Algoritma Konsensus dalam Blockchain

Jaringan cryptocurrency berbeda satu sama lain dalam pengorganisasian kerja. Karena adanya desentralisasi, perlu diterapkan registri terdistribusi. Hal ini diperlukan untuk merekonsiliasi transaksi sambil menghindari biaya tambahan.

Dalam artikel ini, kita akan berfokus pada algoritma blockchain populer untuk mengetahui fungsi dan faktor yang memengaruhi performa serta keamanannya.

Apa Itu Algoritma Konsensus Blockchain?

Mekanisme konsensus adalah prosedur yang memungkinkan semua peer dalam sebuah jaringan mencapai kesepakatan umum tentang keadaan terkini dari registri terdistribusi. Dengan demikian, algoritma konsensus memastikan keandalan dalam jaringan blockchain dan membangun hubungan yang tepercaya antara pihak-pihak yang tidak dikenal dalam lingkungan komputasi terdistribusi. Protokol yang dinegosiasikan memastikan bahwa setiap blok baru yang ditambahkan ke rantai blok adalah satu-satunya versi kebenaran yang disepakati oleh semua node dalam rantai tersebut. Model konsensus blockchain terdiri dari beberapa tujuan spesifik, seperti mencapai kesepakatan, kerja sama, kesetaraan node, dan partisipasi wajib setiap node dalam proses negosiasi. Dengan demikian, algoritma konsensus bertujuan menemukan kesepakatan bersama yang menguntungkan seluruh jaringan. Selain itu, algoritma ini menerapkan:

• frekuensi pembuatan blok;
• menghindari risiko dana tambahan terpotong;
• pemeriksaan data di dalam blok.

Sederhananya, algoritma konsensus menghindari kesalahan dalam jaringan terdesentralisasi. Selain itu, tugas mekanisme ini adalah menerapkan kondisi yang saling menguntungkan bagi semua peserta.

Algoritma Konsensus: Jenis-Jenis

Koin digital dikembangkan di berbagai blockchain. Algoritma konsensus juga berbeda pada blockchain tersebut.

Lebih dari 90% pasar cryptocurrency didasarkan pada tiga algoritma utama yang terharmonisasi:

Proof of Work (PoW)

Proof of Stake (PoS)

Delegated Proof of Stake (DPoS)

Namun, kami tidak hanya akan membahas mekanisme dasarnya, tetapi juga beberapa mekanisme lain yang, meskipun belum diadopsi oleh banyak proyek, sangat menarik untuk dipelajari dan mungkin memainkan peran besar di masa depan.

1. Proof of Work (PoW)

Algoritma konsensus ini digunakan untuk memilih miner yang akan menghasilkan blok berikutnya dalam rantai. Bitcoin, Litecoin, dan banyak raksasa lain di industri blockchain menggunakan PoW dalam operasional mereka. Ide utama algoritma ini adalah menyelesaikan masalah matematika acak yang kompleks yang dihasilkan oleh blockchain dan menyiarkan solusinya. Ciri dari algoritma ini adalah tingkat kesulitan pemecahan masalahnya, tetapi hasilnya dapat diverifikasi ulang dengan mudah. Teka-teki matematika ini membutuhkan banyak daya komputasi, sehingga node yang memecahkannya lebih dulu berhak menghasilkan blok berikutnya. PoW berupaya memastikan bahwa serangan terhadap jaringan menjadi sangat mahal dan memerlukan biaya energi tinggi, karena para miner mengonsumsi energi untuk menyediakan layanan pengukuran dan keamanan jaringan. Kekurangan mekanisme ini dianggap mencakup skalabilitas yang terbatas dan throughput yang rendah.

2. Proof of Stake (PoS)

Mungkin ini adalah alternatif yang paling umum untuk PoW: bahkan Ethereum baru-baru ini beralih dari konsensus PoW ke PoS. Dalam jenis algoritma konsensus ini, alih-alih berinvestasi pada peralatan mahal untuk memecahkan teka-teki yang kompleks, para validator yang disebut-sebut menginvestasikan koin jaringan, dengan mengunci sebagian koin mereka sebagai taruhan (staking). Setelah itu, semua validator mulai memeriksa blok, bertaruh pada blok yang mereka yakini dapat ditambahkan ke rantai. Berdasarkan blok aktual yang ditambahkan ke blockchain, semua validator menerima imbalan yang proporsional dengan taruhan mereka, dan porsi mereka pun meningkat sesuai. Pada akhirnya, untuk menghasilkan blok baru, validator dipilih berdasarkan porsi ekonominya di jaringan. Dengan demikian, algoritma PoS mendorong validator melalui mekanisme insentif untuk mencapai konsensus. Keuntungan mekanisme ini dianggap berupa skalabilitas yang lebih baik pada level dasar dan potensi penghematan energi dibandingkan PoW. Kekurangannya meliputi risiko sentralisasi, yang pada gilirannya menyebabkan penurunan keamanan. Ethereum, Peercoin, Lisk, PIVX, dan blockchain lain beroperasi dengan PoS.

