Solusi Skalabilitas Layer 1 vs. Layer 2 pada Blockchain

Poin Penting

• Trilema blockchain menyoroti tantangan utama yang dihadapi jaringan blockchain dalam menyeimbangkan tiga aspek krusial: keamanan, desentralisasi, dan skalabilitas. Tantangan ini menjadi ciri khas pengembangan blockchain.

• Beragam solusi skalabilitas telah dikembangkan dan terus berkembang untuk mengatasi keterbatasan yang melekat. Solusi ini umumnya terbagi dalam dua kategori: sebagian fokus pada optimalisasi arsitektur rantai utama (Layer 1), sementara lainnya membangun rantai atau protokol tambahan (Layer 2).

• Solusi skalabilitas Layer 1 mencakup perubahan mendasar pada arsitektur dan aturan operasional blockchain utama guna meningkatkan performa. Modifikasi dapat berupa perubahan mekanisme konsensus, penerapan teknik sharding, atau penyesuaian parameter blok untuk memperbaiki throughput transaksi.

• Layer 2 terdiri atas kerangka kerja dan protokol sekunder di atas blockchain Layer 1 yang sudah ada. Solusi ini mengurangi beban rantai utama dengan memproses transaksi secara off-chain, sehingga menurunkan kemacetan dan meningkatkan efisiensi jaringan.

• Evolusi teknologi blockchain ke depan kemungkinan besar akan mengandalkan kombinasi strategis antara Layer 1 dan Layer 2. Pendekatan hibrida ini memanfaatkan Layer 1 untuk keamanan dan penyelesaian akhir yang kuat, sementara Layer 2 memungkinkan kecepatan transaksi lebih tinggi serta biaya jauh lebih rendah bagi pengguna.

Pendahuluan

Popularitas dan adopsi mata uang kripto berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir, membawa lonjakan pengguna baru dan volume transaksi yang belum pernah terjadi ke jaringan blockchain. Walaupun teknologi blockchain telah terbukti revolusioner dan transformatif dalam berbagai kasus penggunaan, skalabilitas—yakni kapasitas sistem untuk menangani permintaan yang meningkat tanpa menurunkan kinerja—masih menjadi tantangan utama industri.

Blockchain publik yang memprioritaskan desentralisasi dan keamanan sering kali kesulitan mencapai throughput transaksi tinggi. Trade-off yang melekat ini menciptakan bottleneck signifikan ketika jaringan berusaha melakukan scaling demi memenuhi permintaan yang terus meningkat.

Tantangan mendasar ini dikenal sebagai trilema blockchain, yakni konsep yang menggambarkan betapa sulitnya sistem terdesentralisasi untuk secara simultan mencapai tingkat desentralisasi tinggi, keamanan yang kuat, dan skalabilitas maksimal. Dalam praktiknya, jaringan blockchain biasanya memprioritaskan dua dari tiga atribut tersebut dengan mengorbankan yang ketiga—menjadi tantangan desain berkelanjutan bagi pengembang dan arsitek.

Untuk mengatasi dan berpotensi memecahkan trilema ini, pengembang dan peneliti telah menciptakan berbagai pendekatan skalabilitas. Sebagian solusi fokus pada modifikasi dan optimalisasi arsitektur blockchain utama (Layer 1), sementara lainnya beroperasi melalui protokol sekunder di atas jaringan utama (Layer 2). Setiap pendekatan memiliki keunggulan dan trade-off tersendiri.

Layer 1 vs. Layer 2

Layer 1 adalah tingkat dasar dari arsitektur blockchain, yakni jaringan utama tempat transaksi diselesaikan dan dicatat secara permanen. Blockchain Layer 1 berfungsi sebagai lapisan kepercayaan dan sumber kebenaran utama untuk semua transaksi. Contoh utamanya meliputi Bitcoin, Ethereum, BNB Chain, dan Solana, masing-masing dengan mekanisme konsensus dan arsitektur unik.

Layer 2 merujuk pada jaringan, protokol, atau kerangka kerja yang dibangun di atas blockchain Layer 1. Solusi ini dirancang untuk meningkatkan kapabilitas blockchain dasar tanpa mengubah protokol intinya. Contohnya, Lightning Network sebagai solusi Layer 2 untuk Bitcoin memungkinkan transaksi yang lebih cepat dan murah, sedangkan Arbitrum dan Optimism sebagai Layer 2 untuk Ethereum secara signifikan meningkatkan throughput transaksi.

