang bersedia mengambil risiko keamanan lebih tinggi dengan imbalan transaksi yang sangat murah, yang akan sangat berguna hingga Danksharding diterapkan, dan bahkan setelahnya untuk kasus penggunaan khusus. Pengembang Hyperchain akan dapat memanfaatkan DA dari implementasi zkPorter utama zkSync atau mem-bootstrap jaringan pelindung mereka sendiri (yang mungkin menarik untuk komunitas online besar yang sudah ada seperti Reddit atau Twitter), atau menggunakan solusi DA eksternal (misalnya EigenDA).
Validium — Sesuai dengan nilai-nilai kami, kami secara umum tidak menyarankan pengguna umum untuk mempercayai solusi berbasis validium. Namun, ada kasus penggunaan di mana penggunaan validium sepenuhnya dibenarkan, misalnya. rantai perusahaan yang memerlukan kemampuan audit dan privasi (karena ketersediaan data dalam kasus seperti itu dikendalikan oleh pihak pusat, menjaga kerahasiaan Hyperchain tersebut adalah hal yang mudah hanya dengan menyembunyikan data). Karena validium pada dasarnya adalah kasus zkPorter yang lebih sederhana, pengembang dapat dengan mudah menerapkan Hyperchains berdasarkan kebijakan ini.
zkRollup (hanya input) — Kebijakan ini mengharuskan publikasi input transaksi lengkap, bukan pembaruan penyimpanan akhir. Rekonstruksi negara yang tidak dapat dipercaya dan biaya DA dalam kasus ini akan 100% identik dengan rollup optimis (tetapi tentu saja dengan semua manfaat zkRollup, termasuk keamanan yang lebih baik dan keluar lebih cepat). Implementasi opsi ini mudah diperoleh dari implementasi zkRollup normal. Hal ini dapat dieksplorasi melalui rantai aplikasi spesifik di mana input tx pendek namun mungkin menyebabkan banyak perubahan pada data (misalnya, melakukan simulasi keuangan).
zkRollup (dihosting sendiri) — Opsi yang sangat menarik! Dalam mode ini, pengguna meng-hosting sendiri data untuk semua akun yang mereka miliki. Untuk menerapkan hal ini, tanda tangan konfirmasi pengguna diperlukan untuk melakukan perubahan apa pun — yang berarti, Anda tidak dapat mengirim dana langsung ke pengguna lain. Sebaliknya, Anda akan membakar dana tersebut dan membuat bukti pembakaran tersebut, yang dapat Anda berikan kepada penerima Anda melalui saluran off-chain. Penerima kemudian akan menebusnya ke akun mereka. Ini mungkin terdengar rumit, namun mudah untuk membuat UI bagus yang akan mengabstraksikan UX, sehingga praktis tidak dapat dibedakan dari pengiriman dan penerimaan dana di Ethereum (secara otomatis akan menebus semua aset yang diterima saat pengguna bermaksud membelanjakan dana, tidak memerlukan klik tambahan). Tapi inilah keajaibannya: zkRollup yang dihosting sendiri bisa puas hanya dengan 5 byte per interaksi pengguna yang mencakup kumpulan banyak transaksi yang sewenang-wenang! Hal ini membuat Ethereum yang di-sharding dapat diskalakan tanpa batas untuk tujuan praktis apa pun dalam mode zkRollup (yaitu 100% aman dan tahan sensor). Ini adalah cara untuk memasukkan setiap orang di Bumi ke Ethereum tanpa kompromi keamanan. Hal hebat tentang pendekatan ini adalah pendekatan ini sepenuhnya kompatibel dengan penerapan zkEVM kami, namun tetap dapat menawarkan privasi kepada pengguna. Penerapannya tidak sepele, jadi kami berharap ini menjadi pilihan terakhir di antara semua opsi lainnya. Pada saat yang sama, pendekatan ini lebih sederhana dan lebih kuat dibandingkan pendekatan alternatif seperti Adamantium.
Setiap Hyperchain dapat memiliki satu atau lebih partisi logis yang merupakan bagian dari keadaan yang sama tetapi berada di subpohon terpisah dan menerapkan kebijakan ketersediaan data yang berbeda. Dari sudut pandang pengguna, mereka akan muncul sebagai instance Hyperchain yang terpisah (dengan ID rantainya sendiri, koneksi dompet terpisah, tampilan penjelajah blok, dll), yang dapat saling beroperasi secara sinkron.
Sinkronisasi penting karena memungkinkan transaksi atom antar partisi, membuka beberapa kasus penggunaan unik:
Membaca status partisi lain secara transparan.
Menggunakan pinjaman flash antar partisi.
Salah satu contoh yang menonjol dari hal ini adalah kombinasi zkRollup + zkPorter:
Hyperchains dapat menambahkan privasi dalam beberapa cara:
Validium. Untuk Hyperchain yang berjalan dalam mode validium, privasi ke dunia luar dapat dicapai selama operator menjaga rahasia data blok. Ini mungkin pilihan yang menarik bagi pengguna perusahaan.
Protokol privasi. Untuk menerapkan privasi tingkat pengguna, diperlukan protokol L3 khusus. Proyek seperti Aztec atau Tornado dapat diimplementasikan secara langsung pada satu atau lebih hyperchain (memanfaatkan abstraksi akun dan verifikasi ZKP rekursif yang murah di zkSync), atau mereka dapat memilih Hyperchain tujuan khusus yang berdiri sendiri untuk fleksibilitas lebih.
Rollup yang dihosting sendiri, berdasarkan ketersediaan data yang dikelola pengguna dan transisi status off-chain yang terbukti sendiri, akan menawarkan privasi tertinggi dan skalabilitas tak terbatas dalam jangka panjang.
Artikel asli:
https://medium.com/matter-labs/introduction-to-hyperchains-fdb33414ead7