Artikel ini ditulis oleh Richard Red, kontributor Decred.
Mekanisme konsensus dari sebuah blockchain memastikan bahwa para peserta sepakat tentang keadaan terkini dari blockchain. Mekanisme konsensus menentukan siapa yang dapat menambahkan blok transaksi baru dan salah satu tujuan utamanya adalah untuk memastikan bahwa rantai tidak ditulis ulang.
Konsensus Bukti Kerja (Proof of Work atau PoW dalam bahasa Inggris)
Blockchain yang berbasis pada konsensus Bukti Kerja murni (seperti Bitcoin) hanya dapat diselesaikan oleh para penambang, yang menggunakan perangkat keras yang secara efisien menebak jawaban untuk masalah matematis. Setiap kali seorang penambang membuat proposal yang valid, ia dapat menambahkan sebuah blok yang akan diterima oleh jaringan. Meskipun penambang dapat memilih untuk menambang rantai mana pun, jaringan hanya akan menerima rantai yang telah mengumpulkan bukti kerja terbanyak (yaitu, paling banyak hash atau tebakan) sebagai rantai yang sah. Ini berarti bahwa para penambang didorong untuk mengeksploitasi rantai terpanjang, dan ketika mereka melihat blok baru yang valid muncul, mereka akan mencoba menemukan solusi yang memungkinkan mereka untuk membangun rantai dari blok baru ini.
Kesulitan untuk menulis ulang blockchain adalah apa yang memungkinkannya berfungsi sebagai buku besar besar untuk transaksi keuangan. Ketika sebuah transaksi muncul dalam sebuah blok dan mengirim koin ke dompet dan beberapa blok telah ditambang di atas blok tersebut (konfirmasi), maka menjadi sangat tidak mungkin bahwa blok (dan dengan demikian transaksi) akan ditulis ulang.
Jika sebuah entitas mengontrol cukup banyak kekuatan hash untuk melebihi 'rantai yang jujur', ia dapat menulis ulang (atau mengatur ulang) blockchain dengan menambang blok 'lama' alih-alih blok terakhir. Anda akan menemukan di sini ringkasan sederhana dari jenis serangan ini, yang juga disebut serangan 51%:
Penyerang membelanjakan melalui blok X dengan mengirim ke platform pertukaran, lalu mulai menambang rantai paralel secara pribadi (blok tidak disebarkan ke jaringan). Setelah jumlah konfirmasi yang diperlukan terlampaui, penyerang menukar koin tersebut dengan barang lain dan menariknya dari platform pertukaran. Ketika penarikan sudah efektif, mereka melepaskan rantai paralel dan, jika rantai tersebut berisi lebih banyak blok (PoW) dibandingkan dengan rantai asal, jaringan akan menerimanya sebagai rantai yang sah dan versi sejarah yang diwakili oleh rantai asal (termasuk setoran penyerang) akan hilang. Penyerang kemudian bebas untuk membelanjakan kembali koin tersebut.
Karena penambang adalah satu-satunya entitas yang dapat langsung menambahkan blok ke rantai cryptocurrency jenis PoW, hal ini memberikan mereka peran penting dalam pemerintahan. Agar setiap perubahan dalam aturan konsensus jaringan diadopsi, itu harus didukung oleh mayoritas kekuatan hash. 'Soft forks' (fork lembut) memerlukan cukup banyak penambang yang akan mengakui seperangkat aturan baru agar pengguna dapat melakukan transaksi dan mengharapkan transaksi mereka diproses dengan benar dan dimasukkan ke dalam blok. 'Hard forks' akan membagi jaringan menjadi dua bagian dan, menurut aturan yang umum diterima, 'rantai dengan Bukti Kerja (PoW) terbanyak adalah rantai yang benar untuk diikuti', maka para penambang yang akan memutuskan mana yang diterima sebagai sah.