Peningkatan skalabilitas umumnya dikategorikan berdasarkan lokasi penerapannya dalam stack blockchain:

• Solusi Layer 1 adalah perubahan langsung pada aturan, mekanisme, atau arsitektur blockchain dasar, seperti mengubah mekanisme konsensus, menerapkan sharding, atau menyesuaikan parameter blok.

• Solusi Layer 2 memanfaatkan jaringan atau protokol eksternal sebagai lapisan paralel untuk memproses transaksi di luar rantai utama, sehingga mengurangi kemacetan pada jaringan utama sambil menjaga keamanan.

Solusi Skalabilitas Layer 1 yang Umum

Peningkatan Mekanisme Konsensus

Pendekatan skalabilitas Layer 1 yang utama adalah transisi dari sistem konsensus yang lambat dan boros energi ke alternatif efisien. Banyak blockchain beralih dari Proof of Work (PoW), yang membutuhkan sumber daya komputasi dan energi besar, ke mekanisme seperti Proof of Stake (PoS).

Misalnya, Ethereum telah menyelesaikan transisi ke PoS melalui upgrade besar, sehingga meningkatkan kemampuannya dalam memproses transaksi dan memvalidasi data, serta menjadi lebih ramah lingkungan. PoS menggunakan staking—di mana peserta mengunci koin sebagai jaminan—sebagai pengganti penambangan yang boros energi untuk memverifikasi transaksi. Pendekatan ini menurunkan konsumsi energi, mempercepat finalisasi blok, dan memperbesar potensi skalabilitas.

Teknologi Sharding

Sharding adalah pendekatan inovatif untuk skalabilitas blockchain yang memecah database besar menjadi bagian-bagian lebih kecil ("shard"). Alih-alih setiap node memproses semua transaksi, sharding membagi beban kerja ke rantai paralel atau shard.

Pemrosesan paralel ini memungkinkan blockchain menangani banyak transaksi sekaligus di berbagai shard, sehingga meningkatkan efisiensi dan throughput jaringan. Masing-masing shard memiliki riwayat transaksi dan status sendiri, sementara rantai utama mengoordinasikan integritas sistem. Pendekatan ini berpotensi melipatgandakan kapasitas transaksi sesuai jumlah shard yang diterapkan.

Peningkatan Ukuran Blok

Beberapa jaringan blockchain meningkatkan skalabilitas dengan memperbesar ukuran blok. Blok yang lebih besar dapat menampung lebih banyak transaksi per blok, sehingga meningkatkan throughput transaksi jaringan. Pendekatan ini memberikan manfaat skalabilitas secara langsung.

Namun, solusi ini memiliki trade-off besar. Blok yang lebih besar memerlukan ruang penyimpanan, bandwidth, dan sumber daya komputasi lebih banyak untuk proses validasi. Kebutuhan sumber daya yang meningkat ini dapat menyulitkan pengguna reguler dan operator kecil menjalankan node validasi penuh, sehingga mengorbankan aspek desentralisasi pada trilema blockchain.

Solusi Skalabilitas Layer 2 yang Umum

Rollup

Rollup adalah solusi skalabilitas yang populer dan efektif, khususnya untuk Ethereum dan platform smart contract lainnya. Rollup bekerja dengan menggabungkan ratusan hingga ribuan transaksi off-chain ke dalam satu batch sebelum diajukan ke rantai utama untuk penyelesaian akhir.

Optimistic Rollup: Jaringan seperti Optimism dan Arbitrum menggunakan optimistic rollup, yang berasumsi transaksi valid secara default. Sistem ini menyediakan periode tantangan "fraud-proof" di mana peserta dapat membantah dan membuktikan transaksi tidak valid. Pendekatan ini memberikan keseimbangan antara skalabilitas dan keamanan dengan implementasi yang sederhana.

Zero-Knowledge Rollup: Jaringan seperti zkSync dan Scroll menggunakan zero-knowledge (ZK) rollup yang memanfaatkan bukti kriptografi canggih untuk memverifikasi transaksi secara instan dan matematis. ZK rollup menawarkan keamanan tinggi dan privasi lebih baik tanpa memerlukan periode tantangan. Meski implementasinya lebih kompleks, solusi ini memberikan skalabilitas dan keamanan optimal.

