Jenis-jenis Algoritma Konsensus

Algoritma konsensus adalah prosedur yang digunakan dalam ilmu komputer di mana para peserta dari suatu jaringan terdistribusi sepakat tentang keadaan jaringan atau keadaan satu nilai data, serta membangun kepercayaan di antara rekan-rekan yang belum dikenal di jaringan tersebut.

Algoritma konsensus dirancang agar anggota blockchain mencapai kesepakatan untuk memvalidasi sebuah transaksi di jaringan, mengubah parameter jaringan, menentukan node mana yang dapat dipercaya untuk memproses blok-blok baru, dan fungsi penting lainnya.

Jangan biarkan sifat teknis artikel ini menghalangi Anda—menemukan “konsensus” ada di sekitar kita di mana-mana—ini adalah gagasan yang sangat manusiawi, tetapi diterapkan pada sesuatu yang dapat diotomatisasi.

**Untuk memulainya, dalam sistem terpusat, tugas-tugas konsensus dijalankan oleh otoritas pusat. **

Dalam sistem terdesentralisasi seperti Bitcoin, kita memiliki sebuah jaringan yang terdiri dari ratusan, ribuan, bahkan ratusan ribu penambang atau node yang bergabung untuk menjalankan satu atau beberapa tugas dan menyediakan ekosistem yang andal serta efisien.

Memikirkan konsensus terdesentralisasi dengan contoh ini, anggaplah Anda berada dalam kelompok yang terdiri dari empat teman, dan salah satu anggotanya, Alex, memperkenalkan seseorang kelima, Bob. Ketika Bob pergi, kemungkinan besar, kelompok itu akan mulai membicarakan Bob (ini adalah protokol) untuk melihat apakah mereka menyukainya (hasilnya adalah “konsensus”)

José: “Bob kelihatannya orang yang keren.”

Kevin: “Iya, orang keren. Kamu ketemu dia gimana?”

Alex: “Dia ada di salah satu kelas keuangan aku waktu kuliah; kami berbagi tips trading crypto, dan akhirnya dia orangnya cukup lucu.”

Kevin: “Oke, tapi meme-memenya cuma super aneh.”

John: “Kamu nggak paham budaya meme.”

José: “Iya, kamu juga nggak ngelakuin banyak waktu buat nge-scroll TikTok—menurutku itu cukup lucu.”

Dalam contoh ini, sebuah “konsensus” tercapai mengenai apakah Bob terintegrasi dengan baik ke dalam kelompok pertemanan. Sering kali ada konsensus yang diperlukan tentang pendapat bahkan tanpa komitmen atau kontrak spesifik yang dibuat. Satu peserta, Kevin, ragu untuk membiarkan Bob masuk ke kelompok, tetapi José, Alex, dan John setuju dengan Bob.

Dalam kasus ini, jika kita mengkodifikasikan contoh di atas menjadi sebuah algoritma konsensus: maka hasilnya akan menjadi 3 “dia orang yang keren” dan 1 “dia orang yang keren tapi aku belum yakin tentang XYZ” yang tetap menghasilkan “dia orang yang keren.” Suara mayoritas menang, jadi Bob tetap bisa nongkrong bersama anak-anak yang keren meskipun pendapat Kevin.

Bitcoin, misalnya, dibuat untuk menemukan konsensus tentang apakah transaksi-transaksi baru valid (“keren”) atau tidak.

Di sini, kita akan meninjau jenis-jenis algoritma konsensus blockchain yang paling populer —dan yang tidak terlalu populer— di seluruh jaringan publik dan privat.

Apa itu Proof of Work?

**Proof of Work (PoW) adalah algoritma konsensus paling populer dan paling tua yang muncul bersamaan dengan penciptaan Bitcoin pada tahun 2009 oleh Satoshi Nakamoto. **Sistem PoW terdiri dari jaringan global penambang —yang disebut node jaringan— yang bersaing untuk memecahkan teka-teki matematis. Penambang yang berhasil memecahkan teka-teki memenangkan hak untuk menambahkan blok baru ke blockchain dan menerima hadiah yang dibayarkan dalam cryptocurrency yang baru dibuat.

Proof of work pada dasarnya adalah cara seorang penambang menunjukkan bukti bahwa mereka telah menyediakan daya komputasi untuk mencapai konsensus jaringan dan memvalidasi keaslian setiap blok. Selanjutnya, setiap blok (transaksi) disusun dalam urutan berurutan, sehingga menghilangkan risiko double spending.

