Mekanisme konsensus blockchain bekerja untuk memastikan adanya persetujuan di antara peserta pada kondisi terkini blockchain tersebut. Mekanisme
konsensus menentukan siapa yang dapat menambahkan blok transaksi baru, dan salah satu tujuan utamanya adalah untuk memastikan bahwa rantai tidak dapat ditulis ulang.
Konsensus Proof of Work
Blockchain dengan konsensus
Proof of Work murni (seperti
Bitcoin), blok hanya dapat ditambahkan oleh penambang, yang menggunakan perangkat keras yang dapat secara efisien menerka jawaban mengenai masalah matematis. Setiap penambang yang membuat terkaan yang benar dapat membuat sebuah blok yang dapat diterima oleh jaringan. Meskipun penambang dapat memilih untuk menambang rantai manapun, jaringan hanya akan menerima rantai dengan akumulasi Proof of Work terbanyak (contohnya: paling banyak hash atau terkaan) sebagai rantai yang sah. Ini berarti bahwa penambang akan diberikan insentif untuk menambang pada rantai terpanjang dan pada saat mereka menemukan blok baru yang sah, mereka akan mencoba untuk mencari solusi yang akan mengizinkan mereka untuk membangun diatas blok tersebut.
Tingkat kesulitan penulisan ulang blockchain inilah yang mengizinkannya untuk berfungsi sebagai sebuah buku kas untuk transaksi finansial. Pada saat sebuah transaksi muncul dalam blok yang mengirimkan koin ke dalam dompet dan beberapa blok yang dibangun diatas blok tersebut (konfirmasi), sangat tidak mungkin untuk blok tersebut (dan transaksi di dalamnya) untuk ditulis ulang.
Jika sebuah entitas mengontrol cukup banyak tenaga hash untuk melebihi “rantai jujur”, rantai tersebut akan dapat ditulis ulang (atau disusun ulang) dengan menambang sebuah blok “tua” dan bukan blok terbaru. Inilah sebuah contoh sederhana dari sebuah serangan yang dikenal sebagai
serangan 51%:
Penyerang mengirimkan koin pada blok X ke sebuah bursa, lalu mulai menambang pada rantai paralel secara pribadi (blok tidak disebarkan ke jaringan). Setelah jumlah konfirmasi yang dibutuhkan telah tercapai, penyerang menukarkan koin tersebut menjadi koin lain dan menariknya dari bursa. Pada saat penarikan selesai, mereka melepaskan rantai paralel tersebut dan jika rantai tersebut memiliki lebih banyak PoW (blok) dibandingkan dengan rantai yang orisinil, jaringan akan menerimanya sebagai rantai yang sah dan riwayat versi yang diberikan oleh rantai utama (termasuk dengan setoran penyerang) akan hilang. Penyerang lalu dapat menggunakan koinnya lagi.
Dikarenakan penambang adalah entitas satu-satunya yang dapat secara langsung menambahkan blok ke dalam rantai dalam mata uang PoW murni, hal ini memberikan mereka posisi penting dalam pengelolaan. Penambang harus memiliki dukungan mayoritas tenaga hash untuk pengadopsian setiap perubahan yang terjadi pada aturan konsensus. ”Persimpangan Lembut” membutuhkan cukup banyak penambang untuk menerima rangkaian peraturan baru sehingga pengguna dapat melakukan transaksi dengan harapan bahwa transaksi mereka akan diproses secara benar dan diikutsertakan dalam blok. “
Persimpangan keras” akan membagi jaringan menjadi dua komponen dan peraturan yang umum digunakan dalam hal ini adalah “rantai dengan PoW terbanyak adalah rantai yang benar untuk diikuti,” lalu penambang akan memutuskan yang mana yang dapat diterima sebagai sah.
