Saat bermain bisbol, home run mengharuskan pemukul untuk memukul bola yang adil yang bergerak melewati pagar outfield, memungkinkan pemukul untuk menskalakan pangkalan tanpa perlawanan. Hanya mungkin untuk mencetak home run karena para pemain, wasit, dan penonton semuanya setuju dengan parameter yang mendefinisikannya. Jika satu tim percaya bola harus melewati pagar untuk membuat home run, tetapi tim lain percaya bola juga harus memantul dari pohon untuk lolos, kurangnya konsensus akan mempertanyakan status pencapaian.
Dalam hal keuangan, tidak ada pertanyaan. Tidak ada yang mau memberikan tiga Bitcoin kepada Pialang real estat dan kemudian mendengar kata-kata "Selamat, Anda mungkin telah membeli rumah."
Mekanisme konsensus memfasilitasi kesepakatan di antara node dalam jaringan blockchain. Secara sederhana, mereka memastikan setiap pemain menyetujui aturan main.
Sistem konsensus melindungi desentralisasi jaringan dengan memastikannya tidak bergantung pada satu titik kegagalan; Tetapi juga melindungi keamanan jaringan, dengan memastikannya tidak bergantung pada satu titik otoritas. Misalnya, jika bisbol tidak memiliki buku peraturan, tidak akan ada yang menghentikan pemukul memukul bola dua kaki dan kemudian menyatakan "home run". Demikian juga, jika tidak ada mekanisme konsensus pada blockchain, tidak akan ada yang menghentikan satu aktor jahat untuk secara sepihak memvalidasi transaksi di blockchain untuk membuat diri mereka kaya.
Bagaimana Blockchain Memvalidasi Transaksi – PoW, PoS, dan Lainnya
Proof of Work vs Proof of Stake adalah dua mekanisme konsensus utama yang digunakan dalam jaringan cryptocurrency untuk memvalidasi transaksi. Perbedaan utamanya terletak pada bagaimana mereka menentukan siapa yang dapat memvalidasi transaksi. PoW mengandalkan kekuatan komputasi, di mana peserta bersaing untuk memecahkan teka-teki yang kompleks, sedangkan PoS menggunakan sistem seperti lotere di mana peserta dipilih berdasarkan taruhan cryptocurrency mereka.
Pada blockchain PoW, seperti Bitcoin, peluang Anda untuk menabrak blok berbanding lurus dengan jumlah daya pemrosesan yang Anda miliki. Pada blockchain PoS, seperti Etheruem atau Cardano, peluang Anda untuk menabrak blok sebanding dengan jumlah mata uang yang Anda miliki secara pribadi. Penting untuk dicatat bahwa hanya koin pada blockchain PoW yang dapat ditambang, karena rantai PoS menghadiahkan blok berdasarkan undian acak.
Metode ketiga, yang dikenal sebagai Delegated Proof of Stake (DpoS), adalah mekanisme konsensus di mana pengguna jaringan memilih delegasi untuk memvalidasi transaksi. Alih-alih setiap pengguna berpartisipasi langsung dalam proses validasi seperti di Proof-of-Stake (PoS), DPoS memungkinkan sekelompok delegasi terpilih yang lebih kecil untuk menangani pekerjaan.
Bukti Kerja
Konsep Proof of Work (PoW) awalnya diusulkan pada tahun 1993, sebagai cara memerangi spam email dan serangan denial-of-service. Kemudian, pada tahun 1997, Adam Back menerapkan mekanisme PoW yang disebut Hashcash, yang semakin memperkuat konsep tersebut. Sejak itu, beberapa upaya lain untuk implementasi dunia nyata telah dilakukan, tetapi PoW tidak diadaptasi secara luas sampai Bitcoin dikembangkan dan kemudian dipopulerkan oleh Satoshi Nakamoto.
Dengan metode ini, penambang bersaing untuk memecahkan masalah matematika yang sangat kompleks. Penambang pertama ke garis finis memvalidasi transaksi, dan mendapatkan blok mata uang itu sebagai hadiah atas kontribusi mereka. Solusinya kemudian diverifikasi oleh node lain di jaringan, untuk memastikan bahwa mayoritas setuju dengan keadaan buku besar blockchain, mencegah satu entitas mengendalikannya.