Bukti Konsensus (Proof of Stake atau PoS dalam bahasa Inggris)
Bukti konsensus adalah metode alternatif untuk menentukan siapa yang dapat menambahkan blok baru dan memverifikasi kondisi terkini dari blockchain. Alih-alih penambang bersaing untuk memecahkan masalah, dengan bukti taruhan, produser blok berikutnya ditentukan oleh proses yang didasarkan pada jumlah koin (atau token) yang dimiliki dalam dompet (atau 'dikenakan taruhan'). Proses ini berasumsi bahwa mereka yang memiliki taruhan terbanyak akan membuat keputusan yang bertanggung jawab untuk seluruh jaringan.
Konsensus bukti taruhan (atau partisipasi) menghilangkan kebutuhan akan penambangan yang mengkonsumsi energi tinggi, tetapi kurangnya pengeluaran energi yang signifikan menciptakan masalah lain, kadang-kadang disebut sebagai 'kekurangan taruhan'. Dalam kasus rantai yang telah 'forked' (rantai yang difork), para penambang PoS ('penambang' biasanya digunakan sebagai pengganti istilah 'mining') didorong untuk menambang kedua rantai karena mereka tidak perlu membayar biaya tinggi untuk menambang rantai tambahan dan dapat mendapatkan hadiah di kedua rantai. Ini merupakan masalah bagi jaringan karena seharusnya hanya ada satu rantai dan menyepakati keadaan dari satu rantai unik adalah tujuan dari mekanisme konsensus itu sendiri.
Bukti partisipasi menghadirkan masalah tambahan terkait distribusi token. Penambang PoW memiliki biaya yang signifikan (perangkat keras, listrik) dan biasanya harus menjual sebagian besar koin yang ditambang untuk menutupi biaya tersebut. Akibatnya, banyak koin yang ditambang tersedia untuk dibeli di pasar, daripada disimpan oleh penambang. Penambang Bukti Taruhan memiliki biaya operasional yang sangat rendah, dan oleh karena itu tidak menghadapi tekanan yang sama untuk menjual koin yang mereka terima untuk mempertahankan jaringan. Pemegang besar yang terlibat dalam Bukti Taruhan cenderung meningkatkan bagian mereka dari jumlah total koin yang beredar saat mereka menerima hadiah dalam bentuk blok dan biaya transaksi dari pengguna jaringan. Ini bahkan dibandingkan dengan feodalisme, karena jaringan secara efektif dimiliki dan dioperasikan oleh pemegang koin, dan pengguna membayar sewa kepada mereka untuk menggunakannya. Biasanya ada batas di bawah mana tidak mungkin untuk berpartisipasi langsung dalam Bukti Taruhan.
PoW / PoS hybrid
Tujuan dari sistem hybrid Bukti Kerja (PoW) dan Bukti Taruhan (PoS) adalah untuk menggabungkan manfaat dari masing-masing pendekatan dan menggunakannya untuk menyeimbangkan kelemahan masing-masing. Decred adalah salah satu dari sedikit cryptocurrency yang menggunakan baik PoW maupun PoS dalam bentuk yang dikenali dan menggabungkannya untuk menghasilkan mekanisme konsensus multifaktorial atau hybrid.
Koin 'Masternode' adalah, dalam beberapa hal, juga hybrid, dalam arti bahwa mereka memiliki komponen Bukti Kerja yang dikenali yang memenuhi peran serupa dalam kasus Bitcoin dan peran tambahan untuk node khusus. Umumnya, perlu bagi node-node khusus ini untuk menjaga sebagai jaminan sejumlah tertentu dari koin yang bersangkutan, untuk menunjukkan bahwa mereka dapat dipercaya untuk bertindak demi kepentingan terbaik jaringan, yang mirip dengan logika bukti partisipasi. Dash adalah koin yang berasal dari konsep masternode dan memenuhi model ini sebagai Bukti Layanan. Artikel ini berfokus pada hybrid dengan komponen Bukti Taruhan, dan tidak mempertimbangkan banyak koin yang meniru masternode atau Bukti layanan.
Komponen PoW Decred berfungsi dengan cara yang mirip dengan proyek lain yang berbasis pada Bukti Kerja dan menggunakan fungsi hash Blake-256. Komponen PoS Decred dan cara implementasinya dalam rantai cukup unik dan layak dijelaskan.
