Penulis: Richard Red, kontributor Decred.
Mekanisme konsensus blockchain berfungsi untuk memastikan adanya kesepakatan di antara para peserta mengenai status blockchain saat ini. Mekanisme konsensus menentukan siapa yang dapat menambahkan blok transaksi baru, dan salah satu tujuan utamanya adalah untuk memastikan bahwa rantai tersebut tidak ditulis ulang.
Konsensus Bukti Pekerjaan
Blockchain dengan konsensus Proof of Work murni (seperti Bitcoin) hanya dapat menambahkan blok baru oleh penambang, yang menggunakan perangkat keras yang secara efisien menebak jawaban dari masalah matematika. Setiap kali penambang membuat tebakan yang valid, mereka dapat membangun blok yang diterima jaringan. Sementara penambang dapat memilih untuk menambang rantai mana pun, jaringan hanya akan menerima rantai dengan Proof of Work yang paling banyak terakumulasi (yaitu, hash atau tebakan terbanyak) sebagai rantai yang sah. Ini berarti bahwa penambang diberi insentif untuk menambang pada rantai terpanjang, dan ketika mereka melihat blok baru yang valid, mereka akan mencoba menemukan solusi untuk blok berikutnya yang memungkinkan mereka untuk membangun di atas blok sebelumnya.
Kesulitan dalam menulis ulang blockchain adalah apa yang memungkinkannya berfungsi sebagai buku besar untuk transaksi keuangan. Ketika sebuah transaksi muncul dalam sebuah blok yang mengirimkan koin ke dompet, dan beberapa blok telah dibangun di atas blok tersebut (konfirmasi), kecil kemungkinan blok (dan transaksi) tersebut akan ditulis ulang.
Jika suatu entitas mengendalikan daya hashing yang cukup untuk melampaui "rantai jujur", entitas tersebut dapat menulis ulang (atau mengatur ulang) blockchain dengan menambang pada blok "lama" alih-alih pada blok terbaru. Berikut ini adalah penjelasan sederhana tentang jenis serangan ini, yang juga dikenal sebagai serangan 51%:
Penyerang menghabiskan uang di blok X dengan mengirimnya ke bursa, lalu mulai menambang rantai paralel secara pribadi (blok tidak disiarkan ke jaringan). Setelah jumlah konfirmasi yang dibutuhkan telah berlalu, penyerang menukar koin dengan sesuatu yang lain dan menariknya dari bursa. Ketika penarikan berhasil, mereka melepaskan rantai paralel, dan jika memiliki lebih banyak PoW (blok) daripada rantai asli, jaringan akan menerimanya sebagai rantai yang sah dan versi riwayat yang diwakili oleh rantai asli (termasuk setoran penyerang) akan hilang. Penyerang kemudian bebas untuk membelanjakan koin-koin ini lagi.
Karena penambang adalah satu-satunya entitas yang dapat secara langsung menambahkan blok ke rantai dalam mata uang kripto PoW murni, hal ini memberi mereka peran yang kuat dalam tata kelola. Agar setiap perubahan pada aturan konsensus jaringan dapat diadopsi, perubahan tersebut harus mendapat dukungan dari mayoritas kekuatan hash. “Soft fork” memerlukan cukup banyak penambang untuk mengenali seperangkat aturan baru sehingga pengguna dapat bertransaksi dan mengharapkan transaksi mereka diproses dengan benar dan dimasukkan ke dalam blok. “Hard fork” akan membagi jaringan menjadi dua komponen, dan berdasarkan aturan yang diterima secara umum yaitu “rantai dengan PoW terbanyak adalah rantai yang tepat untuk diikuti,” penambang akan memutuskan mana yang diterima sebagai sah.