Proses pemecahan teka-teki dari mekanisme PoW mengamankan jaringan dengan beberapa cara:
1. Intensif energi: Memecahkan teka-teki membutuhkan daya dan energi komputasi yang signifikan. Hal ini menyulitkan aktor jahat untuk meluncurkan serangan, karena mereka membutuhkan sumber daya yang besar.
2. Upaya komputasi: Kompleksitas teka-teki memastikan bahwa menemukan solusi membutuhkan waktu dan tenaga. Ini memperlambat proses penambahan blok baru, sehingga lebih sulit bagi penyerang untuk memanipulasi blockchain.
3. Rantai yang tidak dapat diubah: Setelah transaksi dikonfirmasi dan ditambahkan ke blok, itu menjadi permanen secara efektif, juga disebut sebagai kekekalan. Keabadian ini ditegakkan oleh hash kriptografi yang menghubungkan setiap blok pada rantai. Mengubah satu blok akan membatalkan setiap blok berikutnya dalam rantai. Membuat blok penipuan akan membutuhkan perhitungan ulang semua blok berikutnya, yang secara komputasi tidak praktis untuk aktor jahat. Jika itu bahkan memungkinkan untuk dilakukan, jumlah energi yang akan dikonsumsi peretas untuk memecahkan pemblokiran berikutnya akan lebih mahal daripada apa yang sebenarnya dibayarkan oleh kejahatan.
Proyek terkenal yang menggunakan PoW termasuk Bitcoin, Dogecoin, Litecoin, dan Ethereum Classic.
Bukti Taruhan
Dalam sistem PoS, validator dipilih untuk membuat blok baru berdasarkan jumlah koin yang mereka pegang dan bersedia "mempertaruhkan" sebagai jaminan. Koin-koin ini pada dasarnya terkunci, artinya tidak dapat diperdagangkan atau dijual saat dipertaruhkan. Ini mencegah perilaku jahat, karena validator berisiko kehilangan taruhan mereka jika mereka tidak mengikuti aturan.
Validator blok dipilih secara acak menggunakan sistem seperti lotere berdasarkan kepentingan ekonomi mereka dalam jaringan. Semakin banyak koin yang Anda pertaruhkan, semakin besar peluang Anda untuk dipilih untuk memvalidasi transaksi, sehingga mendapatkan hadiah blok. Pikirkan setiap koin yang Anda pertaruhkan sebagai "tiket" dalam lotere blockchain. Pendekatan ini secara signifikan mengurangi konsumsi energi dibandingkan dengan PoW, karena menghilangkan kebutuhan akan komputasi intensif sumber daya.
Proyek terkenal yang menggunakan PoS termasuk Ethereum (ETH), Cardano (ADA), Polkadot (DOT), Algorand (ALGO), Cosmos (ATOM), Tezos, dan Avalanche. Perbandingan ini— Bukti Kerja vs Bukti Taruhan —penting saat mempertimbangkan keberlanjutan dan penggunaan energi.
Bukti Saham yang Didelegasikan
Pendekatan inovatif lainnya adalah Delegated Proof of Stake (DPoS), yang memperkenalkan lapisan delegasi ke dalam proses konsensus. Dalam sistem DPoS, pemangku kepentingan memilih sejumlah kecil delegasi yang bertanggung jawab untuk memvalidasi transaksi berdasarkan kualifikasi yang mereka rasakan. Metode ini meningkatkan skalabilitas dan kecepatan transaksi sambil tetap mempertahankan desentralisasi sampai batas tertentu.
Proyek-proyek penting yang memanfaatkan DPoS termasuk EOS dan TRON, yang telah menarik perhatian karena kemampuannya untuk memproses ribuan transaksi per detik.
Pengeluaran Ganda dan 51% Serangan
Mata uang digital ada sebagai data, yang dapat dengan mudah disalin. Tanpa mekanisme untuk mencegahnya, seseorang berpotensi mengirim mata uang digital yang sama ke banyak orang secara bersamaan, sehingga menghabiskan token yang sama beberapa kali. Ini dikenal sebagai "pengeluaran ganda", dan ini adalah salah satu dari banyak alasan mengapa konsensus sangat penting untuk kesehatan dan stabilitas blockchain.
