Penulis: Kontributor Decred, Richard Red
Mekanisme konsensus blockchain digunakan untuk memastikan kesepakatan di antara para peserta mengenai kondisi blockchain saat ini. Mekanisme konsensus menentukan node mana yang dapat menambahkan blok transaksi baru, dan salah satu tujuan utamanya adalah memastikan bahwa blockchain tidak ditulis ulang.
Bukti Konsensus Kerja (POW)
Blockchain dengan konsensus bukti kerja (seperti Bitcoin) hanya dapat dibuat oleh penambang, yang menggunakan perangkat keras dan mencari cara untuk memecahkan masalah matematika tertentu secara efisien. Setiap kali penambang menyelesaikan tebakan yang valid, jaringan blockchain dapat menerima blok yang mereka buat. Meskipun penambang dapat memilih salah satu rantai untuk melakukan komputasi, jaringan hanya menerima rantai dengan bukti kerja terbanyak (yaitu hash atau komputasi terbanyak) sebagai rantai yang sah. Artinya, para penambang diberi insentif untuk menambang pada rantai terpanjang, dan ketika mereka menemukan blok baru yang valid, mereka akan mencoba mencari solusi tentang cara membangun blok baru tersebut.
Kesulitan dalam menulis ulang blockchain terletak pada perannya sebagai buku besar untuk mencatat transaksi keuangan. Ketika transaksi yang mengirimkan dana ke dompet muncul di sebuah blok, dan blok lain (dikonfirmasi) telah dibangun di atas blok tersebut, maka blok (transaksi) tersebut tidak dapat ditulis ulang.
Jika suatu entitas mengendalikan kekuatan hashing yang cukup untuk menyerang “rantai nyata”, ia dapat menulis ulang (atau merekonstruksi) blockchain dengan membangun kembali blok-blok “lama” untuk menggantikan blok-blok terbaru. Berikut penjelasan singkat tentang jenis serangan ini, yang juga dikenal sebagai serangan 51%:
Penyerang pertama-tama menyetor dana ke bursa, transaksi dicatat di blok X, dan kemudian penyerang mulai membangun rantai paralel lainnya sendiri (tanpa menyiarkan blok tersebut ke jaringan). Ketika jumlah konfirmasi yang diperlukan untuk transaksi deposit tercapai, penyerang akan mengubah token menjadi mata uang lain dan menariknya dari bursa. Ketika transaksi penarikan selesai, penyerang melepaskan rantai paralel yang dibangun secara independen, dan jika blockchain ini memiliki lebih banyak PoW (blok) daripada rantai aslinya, jaringan akan menerimanya sebagai rantai yang sah, sedangkan blockchain asli ((berisi milik penyerang) transaksi isi ulang) akan menjadi versi historis dan menghilang. Penyerang kemudian bebas menggunakan token itu lagi.
Karena penambang adalah satu-satunya entitas yang dapat menambahkan blok langsung ke blockchain dalam mata uang kripto mirip PoW, hal ini memberi mereka peran penting dalam tata kelola. Jika aturan konsensus perlu diubah di jaringan blockchain, aturan tersebut harus didukung oleh sebagian besar contoh penghitungan hash. Sebuah "soft fork" memerlukan cukup banyak penambang untuk mengidentifikasi kembali aturan konsensus baru sehingga pengguna dapat bertransaksi dan mengharapkan transaksi mereka diproses dengan benar dan data transaksi dikemas dalam blok. Sebuah "hard fork" akan membagi jaringan blockchain asli menjadi dua bagian, dan sebagian besar penambang akan menerima bahwa "rantai PoW adalah rantai yang benar", dan penambang akan memiliki hak untuk memutuskan rantai mana yang dianggap sah.
Bukti Konsensus Pasak (POS)
Konsensus bukti kepemilikan adalah metode lain untuk memutuskan penambang mana yang dapat menambahkan blok baru dan memverifikasi keadaan blockchain saat ini. Menyelesaikan masalah melalui bukti kepemilikan, bukan kompetisi antar penambang, menentukan produsen blok berikutnya melalui beberapa mekanisme berdasarkan jumlah token (atau “saham”) di dompet. Proses konsensus didasarkan pada prinsip bahwa mereka yang paling berkepentingan akan membuat keputusan yang bertanggung jawab dan masuk akal untuk seluruh jaringan.
Konsensus bukti kepemilikan menghilangkan kebutuhan akan aktivitas penambangan yang intensif energi, namun kurangnya pengeluaran energi yang signifikan menciptakan masalah lain, kadang-kadang disebut "tidak relevan". Ambil contoh fork, POS palsu ("penempaan" sering digunakan sebagai gantinya "penambangan") akan ditambang di kedua rantai secara terpisah, karena biaya pembuatan rantai lain sangat kecil, sehingga mereka dapat memperoleh keuntungan di kedua rantai pada saat yang bersamaan. Ini merupakan masalah bagi jaringan blockchain, karena tujuan dari mekanisme konsensus adalah untuk hanya mengakui bahwa ada satu rantai yang sah, dan hanya mengakui status dari rantai yang sah.