Untuk berpartisipasi dalam Bukti Taruhan (Proof of Stake) Decred, pemegang harus mengunci DCR mereka untuk waktu tertentu untuk membeli 'tiket'. Harga tiket individu ditentukan oleh mekanisme yang mirip dengan pasar, dengan sistem yang bertujuan pada jumlah tiket hidup yang ditentukan (40.960) - jika ada lebih banyak dari jumlah target, harga akan naik, jika kurang, harga akan turun. Ketika seseorang membeli tiket, DCR yang digunakan akan terkunci (artinya tidak dapat dibelanjakan) sampai tiketnya dipanggil secara pseudo-acak untuk memberikan suara atau sampai kadaluarsa setelah sekitar 142 hari. Ini memperkenalkan biaya peluang untuk PoS, yang bertujuan untuk memastikan bahwa mereka yang memberikan suara pada PoS benar-benar terlibat dan bertindak demi kepentingan jaringan.
Peserta PoS (juga disebut pemilih, suara, atau pemegang saham) memiliki tiga peran berbeda yang harus dimainkan: memberikan suara terkait blok, memberikan suara pada perubahan aturan konsensus, dan memberikan suara pada pengelolaan di tingkat proyek global menggunakan Sistem Proposal Politeia. Jenis suara pertama, 'suara terkait blok', adalah cara di mana pemilih pada Bukti Taruhan (PoS) paling konkret terlibat dalam pemeliharaan konsensus.
Suara terkait blok
Ketika seorang penambang PoW (berbasis pada Bukti Kerja) menemukan blok yang valid, ia menyebarkannya ke jaringan. Namun, agar blok ini dianggap valid, ia harus menyertakan suara dari setidaknya 3 dari 5 tiket yang dipilih secara acak. Para pemilih dari Bukti Taruhan (PoS) pada saat itu menjaga dompet mereka terbuka dan siap merespons dengan suara ketika tiket mereka dipanggil (atau mereka menyewa penyedia layanan suara untuk melakukannya atas nama mereka). Ketika tiket PoS dipanggil untuk memberikan suara dan memberikan respons, pemiliknya menerima hadiah.
Ketika tiket dipanggil, mereka memberikan suara untuk menerima atau menolak transaksi reguler dari blok sebelumnya. Node dalam jaringan tidak akan mengakui blok baru sebagai valid kecuali telah menyertakan setidaknya 3 suara. Jika mayoritas tiket yang dipanggil untuk memberikan suara menolak transaksi dari blok sebelumnya, maka transaksi tersebut akan dikembalikan ke mempool. Transaksi reguler ini termasuk hadiah dari penambang PoW, tetapi bukan dari pemilih PoS.
Oleh karena itu, pemilih PoS memiliki kekuatan untuk mencabut hadiah dari penambang tanpa mempengaruhi hadiah mereka sendiri. Ini membatasi kekuatan penambang PoW untuk memveto perubahan aturan konsensus jaringan yang diusulkan oleh semua pemangku kepentingan. Dalam praktiknya, pemilih PoS dapat menolak perilaku penambang yang tidak mereka sukai dengan mengadopsi kebijakan untuk memberikan suara 'tidak' ketika perilaku jahat atau tidak efektif terdeteksi - yang mencegah penambang PoW yang buruk menulis transaksi dan menerima hadiah.
Lapisan verifikasi PoS ini secara signifikan meningkatkan keamanan dan ketahanan jaringan terhadap serangan mayoritas. Metode biasa untuk melakukan serangan pengeluaran ganda mayoritas adalah dengan menulis ulang blockchain dengan menambang rantai alternatif secara diam-diam, lalu menyebarkannya setelah beberapa waktu dan memanfaatkan pembatalan transaksi dari rantai 'lama' (yaitu dengan membelanjakan masukan mereka). Karena blok Decred memerlukan masukan dari tiket yang dipilih secara acak untuk dianggap valid dan penambang PoW tidak dapat memanfaatkannya sebelum menerima masukan ini, tidak mungkin bagi penambang PoW untuk menambang secara diam-diam, kecuali mereka juga mengontrol proporsi signifikan dari tiket secara langsung. (lihat artikel-artikel ini).
