Penambangan gabungan

Proof of work (PoW) adalah bagian mendasar dari Konsensus Nakamoto. Ini memiliki dua fungsi: Ini adalah mekanisme perlawanan Sybil yang digunakan untuk memilih produsen blok, dan juga memberikan dasar dan biaya yang selalu meningkat untuk mengembalikan blockchain. Itu sebabnya dikatakan bahwa PoW mengamankan blockchain Bitcoin.

Penambangan gabungan adalah teknik untuk menggunakan kembali pekerjaan yang dihabiskan dalam mengamankan satu blockchain untuk mengamankan blockchain lainnya secara bersamaan. Dengan cara yang sama seperti PoW mendukung Konsensus Nakamoto, penambangan gabungan dapat memperkuat konsensus berbagai blockchain. Protokol konsensus dari rantai penambangan yang digabungkan juga bisa berupa Nakamoto, atau bisa juga variannya, seperti GHOST atau DECOR. Tindakan penerapan teknik penambangan gabungan sering disebut dengan “merger-mine”. Satu-satunya persyaratan untuk menggabungkan dua blockchain adalah mereka menggunakan fungsi hashing header blok yang sama (dan pemeriksaan kesulitan) untuk mendapatkan PoW.

Cara kerja penambangan gabungan itu sederhana. Pertama, mari kita asumsikan ada blockchain primer (biarkan itu Bitcoin) dan blockchain sekunder S. Misalkan h_B dan h_S masing-masing adalah dua header blok baru dari Bitcoin dan S. Misalkan H adalah fungsi hash kriptografi yang berubah-ubah. Untuk memulai penambangan, penambang yang digabungkan harus membuat templat untuk h_B sedemikian rupa sehingga mereferensikan H(h_S) secara univokal. Proses penambangan tidak banyak berubah. Saat menambang, penambang mencoba menemukan nonce yang menghasilkan bukti kerja untuk h_B yang memenuhi tingkat kesulitan yang ditetapkan oleh jaringan Bitcoin seperti biasa (yaitu SHA256D(h_B) < target_B). Namun, jika penambang menemukan header blok Bitcoin dengan bukti kerja yang sesuai dengan tingkat kesulitan rantai gabungan yang ditambang (SHA256D(h_B) < target_S), maka h_B, h_S, bersama dengan beberapa informasi tautan header tambahan, menjadi bukti kerja yang sah dari blok yang ditambang gabungan. Blok gabungan penuh yang ditambang akan berisi PoW dan sisa data spesifik rantai lainnya (yaitu transaksi yang direferensikan oleh h_S). Blok tersebut dikirim ke jaringan blockchain sekunder untuk ditambahkan ke blockchain sekunder. Dengan penambangan gabungan, dua bukti kerja yang berbeda dapat dibuat dengan harga satu.

Riwayat

Penambangan gabungan hampir setua Bitcoin. Pada tahun 2010 Satoshi sendiri mengusulkan penggunaan penambangan gabungan untuk mengamankan sidechain BitDNS hipotetis yang akan menyimpan nama domain terdesentralisasi. Idenya segera diimplementasikan dan diluncurkan sebagai altcoin Namecoin . Namecoin mulai menggabungkan penambangan dengan Bitcoin pada tahun 2011 untuk mencapai keamanan yang lebih tinggi.

Selama periode itu, blockchain lain mengikuti tren ini dan mulai menggabungkan penambangan dengan Bitcoin. Tapi tidak semuanya mawar. Pada tahun 2012 LukeJr melakukan serangan 51% terhadap Coiledcoin, yang pada saat itu sedang melakukan penambangan gabungan dengan Bitcoin. Peristiwa tersebut menunjukkan bahwa penambangan gabungan bukanlah obat mujarab untuk keamanan setiap blockchain, dan harus ada keselarasan insentif yang tinggi antara rantai penambangan gabungan yang baru dan rantai penambangan sebelumnya agar mekanisme ini aman.

Pada tahun 2014, peristiwa penting lainnya terjadi. Dogecoin dan Litecoin menggunakan fungsi penambangan yang sama dan para penambang mulai beralih secara massal di antara kedua blockchain tersebut. Ketika Dogecoin lebih menguntungkan, mereka semua akan beralih ke menambang Dogecoin, sehingga mempercepat produksi blok. Ketika penyesuaian tingkat kesulitan Dogecoin diterapkan dan menjadikannya terlalu sulit untuk ditambang secara menguntungkan, mereka akan beralih secara massal ke Litecoin untuk memaksimalkan profitabilitas, dan siklus tersebut akan berulang. Hal ini menyebabkan ketidakstabilan hashrate, tingkat blok yang tidak menentu, dan penerbitan token. Setelah itu, hashrate Dogecoin menjadi terlalu rendah untuk dianggap aman. Komunitas Dogecoin memutuskan untuk mulai menerima blok yang digabungkan yang ditambang dengan Litecoin. Hingga saat ini, tidak ada upaya penambang di satu komunitas untuk menyerang komunitas lainnya. Ada beberapa alasan mengapa tidak ada serangan yang dilakukan: pertama, penambangan gabungan bermanfaat bagi kedua komunitas karena dengan penambangan gabungan, kesulitan blok dan laju blok dapat stabil kembali. Kedua, hal ini juga bermanfaat bagi para penambang, yang untuk sementara dapat melipatgandakan pendapatan mereka (sampai penyesuaian tingkat kesulitan blockchain mengakhiri masa tenggang ini). Ketiga, karena memiliki hashrate yang sebanding, tidak ada satu pun penambang yang dapat dengan mudah menyerang rantai lainnya. Keempat, tidak ada perselisihan ideologis antara komunitas Litecoin dan Dogecoin (kita dapat bertanya pada diri sendiri apakah ada rasa memiliki dalam komunitas tersebut). Penambang hanya akan menambang rantai yang paling menguntungkan.

