Mengatasi masalah skalabilitas: Bagaimana teknologi hash bekerja di blockchain

Ringkasan Eksekutif

Fragmentasi merupakan salah satu solusi terpenting yang diusulkan untuk mengatasi keterbatasan skalabilitas di jaringan blockchain lapisan satu. Teknologi ini membagi jaringan menjadi “bagian” yang banyak, memungkinkan pemrosesan transaksi secara paralel. Hasilnya: kecepatan lebih tinggi, biaya lebih rendah, dan kinerja jaringan yang lebih baik. Namun, fragmentasi tidak bebas dari tantangan keamanan dan teknis yang harus ditangani dengan hati-hati.

Tantangan Utama: Dilema Blockchain Tiga

Teknologi blockchain menghadapi kontradiksi mendasar: desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas tidak dapat dicapai secara bersamaan. Ini dikenal sebagai “trilema”.

Jaringan tradisional memilih mengorbankan skalabilitas demi menjaga keamanan dan desentralisasi. Setiap node menyimpan salinan lengkap dari data, yang menjamin keamanan dan transparansi tetapi secara signifikan memperlambat pemrosesan.

Di sinilah peran pemisahan sebagai solusi strategis yang berusaha mencapai keseimbangan antara ketiga elemen ini.

Apa itu hash sebenarnya?

Pemisahan adalah konsep yang terinspirasi oleh manajemen basis data modern. Intinya adalah: alih-alih memproses semua transaksi secara berurutan, jaringan dibagi menjadi bagian-bagian independen yang disebut “bagian”.

Setiap bagian berfungsi sebagai unit terpisah, yang mampu:

• Memproses transaksinya secara independen
• Melaksanakan kontrak pintar
• Memvalidasi data
• Semua itu sejalan dengan bagian lainnya

Menerapkan model ini pada jaringan blockchain mencapai dua tujuan utama: meningkatkan kecepatan sambil mempertahankan desentralisasi.

Cara Menerapkan Hashing Secara Praktis

dari seri ke paralel

Dalam model tradisional ( pemrosesan berurutan ), setiap node dalam jaringan bertanggung jawab untuk:

• Memproses setiap transaksi
• Memverifikasi keakuratannya
• Menyimpan semua data lengkap

Ini memberikan keamanan tinggi tetapi menciptakan kemacetan nyata dalam kinerja.

Pemisahan mengubah seluruh skenario ini. Alih-alih memproses satu jalur linier, pemrosesan yang berbeda terjadi secara bersamaan pada bagian yang berbeda. Ini berarti jumlah transaksi yang diproses per detik jauh lebih besar.

Pembagian horizontal: dasar teknis untuk pemisahan

Pecahan bergantung pada apa yang disebut “pembagian horizontal” dan bukan vertikal.

Pembagian Horizontal: Data dibagi berdasarkan baris, dan didistribusikan ke node yang berbeda. Setiap node menyimpan subset data yang independen. Ini memastikan integritas informasi tidak hilang.

Pembagian Vertikal: Data dibagi berdasarkan kolom (sifat). Setiap node menyimpan semua sifat untuk satu set entitas tertentu. Ini kurang efisien untuk blockchain.

Mengapa pembagian horizontal adalah yang terbaik?

Tiga alasan utama:

1. Skalabilitas sejati: Setiap bagian berfungsi secara independen, yang secara besar-besaran meningkatkan jumlah transaksi yang diproses.
2. Desentralisasi yang terjamin: Lebih banyak node dapat bergabung karena persyaratan komputasi dan penyimpanan jauh lebih rendah.
3. Keamanan Data: Setiap bagian menyimpan semua transaksinya, yang menjaga integritas data.

Keuntungan nyata dari retail

Mempercepat transaksi secara drastis

Alih-alih menunggu transaksi pertama untuk diselesaikan sebelum memulai yang kedua, ribuan transaksi dapat diproses pada saat yang sama di bagian yang berbeda.

Contoh praktis: Jaringan Ziliqua sudah menggunakan pemecahan dan menyelesaikan ribuan transaksi setiap detik. Ini adalah sesuatu yang tidak mungkin dilakukan dengan model tradisional.

Mengurangi beban komputasi dan keuangan

Model tradisional mengharuskan setiap node:

• Menyimpan seluruh rantai data
• Memproses setiap transaksi
• Memeriksa setiap transaksi

Ini berarti bahwa berpartisipasi dalam jaringan memerlukan sumber daya yang besar dan biaya yang sangat tinggi.

