Membaca State L1 Aman di L2 dengan Storage Proofs Blockchain

Dalam evolusi teknologi blockchain, skalabilitas telah menjadi tantangan fundamental. Ketika jumlah pengguna dan transaksi meningkat di lapisan dasar, atau yang sering disebut Layer 1 (L1) seperti Ethereum, jaringan dapat menjadi lambat dan biaya transaksi (gas fee) melonjak. Untuk mengatasi hal ini, berbagai solusi Layer 2 (L2) telah dikembangkan. Solusi L2 ini beroperasi di atas L1, memproses transaksi secara off-chain dan kemudian menyelesaikannya atau mewariskan keamanan dari L1. Interaksi antara L1 dan L2 ini sangat krusial. L2 perlu berkomunikasi dengan L1, tidak hanya untuk menyimpan data transaksi akhir atau status, tetapi juga untuk sesekali membaca 'state' atau kondisi data spesifik yang ada di L1 secara aman. Komunikasi yang efisien dan terutama aman antara lapisan ini adalah fondasi bagi arsitektur blockchain modern yang terukur dan terhubung.

Namun, bagaimana L2 dapat memastikan data yang dibacanya dari L1 adalah akurat dan belum dimanipulasi? Inilah tantangan utama dalam membangun komunikasi antar-lapisan yang terpercaya dan memastikan keamanan pembacaan state L1 oleh L2 yang kokoh.

Tantangan dalam Membaca State L1 dari Layer 2 secara Terpercaya

Secara inheren, smart contract yang berjalan di Layer 2 tidak memiliki akses langsung dan instan ke seluruh 'state' Layer 1. State L1 ini adalah gambaran lengkap dari semua saldo akun, data smart contract, dan informasi relevan lainnya pada blok tertentu. Pada blockchain seperti Ethereum, state ini direpresentasikan dalam struktur data kriptografis yang kompleks yang dikenal sebagai Merkle Patricia Trie (MPT). Setiap perubahan state menghasilkan root hash MPT yang baru, yang kemudian dimasukkan ke dalam header blok L1.

Meskipun root state L1 untuk blok-blok sebelumnya tersedia (biasanya disinkronkan atau dikomit ke L2 melalui berbagai mekanisme, seperti deposit bridge atau konsensus pada L2 tentang blok L1 yang valid), smart contract di L2 tidak dapat secara trivial "meminta" nilai dari sebuah kunci spesifik (misalnya, saldo akun atau data variabel smart contract) dalam state MPT L1 dan langsung mempercayai hasilnya. Mengapa demikian?

Pertama, state L1 sangat besar dan terus berubah. Menyimpan atau meniru seluruh state L1 di L2 akan mengalahkan tujuan skalabilitas L2. Kedua, L2 dan L1 adalah jaringan yang beroperasi secara semi-independen dengan mekanisme konsensus mereka sendiri. Sebuah entitas off-chain atau bahkan node di L2 mungkin bisa "membaca" data dari node L1, tetapi bagaimana smart contract di L2 bisa tahu bahwa data yang dibacanya itu asli, tidak dimanipulasi, dan sesuai dengan state L1 yang sebenarnya pada blok spesifik yang disepakati?

Jika L2 harus mengandalkan pihak ketiga (seperti oracle terpusat atau bahkan node L1 tunggal) untuk menyediakan data state L1, ini akan memperkenalkan titik kegagalan tunggal dan meniadakan sifat trustless dari sistem blockchain. Pihak ketiga tersebut bisa saja dengan sengaja memberikan data yang salah atau ketinggalan zaman. Risiko ini sangat signifikan, terutama dalam konteks keamanan jembatan blockchain di mana aset bernilai tinggi dipertaruhkan saat berpindah antar-layer. Banyak eksploitasi jembatan (bridge) blockchain terjadi karena adanya kerentanan dalam mekanisme verifikasi data lintas rantai.

Oleh karena itu, kebutuhan akan mekanisme jembatan yang trustless yang memungkinkan L2 untuk secara kriptografis memverifikasi keaslian data state L1 tanpa harus mempercayai penyedia data menjadi sangat penting. Di sinilah konsep bukti penyimpanan (storage proofs) berperan.

Pengantar Storage Proofs: Apa Itu dan Bagaimana Mekanisme Dasarnya

Pada dasarnya, storage proofs, atau sering disebut state proof, adalah sebuah bukti kriptografis yang memungkinkan seseorang atau smart contract untuk memverifikasi bahwa sepotong data spesifik (misalnya, nilai dari sebuah kunci dalam penyimpanan smart contract, atau saldo Ether dari sebuah alamat) benar-benar ada di lokasi tertentu dalam 'state' blockchain Layer 1 pada waktu tertentu, yang diidentifikasi oleh hash blok L1.

