Dilema kuantum Bitcoin: Memperluas blok atau mengadopsi bukti STARK?

Penulis: Andrew Fenton; Sumber: Cointelegraph; Diterjemahkan oleh: Shaw, Jinse Finance

Eli Ben-Sasson, salah satu pendiri StarkWare, mengatakan bahwa ZK-STARK adalah solusi optimal untuk mengatasi berbagai masalah yang timbul dari penerapan keamanan pasca-kuantum pada Bitcoin, sekaligus mendorong Bitcoin menuju adopsi massal.

Di luar itu, ia mengklaim bahwa pendiri Blockstream, Adam Back, juga setuju dengan pandangan ini.

Minggu ini, Eli Ben-Sasson menjadi berita karena memposting proposal kontroversial di platform X yang menyarankan untuk menaikkan tingkat inflasi tahunan Bitcoin menjadi 4%. Analisis Grok terhadap komentar menunjukkan bahwa tidak ada satu pun yang secara eksplisit mendukung proposal tersebut.

Namun sebagai salah satu penemu STARK (sistem bukti tanpa pengetahuan berbasis hash yang aman secara kuantum), landasannya di jalur teknis ini jauh lebih kokoh, dan beberapa peneliti Bitcoin terkemuka juga setuju dengan gagasan ini.

Proyek StarkNet yang dipimpin Eli Ben-Sasson merilis peta jalan fase ketiga minggu lalu, dengan target untuk membuat jaringannya sendiri tahan terhadap komputasi kuantum.

Bitcoin menghadapi masalah besarnya tanda tangan pasca-kuantum

Memperkenalkan bukti tanpa pengetahuan (ZK) ke Bitcoin saja tidak secara langsung membuat blockchain tersebut aman secara kuantum. Pengantar bukti ZK adalah untuk mengatasi berbagai masalah yang muncul setelah Bitcoin menerapkan skema tanda tangan pasca-kuantum (PQ) yang jauh lebih besar.

Tanda tangan pasca-kuantum yang saat ini dipilih oleh National Institute of Standards and Technology (NIST) AS memiliki ukuran data 10 hingga 100 kali lipat dari skema tanda tangan ECDSA dan Schnorr yang ada di Bitcoin.

Ada pendapat bahwa jika tanda tangan semacam itu diterapkan langsung, throughput jaringan Bitcoin bisa turun menjadi kurang dari 1 transaksi per detik. Namun semua tanda tangan transaksi yang besar dalam satu blok dapat dikompresi menjadi satu bukti ZK-STARK yang sangat kecil. Karena bukti ini bahkan lebih kecil dari total ukuran tanda tangan yang ada, kecepatan akhir blockchain justru berpotensi meningkat.

Eli Ben-Sasson menunjukkan: "Jika tidak menggunakan agregasi tanda tangan ZK-STARK, itu pasti langkah yang buruk, karena tidak benar-benar menyelesaikan masalah inti — apakah orang biasa dapat menggunakan Bitcoin dengan lancar."

"Untuk mencapai tujuan, jaringan harus memiliki kapasitas skala yang sangat tinggi. Untuk mewujudkannya, teknologi seperti agregasi tanda tangan sangat diperlukan; memperbesar ukuran blok saja tidak cukup."

Jalur lain di era kuantum: Memperbesar ukuran blok Bitcoin

Marin Ivezic, kontributor PostQuantum.com dan pendiri Applied Quantum, mengatakan kepada Cointelegraph bahwa skema Segregated Witness (SegWit) Bitcoin dapat mengurangi dampak tanda tangan besar hingga maksimal 75%. Namun ia melakukan pemodelan untuk algoritma ML-DSA-44 NIST: ukuran tanda tangan tunggal skema ini mencapai 2420 byte, dan jumlah transaksi yang dapat ditampung blok akan turun dari saat ini 2500–3000 transaksi menjadi sekitar 500–700 transaksi, sehingga muncul kembali perdebatan tentang ukuran blok.

Memperbesar kapasitas blok Bitcoin memang merupakan alternatif yang layak, tetapi komunitas sudah terpecah tajam mengenai proposal penggandaan kapasitas blok pada tahun 2017. Banyak alasan penolakan saat itu masih berlaku hingga kini: memperbesar blok adalah solusi kasar yang mengharuskan semua node mentransmisikan, menyimpan, dan memverifikasi data dalam jumlah yang jauh lebih besar. Biaya menjalankan node dan persyaratan perangkat keras pun meningkat, dan kritikus berpendapat bahwa hal ini akan mendorong jaringan menuju sentralisasi.