Konsensus Bukti Kepemilikan
Konsensus Proof of Stake merupakan metode alternatif untuk memutuskan siapa yang dapat menambahkan blok baru dan memverifikasi status terkini blockchain. Alih-alih para penambang bersaing untuk memecahkan masalah, dengan proof of stake, produsen blok berikutnya ditentukan oleh beberapa proses berdasarkan jumlah koin yang disimpan dalam dompet (atau "dipertaruhkan"). Proses ini mempercayai bahwa mereka yang memiliki stake terbanyak akan membuat keputusan yang bertanggung jawab untuk keseluruhan jaringan.
Konsensus Proof of Stake menghilangkan kebutuhan untuk penambangan yang membutuhkan banyak energi, tetapi kurangnya pengeluaran energi yang signifikan menimbulkan masalah lain, yang terkadang disebut sebagai "tidak ada yang dipertaruhkan." Dalam kasus rantai bercabang, penempa PoS ("penempaan" umumnya digunakan sebagai ganti "penambangan") diberi insentif untuk memvalidasi blok pada kedua rantai karena biaya yang dikeluarkan untuk mengerjakan rantai tambahan sangat sedikit dan mereka dapat mengumpulkan hadiah pada kedua rantai. Ini menjadi masalah bagi jaringan karena seharusnya hanya ada satu rantai dan menyepakati status rantai tunggal tersebut merupakan tujuan utama mekanisme konsensus.
Proof of Stake memiliki masalah tambahan terkait distribusi token. Penambang PoW memiliki biaya yang signifikan (perangkat keras, listrik) dan biasanya harus menjual sebagian besar koin hasil tambang mereka untuk memenuhi biaya tersebut. Akibatnya, banyak koin hasil tambang tersedia untuk dibeli di pasar, daripada ditimbun oleh penambang. Pemalsu Proof of Stake memiliki biaya operasional yang sangat rendah, jadi tidak memiliki tekanan yang sama untuk menjual koin yang mereka terima untuk memelihara jaringan. Pemegang besar yang terlibat dalam Proof of Stake cenderung meningkatkan bagian mereka dari koin yang beredar saat mereka mengumpulkan hadiah blok dan biaya transaksi dari pengguna jaringan. Ini disamakan dengan feodalisme, di mana jaringan secara efektif dimiliki dan dioperasikan oleh pemegang koin, dan pengguna membayar mereka semacam sewa untuk menggunakannya. Biasanya ada beberapa batas di bawah yang tidak memungkinkan untuk berpartisipasi langsung dalam Proof of Stake.
Hibrida PoW/PoS
Tujuan dari sistem Proof of Work dan Proof of Stake hibrida adalah untuk menangkap manfaat dari masing-masing pendekatan dan menggunakannya untuk menyeimbangkan kelemahan masing-masing. Decred adalah salah satu dari sedikit mata uang kripto yang memanfaatkan PoW dan PoS dalam bentuk yang dapat dikenali dan menggabungkannya untuk menghasilkan mekanisme konsensus multi-faktor atau hibrida.
"Koin Masternode", dalam beberapa hal, juga merupakan hibrida, karena memiliki komponen Proof of Work yang dapat dikenali yang menjalankan peran serupa seperti di Bitcoin, dan peran tambahan untuk node khusus. Biasanya ada persyaratan bahwa node khusus ini menyimpan sejumlah mata uang sebagai agunan, untuk menunjukkan bahwa mereka dapat dipercaya untuk bertindak demi kepentingan terbaik jaringan, yang serupa dengan alasan Proof of Stake. Dash adalah koin masternode asli dan menyebut model ini sebagai Proof of Service. Artikel ini berfokus pada hibrida dengan komponen Proof of Stake, dan tidak akan mempertimbangkan rangkaian koin yang meniru masternode atau Proof of Service.
Komponen PoW Decred bekerja mirip dengan proyek berbasis PoW lainnya dan menggunakan fungsi hash Blake-256. Komponen PoS Decred, dan cara komponen tersebut dijalin ke dalam rantai, cukup unik dan layak untuk dijelaskan lebih lanjut.