3. Delegated Proof Of Stake (DPoS)

Mekanisme DPoS adalah pengembangan dari PoS, tetapi merupakan jenis algoritma konsensus yang berbeda yang didasarkan pada sistem pemungutan suara. Alih-alih memilih node individual secara acak untuk melakukan pemeriksaan, komunitas pemegang token menggunakan kepemilikannya (taruhan) untuk memilih sejumlah node tepercaya yang telah dipilih, yang sering disebut delegate. Mereka bertanggung jawab untuk memeriksa transaksi dan memelihara jaringan, serta diberi imbalan berupa sebagian balasan dari biaya transaksi. DPoS dapat dibandingkan dengan demokrasi perwakilan - peserta memilih perwakilan tepercaya untuk melindungi jaringan atas nama mereka. Para pemilih dapat mengganti delegate jika mereka bertindak melawan kepentingan mayoritas pihak yang berkepentingan. Algoritma DPoS ditemukan oleh Dan Larimer dan digunakan dalam proyek-proyek yang berasal darinya, seperti BitShares, Steem, dan EOS, tetapi juga diminati di jaringan lain, seperti Tezos dan Ark. Keuntungan DPoS adalah skalabilitas yang tinggi dan penyebaran inflasi yang lebih luas (distribusi token baru yang dicetak lebih merata token di antara validator), sedangkan kekurangannya adalah keamanan yang tidak memadai dan tren sentralisasi yang terus berlanjut dalam jaringan.

4. Proof of Elapsed Time (PoET)

PoET adalah salah satu algoritma konsensus yang paling adil, yang memilih blok berikutnya hanya menggunakan cara-cara yang jujur. Algoritma ini banyak digunakan di banyak blockchain privat dan korporat, khususnya Hyperledger. Dalam algoritma ini, setiap validator dalam jaringan mendapatkan kesempatan nyata untuk membuat bloknya. Semua node melakukannya dengan menunggu waktu acak dan menambahkan pengakuan atas waktu tunggu mereka ke dalam blok. Blok yang dibuat kemudian dikirim ke jaringan untuk dipertimbangkan oleh peserta lainnya. Pemenangnya adalah validator yang memiliki nilai timer terkecil pada bagian proof. Blok node validator pemenang kemudian ditambahkan ke blockchain. Ada pemeriksaan tambahan dalam algoritma ini untuk mencegah node tertentu selalu menang dalam pemilihan dengan menghasilkan nilai timer terendah. Dari sisi kelebihan: efisiensi tinggi dan kebutuhan sumber daya yang rendah; dari sisi kekurangan — tingkat keamanan yang rendah dan ketergantungan pada pihak ketiga yang mengembangkan seperangkat instruksi untuk prosesor.

5. Proof of Authority (PoA)

PoA adalah algoritma konsensus berbasis reputasi yang menggunakan nilai identitas dan reputasi para validator blok. Pada Maret 2017, tim pengembang Ethereum yang dipimpin oleh Gavin Wood mengusulkan PoA sebagai solusi untuk serangan spam pada jaringan uji Ropstein milik Ethereum. PoA terlihat mirip seperti PoS, hanya saja validator alih-alih koin mempertaruhkan reputasi mereka. Node/validator tepercaya dipilih oleh pemimpin jaringan, sehingga PoA hanya berguna untuk blockchain privat. Digunakan di VeChain Thor, Microsoft Azure, dan lainnya. Kelebihan: kecepatan transaksi tinggi, skalabilitas, dan biaya pemeliharaan jaringan yang rendah. Kekurangan: penolakan terhadap desentralisasi, serta kemungkinan perilaku berbahaya dari peserta jaringan, yang hampir mustahil dicegah.

6. Proof of Capacity (PoC)

Dalam konsensus Proof of Capacity, para validator menginvestasikan ruang hard disk mereka alih-alih berinvestasi pada peralatan mahal atau membakar koin. Semakin besar kapasitas untuk memeriksa ruang pada hard drive, semakin besar peluang mereka untuk ikut dalam penambangan blok berikutnya dan menerima imbalan atas blok tersebut. Dengan menggunakan penyimpanan alih-alih komputasi dengan ASIC, blockchain pada PoC jauh lebih hemat energi. PoC memiliki proyek seperti Filecoin, Storj, dan Burstcoin. Keunggulan yang jelas dari pendekatan ini adalah efisiensi energinya; kekurangannya terletak pada keamanan yang tidak memadai akibat rentan terhadap serangan.

Ada juga algoritma konsensus lain, seperti:

• Proof of Activity;
• Proof of Space and Time;
• Proof of Weight;
• Proof of Storage;
• Proof of Importance;
• Proof of Participation;
• Proof of History;
• Leased Proof of Stake;
• Proof of Burn;
• Practical Byzantine Fault Tolerance.

Namun, penggunaannya saat ini lebih tepat dikaitkan dengan kasus-kasus khusus dan inovasi, yang dapat menjadi topik untuk artikel terpisah.

Ringkasan

Masing-masing algoritma yang disajikan memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri, serta kemungkinan penggunaannya. Jika dilihat dari sudut ini, wajar untuk mengasumsikan bahwa mereka tidak saling bersaing. Penting untuk memilih salah satu secara tepat sesuai dengan kebutuhan jaringan bisnis. 

Penerapan PoW aman dan terdesentralisasi. PoW adalah mekanisme konsensus yang sangat baik untuk cryptocurrency. Namun, mekanisme ini sama sekali tidak cocok untuk jejaring sosial dan game blockchain. 

Dalam industri blockchain yang masih berkembang, penting untuk terus melakukan penelitian guna menemukan arsitektur blockchain baru. Mekanisme konsensus baru akan membuka opsi baru untuk penggunaan teknologi blockchain dan cryptocurrency pada khususnya.