Mekanisme dasar di balik storage proofs sangat bergantung pada struktur data pohon Merkle (Merkle Tree), khususnya Merkle Patricia Trie (MPT) yang digunakan oleh Ethereum. MPT adalah struktur data trie yang setiap node-nya di-hash, dan hash dari node induk bergantung pada hash dari node-node anaknya. Ini berarti setiap perubahan data di level paling bawah (daun/leaf nodes, yang merepresentasikan data aktual seperti saldo akun atau variabel smart contract) akan mengubah hash di node-node yang bersangkutan hingga ke node paling atas, yang disebut Merkle Root atau State Root.

State Root L1, seperti yang disebutkan sebelumnya, dikomit dalam header setiap blok L1. Ini adalah satu-satunya representasi hash dari seluruh state L1 pada blok tersebut. Jika Anda memiliki State Root yang valid dan terpercaya (yang didapat dari header blok L1 yang disepakati L2 sebagai valid), Anda dapat memverifikasi keaslian sepotong data spesifik.

Merkle proof dalam konteks storage proofs bekerja sebagai berikut:

1. Anda ingin membuktikan bahwa data tertentu (misalnya, saldo akun A adalah X Ether) ada di State L1 pada blok B.
2. Data "saldo akun A adalah X Ether" adalah salah satu "daun" (leaf node) dalam Merkle Patricia Trie L1 pada blok B.
3. Untuk membuktikan keberadaan data ini tanpa harus menyediakan seluruh trie, Anda hanya perlu menyediakan data itu sendiri ditambah serangkaian hash dari node-node saudara di sepanjang jalur dari daun tersebut hingga ke State Root. Ini disebut "Merkle Proof Path" atau "Witness".
4. Dengan data, proof path, dan State Root L1 yang diketahui, siapa pun dapat secara matematis menghitung ulang hash di sepanjang path tersebut ke atas.
5. Jika perhitungan ulang menghasilkan hash yang sama persis dengan State Root L1 yang diketahui, maka ini secara kriptografis membuktikan bahwa data tersebut benar-benar ada di lokasi yang diklaim dalam state L1 yang diwakili oleh State Root tersebut.

Singkatnya, storage proof adalah Merkle Proof Path yang dikonstruksikan dari data spesifik dalam state L1 (yang berbasis MPT) ke State Root L1 pada blok tertentu. Verifikasi proof ini memungkinkan validasi data tanpa perlu mengakses seluruh state L1.

Bagaimana Storage Proofs Memungkinkan L2 Membaca State L1 dengan Aman

Dengan memahami mekanisme dasar storage proofs, kita dapat melihat bagaimana ini menjadi kunci untuk keamanan pembacaan state L1 oleh L2. Proses ini memungkinkan smart contract di L2 untuk mendapatkan informasi spesifik dari State L1 dan memverifikasi keasliannya di dalam rantai L2 itu sendiri, tanpa bergantung pada kepercayaan kepada penyedia data.

Berikut adalah alur kerja yang disederhanakan:

1. Permintaan Data: Sebuah entitas di L2 (misalnya, smart contract atau pengguna yang berinteraksi melalui smart contract L2) memerlukan data spesifik dari Layer 1. Contoh klasiknya adalah memeriksa saldo Ether atau token ERC-20 di alamat L1 tertentu untuk tujuan bridging atau interaksi lainnya. Permintaan ini spesifik: mereka ingin tahu nilai data pada kunci (alamat akun atau slot penyimpanan) di blok L1 tertentu yang hash-nya diketahui dan dipercaya oleh L2.
2. Pembuatan Bukti: Seseorang atau layanan (misalnya, node L1, sequencer L2, atau layanan off-chain yang dipercaya untuk menyediakan bukti, tetapi tidak dipercaya untuk keaslian data itu sendiri) mengambil data yang diminta dari State L1 pada blok yang relevan. Bersamaan dengan data tersebut, mereka menghasilkan Merkle Proof Path (storage proof) dari lokasi data itu dalam Merkle Patricia Trie L1 hingga ke State Root L1 pada blok tersebut.
3. Penyediaan Data dan Bukti ke L2: Data yang diminta dan storage proof yang sesuai dikirim ke smart contract yang relevan di Layer 2. Mekanisme pengiriman ini bisa bervariasi tergantung arsitektur L2 (misalnya, sebagai bagian dari data transaksi yang disetorkan ke L1, atau melalui mekanisme cross-chain messaging yang terpisah).
4. Verifikasi On-Chain di L2: Smart contract di L2 menerima data dan bukti. Yang paling penting, smart contract L2 ini memiliki akses ke State Root L1 untuk blok yang relevan. State Root L1 ini adalah hash yang telah dikomit ke L1 dan diketahui oleh L2 sebagai valid (misalnya, karena L2 telah memproses header blok L1 tersebut). Smart contract L2 kemudian menjalankan fungsi verifikasi kriptografis. Menggunakan data, proof path, dan State Root L1 yang diketahui, smart contract menghitung ulang hash yang seharusnya ada di setiap level Merkle Tree dari daun hingga ke root.
5. Aksi Berdasarkan Verifikasi: Jika perhitungan ulang berhasil mencapai State Root L1 yang valid, smart contract L2 yakin bahwa data yang disediakan adalah asli dan benar-benar ada di State L1 pada blok yang diklaim. Smart contract kemudian dapat melanjutkan eksekusi berdasarkan data L1 yang terverifikasi ini. Jika perhitungan ulang gagal (hash tidak cocok dengan State Root L1 yang diketahui), bukti dianggap tidak valid, dan data ditolak.