Proof-of-stake memiliki beberapa masalah lain dengan distribusi token. Penambang PoW memiliki biaya yang tinggi (perangkat keras, listrik) dan biasanya perlu menjual sebagian besar token yang mereka tambang untuk memenuhi biaya tersebut. Oleh karena itu, banyak koin yang ditambang dapat dibeli di pasar dan tidak ditimbun oleh penambang. Biaya pemalsuan bukti kepemilikan sangat rendah, dan mereka tidak perlu menjual token yang mereka peroleh untuk mempertahankan operasi jaringan. Pemegang saham besar yang berpartisipasi dalam bukti kepemilikan cenderung meningkatkan bagian token mereka yang beredar karena mereka mengumpulkan sejumlah besar hadiah dan biaya transaksi dari pengguna jaringan. Hal ini disamakan dengan feodalisme, di mana jaringan dimiliki dan dikendalikan oleh pemegang token besar, dan pengguna diharuskan membayar biaya untuk penggunaannya. Di POS, beberapa batasan biasanya ditetapkan sehingga pengguna biasa tidak dapat berpartisipasi langsung dalam konsensus bukti kepemilikan.
PoW/PoS Hibrida
Tujuan dari sistem hybrid proof-of-work dan proof-of-stake adalah untuk menggabungkan kekuatan keduanya dan menyeimbangkan kelemahan masing-masing. Decred adalah salah satu dari sedikit mata uang kripto yang menggunakan campuran mekanisme konsensus PoW dan PoS, dan mengintegrasikannya untuk menghasilkan mekanisme konsensus multi-faktor dan hibrida.
Dalam beberapa hal, "koin Masternode" juga merupakan mekanisme hibrida yang memiliki komponen bukti kerja yang dapat dikenali dan menjalankan peran serupa dengan Bitcoin, dengan peran tambahan sebagai node khusus. Node khusus ini juga biasanya menyimpan sejumlah token sebagai jaminan untuk membuktikan bahwa mereka dapat dipercaya dan demi kepentingan terbaik jaringan, mirip dengan mekanisme bukti kepemilikan. Dash adalah token masternode asli dan menyebut model ini sebagai Bukti Layanan. Artikel ini berfokus pada komponen dengan hybrid proof-of-stake, sehingga tidak akan membahas rentang token yang memperhitungkan token masternode atau proof-of-service.
Komponen PoW Decred mirip dengan proyek berbasis PoW lainnya dan menggunakan fungsi hash Blake-256. Komponen PoS dari Decred dan cara membangun blockchain cukup unik dan memerlukan penjelasan lebih lanjut.
Untuk berpartisipasi dalam bukti kepemilikan Decred, pemegang harus mengunci DCR mereka dan membeli “tiket.” Harga tiket individu ditetapkan dengan mekanisme mirip pasar, dengan sistem bertujuan untuk memperoleh jumlah tiket tertentu (40.960) – jika jumlah target terlampaui maka harga akan naik, jika jumlah tersebut tidak tercapai maka harga akan turun. Saat pengguna membeli tiket, DCR yang mereka gunakan dikunci (yaitu, mereka tidak dapat membelanjakannya), dan periode penguncian berlangsung hingga tiket mereka dipilih melalui panggilan fungsi pseudo-acak, atau hingga habis masa berlakunya dalam waktu sekitar 142 hari. Hal ini menimbulkan biaya peluang bagi mekanisme PoS, sebuah cara untuk memastikan bahwa pemilih PoS mendapatkan kesempatan yang adil dan bertindak demi kepentingan terbaik jaringan.
Peserta PoS (juga dikenal sebagai pemilih atau pemangku kepentingan) dapat memainkan tiga peran berbeda: menolak untuk memilih, memberikan suara pada perubahan aturan konsensus, dan memberikan suara pada tata kelola tingkat proyek menggunakan sistem pemeringkatan Politeia. Peran pertama, “menolak untuk memilih”, adalah cara paling langsung bagi pemilih PoS untuk berpartisipasi dalam menjaga konsensus.
Pilih di blok
Ketika penambang PoW menemukan blok yang valid, mereka menyiarkannya ke jaringan, dan agar blok tersebut dianggap valid, blok tersebut harus memiliki setidaknya 3 dari 5 suara yang dipilih secara acak di dalamnya. Pemilih PoS diharuskan untuk tetap membuka dompetnya dan diharuskan melakukan RSVP (atau meminta penyedia layanan pemungutan suara mewakili mereka) ketika suara mereka dipanggil. Ketika tiket POS tertentu dipanggil untuk melakukan voting dan respon, pemiliknya akan menerima hadiah.
Ketika tiket dipanggil, mereka memberikan suara pada transaksi reguler blok sebelumnya, memilih untuk menerima atau menolaknya. Node di jaringan tidak akan menganggap blok baru valid sampai blok tersebut menerima setidaknya 3 suara. Jika mayoritas tiket menolak untuk memilih transaksi di blok sebelumnya, tiket tersebut akan dikembalikan ke mempool. Transaksi reguler ini mencakup hadiah untuk penambang PoW, namun tidak untuk pemilih PoS.