Konsensus Proof of Stake
Konsensus
Proof of Stake adalah metode alternatif untuk memutuskan siapa yang dapat menambahkan blok baru dan memverifikasi kondisi terkini blockchain. Dengan Proof of Stake, penambang tidak berkompetisi untuk menyelesaikan masalah, akan tetapi pembuat blok selanjutnya akan ditentukan dengan proses yang berdasarkan dengan jumlah koin yang dipegang dalam dompet (atau “staked”). Proses ini mempercayai bahwa mereka yang memiliki pasak yang paling banyak akan membuat keputusan yang dapat dipertanggungjawabkan kepada seluruh jaringan.
Konsensus Proof of Stake menghilangkan dibutuhkannya penambangan energi intensif, akan tetapi dengan kurangnya kebutuhan energi menciptakan sebuah masalah lain, terkadang dapat dirujuk sebagai “nothing at stake” (tidak ada pasak). Dalam kasus rantai yang terbagi, pembuat PoS (“forging” biasanya digunakan untuk menggantikan “
mining”) akan diberikan insentif untuk menambang pada kedua rantai dikarenakan mereka hanya akan mendapatkan upah dari kedua rantai dengan biaya yang kecil untuk menambang pada rantai baru tersebut. Ini adalah masalah untuk jaringan dikarenakan seharusnya hanya ada satu rantai dan persetujuan kondisi rantai tersebut adalah tujuan utama dari mekanisme konsensus.
Proof of Stake memiliki sebuah masalah tambahan dengan distribusi token. Penambang PoW membutuhkan biaya yang tinggi (perangkat dan listrik) dan harus menjual banyak bagian dari koin yang ditambang tersebut untuk menutupi biaya tersebut. Sebagai hasilnya, banyak koin yang ditambang tersedia untuk dibeli pada pasar, dan bukan disimpan oleh penambang. Pembuat Proof of Stake hanya memiliki biaya operasional yang sangat rendah, sehingga mereka tidak memiliki tekanan yang sama untuk menjual koin uang mereka dapatkan untuk menjaga jaringan. Pemegang besar koin yang berhubungan dengan Proof of Stake seringkali menambahkan bagiannya dari koin yang bersirkulasi seiring dengan didapatnya upah blok dan biaya transaksi dari pengguna jaringan. Ini serupa dengan feodalisme, dimana jaringan secara efektif dimiliki dan dioperasikan dengan pemegang koin, dan pengguna membayar sewa kepada mereka untuk dapat menggunakannya. Biasanya ada titik henti dibawahnya yang membuatnya tidak mungkin untuk berpartisipasi secara langsung dalam Proof of Stake.
Hybrid PoW/PoS
Tujuan dari sistem Hybrid Proof of Work dan Proof of Stake adalah untuk mendapatkan keuntungan dari kedua pendekatan tersebut dan menggunakannya untuk menyeimbangkan kelemahan satu dengan yang lainnya. Decred adalah satu dari beberapa
mata uang digital yang menggunakan kedua PoW dan PoS dalam sebuah bentuk yang dapat dikenal dan menggabungkannya bersamaan untuk menghasilkan sebuah multi-faktor atau mekanisme konsensus hybrid.
“Koin Masternode” juga termasuk hybrid dalam beberapa pengartiannya, dimana mereka memiliki sebuah komponen Proof of Work yang dapat dikenal yang memainkan peran yang sama seperti pada
Bitcoin, dan sebuah peran tambahan untuk node spesial. Biasanya ada persyaratan untuk node spesial ini untuk memegang sejumlah mata uang sebagai jaminan, untuk menunjukkan bahwa mereka dapat dipercaya untuk bertindak untuk kebaikan jaringan, yang sangat mirip dengan Proof of Stake. Dash adalah koin masternode orisinil dan menyebutkan model ini sebagai
Proof of Service. Artikel ini berfokus dengan penggabungan hybrid komponen Proof of Stake dan tidak akan mempertimbangkan
susunan koin lainnya yang meniru masternode atau Proof of Service.