Inti dari proses ini adalah aspek trustless-nya. Smart contract L2 tidak perlu mempercayai siapa pun yang menyediakan data dan bukti. Ia hanya perlu mempercayai State Root L1 itu sendiri, yang keasliannya dijamin oleh konsensus L1 yang kuat. Proses verifikasi Merkle Proof adalah fungsi deterministik yang hanya dapat berhasil jika data dan bukti sesuai dengan State L1 yang diwakili oleh State Root. Ini secara efektif menyelesaikan masalah cara L2 membaca state L1 secara aman, mengubah bacaan data dari L1 menjadi operasi yang dapat diverifikasi secara kriptografis di L2.

Implementasi dan Implikasi Keamanan Storage Proofs

Storage proofs bukanlah konsep teoretis semata; mereka adalah komponen infrastruktur vital yang diimplementasikan dalam berbagai solusi Layer 2 dan protokol lintas rantai. Perannya dalam membangun keamanan rollup Layer 2 dan keamanan komunikasi lintas rantai sangat signifikan.

Penerapan pada Rollup

Dalam konteks rollup, storage proofs digunakan secara ekstensif. Contoh paling jelas adalah pada Optimistic Rollups. Optimistic Rollups berasumsi bahwa transaksi L2 valid secara default dan hanya memerlukan verifikasi jika ada yang menantangnya (fraud proof). Jika ada tantangan, penantang harus membuktikan bahwa operator rollup (sequencer) melakukan transisi state L2 yang tidak valid, yang mungkin melibatkan pembacaan state L1 yang salah. Penantang dapat menggunakan storage proofs untuk menunjukkan state L1 yang sebenarnya pada saat transaksi yang dipermasalahkan, sehingga membuktikan klaim sequencer tentang state L1 salah. Ini adalah mekanisme penting dalam model keamanan Optimistic Rollup.

Meskipun ZK Rollups menggunakan validity proof yang lebih kompleks (Zero-Knowledge Proofs) untuk membuktikan kebenaran komputasi L2 secara off-chain, storage proofs (atau mekanisme proof berbasis Merkle serupa) sering kali menjadi bagian dari input yang dimasukkan ke dalam sirkuit ZK. ZKP mungkin perlu membuktikan bahwa operasi di L2 (misalnya, transfer token) didasarkan pada state awal yang valid di L1 (misalnya, saldo awal pengirim) atau bahwa state akhir setelah transaksi L2 akan tercermin dengan benar dalam state L1 (misalnya, saat withdrawal). Verifikasi data state L1 dalam konteks ini dapat mengandalkan storage proofs yang dimasukkan dan diverifikasi dalam bukti ZK itu sendiri.

Peran dalam Keamanan Cross-Chain Bridge

Salah satu aplikasi paling kritis dari storage proofs adalah dalam keamanan interoperabilitas blockchain, khususnya untuk bridge yang menghubungkan L1 dan L2, atau bahkan antar-L1. Bayangkan sebuah bridge yang memungkinkan pengguna memindahkan token dari L1 ke L2. Mekanisme umumnya adalah pengguna mengunci token di smart contract L1, dan kemudian jumlah yang setara dicetak (mint) di L2. Untuk mencetak token di L2, smart contract L2 perlu memastikan bahwa token benar-benar telah dikunci di smart contract L1. Ini memerlukan verifikasi data state L1 – spesifiknya, bahwa saldo token pengguna di smart contract penguncian L1 telah berkurang atau telah dicatat dalam mekanisme penguncian smart contract L1. Storage proof memungkinkan smart contract L2 untuk secara kriptografis memverifikasi state kunci di L1, menjadikannya komponen fundamental untuk bridge yang trustless dan aman.