Untuk berpartisipasi dalam Proof of Stake milik Decred, pemegang harus mengunci waktu DCR mereka untuk membeli "tiket." Harga untuk tiket individu ditetapkan oleh mekanisme mirip pasar di mana sistem menargetkan sejumlah tiket aktif (40.960) - jika jumlahnya lebih dari jumlah target, harganya naik, jika jumlahnya kurang, harganya turun. Ketika seseorang membeli tiket, DCR yang mereka gunakan terkunci (yaitu, mereka tidak dapat membelanjakannya) hingga tiket mereka dipanggil secara acak untuk memilih, atau hingga kedaluwarsa setelah sekitar 142 hari. Hal ini menimbulkan biaya peluang untuk PoS, yang dimaksudkan untuk memastikan bahwa pemilih PoS memiliki andil dalam permainan dan bertindak demi kepentingan terbaik jaringan.
Peserta PoS (juga disebut sebagai pemilih atau pemangku kepentingan) memiliki tiga peran berbeda untuk dimainkan: pemungutan suara blok, pemungutan suara atas perubahan aturan konsensus, dan pemungutan suara atas manajemen tingkat proyek menggunakan Sistem Proposal Politeia. Yang pertama, "pemungutan suara blok," adalah cara di mana pemilih PoS terlibat paling langsung dalam mempertahankan konsensus.
Pemungutan suara pada blok
Ketika penambang PoW menemukan blok yang valid, mereka menyiarkannya di jaringan, tetapi agar blok tersebut dianggap valid, blok tersebut harus menyertakan suara dari setidaknya 3 dari 5 tiket yang dipilih secara acak. Pemilih PoS menjaga dompet tetap terbuka dan siap untuk menanggapi dengan suara ketika tiket mereka dipanggil (atau mereka melibatkan Penyedia Layanan Pemungutan Suara untuk melakukan ini atas nama mereka). Ketika tiket PoS dipanggil untuk memberikan suara dan menanggapi, pemiliknya menerima hadiah.
Ketika tiket dipanggil, tiket tersebut akan memberikan suara untuk menerima atau menolak transaksi reguler dari blok sebelumnya. Node pada jaringan tidak akan mengenali blok baru sebagai valid hingga blok tersebut menyertakan setidaknya 3 suara. Jika mayoritas tiket yang dipanggil untuk memberikan suara menolak transaksi blok sebelumnya, maka tiket tersebut akan dikembalikan ke mempool. Transaksi reguler ini mencakup hadiah penambang PoW, tetapi bukan hadiah pemilih PoS.
Oleh karena itu, pemilih PoS memiliki kewenangan untuk mencabut imbalan dari penambang tanpa memengaruhi imbalan mereka sendiri. Hal ini membatasi kewenangan penambang PoW untuk memveto perubahan pada aturan konsensus jaringan, yang dipilih oleh para pemangku kepentingan. Bahkan, pemilih PoS dapat menolak segala jenis perilaku penambang yang tidak mereka sukai dengan mengadopsi kebijakan pemungutan suara "tidak" saat perilaku jahat atau tidak efisien terdeteksi - mencegah penambang PoW yang buruk menulis transaksi dan menerima imbalan.
Lapisan verifikasi PoS ini secara signifikan meningkatkan keamanan jaringan dan ketahanan terhadap serangan mayoritas. Metode umum untuk melakukan serangan pengeluaran ganda mayoritas adalah menulis ulang blockchain dengan menambang rantai alternatif secara rahasia kemudian merilisnya setelah jangka waktu tertentu dan memanfaatkan pembatalan transaksi dalam rantai "lama" (yaitu, dengan membelanjakan ganda inputnya). Karena blok Decred memerlukan input dari tiket yang dipilih secara acak agar dianggap valid dan tidak dapat dibangun oleh penambang PoW hingga mereka menerima input ini, penambang PoW tidak mungkin menambang secara rahasia kecuali mereka juga mengendalikan sebagian besar tiket aktif (lihat artikel ini).
