Gambaran Lengkap Evolusi Arsitektur EVM: Strategi Penskalaan Bertahap Ethereum

Seiring dengan berkembangnya ekosistem Ethereum dengan cepat, cara untuk menskalakan jaringan sambil menjaga keamanan dan Desentralisasi telah muncul sebagai tantangan paling penting. Peta jalan teknis yang ditunjukkan oleh Vitalik Buterin menyajikan pendekatan komprehensif untuk efisiensi dan perluasan EVM. Ini adalah strategi untuk secara bertahap meningkatkan kapasitas pemrosesan Ethereum pada dua lapisan yang berbeda: jangka pendek dan jangka panjang.

Efisiensi Jangka Pendek EVM Ethereum: Optimasi Gas dan Paralelisasi Verifikasi Blok

Strategi skala jangka pendek berfokus pada memaksimalkan efisiensi operasionalnya sambil memanfaatkan desain mesin EVM yang ada. Peningkatan teknis yang berpusat pada peningkatan Glamsterdam diperkirakan akan secara bertahap meningkatkan kapasitas pemrosesan jaringan.

Dengan diperkenalkannya mekanisme daftar akses tingkat blok, proses verifikasi blok EVM dapat diparalelkan. Pekerjaan verifikasi yang sebelumnya dijalankan secara berurutan kini dapat diproses secara bersamaan oleh beberapa proses, sehingga waktu pembuatan blok secara keseluruhan dapat dipersingkat. Ini adalah perbaikan yang langsung berkaitan dengan peningkatan kecepatan pemrosesan transaksi di seluruh jaringan.

ePBS (Encrypted Proposer-Builder Separation) yang akan diperkenalkan di Glamsterdam memiliki beberapa fitur penting. Poin yang patut dicatat adalah kemampuan untuk memperluas waktu yang dialokasikan untuk verifikasi blok di setiap slot dari beberapa ratus milidetik menjadi proporsi waktu yang lebih besar. Dengan ini, proses verifikasi menjadi lebih fleksibel dan dapat memproses lebih banyak data dengan aman.

Mekanisme Gas Multidimensional: Inovasi Desain EVM

Mekanisme penetapan kembali gas bukan hanya penyesuaian tarif, tetapi juga berarti pergeseran mendasar dalam pemikiran desain EVM. Jika biaya gas untuk berbagai operasi dapat secara akurat mencerminkan waktu eksekusi dan konsumsi sumber daya yang sesuai, maka akan memungkinkan alokasi sumber daya jaringan yang lebih efisien.

Pengenalan gas multidimensional akan mengubah mekanisme gas yang selama ini dikelola dalam satu dimensi menjadi struktur yang memungkinkan pengelolaan batas yang independen untuk setiap jenis sumber daya. Pada tahap pertama, dalam pembaruan Glamsterdam, direncanakan untuk memisahkan “biaya pembuatan status” dari “biaya eksekusi dan calldata.”

Sebagai contoh konkret, dalam operasi SSTORE saat ini, mengubah slot penyimpanan dari nol menjadi non-nol menghabiskan 20000 gas. Setelah penetapan harga ulang di Glamsterdam, biaya ini diperkirakan akan meningkat secara signifikan, menjadi sekitar 60000 gas. Perubahan negatif yang terlihat ini sebenarnya memiliki tujuan strategis. Dengan memperluas batas gas secara bersamaan, kecepatan perluasan kemampuan eksekusi validasi blok dapat jauh melebihi kecepatan perluasan ukuran status blockchain.

Dalam desain EVM yang ada, gas diimplementasikan sebagai satu dimensi. Oleh karena itu, semua opcode seperti GAS dan CALL didasarkan pada asumsi ini, tetapi untuk transisi ke gas multidimensional, perlu untuk mengubah asumsi dasar ini tanpa mengubah dan mempertahankan kompatibilitas ke belakang.

Solusi yang diadopsi harus mematuhi kondisi tetap berikut. Pertama, jika panggilan dimulai dengan X gas, panggilan tersebut harus memiliki X gas dan tidak boleh digunakan untuk operasi normal, penciptaan status, atau dimensi lain yang mungkin ditambahkan di masa depan. Kedua, jika opcode GAS menunjukkan bahwa saat ini ada Y gas, maka meskipun panggilan yang mengkonsumsi X gas dikeluarkan, setidaknya Y − X gas harus tersisa setelah pengembalian panggilan dan harus dapat digunakan untuk operasi selanjutnya.

Dalam implementasi konkret, diperkenalkan N+1 dimensi gas. Secara default, N=1 (pembuatan status) dan satu dimensi tambahan disebut “reservoir”. Logika eksekusi EVM dirancang untuk mengutamakan konsumsi gas dari dimensi khusus sebanyak mungkin, dan akan melakukan konsumsi tambahan dari reservoir jika terjadi kekurangan.

Misalnya, dalam situasi di mana gas kepemilikan (100000 gas pembuatan status, 100000 reservoir ), jika SSTORE digunakan untuk membuat status baru 3 kali, transisi gas akan menjadi (100000, 100000)→ (45000, 95000)→ (0, 80000)→ (0, 20000). Dalam desain ini, opcode GAS mengembalikan reservoir, dan CALL berfungsi dengan mengirimkan jumlah gas yang ditentukan dari reservoir, sambil juga mengirimkan semua gas lainnya yang tidak berasal dari reservoir.

