Teknologi blockchain telah mengalami perkembangan yang pesat sejak diperkenalkan pada tahun 2009. Pada saat itu, Satoshi Nakamoto memperkenalkan Bitcoin (BTC) sebagai alternatif terdesentralisasi bagi sistem keuangan terpusat. Tujuannya adalah untuk menyediakan solusi yang aman dan transparan.
Bitcoin berhasil mencapai tujuan ini melalui teknologi buku besar terdistribusi (DLT) dan teknologi blockchain, yang memungkinkan jaringan mencapai konsensus tanpa otoritas pusat. Namun, semakin banyak pengguna dan transaksi yang ditambahkan ke jaringan, semakin lambat dan kurang skalabel jaringan tersebut.
Jaringan Ethereum telah mengatasi masalah utama Bitcoin terkait skalabilitas melalui serangkaian pembaruan pengembangan. Salah satu pembaruan terbesar di jaringan ini adalah peralihan dari mekanisme konsensus proof-of-work (PoW) menjadi proof-of-stake (PoS) yang mirip dengan Bitcoin.
Upgrade ini, yang dikenal sebagai Merge, berhasil mengintegrasikan lapisan eksekusi asli Ethereum dan lapisan konsensus PoS baru, sehingga beralih dari PoW ke PoS. Merge telah mengurangi konsumsi energi Ethereum sebesar 99,95%, mengatasi salah satu masalah terlama dengan sistem blockchain berbasis PoW.
Namun, upaya skalabilitas Ethereum tidak berhenti di sini. Saat ini, jaringan sedang mengalami pembaruan pengembangan untuk memperkenalkan sharding, sebuah proses yang akan meningkatkan throughput dan skalabilitas transaksi.
Apa itu sharding database?
Sharding adalah konsep yang berasal dari sistem manajemen database pada tahun 1980-an. Secara kebetulan, shard juga berarti "bagian kecil dari sesuatu yang lebih besar." Dan itulah tujuan sharding dalam teknologi blockchain - memecah jaringan blockchain menjadi bagian-bagian kecil yang dikelola yang disebut shard. Setiap shard memiliki subset unik dari data transaksi dan memproses transaksi secara simultan di jaringan.
Pemecahan jaringan blockchain menjadi beberapa shard memungkinkan pemrosesan transaksi secara paralel, meningkatkan latensi, dan meningkatkan skalabilitas. Beban komputasi pada jaringan berkurang dan lebih banyak transaksi dapat diproses dalam periode waktu tertentu.
Dalam kasus Ethereum, sharding juga akan membantu mengatasi masalah biaya gas yang tinggi di jaringan. Gas merujuk pada biaya yang diperlukan untuk memproses transaksi di jaringan Ethereum. Dengan adanya sharding, persaingan untuk sumber daya di jaringan akan berkurang, sehingga mengurangi biaya gas secara keseluruhan.
Saat ini, Ethereum mampu memproses sekitar 13 transaksi per detik (TPS). Dengan sharding, visi Ethereum adalah meningkatkan throughput hingga 100.000 TPS. Angka sebenarnya mungkin bervariasi hingga sharding sepenuhnya diimplementasikan di jaringan, tetapi ini merupakan peningkatan yang signifikan dari throughput saat ini.
Bagaimana sharding bekerja?
Untuk memahami sharding, penting untuk memahami bagaimana node bekerja di jaringan blockchain. Node merujuk pada komputer-komputer di jaringan blockchain yang menyimpan dan menyebarkan data transaksi, yang pada dasarnya menjaga jaringan tetap berjalan.
Pada mekanisme konsensus PoW Ethereum saat ini, semua node memproses setiap transaksi di jaringan. Hal ini dapat menyebabkan masalah skalabilitas ketika semakin banyak transaksi ditambahkan ke jaringan.
Dengan sharding, node di jaringan dibagi menjadi kelompok yang disebut shard chains. Setiap shard chain bertanggung jawab untuk memproses subset transaksi di jaringan. Shard chains ini berkomunikasi satu sama lain untuk mencapai konsensus dan memvalidasi blok data transaksi.
Dalam konteks Ethereum, akan ada "blobs" shard daripada shard chains, karena menggunakan pendekatan danksharding yang lebih baru. Sistem shard Ethereum akan terdiri dari 64 database terhubung, dan transaksi akan diproses secara simultan dan paralel di setiap shard. Setiap shard akan memiliki "komite" yang terdiri dari 128 validator. Komite ini bertanggung jawab untuk mengusulkan dan memvalidasi setiap blok setiap 12 detik.