Komponen PoW milik Decred bekerja mirip dengan proyek berbasis PoW lainnya dan menggunakan fungsi hash Blake-256. Komponen PoS milik Decred dan cara
penyatuannya kedalam rantai sangat unik dan pantas untuk dijelaskan lebih lanjut.
Untuk berpartisipasi dalam Proof of Stake milik Decred, pemegang koin harus mengunci-waktu DCR mereka untuk membeli “tiket”. Harga untuk tiket individual dihargai dengan mekanisme serupa dengan pasar dimana sistem membidik kepada rangkaian tiket live (40.960) - harga akan meningkat jika melebihi angka target, dan harga akan turun jika kurang dari angka target. Jika seseorang membeli tiket, DCR yang mereka gunakan akan dikunci (contohnya: mereka tidak dapat menggunakannya) sampai tiket mereka secara acak dipanggil untuk memilih, atau sampai tiket tersebut kadaluarsa (sekitar 142 hari). Ini memperkenalkan biaya kesempatan untuk PoS, yang bertujuan untuk memastikan pemilih PoS memiliki kulit dalam permainan dan bertindak untuk kebaikan jaringan.
Peserta PoS (juga disebut sebagai pemilih atau pemegang pasak) memiliki tiga peran penting: pemilihan blok, pemilihan perubahan pada peraturan konsensus, dan pemilihan tingkatan pengelolaan proyek menggunakan Politeia Proposal System. Yang pertama adalah “pemilihan blok”, yang merupakan cara dimana pemilih PoS bertindak secara langsung untuk menjaga konsensus.
Pemilihan blok
Pada saat seorang penambang PoW menemukan blok yang sah, mereka menyebarkannya pada jaringan, akan tetapi agar blok tersebut dapat dianggap sah, blok tersebut harus mengikutsertakan pemilihan oleh paling sedikit 3 dari 5 tiket yang dipilih secara acak. Pemilih PoS membiarkan dompetnya terbuka dan siap untuk merespon dengan pemilihan pada saat tiket mereka dipanggil (atau mereka menggunakan
Penyedia Layanan Pemilihan untuk melakukannya bagi mereka). Pada saat tiket PoS yang dipanggil untuk memilih dan meresponinya, pemilik tiket tersebut akan mendapatkan upah.
Pada saat tiket dipanggil, mereka memilih untuk menerima atau menolak transaksi reguler dari blok sebelumnya.
Node pada jaringan tidak akan menganggap blok baru sebagai sah sampai blok tersebut mengikutsertakan paling sedikit 3 pemilih. Jika mayoritas tiket yang dipanggil untuk memilih dan menolak transaksi di blok sebelumnya, mereka akan dikembalikan kepada mempool. Transaksi reguler tersebut mengikutsertakan upah penambang PoW, akan tetapi bukan upah pemilih PoS.
Maka dari itu, pemilih PoS memiliki kekuatan untuk mengambil upah dari penambang tanpa mempengaruhi upah mereka. Ini membatasi kekuatan penambang PoW untuk memveto perubahan pada peraturan konsensus jaringan yang dipilih oleh pemegang pasak. Kenyataannya, pemilih PoS dapat menolak perilaku penambang yang mereka tidak suka dengan mengadopsi kebijakan pemilihan “tidak” pada saat perilaku jahat atau ketidakefisienan terdeteksi - mencegah penambang PoW jahat dari menuliskan transaksi dan menerima upah.
