Bagaimana PeerDAS akan meningkatkan ketersediaan data Ethereum?

Untuk memastikan manajemen data yang efisien dan verifikasi keamanan, Ethereum telah berevolusi dari DA ke DAS, dan akhirnya memperkenalkan PeerDAS.

Penulis: 0XNATALIE

Pada konferensi pengembang Ethereum baru-baru ini, dibahas usulan untuk membagi hard fork Pectra Ethereum menjadi dua bagian. Usulan ini sebelumnya pernah ditolak karena kekhawatiran akan menunda upgrade Verkle tree. Namun, dalam pertemuan kali ini, para pengembang kembali mengangkat ide tersebut karena mereka ingin memasukkan lebih banyak proposal peningkatan (EIP) dalam fork Pectra. Usulan tersebut membagi hard fork menjadi dua bagian: bagian pertama akan mencakup semua EIP yang saat ini ada di Pectra Devnet 3, sedangkan bagian kedua akan mencakup EOF (EVM Object Format) dan PeerDAS. Untuk memahami PeerDAS dengan lebih baik, mari kita mulai dari konsep dasar data availability.

DA: Memastikan Node Mendapatkan Data On-chain

Data availability (DA) adalah memastikan bahwa blok yang dipublikasikan oleh proposer blok, beserta semua data transaksi di dalamnya, dapat diakses dan diperoleh secara efektif oleh peserta jaringan lainnya. Data availability adalah faktor kunci dalam keamanan blockchain, karena jika data tidak tersedia, meskipun blok tersebut sah, node lain tidak dapat memverifikasi isinya, yang dapat menyebabkan masalah konsensus dan serangan jaringan. Misalnya, penyerang mungkin hanya mempublikasikan sebagian data blok, sehingga node lain tidak dapat melakukan verifikasi.

Saat blok baru disiarkan, semua node yang berpartisipasi akan mengunduh dan memverifikasi data blok tersebut. Pola ini dapat dilakukan saat skala jaringan masih kecil, namun seiring pertumbuhan blockchain, volume data akan menjadi sangat besar, sehingga penyimpanan pada setiap node akan terus meningkat dan kebutuhan perangkat keras pun bertambah. Agar light node (seperti perangkat mobile atau komputer) juga dapat berpartisipasi dalam verifikasi blok, blockchain memperkenalkan teknologi sharding.

Teknologi sharding membagi seluruh jaringan blockchain menjadi beberapa "shard" kecil. Setiap shard hanya memproses data bagiannya sendiri, tanpa harus memproses seluruh data blockchain. Dengan demikian, satu node hanya perlu memproses data shard-nya sendiri. Namun, karena setiap shard hanya memproses sebagian data, node di shard lain tidak dapat langsung mengakses data secara lengkap. Lalu, bagaimana memastikan data dalam shard tersedia dan node lain dapat memverifikasi validitas data tersebut? Misalnya, node pada suatu shard mempublikasikan blok baru yang dihasilkan, namun mungkin hanya mempublikasikan sebagian data saja. Jika node lain tidak dapat memperoleh seluruh data blok, maka mereka tidak dapat memverifikasi apakah blok tersebut benar-benar sah.

DAS: Memverifikasi Ketersediaan Data Secara Keseluruhan Melalui Sampling Data Parsial

Untuk mengatasi masalah data availability pada sharding, dikembangkan teknologi data availability sampling (DAS), yang intinya adalah memverifikasi data availability blok melalui metode sampling, tanpa mengharuskan setiap node menyimpan atau mengunduh seluruh data blok.

Data availability sampling memungkinkan node hanya perlu mengambil sebagian data blok secara acak untuk memverifikasi data availability. Jika node berhasil memperoleh dan memverifikasi fragmen data acak tersebut, maka dapat diasumsikan bahwa seluruh data blok tersedia.

Untuk mendukung verifikasi sampling ini, data blok biasanya menggunakan RS encoding. Encoding ini memungkinkan pemulihan data lengkap meskipun sebagian data hilang. Oleh karena itu, meskipun node hanya mengunduh sebagian data blok, mereka tetap dapat menyimpulkan dan memastikan validitas data seluruh blok. DAS melalui verifikasi sampling mengurangi jumlah data yang harus diproses setiap node, sehingga light node juga dapat berpartisipasi dalam verifikasi blok.

Layer DA seperti Celestia menerapkan teknologi-teknologi ini. Utamanya melibatkan RS encoding + validity proof + DAS.

• RS encoding (Reed-Solomon Encoding): Metode encoding ini memungkinkan node yang hanya menerima sebagian fragmen data tetap dapat merekonstruksi seluruh blok data. Ini mirip dengan kode koreksi kesalahan, memiliki toleransi kesalahan tertentu, sehingga meskipun sebagian data hilang, sisanya cukup untuk membangun ulang data lengkap.
• Validity Proof (Bukti Validitas): Menggunakan zero-knowledge proof untuk memastikan tidak ada kesalahan dalam proses encoding dan transmisi data. Jika verifikasi berhasil, maka seluruh data dapat didekodekan dengan benar.
• DAS (Data Availability Sampling): Melalui light node yang secara acak mengambil sebagian fragmen RS encoding dari blok, memverifikasi ketersediaan fragmen tersebut, sehingga dapat diasumsikan seluruh blok data tersedia.

PeerDAS: Verifikasi Data Secara Kolaboratif Antar Node

PeerDAS adalah implementasi spesifik dari DAS, yang melakukan data availability sampling melalui jaringan peer-to-peer. Jaringan peer-to-peer terdiri dari banyak node yang saling berkomunikasi secara langsung. Dalam DAS, setiap node secara independen melakukan sampling dan verifikasi data, sedangkan PeerDAS mengoptimalkan proses ini dengan membuat node saling berkolaborasi untuk berbagi dan memverifikasi data dalam blok, sehingga meningkatkan efisiensi verifikasi. Node tidak lagi bekerja secara terisolasi, melainkan dapat berbagi tugas dan hasil verifikasi data, serta dapat mengandalkan data yang telah diverifikasi oleh node lain. Dengan demikian, node tidak perlu memikul seluruh beban verifikasi sendiri, tetapi dapat membagi tugas verifikasi melalui kerja sama, sehingga semakin mengurangi beban node. Selain itu, verifikasi kolaboratif meningkatkan kesulitan manipulasi data, karena penyerang harus mempengaruhi beberapa node verifikasi sekaligus untuk dapat memanipulasi data dengan sukses.

Saat ini, menurut pertemuan Ethereum terbaru tentang PeerDAS, tim klien Ethereum Lighthouse telah menggabungkan branch DAS ke branch utama, dan sedang melakukan pengujian untuk memastikan kompatibilitas dengan PeerDAS. Branch biasanya digunakan untuk mengembangkan dan menguji fitur atau perbaikan baru secara terpisah, dan penggabungan ke branch utama berarti fitur atau perbaikan tersebut telah selesai dikembangkan, cukup stabil, dan dapat digabungkan ke kode inti.