Sidechain

Sidechain adalah jaringan blockchain independen dengan mekanisme konsensus dan validator sendiri. Contohnya Polygon PoS sebagai sidechain Ethereum. Berbeda dengan rollup, sidechain menjaga infrastruktur keamanannya sendiri dan tidak langsung mewarisi jaminan keamanan dari Layer 1.

Sidechain biasanya menawarkan pemrosesan transaksi lebih cepat dan biaya lebih rendah dibanding rantai utama, tetapi menambah asumsi kepercayaan. Pengguna harus mempercayai validator dan model keamanan sidechain, yang mungkin kurang kuat dari rantai utama.

State Channel

State channel menciptakan lingkungan komunikasi dua arah antara peserta, sehingga mereka dapat melakukan banyak transaksi off-chain. Hanya saldo pembukaan dan penutupan akhir yang dicatat di blockchain utama.

Bitcoin Lightning Network menggunakan model state channel ini, memungkinkan pembayaran Bitcoin instan dan berbiaya rendah untuk transaksi sehari-hari. Pendekatan ini sangat efektif untuk transaksi berulang antar pihak yang sama, seperti micropayment atau perdagangan frekuensi tinggi.

Blockchain Bersarang

Pada arsitektur blockchain bersarang, blockchain utama mendelegasikan pekerjaan komputasi ke rantai sekunder ("anak"). Rantai anak ini menjalankan transaksi dan komputasi secara independen, lalu melaporkan hasilnya ke rantai "induk" untuk penyelesaian dan jaminan keamanan.

Kerangka Plasma pada Ethereum adalah contoh pendekatan ini, membentuk struktur hierarkis blockchain yang memproses transaksi lebih efisien sekaligus tetap mendapatkan keamanan dari rantai utama Ethereum. Arsitektur ini meningkatkan skalabilitas secara signifikan dengan tetap terhubung ke keamanan lapisan dasar.

Layer 1 vs. Layer 2: Perbedaan Utama

Layer 1 dan Layer 2 sama-sama bertujuan meningkatkan performa dan skalabilitas jaringan, namun memiliki pendekatan berbeda serta keunggulan dan trade-off tersendiri.

Keterbatasan Solusi Skalabilitas

Layer 1 dan Layer 2 sama-sama menawarkan manfaat, namun masing-masing memiliki keterbatasan dan tantangan yang harus dipertimbangkan dengan cermat.

Keterbatasan Layer 1: Pembaruan dan modifikasi rantai utama sangat menantang. Perubahan besar seperti peningkatan ukuran blok, penerapan sharding, atau perubahan konsensus sering memerlukan hard fork—perubahan protokol yang dapat membelah komunitas dan menghasilkan versi blockchain terpisah. Upgrade ini membutuhkan pengujian intensif, konsensus luas di antara pemangku kepentingan, dan koordinasi cermat untuk menghindari gangguan jaringan. Tantangan tata kelola dan potensi perpecahan komunitas membuat upgrade Layer 1 menjadi proses yang lambat dan kadang kontroversial.

Keterbatasan Layer 2: Layer 2 menawarkan kecepatan dan biaya rendah, namun menambah kompleksitas pada pengalaman pengguna dan arsitektur sistem. Pengguna harus menjembatani aset antara rantai utama dan Layer 2, yang dapat membingungkan pemula dan menambah risiko keamanan. Likuiditas sering terfragmentasi di berbagai Layer 2, sehingga menyulitkan pemindahan aset antar platform.

Selain itu, beberapa solusi Layer 2 bergantung pada sequencer atau operator terpusat untuk mengurutkan dan memproses transaksi, sehingga menambah titik kegagalan dan asumsi kepercayaan yang berbeda dari desentralisasi penuh rantai utama. Sentralisasi ini, meski terbatas, adalah trade-off yang perlu dipahami dan dipertimbangkan pengguna.

Kesimpulan

Ekosistem blockchain berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir. Agar mampu melayani adopsi massal dan miliaran pengguna global, jaringan blockchain harus mengembangkan solusi yang sekaligus aman, terdesentralisasi, dan memiliki throughput transaksi tinggi.