Dengan penerapan penetapan harga multidimensional yang menerapkan biaya gas yang berfluktuasi berbeda di berbagai dimensi sumber daya, diharapkan dapat meningkatkan keberlanjutan ekonomi jangka panjang dan mewujudkan efisiensi alokasi sumber daya yang lebih baik.

Jalur penskalaan jangka panjang: Penggabungan ZK-EVM dan Blobs

Perbaikan jangka pendek meningkatkan efisiensi mesin EVM yang ada, sementara strategi penskalaan jangka panjang mempertimbangkan perubahan desain yang lebih mendasar. Dua arah teknologi utama, ZK-EVM (verifikasi eksekusi EVM berbasis bukti nol pengetahuan) dan Blobs, akan membentuk masa depan Ethereum.

Pada tahun 2026, kemunculan klien yang mendukung ZK-EVM akhirnya akan menjadi kenyataan. Kita berada pada tahap di mana node dapat berpartisipasi dalam attestasi (verifikasi tanda tangan ke jaringan) menggunakan ZK-EVM. Namun, pada tahap awal ini, klien-klien tersebut belum mencapai tingkat keamanan yang cukup, sehingga jaringan secara keseluruhan tidak dapat sepenuhnya bergantung padanya. Sekitar 5% node di jaringan diperbolehkan menggunakan ZK-EVM, tetapi adopsi lebih dari persentase itu akan ditunda. Pada tahap ini, jika terjadi masalah dengan bukti ZK-EVM, imbalan staking dari node individual tidak akan disita, tetapi ada kemungkinan terjadi pembangunan blok yang tidak valid, yang dapat mengakibatkan kerugian pendapatan bagi node tersebut.

Pada tahun 2027, disarankan untuk lebih banyak node menjalankan ZK-EVM. Ini adalah periode di mana fokus ditempatkan pada verifikasi formal dan peningkatan keamanan yang berkelanjutan. Yang penting adalah bahwa hanya 20% node jaringan yang menggunakan ZK-EVM, yang memungkinkan penyediaan jalur verifikasi biaya rendah untuk solo staker dan secara signifikan meningkatkan batas gas. Mengingat bahwa total jumlah solo staker sendiri kurang dari 20% dari jaringan, perbaikan pada tahap ini akan memberikan manfaat bagi banyak pengguna.

Pada tahap di mana teknologi telah cukup matang, mekanisme pengujian paksa 3-of-5 direncanakan akan diperkenalkan. Ini berarti bahwa untuk sebuah blok dianggap valid, harus mencakup setidaknya 3 dari 5 sistem pembuktian yang berbeda. Mekanisme pembuktian yang beragam ini akan mengurangi risiko bergantung pada satu teknologi dan semakin meningkatkan ketahanan jaringan. Pada tahap selanjutnya, diharapkan sebagian besar node akan beralih ke ketergantungan pada pembuktian ZK-EVM, kecuali node yang memerlukan fungsi indeks.

Dalam jangka panjang, tujuan adalah untuk lebih memperkuat ZK-EVM dan melakukan verifikasi formal yang lebih ketat. Pada tahap ini, perubahan struktural di tingkat mesin virtual, termasuk arah seperti RISC-V, juga akan dipertimbangkan. Ini menunjukkan kemungkinan evolusi mendasar dari desain mesin EVM itu sendiri.

Evolusi ke Blobs dan Lapisan Data yang Lebih Tinggi

Mengenai Blobs, melalui perbaikan terus-menerus pada lapisan transportasi PeerDA, tujuan akhirnya adalah mencapai throughput data sekitar 8 MB/detik. Tingkat kemampuan pemrosesan data ini dapat memenuhi permintaan Ethereum itu sendiri dengan cukup baik. Namun, Ethereum tidak dimaksudkan untuk menjadi lapisan data berskala global, melainkan hanya memenuhi tingkat permintaan sebagai jaringan yang independen.

Saat ini, Blobs terutama digunakan untuk penyimpanan data solusi lapisan 2 (L2). Sebagai evolusi ke depan, arah untuk menulis data blok Ethereum itu sendiri langsung ke Blobs sedang dipertimbangkan. Tujuan dari perubahan ini sangat penting. Ini akan memungkinkan verifikasi jaringan Ethereum yang sangat terukur tanpa perlu mengunduh dan menjalankan kembali seluruh rantai.

Dua teknologi penting akan digabungkan untuk mewujudkan tujuan ini. Pertama, ZK-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge) akan membuat proses eksekusi ulang itu sendiri tidak diperlukan. Selanjutnya, PeerDAS dan Blobs akan memungkinkan verifikasi ketersediaan data tanpa harus mengunduh semua data. Kombinasi ini akan membuat partisipasi verifikasi penuh dalam jaringan menjadi kenyataan bahkan dengan node ringan.

Strategi penskalaan keseluruhan Ethereum menunjukkan pendekatan untuk secara bertahap memperluas kapasitas jaringan sambil menyeimbangkan efisiensi jangka pendek dan evolusi struktural jangka panjang. Optimalisasi EVM yang berkelanjutan dan pengenalan bertahap teknologi verifikasi baru akan menentukan perkembangan jaringan Ethereum dalam beberapa tahun mendatang.