Sampai saat ini, PoW adalah mekanisme konsensus yang paling aman untuk blockchain cryptocurrency. Mengubah jaringan akan mengharuskan penyerang untuk melakukan re-mine semua blok yang sudah ada di dalam rantai tersebut. Semakin besar blockchain bertumbuh, semakin sulit untuk memonopoli kekuatan komputasinya karena hal itu membutuhkan konsumsi energi yang sangat besar dan peralatan yang mahal.

Setelah seorang penambang memecahkan sebuah teka-teki, ia menemukan nonce (singkat untuk number used once) yang menghasilkan sebuah hash dengan nilai lebih kecil dari atau sama dengan yang ditetapkan oleh tingkat kesulitan jaringan.

Nonce adalah bagian sentral dari sistem PoW karena akan memungkinkan penambang membuat header blok yang di-hash dengan fungsi hash SHA-256, yang berarti menempatkan nomor referensi untuk sebuah blok dalam sebuah rantai. Header blok juga berisi timestamp dan hash dari blok sebelumnya.

Kontra dari PoW

Penambang perlu menyediakan daya komputasi yang cukup besar untuk memecahkan teka-teki. Tetapi karena komputasinya kompleks, jumlah energi yang dikonsumsi satu S9 Antminer biasanya berada di antara 1400 – 1500 watt per jam untuk hashrate 14.5 TH/s. S19, versi yang lebih bertenaga, mengonsumsi 3250 watt per jam pada hashrate 110 TH/s.

Dengan sedikit perhitungan, kita bisa menghitung jumlah energi yang dikonsumsi pusat data atau perusahaan penambangan dengan ratusan atau ribuan unit penambangan dalam satu lokasi setiap hari. Konsumsi energi yang tinggi dan kerusakan lingkungan adalah kritik utama yang muncul dari proof of work.

Untuk memberi perspektif, Sebelum Ethereum beralih ke Proof of Stake, para penambang Ethereum di seluruh dunia mengonsumsi sekitar 10 TWh/yr, sama seperti Republik Ceko.

Kebisingan yang keras juga merusak tingkat pendengaran manusia —di atas 80 dBa. Inilah sebabnya perangkat penambangan biasanya disimpan di ruang bawah tanah atau fasilitas penambangan untuk menghindari mengganggu aktivitas sehari-hari.

Apa itu Proof of Stake?

Proof of Stake (PoS) adalah algoritma konsensus paling populer kedua. Alih-alih penambang, blockchain PoS memiliki validator jaringan yang menggunakan koin/token mereka sebagai bukti komitmen mereka terhadap jaringan, bukan sebagai daya komputasi.

Staking berarti “mengunci” aset kripto untuk jangka waktu di platform blockchain, yang sebagai imbalannya memberi penghargaan kepada pengguna dengan lebih banyak cryptocurrency.

PoW vs. PoS: Perbedaan Utama

Pada PoS, pengguna dapat melakukan stake sebagian dari aset mereka semata-mata untuk menghasilkan pendapatan pasif. Opsi lainnya adalah menjadi validator. Tidak seperti sistem PoW, validator tidak bersaing untuk membuat blok-blok baru karena mereka dipilih secara acak oleh sebuah algoritma. Semakin banyak koin/token yang ditaruh oleh seorang pengguna, semakin besar peluangnya untuk menjadi validator dan membuat blok-blok baru di blockchain.

Pada sistem PoW, waktu untuk menghasilkan blok-blok baru ditentukan oleh tingkat kesulitan penambangan; semakin banyak peserta bergabung ke jaringan, semakin besar hashpower, yakni daya komputasi yang dibutuhkan untuk menambang blok-blok baru. Sebaliknya, blockchain PoS memiliki waktu pembentukan blok yang tetap yang dibagi menjadi slot —waktu yang dibutuhkan untuk membuat sebuah blok— dan epoch, yaitu unit waktu yang terdiri dari slot.

Untuk menjelaskan ini dengan lebih baik, sebuah slot di Ethereum terdiri dari 12 detik, yaitu lamanya waktu yang dibutuhkan jaringan untuk membuat sebuah blok, dan 32 slot membentuk satu epoch. Oleh karena itu, satu epoch adalah 6,4 menit. Setiap slot dalam blockchain PoS memiliki jumlah validator yang telah ditentukan sebelumnya yang memberikan suara untuk validitas blok yang diajukan. Jika blok tersebut valid, ia ditambahkan ke rantai, dan proposer blok serta attestor menerima hadiah dalam ETH.

Blockchain PoS menghukum pihak yang berbuat jahat karena menyerang jaringan dengan serangan bergaya 51%, yang disebut slashing, di mana validator yang jujur mengeluarkan validator berbahaya dari jaringan dan menguras saldo mereka. Ini membuat pelaku jahat enggan menyerang jaringan karena jumlah dana yang dipertaruhkan yang dibutuhkan cukup tinggi. Dalam kasus Ethereum, 32 ETH.