Para peneliti Blockstream telah mempelajari cara mengompresi skema tanda tangan pasca-kuantum berbasis hash yang cocok untuk Bitcoin selama beberapa bulan terakhir, dan meluncurkan algoritma tanda tangan SHRINCS dan SHRIMPS yang menjanjikan. Dalam skenario normal, ukuran tanda tangan keduanya sekitar 5 kali lipat dari tanda tangan Bitcoin saat ini; namun jika pengguna kehilangan dompet dan perlu memulihkan akun, ukuran tanda tangan dapat membengkak hingga 40 kali lipat dari tanda tangan asli.

Meskipun SHRINCS telah digunakan untuk menandatangani transaksi nyata di sidechain Liquid, teknologi ini masih dalam tahap pengembangan awal dan memiliki kekurangan dalam kompleksitas implementasi dan pengalaman pengguna. Kecuali ukuran blok diperbesar secara bersamaan, tanda tangan yang membesar akan tetap memperlambat seluruh blockchain.

Mengenai perbesaran blok, Marin Ivezic berkomentar: "Meningkatkan throughput jaringan secara native adalah yang paling mudah dari segi teknik, tetapi merupakan opsi yang paling sulit diterapkan dari segi tata kelola. Kita tidak punya cukup waktu untuk terus-menerus melakukan perdebatan semacam ini."

Agregasi bukti ZK memiliki banyak keunggulan

Dibandingkan dengan skema perbesaran blok, agregasi bukti ZK juga dapat meningkatkan kapasitas jaringan, dan pada saat yang sama meningkatkan efisiensi Bitcoin sambil mempertahankan desentralisasi. Ini adalah pilihan yang lebih baik.

Secara sederhana, bukti tanpa pengetahuan (ZK) adalah metode verifikasi matematis: dapat membuktikan suatu fakta benar tanpa menunjukkan semua detailnya. Misalnya, dengan bukti ZK, Anda dapat membuktikan bahwa Anda mengetahui kode brankas tanpa mengungkapkan kode itu sendiri kepada lawan bicara.

Secara teori, satu blok hanya perlu menghasilkan satu bukti ZK (untuk redundansi, membuat beberapa bukti tambahan akan lebih aman); dan biaya menjalankan perangkat keras yang diperlukan jauh lebih rendah daripada peralatan penambangan komersial.

Perangkat yang direncanakan untuk menghasilkan bukti dari Lean Ethereum memiliki biaya di bawah 100 ribu dolar AS dan dapat diinstal di lingkungan rumah biasa. Sementara memverifikasi bukti ZK hampir tidak memiliki batasan perangkat keras; perangkat kecil seperti Raspberry Pi sudah cukup.

Eli Ben-Sasson mengatakan bahwa pengembang awal Bitcoin seperti Greg Maxwell dan Mike Hearn sangat mendukung ZK-STARK. Teknologi ini memiliki keamanan pasca-kuantum dan tidak memerlukan pengaturan tepercaya. Ia percaya bahwa pengembang inti Bitcoin Luke Dashjr dan pendiri Blockstream Adam Back secara bertahap menerima jalur teknis ini.

“Saya mendengar langsung pendapat mereka. Mereka menyukai berbagai solusi yang dibangun di atas ZK-STARK. Saya yakin keduanya telah memberikan penilaian positif baik di forum pribadi maupun publik. Adam Back dan Luke Dashjr berbeda pandangan dalam banyak topik, tetapi dalam hal ini, mereka seharusnya setuju: ini adalah teknologi yang baik, dan selama kondisinya tepat, ada peluang untuk diterapkan di Bitcoin.”

Cointelegraph telah menghubungi Adam Back untuk meminta komentar, tetapi belum mendapatkan balasan.

Peneliti Ethereum Justin Drake secara terbuka menyuarakan harapan agar Bitcoin mengadopsi teknologi agregasi bukti ZK dari Lean Ethereum, mendorong solusi ini menjadi standar industri umum. Namun karena perbedaan tata kelola komunitas, visi ini mungkin sulit terwujud.