Pembaruan Layer 1 seperti sharding, peningkatan mekanisme konsensus, dan optimasi protokol tetap penting untuk keberlanjutan dan skalabilitas blockchain jangka panjang. Perbaikan mendasar ini memperkuat lapisan dasar dan menyediakan fondasi kokoh bagi ekosistem.

Di sisi lain, solusi Layer 2 menawarkan peningkatan kecepatan dan penurunan biaya transaksi yang sangat dibutuhkan untuk kebutuhan pengguna saat ini dan adopsi massal. Solusi ini mewujudkan penggunaan praktis sehari-hari yang secara ekonomi tak memungkinkan di jaringan Layer 1 yang padat.

Kedepannya, ekosistem blockchain yang sukses akan menerapkan kombinasi strategis kedua pendekatan: menjaga blockchain Layer 1 yang kuat dan aman untuk penyelesaian akhir dan keamanan, serta memanfaatkan Layer 2 yang fleksibel dan efisien untuk transaksi harian, aplikasi kompleks, dan operasi frekuensi tinggi. Arsitektur berlapis ini adalah jalur paling menjanjikan untuk skalabilitas global blockchain dengan tetap mempertahankan prinsip desentralisasi dan keamanan.

FAQ

Apa itu Blockchain Layer 1 dan Layer 2? Apa perbedaan mendasarnya?

Layer 1 adalah jaringan blockchain utama seperti Bitcoin dan Ethereum. Layer 2 adalah solusi skalabilitas di atas Layer 1 untuk meningkatkan kecepatan transaksi dan menurunkan biaya. Perbedaan utamanya, Layer 1 adalah jaringan utama, Layer 2 berfungsi sebagai jaringan sekunder.

Solusi skalabilitas Layer 2 vs Layer 1: apa kelebihan dan kekurangannya?

Layer 2 menawarkan throughput lebih tinggi dan biaya transaksi lebih rendah dengan pemrosesan off-chain. Namun, solusi ini menambah kompleksitas dan risiko keamanan dari kerentanan smart contract dibandingkan penyelesaian langsung di Layer 1.

Apa saja solusi utama Layer 2? (Rollup, Sidechain, State Channel, dll.)

Solusi Layer 2 utama meliputi Rollup (Optimistic dan ZK), State Channel, Sidechain, dan Validium. Rollup menggabungkan transaksi untuk menurunkan biaya dan latency serta menjaga keamanan melalui verifikasi atau bukti on-chain.

Apakah penggunaan Layer 2 mempengaruhi keamanan? Apa trade-off keamanannya?

Solusi Layer 2 mewarisi keamanan dari Layer 1, sehingga umumnya kurang aman dibandingkan Layer 1 saja. Namun, mereka menawarkan transaksi lebih cepat dan biaya lebih rendah dengan tetap menjaga tingkat keamanan yang wajar melalui verifikasi Layer 1.

Bagaimana biaya dan kecepatan transaksi Layer 1 dan Layer 2?

Layer 1 memiliki biaya transaksi tinggi dan kecepatan lambat akibat kemacetan jaringan. Layer 2 menawarkan biaya jauh lebih rendah dan kecepatan transaksi lebih tinggi dengan pemrosesan off-chain dan penyelesaian di Layer 1.

Apa karakteristik solusi Arbitrum, Optimism, dan Polygon dalam ekosistem Layer 2 Ethereum?

Arbitrum menggunakan Optimistic Rollup dengan throughput tinggi. Optimism memakai OP Stack untuk eksekusi efisien. Polygon beroperasi sebagai sidechain dengan mekanisme konsensus sendiri. Masing-masing menawarkan trade-off berbeda dalam kecepatan, keamanan, dan desentralisasi untuk kebutuhan aplikasi yang berbeda.

Kapan memilih Layer 1 dan kapan Layer 2?

Pilih Layer 1 untuk kebutuhan keamanan dan stabilitas tinggi. Pilih Layer 2 untuk throughput transaksi lebih besar dan biaya rendah. Layer 1 memodifikasi protokol dasar; Layer 2 melakukan scaling tanpa mengubah protokol dasar.

Bagaimana cara kerja bridge cross-chain Layer 2? Apa risikonya?

Bridge Layer 2 menggunakan perantara terdesentralisasi untuk transfer aset antar rantai lewat mekanisme lock-and-mint. Risiko meliputi kerentanan keamanan, bug smart contract, sentralisasi node validator, dan kekurangan likuiditas saat transfer volume tinggi.