Sejak lahirnya Bitcoin sebagai sistem uang elektronik peer-to-peer pada tahun 2008, banyak mata uang digital lainnya secara bertahap muncul, dan setiap mata uang digital memiliki mekanisme spesifiknya masing-masing. Namun hampir semua mata uang digital memiliki satu kesamaan, yaitu arsitektur inti dari blockchain.

Dalam kebanyakan kasus, blockchain dirancang untuk menjadi buku besar elektronik yang terdesentralisasi dan dikelola oleh jaringan node yang terdistribusi. Oleh karena itu, sistem Blockchain memungkinkan transaksi keuangan dieksekusi sepenuhnya secara transparan dan andal tanpa perantara. Mata uang digital secara bertahap menggantikan sistem pembayaran bank tradisional yang memerlukan kepercayaan tinggi.

Seperti kebanyakan sistem komputasi terdistribusi, peserta dalam jaringan mata uang digital perlu mendiskusikan dan menyepakati kondisi blockchain saat ini secara berkala. Namun, mencapai konsensus dengan cara yang aman dan efisien dalam jaringan terdistribusi bukanlah tugas yang mudah.

Jadi, bagaimana jaringan node komputer yang terdistribusi dapat menyetujui keputusan dalam situasi di mana beberapa node mungkin tidak berfungsi atau berperilaku tidak jujur? Inilah akar dari apa yang disebut Masalah Jenderal Bizantium, yang memunculkan konsep Toleransi Kesalahan Bizantium.


Apa Masalah Jenderal Bizantium?

Sederhananya, pada tahun 1982, Masalah Jenderal Bizantium dianggap sebagai dilema logis yang menggambarkan masalah komunikasi yang mungkin dialami sekelompok jenderal Bizantium ketika mencoba untuk menyepakati pendapat yang seragam mengenai langkah mereka selanjutnya.

Dilema ini mengasumsikan bahwa setiap jenderal memiliki pasukannya sendiri, masing-masing berlokasi di lokasi berbeda di sekitar kota yang ingin mereka serang. Para jenderal ini perlu menyepakati apakah akan menyerang atau mundur. Tidak masalah apakah itu menyerang atau mundur, selama semua jenderal mencapai konsensus, yaitu berkoordinasi dan memutuskan untuk melaksanakannya bersama.

Oleh karena itu, kita dapat mempertimbangkan kondisi berikut:

  • Setiap jenderal harus mengambil keputusan: menyerang atau mundur (ya atau tidak);

  • Sekali keputusan sudah diambil, keputusan itu tidak dapat diubah;

  • Semua jenderal harus menyepakati keputusan terpadu dan melaksanakannya secara bersamaan.


Masalah komunikasi di atas melibatkan fakta bahwa seorang jenderal dapat berkomunikasi dengan jenderal lainnya hanya melalui pesan yang dikirim oleh agen intelijen. Oleh karena itu, tantangan inti dari Masalah Jenderal Bizantium adalah bahwa informasi mungkin saja tertunda, rusak, atau hilang.

Lebih jauh lagi, meskipun pesan berhasil disampaikan, satu atau lebih jenderal dapat memilih untuk bertindak jahat (untuk alasan apa pun) dan mengirimkan pesan palsu untuk membingungkan jenderal lain, sehingga menyebabkan operasi gagal.

Jika kita memetakan dilema ini ke blockchain, setiap jenderal mewakili node jaringan, dan node tersebut perlu mencapai konsensus mengenai keadaan sistem saat ini. Dengan kata lain, mayoritas peserta dalam jaringan terdistribusi harus menyetujui dan melakukan tindakan yang sama untuk menghindari kegagalan.

Oleh karena itu, satu-satunya cara untuk mencapai konsensus dalam sistem terdistribusi jenis ini adalah dengan memiliki setidaknya dua pertiga node jaringan yang dapat diandalkan dan jujur. Ini berarti bahwa sistem rentan terhadap kegagalan dan serangan (seperti serangan 51%) jika mayoritas node dalam jaringan memutuskan untuk bertindak jahat.


Toleransi Kesalahan Bizantium (BFT)

Sederhananya, Byzantine Fault Tolerance (BFT) adalah properti sistem yang mampu menahan serangkaian kegagalan yang disebabkan oleh Masalah Jenderal Bizantium. Ini berarti bahwa sistem toleransi kesalahan Bizantium dapat terus beroperasi meskipun beberapa node gagal atau berperilaku jahat.

Ada banyak kemungkinan solusi untuk Masalah Jenderal Bizantium, dan oleh karena itu, ada banyak cara untuk membangun sistem Toleransi Kesalahan Bizantium. Demikian pula, blockchain memiliki berbagai cara berbeda untuk mencapai toleransi kesalahan Bizantium, yang kami sebut sebagai algoritma konsensus.


Algoritma konsensus Blockchain

Kita dapat mendefinisikan algoritma konsensus sebagai mekanisme yang digunakan jaringan blockchain untuk mencapai konsensus. Contoh paling umum adalah Proof of Work (PoW) dan Proof of Stake (PoS). Di sini kami mengambil Bitcoin sebagai contoh.

Protokol Bitcoin menetapkan aturan utama sistem, dan algoritma konsensus bukti kerja menjelaskan bagaimana aturan ini diikuti untuk mencapai konsensus (misalnya, selama verifikasi dan verifikasi transaksi).

Meskipun konsep bukti kerja sudah ada sebelum mata uang digital, Satoshi Nakamoto memodifikasi versi aslinya dan mengembangkan algoritma bukti kerja yang lebih baik yang dapat menghasilkan Bitcoin sebagai sistem toleransi kesalahan Bizantium.

Perlu diingat bahwa algoritme proof-of-work ini tidak sepenuhnya tahan terhadap kesalahan Byzantine, namun karena proses penambangan berbiaya tinggi dan teknologi enkripsi yang mendasarinya, proof-of-work telah terbukti menjadi salah satu metode paling aman dan andal di dunia. jaringan blockchain. Dalam hal ini, algoritma konsensus proof-of-work yang dirancang oleh Satoshi Nakamoto dianggap oleh banyak orang sebagai salah satu solusi paling canggih untuk Toleransi Kesalahan Bizantium.

Kesimpulannya

Masalah Jenderal Bizantium adalah dilema menarik yang pada akhirnya memunculkan sistem toleransi kesalahan Bizantium, yang banyak digunakan dalam berbagai skenario. Selain industri blockchain, beberapa kasus penggunaan sistem Toleransi Kesalahan Bizantium juga mencakup industri penerbangan, ruang angkasa, dan tenaga nuklir.

Di bidang mata uang digital, memiliki komunikasi jaringan yang efisien dan mekanisme konsensus yang baik sangat penting untuk ekosistem blockchain mana pun. Mengamankan sistem ini memerlukan upaya berkelanjutan, dan terdapat keterbatasan (seperti skalabilitas) yang belum dapat diatasi oleh algoritma konsensus yang ada. Meskipun demikian, proof-of-work dan proof-of-stake adalah metode yang efektif untuk sistem toleransi kesalahan Bizantium, dan potensi penerapannya akan menginspirasi lebih banyak inovasi.