Ethereum menargetkan untuk mencapai komputasi pasca-kuantum pada tahun 2029. Sumber: Ethereum Foundation

Proposal terkait bukti tanpa pengetahuan untuk Bitcoin

Mengingat nada konservatif perkembangan komunitas Bitcoin, jalur yang paling layak secara tata kelola untuk memperkenalkan teknologi tanpa pengetahuan ke jaringan Bitcoin kemungkinan besar adalah dengan mengaktifkan kembali OP_CAT — opcode yang ditulis oleh Satoshi Nakamoto, yang hanya terdiri dari sembilan baris kode.

Eli Ben-Sasson mengatakan: “Satoshi Nakamoto awalnya menambahkan OP_CAT, lalu menghapusnya. Setelah opcode ini dipulihkan, pengembang dapat mengimplementasikan bukti STARK, agregasi tanda tangan, dan fungsionalitas keamanan pasca-kuantum.”

“Saya percaya ini adalah solusi terbaik dan paling aman untuk melanjutkan jalur pengembangan teknis yang dimulai dan diinginkan Satoshi Nakamoto.”

Meskipun ada gelombang diskusi OP_CAT sekitar 12 hingga 24 bulan yang lalu, momentumnya baru-baru ini melemah (meskipun arah tata kelola komunitas Bitcoin selalu sulit diprediksi).

Ada juga proposal yang lebih visioner di industri, seperti OP_STARK_VERIFY, yang berencana menambahkan opcode khusus agar Bitcoin dapat memverifikasi bukti STARK lebih efisien. Selain itu, Ethan Heilman, rekan penulis BIP-360, mengusulkan skema BitZip yang bertujuan untuk menggabungkan beberapa tanda tangan dan kunci publik Bitcoin ke dalam satu bukti STARK.

Heilman mengatakan kepada Cointelegraph awal tahun ini bahwa ada dua jalur teknis utama untuk mencapai efek yang diinginkan: “Solusi pertama, menambahkan serangkaian opcode umum di Bitcoin, membangun arsitektur mirip ZK Rollup di atasnya; atau langsung mendukung STARK secara native di lapisan konsensus Bitcoin. Selain itu, skema agregasi dengan kinerja lebih terbatas seperti CISA (Cross-Input Signature Aggregation) juga dapat berfungsi.”

Seberapa besar kemungkinan jalur ini terwujud?

Marin Ivezic percaya bahwa hambatannya bukan pada kemampuan teknis, melainkan tata kelola komunitas Bitcoin.

Ia mengatakan: “Skema kriptografi yang diusulkan Eli Ben-Sasson sendiri sempurna: sepenuhnya berdasarkan asumsi hash, tidak memerlukan pengaturan tepercaya, dapat mengompresi ribuan tanda tangan menjadi satu bukti pendek. Masalahnya semua ada di komponen pendukung di luar skema kriptografi ini.”

“Skrip Bitcoin saat ini belum mampu memverifikasi bukti STARK. Dibandingkan dengan opcode tanda tangan hash yang sederhana dan ringkas, program verifikasi STARK yang siap produksi akan memperbesar permukaan serangan lapisan konsensus secara signifikan. Bahkan opcode sesederhana OP_CAT telah diperdebatkan selama bertahun-tahun; memiliki verifikator STARK native di lapisan dasar secara realistis baru bisa masuk agenda pada tahun 2030-an.”

Sementara itu, Ethereum berencana menyelesaikan upgrade pasca-kuantum pada tahun 2029, dan Solana juga sedang bereksperimen dengan tanda tangan pasca-kuantum. Peta jalan anti-kuantum fase ketiga StarkNet dapat memanfaatkan abstraksi akun: saat meng-upgrade sistem kriptografi lapisan dasar, tidak setiap pengguna perlu memindahkan aset secara manual ke akun baru.

Eli Ben-Sasson menilai bahwa jalur upgrade pasca-kuantum Solana dan Ethereum akan “sangat sulit.”

“StarkNet memiliki satu keunggulan inti: jaringan secara native mendukung abstraksi akun dan dompet pintar. Ini berarti mekanisme terkait tidak terkunci dalam protokol lapisan dasar; kami dapat dengan mudah meningkatkan dompet dan infrastruktur untuk mencapai ketahanan kuantum.”