Kelebihan PoS:

• Lebih rendah konsumsi energinya dibanding PoW
• Lebih cocok untuk bekerja dengan solusi layer-2 dibanding PoW
• Mampu mencapai throughput yang lebih tinggi karena konsensus dibangun sebelum blok diteruskan.
• Lebih murah daripada blockchain PoW karena tidak memerlukan perangkat keras kelas elite untuk membuat blok-blok baru.

Kekurangan PoS

• Sistem PoS masih bisa terkena sentralisasi jika validator dengan jumlah token yang distake besar dapat memengaruhi jaringan.
• Kurang terbukti dari sisi keamanan dibanding blockchain PoW.

Apa itu Proof of History?

**Proof of History (PoH) adalah algoritma konsensus yang diperkenalkan oleh blockchain Solana dan terdiri dari penempatan timestamp pada semua peristiwa di jaringan untuk membuktikan bahwa peristiwa-peristiwa itu terjadi pada waktu tertentu. **PoH dapat dijelaskan sebagai jam kriptografis yang mengonfirmasi transaksi dalam urutan berurutan.

Solana menggabungkan pendekatan PoH-nya dengan PoS. Oleh karena itu, peserta jaringan harus melakukan staking SOL untuk menjadi validator dan memproses blok-blok baru, dan mekanisme PoH memverifikasi validitas transaksi-transaksi tersebut yang terjadi secara real-time. Dengan kata lain, PoH menjaga keamanan, sementara PoS menghadirkan jaringan validator yang dapat memverifikasi timestamp dan mengonfirmasi transaksi.

Namun, Solana mengorbankan desentralisasi untuk menyediakan throughput transaksi yang sangat cepat. Blockchain bergantung pada arsitektur semi-terpusat di mana satu node dipilih sebagai pemimpin yang bertugas mengimplementasikan satu sumber waktu, yaitu jam PoH, dan semua node lainnya harus mengikuti urutan waktu yang sesuai. Pemimpin dipilih secara berkala melalui pemilihan PoS.

Meskipun Solana adalah salah satu blockchain tercepat di industri ini, ia secara teratur tetap mengalami waktu henti. Sejak diluncurkan pada 2020, jaringan telah mengalami sekitar sepuluh kali waktu henti, lima di antaranya terjadi pada 2022. Alasan utama terjadinya gangguan ini adalah “node yang salah konfigurasi.”

Apa itu Delegated Proof of Stake?

Delegated Proof of Stake** (DPoS) adalah variasi dari konsep PoS di mana komunitas memainkan peran yang terpusat.**

Pada blockchain DPoS, anggota komunitas melakukan staking aset kripto mereka untuk memilih saksi atau delegasi berikutnya bagi produksi blok. Untuk melakukan ini, pengguna harus mengumpulkan token mereka ke dalam staking pool milik blockchain dan kemudian menghubungkan dana tersebut ke delegasi tertentu.

DPoS dikembangkan oleh mantan CTO EOS Dan Larimer, yang mengimplementasikan algoritmanya pada BitShares pada tahun 2015. Larimer dan para pendukung DPoS lainnya telah mengatakan bahwa DPoS memperluas cakupan yang bersifat demokratis karena komunitaslah yang memilih validator berikutnya. Saat ini, blockchain seperti TRON dan Cardano menggunakan DPoS.

Namun, kritik terhadap DPoS adalah metodologinya menguntungkan pengguna yang kaya. Mereka yang memiliki jumlah token besar dapat memiliki pengaruh yang lebih besar di jaringan. Vitalik Buterin adalah salah satu pengkritik DPoS yang pertama, dan ia menyatakan dalam sebuah posting blog bahwa algoritma konsensus ini memberi insentif kepada para saksi untuk membentuk kartel dan menyuap pemilih untuk dukungan.

Apa itu Proof of Authority?

**Proof of Authority (PoA) adalah algoritma konsensus di mana hanya anggota yang memiliki izin yang dapat berinteraksi dengan blockchain, melakukan transaksi, membuat atau menyarankan perubahan parameter jaringan, meninjau riwayat transaksi, dll. **

Istilah ini diciptakan oleh Gavin Wood, seorang pengembang blockchain yang ikut mendirikan Ethereum, Polkadot, dan Kusama Network.

Pada blockchain PoA, **segalanya berhubungan dengan reputasi—para peserta jaringan melakukan staking identitas mereka, bukan koin. **Mereka menyediakan tingkat skalabilitas dan throughput yang lebih tinggi karena hanya bergantung pada jumlah validator yang terbatas. Kita mungkin menganggap ini sebagai model yang sangat tersentralisasi, tetapi blockchain PoA biasanya bersifat privat dan lebih cocok untuk perusahaan serta organisasi yang menggunakan teknologi blockchain untuk meningkatkan bisnis dan sistem operasional.