Mengapa sharding blockchain penting?
Selain manfaatnya terhadap skalabilitas blockchain, sharding juga memiliki implikasi penting terhadap desentralisasi. Sharding memungkinkan lebih banyak node untuk berpartisipasi dalam jaringan dan memproses transaksi, sehingga meningkatkan desentralisasi dan distribusi kekuasaan di jaringan. Hal ini juga dapat meningkatkan keamanan karena tidak ada satu titik kegagalan pada jaringan yang sangat terdesentralisasi.
Namun, sharding juga memperkenalkan tantangan baru terkait desentralisasi. Karena node pada jaringan yang di-shard dibagi menjadi kelompok-kelompok kecil, ada kemungkinan kolusi dan sentralisasi dalam kelompok-kelompok tersebut.
Di sinilah solusi Ethereum dengan danksharding berperan. Ini memungkinkan lebih banyak keacakan dan keberagaman di antara anggota komite, sehingga mengurangi kekhawatiran sentralisasi potensial.
Melalui penggunaan data availability sampling, danksharding akan memungkinkan Ethereum untuk memverifikasi jumlah data yang besar dengan mengambil sampel dari sejumlah kecil node, sehingga mengurangi kemungkinan manipulasi data.
Secara keseluruhan, sharding adalah langkah penting bagi teknologi blockchain untuk mencapai adopsi massal dan mengatasi masalah skalabilitas. Meskipun memiliki tantangan tersendiri, implementasi yang tepat dapat menghasilkan kinerja yang lebih baik dan desentralisasi pada jaringan blockchain.
Apa itu sharding di Ethereum?
Sharding di Ethereum akan bekerja bersama dengan layer-2 rollups, atau smart contracts, di mainnet yang memproses dan menyimpan data transaksi di luar jaringan. Dengan cara ini, sharding akan menangani pemrosesan transaksi sementara rollups menangani penyimpanan data status, menciptakan sistem yang lebih efisien untuk Ethereum untuk berkembang baik on-chain maupun off-chain.
Meskipun belum ada jadwal pasti kapan sharding akan sepenuhnya diimplementasikan di Ethereum, pembicaraan awal tentang pengiriman sharding pada tahun 2023 telah dibahas dalam komunitas Ethereum dan dipublikasikan di situs Ethereum.
Menurut tim Ethereum, rencana sharding belum final dan mereka masih mencari cara untuk membuat sharding seefisien mungkin. Seperti yang disebutkan sebelumnya, danksharding adalah salah satu yang menjadi perhatian saat ini.
Namun, yang sepakat adalah bahwa shard chains awalnya akan dialokasikan untuk menyediakan jaringan dengan data tambahan dan belum menangani smart contracts dan transaksi. Hal ini, dikombinasikan dengan rollups, diharapkan dapat memberikan peningkatan yang signifikan dalam skalabilitas.
Lebih khusus lagi, rollups akan memungkinkan aplikasi terdesentralisasi (DApps) untuk menggabungkan transaksi menjadi satu, menyimpannya di luar jaringan, dan menghasilkan bukti kriptografis untuk diserahkan ke blockchain. Ketika digunakan dalam kombinasi dengan shards yang menyediakan ketersediaan data tambahan, kedua teknik ini dapat membuat 100.000 TPS menjadi kenyataan.
Tujuan akhir, tentu saja, adalah membuat shard Ethereum sangat fungsional. Dalam hal ini, mereka mungkin dapat menyimpan dan menjalankan kode, serta menangani transaksi di masa depan. Ini berarti bahwa setiap shard harus berisi set unik saldo akun dan smart contracts, sehingga memerlukan komunikasi antar shard untuk memfasilitasi transaksi antar shard.
Namun, seperti yang telah dibahas, belum ada keputusan final, dan fungsionalitas tambahan ini masih diperdebatkan dan diteliti dalam komunitas Ethereum. Terlepas dari itu, opsi pertama adalah menghilangkan ide eksekusi status sama sekali - shard tidak akan menangani smart contracts dan hanya berfungsi sebagai gudang penyimpanan data.
Opsi kedua adalah mencapai kompromi dengan membuat beberapa shard menjadi "lebih pintar." Ini berarti menambahkan fungsionalitas ke beberapa shard eksekusi dan membiarkan yang lain berfungsi seperti biasa. Opsi lain adalah menunda diskusi tentang fungsionalitas shard dan menunggu implementasi zero-knowledge snarks.