Mengatasi Sebagian Masalah Oracle

Storage proofs juga dapat dianggap sebagai solusi untuk bagian spesifik dari masalah oracle blockchain. Masalah oracle secara umum adalah tantangan untuk mendapatkan data dari dunia nyata (off-chain) ke dalam blockchain (on-chain) secara terpercaya. Storage proofs tidak menyelesaikan masalah data off-chain, tetapi mereka secara efektif menyelesaikan masalah mendapatkan data on-chain dari Layer 1 ke Layer 2 secara terpercaya tanpa oracle eksternal yang dipercaya untuk keaslian data itu sendiri. Mereka hanya perlu oracle (atau penyedia data) yang menyediakan data dan proof, tetapi verifikasi keasliannya dilakukan secara on-chain oleh smart contract L2.

Manfaat Utama

Manfaat penggunaan storage proofs meliputi:

• Trustlessness: Menghilangkan kebutuhan untuk mempercayai pihak ketiga untuk memverifikasi data state on-chain. Verifikasi dilakukan secara kriptografis.
• Keamanan yang Ditingkatkan: Mengurangi risiko manipulasi data saat membaca state dari layer lain, yang krusial untuk keamanan bridge dan rollup.
• Efisiensi (Relatif): Meskipun verifikasi on-chain membutuhkan gas, itu jauh lebih efisien daripada menyinkronkan seluruh state L1 atau menjalankan node L1 penuh di L2.
• Interoperabilitas Aman: Memungkinkan interaksi yang lebih aman dan andal antar layer blockchain.

Meskipun kuat, ada juga tantangan dalam implementasi storage proofs. Menghasilkan bukti untuk data yang sering berubah dalam Merkle Patricia Trie yang besar bisa kompleks dan memerlukan infrastruktur yang memadai. Verifikasi bukti di smart contract juga membutuhkan gas, meskipun biasanya lebih rendah daripada alternatif yang tidak aman.

Dibandingkan dengan metode lain yang mungkin mengandalkan multi-sig eksternal atau konsensus dari validator bridge yang terpisah, storage proofs memberikan tingkat keamanan yang lebih tinggi karena memanfaatkan langsung keamanan kriptografis dan konsensus dari Layer 1 itu sendiri. Mereka membuktikan fakta tentang state L1, bukan sekadar melaporkannya.

Kesimpulan: Masa Depan Komunikasi L1-L2 yang Aman

Storage proofs adalah mekanisme teknis yang sangat penting dan seringkali kurang dipahami dalam arsitektur blockchain modern. Mereka menyediakan cara yang kuat dan trustless bagi smart contract di Layer 2 untuk membaca dan memverifikasi keaslian data state yang ada di Layer 1. Fungsi ini bertindak sebagai jembatan kepercayaan kriptografis, memungkinkan interaksi yang aman dan andal antar lapisan tanpa memperkenalkan titik kegagalan tunggal yang bergantung pada kepercayaan.

Dengan memungkinkan keamanan pembacaan state L1 oleh L2 yang kuat, storage proofs adalah komponen fundamental dalam pembangunan keamanan jembatan blockchain yang resilien dan berbagai solusi skalabilitas Layer 2, terutama rollup. Tanpa kemampuan untuk secara kriptografis membuktikan fakta tentang state L1, banyak mekanisme keamanan rollup (seperti fraud proofs) dan fungsi bridge (seperti verifikasi penguncian aset) tidak akan mungkin terjadi dengan tingkat kepercayaan yang sama.

Seiring dengan terus berkembangnya ekosistem blockchain menuju arsitektur multi-layer yang lebih kompleks dan saling terhubung, pentingnya mekanisme seperti storage proofs akan semakin meningkat. Memahami bagaimana mereka bekerja bukan hanya relevan bagi pengembang infrastruktur, tetapi juga bagi pengguna dan investor yang ingin memahami fondasi keamanan dari solusi Layer 2 dan bridge yang mereka gunakan. Kemajuan dalam teknologi proof dan efisiensi gas diharapkan akan membuat penggunaan storage proofs menjadi lebih luas dan terjangkau di masa depan, semakin memperkuat konektivitas aman antar berbagai layer blockchain.

Untuk terus memperluas pemahaman Anda tentang teknologi fundamental di balik blockchain, termasuk cara kerja layer-layer ini berkomunikasi dengan aman dan bagaimana pengetahuan ini dapat diaplikasikan dalam strategi investasi dan trading, Anda bisa menemukan berbagai diskusi mendalam dan konten edukatif melalui platform kami. Ikuti kami untuk wawasan terbaru dan diskusi yang mencerahkan: Kunjungi Instagram Kami.