Apa itu Proof of Elapsed Time?

Proof of Elapsed Time (PoET) adalah algoritma konsensus lain yang bekerja paling baik dengan blockchain privat.

Algoritma PoET pertama kali diperkenalkan oleh pengembang perangkat lunak Intel dan diimplementasikan ke Hyperledger Sawtooth, yang ditujukan untuk blockchain privat dan institusi.

Algoritma ini mungkin tidak sepopuler blockchain lain karena tidak didefinisikan dengan cukup memadai. Namun, idenya adalah menghadirkan mesin gaya Nakamoto yang sudah jadi yang memungkinkan blockchain privat memilih produsen blok berikutnya. Dan bagaimana perbedaannya? Nah, algoritma tersebut menghasilkan “waktu tunggu acak” untuk setiap node jaringan, dan selama waktu itu node harus “sleep.” Node dengan waktu tunggu terpendek akan bangun lebih dulu dan memenangkan hak untuk memproduksi sebuah blok dalam rantai.

Jadi, perbedaan utamanya adalah penambang di PoET tidak menjalankan aktivitas 24/7 dan mengonsumsi energi yang lebih sedikit. Selanjutnya, pada jaringan PoW, penambang bersaing untuk meng-hash header blok berikutnya, sedangkan pada PoET itu lebih seperti sistem seleksi acak.

FAQ Algoritma Konsensus:

Apakah Ethereum akan menjadi lebih cepat sekarang setelah beralih ke PoS?

Salah kaprah yang umum adalah bahwa Ethereum akan otomatis melakukan scaling sekarang setelah menjadi blockchain berbasis PoS. Namun, transisi ini dibuat untuk meningkatkan Ethereum dengan:

• Menurunkan konsumsi energi
• Menurunkan hambatan masuk dengan menghapus kebutuhan perangkat keras
• Mengizinkan penalti ekonomi untuk perilaku buruk node
• Memperkenalkan model baru untuk emisi token
• Dan infrastruktur yang lebih baik untuk bekerja dengan solusi Ethereum Layer-2.

**Apa itu blockchain permissionless dan permissioned?: **

Sebuah blockchain permissionless merujuk pada blockchain publik di mana siapa pun dapat melakukan transaksi, meninjau riwayat transaksi, melakukan stake koin, menjadi validator, dll. Sebaliknya, pada blockchain permissioned (privat), hanya anggota yang memiliki izin yang dapat mengakses jaringan untuk melakukan transaksi, berinteraksi dengan node jaringan, melacak aktivitas on-chain, dll.

Apakah PoW algoritma konsensus yang paling aman? PoW memiliki kekurangan yang cukup, tetapi sejauh ini, itu adalah cara yang paling terbukti dan dipercaya untuk menjaga konsensus dan keamanan sebuah jaringan dalam sebuah blockchain.

Pemikiran Akhir: algoritma konsensus dijelaskan

Blockchain adalah teknologi yang mampu menyelesaikan banyak tantangan dan titik sakit dalam berbagai industri, tidak hanya perbankan dan keuangan. Namun, blockchain juga memiliki bagian keterpurukan sendiri. Karena itu, para pengembang telah menciptakan beberapa jenis dan versi algoritma konsensus untuk menangani masalah-masalah umum, seperti sentralisasi, kurangnya skalabilitas, dan throughput yang rendah.

Namun, membahas masa depan algoritma blockchain itu sulit karena satu tantangan: Blockchain Trilemma. Pertama kali diuraikan oleh Vitalik Buterin, ia menyatakan ketidakmampuan jaringan blockchain dalam menyediakan dua dari tiga manfaat: desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas. Ada beberapa platform blockchain, seperti Fantom dan Solana, yang telah mengimplementasikan versi hibrida dari algoritma konsensus mereka sendiri dalam upaya menyelesaikan blockchain trilemma, tetapi tidak ada yang benar-benar berhasil sejauh ini.

Pendekatan teknis lainnya juga telah dilakukan untuk meningkatkan properti blockchain, dan salah satu yang paling populer adalah layer-2s, yaitu rantai yang terhubung ke layer-1, misalnya Arbitrum dengan Ethereum, dan sharding, yang membagi seluruh blockchain menjadi banyak jaringan yang lebih kecil. Tetapierin menilai sharding sebagai pendekatan terbaik untuk menyediakan ketiga properti dari sebuah blockchain yang sempurna.