Desain hybrid PoW / PoS secara signifikan meningkatkan biaya serangan jaringan karena ada dua sistem terpisah yang harus diatasi oleh penyerang. Komponen PoS, khususnya, dirancang sedemikian rupa sehingga tiket hanya dapat diperoleh dengan sangat lambat. Sejumlah terbatas tiket dapat dibeli dalam setiap blok / interval, dan pembelian jumlah maksimum menyebabkan lonjakan harga yang tinggi. Selain itu, setelah tiket ini dibeli, dana yang digunakan untuk membelinya akan terkunci dalam waktu, yang membuat penyerang terpapar pada kemungkinan devaluasi koin terkunci mereka akibat serangan.
Kewajiban bahwa setiap blok harus diundi oleh pemangku kepentingan yang dipilih secara acak berarti bahwa blockchain harus dibagikan di antara semua peserta seiring dengan penambangannya, yang meningkatkan keamanan jaringan. Sistem hybrid Decred dirancang untuk memberikan kekuasaan yang sama kepada pihak-pihak yang terlibat atas penambang PoW.
Suara perubahan konsensus
Decred memutuskan sejak awal untuk menjadikan pemangku kepentingan PoS sebagai kekuatan pengambilan keputusan dominan dalam pemerintahan blockchain. Prosedur ratifikasi peningkatan dicantumkan dalam aturan konsensus. Setiap perubahan pada aturan konsensus jaringan hanya dapat diterapkan setelah proses pemungutan suara selesai. Perubahan hanya dapat dilakukan jika disetujui oleh setidaknya 75% dari tiket suara. Proses ini dimulai segera setelah proporsi tertentu dari penambang (95%) dan pemilih (75%) menggunakan perangkat lunak yang telah ditingkatkan dengan perubahan yang belum diterapkan pada aturan. Jika proposal disetujui sebesar 75%, maka diterima setelah periode pemungutan suara selama 4 minggu, jika tidak, ditolak dan jika tidak memiliki mayoritas yang berkualitas, pemungutan suara baru dimulai. Jika sebuah proposal diterima, perubahan aturan akan diaktifkan satu bulan kemudian.
Manajemen proyek: Politeia
Hadiah blok Decred dibagikan antara penambang PoW (60%), pemilih PoS (30%), dan sebuah Kas (10%) untuk mendanai pengembangan perangkat lunak open-source yang berkontribusi pada pencapaian tujuan proyek. Pemegang tiket memiliki kedaulatan untuk memberikan suara tentang bagaimana dana ini harus digunakan, fitur apa yang harus ditambahkan, dan kebijakan yang harus diambil melalui platform Politeia.
Sebagai kesimpulan
Mengingat bahwa pemilih Bukti Taruhan (PoS) menerima 30% dari total hadiah, mereka tidak dapat mempertahankan proporsi relatif DCR mereka yang beredar hanya melalui penaruhan. Mayoritas DCR yang baru dicetak pergi ke penambang PoW sebagai imbalan atas peran mereka dalam mengamankan jaringan dan mengatasi masalah 'kekurangan taruhan' dari sistem PoS murni. Penambang umumnya harus menjual sebagian besar hadiah yang diperoleh untuk menutupi biaya operasional mereka, sehingga menjamin pasokan DCR yang tepat di pasar.
Blockchain Decred dengan demikian memiliki arsitektur yang unik dan merupakan salah satu contoh paling menonjol dari sistem hybrid PoW / PoS (Bukti Kerja / Bukti Taruhan). Sama seperti proyek-proyek dengan konsensus PoS membentuk kategori dengan variasi signifikan, proyek-proyek masa depan yang akan menerapkan pendekatan hybrid PoW / PoS juga akan unik dan tidak harus mengikuti struktur yang diuji oleh Decred.