Tahapan verifikasi PoS ini akan sangat mendukung keamanan jaringan dan ketahanan terhadap serangan mayoritas. Metode umum untuk melakukan serangan mayoritas pengeluaran ganda adalah untuk menuliskan ulang blockchain dengan menambang rantai alternatif secara rahasia lalu melepaskannya setelah sebuah periode waktu dan mengambil keuntungan dari pembatalan transaksi dalam rantai yang “lama” (contohnya: pengeluaran ganda input mereka). Seperti blok Decred membutuhkan input dari tiket yang dipilih secara acak untuk dianggap sah dan tidak dapat dibangun oleh penambang PoW sampai mereka menerima input tersebut, sangatlah tidak mungkin untuk penambang PoW untuk menambang secara rahasia kecuali mereka juga mengontrol tiket live dalam jumlah yang banyak (lihat
artikel ini)
Desain Hybrid PoW/PoS secara besar meningkatkan biaya serangan terhadap jaringan dikarenakan ada dua sistem yang berbeda yang harus dilewati oleh penyerang. Khususnya komponen PoS yang dikonfigurasi sedemikian rupa dimana tiket hanya dapat didapatkan secara lambat. Tiket hanya dapat dibeli dengan jumlah yang terbatas untuk setiap blok/interval, dan membeli dengan jumlah maksimal dapat menyebabkan harga untuk meningkat secara drastis. Terlebih lagi, setelah tiket tersebut berhasil dibeli, dana yang digunakan untuk membeli tiket tersebut akan dikunci, meninggalkan penyerang dengan devaluasi akan koin mereka yang terkunci yang disebabkan oleh serangan tersebut.
Persyaratan untuk dipilihnya setiap blok oleh pemegang pasak yang terpilih berarti
blockchain harus dibagikan kepada semua peserta seiring dengan ditambangnya blockchain tersebut, meningkatkan keamanan jaringan. Sistem hybrid Decred sudah didesain untuk memberikan pemegang pasak kekuatan di atas penambang PoW.
Pemilihan Perubahan Konsensus
Decred pada awalnya memutuskan untuk membuat pemegang pasak PoS menjadi daya pengambilan keputusan yang dominan dalam pengelolaan blockchain. Tertulis dalam aturan konsensus bahwa prosedur pengesahan pembaharuan melaluinya semua perubahan pada peraturan konsensus jaringan hanya dapat dijalankan setelah melalui proses pemilihan. Perubahan hanya dapat dilakukan jika disetujui oleh paling sedikit 75% tiket pemilihan. Proses ini dimulai dengan sebuah proporsi penambang (95%) dan pemilih (75%) yang melakukan pembaharuan perangkat lunak dengan perubahan tersembunyi terhadap aturan. Jika proposal menerima 75% dukungan setelah periode 4 minggu, proposal tersebut akan diterima, jika tidak maka akan ditolak. Dan jika tidak berada di tengah, akan dimulai pemilihan ulang. Jika sebuah proposal diterima, perubahan aturan akan dimulai satu bulan setelah itu.
Pegelolaan Proyek: Politeia
Upah blok Decred dibagi diantara penambang PoW (60%), pemilih PoS (30%), dan bendahara (10%) untuk mendanai pengembangan perangkat lunak open source yang melanjutkan tujuan proyek. Pemegang tiket memiliki kuasa untuk memilih bagaimana dana tersebut digunakan dan fitur apa yang harus ditambahkan, dan menentukan kebijakan melalui
serambi Politeia.
Konklusi
Dengan pemilih PoS menerima 30% dari upah blok, mereka tidak dapat menjaga bagian mereka dari sirkulasi DCR hanya dengan meletakkan pasak. Mayoritas dari DCR yang baru dirilis diberikan kepada penambang PoW sebagai ganti peran yang mereka mainkan dalam mengamankan jaringan dan meringankan masalah “tidak ada pasak” dari sistem PoS murni. Penambang secara umum harus menjual sebagian besar dari upah yang mereka terima untuk membiayai biaya operasional mereka, memastikan bahwa pasokan DCR secara adil tersedia pada pasar.
Blockchain Decred merepresentasikan arsitektur unik dan adalah salah satu contoh terbaik dari sistem PoW/PoS. Dengan cara yang sama proyek dengan konsensus PoS secara umum dibagi dalam variasi yang signifikan, proyek masa depan yang menggunakan pendekatan hybrid PoW/PoS akan juga menjadi unik dan tidak harus mengikuti kerangka kerja Decred.