Dengan pemisahan, setiap node hanya memproses sebagian kecil dari data keseluruhan. Hasilnya: orang-orang dengan perangkat biasa dapat menjadi validator. Ini meningkatkan desentralisasi yang sebenarnya dan menjaga karakter demokratis dari jaringan.

meningkatkan kinerja umum jaringan

Dalam jaringan tradisional, semakin banyak node, semakin menurun kinerjanya ( karena komunikasi di antara mereka menjadi semakin kompleks ).

Pemisahan mencerminkan tren ini. Setiap bagian beroperasi secara paralel, dan node baru ditambahkan ke bagian tertentu dan bukan ke seluruh jaringan. Hasilnya: Kinerja yang lebih baik seiring pertumbuhan jaringan, bukan penurunan.

Tantangan dan risiko yang tidak boleh diabaikan

kelemahan bagian individu terhadap serangan

Dalam model pembagian, kekuatan komputasi yang dibutuhkan untuk mengendalikan satu bagian jauh lebih sedikit dibandingkan dengan mengendalikan seluruh jaringan.

Ini membuka pintu untuk “Serangan Persen Satu”: Penyerang dengan sumber daya yang relatif terbatas mungkin dapat mengendalikan satu bagian. Ini adalah ancaman keamanan nyata yang memerlukan mekanisme perlindungan tambahan yang kuat.

kompleksitas transaksi antar bagian

Ketika satu transaksi melibatkan data dari beberapa bagian, hal-hal menjadi sangat rumit.

Masalah: Risiko pengeluaran ganda. Jika satu bagian tidak melacak status bagian lainnya dengan akurat, pengguna dapat memanfaatkan ini untuk menghabiskan uang yang sama dua kali. Mengelola skenario ini memerlukan protokol yang sangat kompleks.

menyediakan data dan jaringan

Jika beberapa bagian tidak tersedia ( kontrak yang tidak terhubung ke Internet ), jaringan mungkin mengalami masalah dalam mengambil dan memverifikasi data secara lengkap. Ini dapat mengganggu seluruh jaringan.

ketidakseimbangan antara bagian

Jika data dan operasi tidak didistribusikan secara merata di antara bagian-bagian, beberapa bagian mungkin menjadi terlalu terbebani sementara yang lain tetap menganggur. Ini merugikan kinerja keseluruhan.

Penundaan sinkronisasi antar node

Berbagi dan memperbarui data di antara ribuan node yang berbeda memerlukan waktu. Jika ada node dengan kecepatan koneksi yang lambat atau pemrosesan yang lemah, itu dapat mengganggu seluruh proses.

Aplikasi Perpetuan di Ethereum: Jalan Menuju Masa Depan

Ethereum merencanakan untuk menerapkan sharding sebagai bagian dari peningkatan Ethereum 2.0 ( yang juga dikenal sebagai Eth2 atau Serenity).

Tujuan: Meningkatkan kecepatan dan efisiensi jaringan, yang memungkinkan pemrosesan transaksi jauh lebih banyak dan mengurangi kemacetan.

Tahapan:

• Tahap pertama dan kedua: Perbaikan bertahap
• Tahap akhir: Aplikasi lengkap untuk pemisahan

Para pengembang Ethereum berharap peningkatan ini dapat mengatasi masalah skalabilitas dan biaya tinggi. Namun, aplikasi ini memerlukan pengujian yang sangat teliti untuk memastikan bahwa keamanan dan desentralisasi tidak terganggu.

Ringkasan: Masa Depan Blockchain Melalui Perpecahan

Pemisahan merupakan langkah serius menuju penyelesaian masalah tiga kali lipat blockchain. Meskipun ada tantangan teknis yang nyata, potensinya sangat besar:

• Ekspansi nyata tanpa mengorbankan desentralisasi
• Kecepatan transaksi yang kompetitif
• Jaringan yang lebih demokratis dan adil

Banyak blockchain lainnya mempelajari pemisahan dengan serius. Keberhasilan Ethereum dalam menerapkan pemisahan akan menjadi model yang diikuti.

Namun, seperti halnya dengan teknologi baru lainnya, keberhasilan yang sebenarnya akan bergantung pada investasi yang berkelanjutan dalam penelitian dan pengembangan serta pengujian yang ketat sebelum penerapan yang luas.