Oleh karena itu, pemilih PoS mempunyai hak untuk mencabut imbalan dari penambang tanpa mempengaruhi keuntungan mereka sendiri. Hal ini membatasi kekuatan penambang PoW dan mencegah mereka mengganggu aturan konsensus jaringan, yang harus disetujui oleh para pemangku kepentingan. Faktanya, ketika perilaku jahat atau tidak efisien terdeteksi, pemilih PoS dapat "memveto" perilaku penambang jahat ini dengan menggunakan suara. Dengan cara ini, penambang PoW jahat dapat dicegah untuk mengganggu transaksi dan mendapatkan imbalan ilegal.
Lapisan verifikasi PoS ini dapat meningkatkan keamanan jaringan secara signifikan dan melindungi dari sebagian besar serangan. Metode umum yang digunakan dalam sebagian besar serangan pembelanjaan ganda adalah dengan menimpa blockchain dengan mengganti rantai yang ada dengan penambangan pribadi dan tersembunyi, kemudian mempublikasikannya beberapa waktu kemudian dan membatalkan transaksi dalam rantai "lama" (yaitu mereka dapat Melakukan pembayaran ganda ). Karena blok Decred memerlukan masukan dari tiket yang dipilih secara acak agar dianggap valid, dan blok tidak dapat dibangun oleh penambang PoW sampai masukan ini diterima, maka tidak mungkin bagi penambang PoW untuk menambang secara rahasia kecuali mereka juga mengontrol Sebagian besar tiket (lihat artikel di bawah) .
Desain mekanisme hybrid PoW/PoS dapat meningkatkan biaya serangan jaringan secara signifikan karena penyerang harus menghindari dua sistem independen pada saat yang bersamaan. Apalagi jika komponen PoS dikonfigurasikan hanya memperoleh tiket secara perlahan. Hanya sejumlah tiket terbatas yang dapat dibeli per blok, dan pembelian tiket dalam jumlah besar akan menyebabkan kenaikan harga yang tajam. Selain itu, ketika tiket perlu dibeli, dana yang digunakan untuk membelinya akan dikunci, mengunci dana penyerang untuk serangan tersebut dan membuat mereka terkena risiko devaluasi.
Memilih pemangku kepentingan yang dipilih secara acak pada setiap blok berarti bahwa blockchain harus dibagikan dengan node tempat semua peserta menambang, sehingga meningkatkan keamanan jaringan. Mekanisme hibrida Decred dirancang untuk memberi pemangku kepentingan kekuatan di luar penambang PoW.
Pemungutan suara modifikasi konsensus
Decred memutuskan sejak awal untuk menjadikan pemangku kepentingan PoS sebagai kekuatan pengambilan keputusan yang dominan dalam tata kelola blockchain. Memodifikasi atau menulis aturan konsensus memerlukan proses peningkatan persetujuan, yang melaluinya aturan konsensus jaringan hanya dapat diubah setelah pemungutan suara. Dan perubahan hanya dapat dilakukan jika minimal 75% suara menyetujui. Prosesnya dimulai jika persentase tertentu dari penambang (95%) dan pemilih (75%) menjalankan peningkatan perangkat lunak dan kemungkinan melakukan perubahan terhadap peraturan. Apabila usul amandemen mendapat dukungan lebih dari 75% setelah masa pemungutan suara 4 minggu, maka usul tersebut diterima, jika tidak maka ditolak, dan jika jumlah suara tidak mencukupi, pemungutan suara dimulai kembali. Jika usulan diterima, modifikasi mekanisme konsensus akan diaktifkan setelah satu bulan.
Manajemen Proyek: Politeia
Hadiah blok Decred dibagi menjadi hadiah penambang PoW (60%), hadiah pemilih PoS (30%), dan Treasury (10%), yang digunakan untuk mendanai kontributor perangkat lunak sumber terbuka yang mengembangkan proyek. Pemegang tiket mempunyai hak untuk memilih bagaimana bagian dana ini harus digunakan, fitur apa yang harus ditambahkan, dan mengambil keputusan melalui platform Politeia.
Ringkasan pemikiran
Karena pemilih PoS menerima 30% dari hadiah blok, mereka tidak dapat mempertahankan bagian relatif dari sirkulasi DCR hanya dengan memegang saham yang ada. Sebagian besar DCR baru diperoleh dengan menambang dari penambang PoW, sehingga mengurangi masalah "tidak relevan" mereka dalam sistem PoS dan juga memainkan peran mereka dalam melindungi jaringan. Penambang harus menjual sebagian besar imbalan yang mereka terima untuk mempertahankan biaya operasional, sehingga pendekatan ini memastikan pasokan DCR yang wajar di pasar.
Blockchain Decred menghadirkan model arsitektur yang unik dan merupakan salah satu contoh sistem hybrid PoW/PoS yang paling terkenal. Seperti halnya perubahan signifikan dalam mekanisme konsensus PoS di grup, proyek masa depan yang diterapkan melalui mekanisme hybrid PoW/PoS juga bersifat unik dan belum tentu mengikuti kerangka Decred yang ada.