Konsensus antar node dicapai dengan menyimpan satu kumpulan data — versi yang disepakati bersama dari riwayat transaksi blockchain yang tidak dapat diubah — daripada membiarkan setiap node mempertahankan salinan database secara keseluruhan. Node menerima data input dari transaksi yang tertunda, dan kemudian menyetujui atau tidak menyetujui transaksi setelah memeriksanya terhadap aturan blockchain.
Misalnya, ini memverifikasi bahwa transaksi ditandatangani/diizinkan dengan benar, bahwa pengirim memiliki cukup dana yang tersedia, dan kemudian memeriksa silang permintaan terhadap salinan blockchainnya sendiri untuk memastikan bahwa pembelian tersebut bukan bagian dari transaksi yang telah diselesaikan, yang dilakukan untuk mencegah pengeluaran ganda. Jika pengguna mencoba menyelesaikan transaksi dengan koin yang telah digunakan, transaksi tersebut akan ditolak.
Sentralisasi dan Keamanan
Kritikus mekanisme PoW telah menyatakan keprihatinan tentang sentralisasi karena kolam penambangan yang mendominasi kekuatan hash. Misalnya, pada tulisan ini, lebih dari 60% blok Bitcoin yang baru ditambang dihasilkan oleh hanya tiga kolam penambangan terkemuka. Sentralisasi kekuasaan ini menimbulkan kekhawatiran yang signifikan mengenai keamanan jaringan, karena sejumlah entitas yang terbatas dapat memberikan pengaruh berlebihan atas seluruh blockchain. Misalnya, jika satu kolam penambangan mendominasi sebagian besar hashrate jaringan, itu dapat memulai 'serangan 51%', memberi mereka kendali atas seluruh blockchain.
Berbeda dengan PoW, PoS dan DPoS bertujuan untuk mendistribusikan daya secara lebih merata di antara peserta. Masih ada risiko sentralisasi berdasarkan konsentrasi kekayaan; Mereka yang memiliki lebih banyak koin memiliki lebih banyak kendali. Peluang keberhasilan dalam serangan 51% terhadap blockchain PoS rendah, karena akan membutuhkan satu entitas untuk memiliki 51% koin di seluruh blockchain.
Skalabilitas dan Keberlanjutan – Mengapa Bukti Kerja vs Bukti Taruhan Urusan
Mekanisme konsensus PoW telah terbukti efektif dalam menjaga keamanan dan integritas Bitcoin sejak didirikan pada tahun 2009. Namun, ketergantungan pada PoW juga menimbulkan kekhawatiran mengenai konsumsi energi dan skalabilitas.
Masalah lingkungan yang terkait dengan sistem PoW adalah konsumsi energinya yang besar. Daya komputasi yang diperlukan untuk memecahkan blok dan mengamankan jaringan membutuhkan listrik yang signifikan, seringkali dari sumber yang tidak terbarukan, dan yang menyebabkan peningkatan emisi karbon.
Karena semakin banyak penambang bergabung dengan jaringan, kesulitan memecahkan teka-teki blok meningkat, yang menyebabkan konsumsi energi yang lebih tinggi dan waktu transaksi yang lebih lama. Ini sangat membatasi throughput transaksi pada blockchain bertenaga PoW. Bitcoin, misalnya, hanya dapat menangani tujuh transaksi per detik (TPS), yang tidak ada gunanya dibandingkan dengan sistem pembayaran terpusat seperti Visa yang dapat memproses ribuan TPS.
Untuk mengatasi masalah yang terkait dengan skalabilitas dan efisiensi, Ethereum beralih ke mekanisme PoS pada September 2022. Peningkatan ini mengurangi konsumsi energi jaringan sebesar 99,9%, dan membuka jalan bagi peningkatan skalabilitas di masa mendatang, karena PoS dapat menangani lebih banyak transaksi per detik secara signifikan daripada PoW.
Selain itu, inovasi Layer 2 seperti Lightning Network untuk Bitcoin, atau Plasma untuk Ethereum, bertujuan untuk meningkatkan skalabilitas dengan memproses transaksi off-chain, sambil tetap memanfaatkan keamanan blockchain yang mendasarinya.