Zero knowledge-SNARKs adalah jenis bukti kriptografis yang memastikan keberadaan transaksi tanpa harus mengungkapkan data apa pun tentang transaksi tersebut. Ini mungkin dapat memecahkan masalah komunikasi antar shard, karena zk-SNARKs dapat memungkinkan verifikasi transfer antar shard tanpa harus mengungkapkan data sensitif apa pun.
Secara keseluruhan, sharding memiliki potensi besar bagi Ethereum dan seluruh industri blockchain, tetapi juga memiliki tantangan yang perlu diatasi sebelum implementasi penuh.
Namun, dengan pelaksanaan yang tepat, teknologi sharding dapat meningkatkan kinerja dan desentralisasi pada jaringan Ethereum. Beberapa fitur khusus jaringan sharding di Ethereum:
Operasi node terdesentralisasi
Setiap orang dapat menjalankan node di Ethereum yang di-shard. Alih-alih meningkatkan ukuran database yang ada (yang dapat menyebabkan sentralisasi), sharding memungkinkan Ethereum untuk berkembang sambil tetap terdesentralisasi.
Pada jaringan yang diperbesar dengan database yang semakin besar, validator jaringan perlu menjaga persyaratan teknis jaringan. Ini termasuk komputer mahal, tagihan listrik besar, sistem pendingin, dan biaya pemeliharaan.
Dalam sistem seperti itu, sentralisasi dapat tidak disadari karena hambatan masuk yang terlalu tinggi. Namun, sharding tidak memerlukan validator untuk menyimpan semua data status jaringan pada komputer mereka. Teknik data dapat digunakan (seperti zero-knowledge Rollups) untuk mengonfirmasi apakah data telah tersedia di jaringan.
Partisipasi yang lebih besar
Salah satu manfaat jangka panjang dari sharding di Ethereum adalah peningkatan partisipasi. Karena jaringan akan dapat berkembang secara terkelola dan aman, tujuannya adalah mencapai titik di mana orang dapat menjalankan Ethereum pada laptop atau ponsel.
Secara ideal, menjalankan klien (perangkat lunak yang diperlukan untuk berinteraksi dengan jaringan Ethereum dan melihat data jaringan) akan menjadi lebih mudah diakses, menarik komunitas pengguna global yang lebih besar. Ini berkaitan dengan keamanan dan desentralisasi karena jaringan yang lebih terdesentralisasi secara signifikan mengurangi kemungkinan serangan atau kegagalan.
Kinerja dan efisiensi yang lebih baik
Sharding akan meningkatkan kecepatan dan throughput Ethereum karena pemrosesan transaksi tidak lagi terbatas pada satu rantai. Diperkirakan bahwa sharding dapat meningkatkan jumlah transaksi per detik di jaringan dengan jumlah yang signifikan, mendekati sistem pembayaran seperti Visa atau PayPal yang mampu memproses ribuan transaksi per detik.
Apakah sharding aman?
Tentu saja, salah satu masalah terbesar ketika berurusan dengan peningkatan jaringan adalah keamanan. Sharding membagi Ethereum menjadi jaringan yang lebih kecil, yang mungkin menjadi perhatian bagi beberapa orang. Salah satu masalah potensial adalah kemungkinan serangan antar shard, di mana pelaku jahat dapat menargetkan beberapa shard dan merusak jaringan secara keseluruhan.
Namun, protokol Ethereum telah dirancang dengan langkah-langkah untuk mengatasi kekhawatiran tersebut, termasuk pengambilan sampel acak untuk validator serta langkah-langkah pencegahan terhadap transisi status yang tidak valid dan ketergantungan urutan transaksi.
Yayasan Ethereum dan komunitas yang lebih luas terus melakukan penelitian dan pengembangan solusi untuk tantangan potensial dalam sharding, dengan tujuan akhir menciptakan jaringan yang aman, skalabel, dan terdesentralisasi untuk semua orang.
Jika berhasil diimplementasikan, teknologi sharding di Ethereum akan dapat mengubah bisnis dan industri dengan memfasilitasi adopsi massal dan membuka peluang baru untuk teknologi blockchain. Meningkatkan efisiensi dan menciptakan peluang baru melalui jaringan nilai bersama, rantai pasok global, dan keuangan terdesentralisasi hanyalah beberapa dari banyak kemungkinan.