Desain PoW/PoS hibrida secara signifikan meningkatkan biaya penyerangan jaringan karena ada dua sistem berbeda yang harus dielakkan oleh penyerang. Komponen PoS, khususnya, dikonfigurasikan sedemikian rupa sehingga tiket hanya dapat diperoleh dengan sangat lambat. Jumlah tiket yang terbatas dapat dibeli di setiap blok/interval, dan pembelian jumlah maksimum menyebabkan harga meningkat tajam. Selain itu, setelah tiket ini dibeli, dana yang digunakan untuk membelinya akan dikunci waktu, yang membuat penyerang rentan terhadap devaluasi koin terkunci yang terjadi sebagai akibat dari serangan.
Persyaratan bahwa setiap blok dipilih secara acak oleh pemangku kepentingan yang dipilih berarti bahwa blockchain harus dibagikan kepada semua peserta saat ditambang, yang meningkatkan keamanan jaringan. Sistem hibrida Decred telah dirancang untuk juga memberikan kekuasaan kepada pemangku kepentingan atas penambang PoW.
Pemungutan suara perubahan konsensus
Decred memutuskan sejak awal untuk menjadikan pemangku kepentingan PoS sebagai kekuatan pengambil keputusan yang dominan dalam tata kelola blockchain. Tertulis dalam aturan konsensus adalah prosedur ratifikasi pemutakhiran yang melaluinya setiap perubahan pada aturan konsensus jaringan hanya dapat diterapkan setelah melewati proses pemungutan suara. Perubahan hanya dapat dilakukan jika disetujui oleh setidaknya 75% tiket pemungutan suara. Proses ini dimulai setelah proporsi penambang tertentu (95%) dan pemilih (75%) menjalankan perangkat lunak yang dimutakhirkan dengan perubahan laten pada aturan. Jika proposal mendapat dukungan 75% setelah periode pemungutan suara 4 minggu, proposal diterima, jika tidak, proposal ditolak, dan jika tidak memiliki mayoritas super, pemungutan suara ulang dimulai. Jika proposal diterima, perubahan aturan diaktifkan satu bulan kemudian.
Manajemen proyek: Politeia
Hadiah blok Decred dibagi antara penambang PoW (60%), pemilih PoS (30%), dan Departemen Keuangan (10%) untuk mendanai pengembangan perangkat lunak sumber terbuka yang memajukan tujuan proyek. Pemegang tiket memiliki kedaulatan untuk memberikan suara tentang bagaimana dana ini harus dibelanjakan, fitur apa yang harus ditambahkan, dan untuk menentukan kebijakan melalui platform Politeia.
Pikiran penutup
Karena pemilih PoS menerima 30% dari hadiah blok, mereka tidak dapat mempertahankan bagian relatif mereka dari DCR yang beredar hanya dengan melakukan staking. Mayoritas DCR yang baru dicetak diberikan kepada penambang PoW sebagai imbalan atas peran yang mereka mainkan dalam mengamankan jaringan dan mengurangi masalah "tidak ada yang dipertaruhkan" dari sistem PoS murni. Penambang biasanya harus menjual sebagian besar hadiah yang mereka terima untuk memenuhi biaya operasional mereka, memastikan bahwa pasokan DCR yang wajar tersedia di pasar.
Blockchain Decred menghadirkan arsitektur yang unik dan merupakan salah satu contoh paling terkenal dari sistem PoW/PoS hibrida. Sama seperti proyek dengan konsensus PoS yang merupakan pengelompokan umum dengan variasi yang signifikan di dalamnya, proyek masa depan yang menerapkan pendekatan PoW/PoS hibrida juga akan unik dan tidak akan selalu mengikuti kerangka kerja Decred.