Kemerdekaan

Salah satu alasan mengapa penambangan gabungan lebih disukai secara historis adalah karena hal ini memungkinkan terciptanya blockchain yang sepenuhnya independen. Yang kami maksud dengan independen adalah bahwa rantai sekunder tersebut dapat terus hidup meskipun rantai primer terhenti karena masalah teknis atau mati begitu saja tanpa dukungan dari komunitasnya. Rantai sekunder masih dapat terus mendapatkan pekerjaan dari penambang gabungan tanpa rantai utama. Pada tahun-tahun awal, masa depan Bitcoin pun tidak terjamin. Salah satu alasan sidechain Rootstock memilih penambangan gabungan untuk protokol konsensusnya (bukan konsensus gabungan seperti Liquid) adalah karena Rootstock dibuat selama perang Ukuran Blok, dan terdapat risiko nyata Bitcoin akan diganggu oleh penyerang atau dirobek oleh penyerang. komunitas yang terpecah.

Tarif Blokir

Alasan penting untuk memilih penambangan gabungan dibandingkan cara alternatif lain untuk mewarisi keamanan Bitcoin adalah karena penambangan gabungan memungkinkan rantai sekunder memiliki tingkat blok yang lebih tinggi.

Setelah Bitcoin, semua blockchain yang dibuat dirancang untuk mendukung tingkat blok yang lebih tinggi (waktu antar blok yang lebih rendah). Hal ini diyakini berdampak negatif terhadap desentralisasi karena dapat menyebabkan penambang tunggal menghasilkan lebih banyak blok yatim piatu, sehingga memaksa mereka untuk bergabung dengan kelompok yang lebih besar agar tetap kompetitif. Block rate yang tinggi memiliki beberapa keuntungan, salah satu buktinya adalah transaksi pengguna dikonfirmasi lebih cepat. Manfaat paradoks dari tingkat blok yang lebih tinggi adalah varian pembayaran hadiah berkurang: hal ini pada gilirannya mengurangi insentif untuk bergabung dengan kelompok penambangan besar, sehingga meningkatkan desentralisasi. Tingkat blok mewakili trade-off kegunaan-desentralisasi dan tingkat yang ideal sulit ditemukan.

Oleh karena itu, perancang blockchain hasil penambangan gabungan yang ingin menggabungkan penambangan dengan Bitcoin harus sangat berhati-hati dengan harga blok. Interval blok rata-rata di bawah 10 detik tanpa mengadopsi protokol konsensus yang lebih inklusif dapat memberikan tekanan bandwidth tambahan pada kumpulan penambangan yang digabungkan, sehingga meningkatkan biaya, yang dapat menempatkan mereka pada posisi yang kurang menguntungkan dibandingkan dengan kumpulan penambangan yang tidak digabungkan.

Pesaing Untuk Menggabungkan Penambangan

Mirip dengan penambangan gabungan Nakamoto, ada cara lain untuk mewarisi keamanan dari rantai lain. Metode pertama yang diketahui diterapkan oleh protokol Mastercoin/OMNI, dan diikuti oleh protokol Counterparty. Proyek baru seperti RGB juga mengadopsi metode ini. Metode ini didasarkan pada penyematan data transaksi dari buku besar alternatif dalam transaksi Bitcoin. Dalam RGB, penyematan ini masih ada, namun sepenuhnya tersembunyi di dalam pohon Akar Tunggang. Namun, riwayat buku besar Mastercoin/Counterparty/RGB tidak membentuk blockchain terpisah. Riwayat buku besar hanyalah daftar berurutan dari transaksi khusus yang tertanam dalam blok Bitcoin. Ada cara lain untuk membuat blockchain terpisah yang mewarisi keamanan dari rantai utama, umumnya dengan mencoba menyinkronkan kedua blockchain secara penuh atau sebagian. Semua didasarkan pada penerbitan data dalam keluaran OP_RETURN . Beberapa contohnya adalah Veriblock, PoX dan Syncchains. Dengan rantai yang “disinkronkan” ini, pembalikan blok rantai primer secara otomatis membalikkan blok rantai sekunder yang muncul setelahnya. Salah satu kelemahannya adalah mereka memaksa node blockchain sekunder untuk menjalankan juga node rantai primer. Meskipun blockchain yang terhubung dapat memberikan keamanan bersama (dan transfer lintas rantai yang cepat), konsensus sinkron tidak dapat memberikan tingkat blok yang lebih cepat untuk blockchain sekunder tanpa memperkenalkan protokol konsensus yang dialihkan (yaitu mikroblok Bitcoin NG ). Sebaliknya, rantai penambangan gabungan dapat menggunakan laju blok apa pun, meskipun, seperti disebutkan sebelumnya, ada ambang batas yang jika dilampaui, penambangan gabungan menjadi tidak ekonomis karena kebutuhan bandwidth yang tinggi.

Kritik dan Evolusi

Penggabungan hasil konsensus Nakamoto telah dianalisis, dan keduanya didukung dan dikritik dalam makalah penelitian. Namun, semua penelitian yang ada berfokus pada dampak praktis dari penggabungan pertambangan terhadap desentralisasi, sementara formalisasi metode tersebut masih kurang. Penelitian akademis belum melewati metode penambangan gabungan Namecoin. Namun metode ini telah jauh lebih baik. Peluncuran Rootstock Bitcoin yang menggabungkan sidechain yang ditambang pada tahun 2018 menghidupkan kembali penelitian, yang mengarah pada penemuan protokol penambangan gabungan yang lebih aman, seperti varian yang sadar akan fork. Beberapa perbaikan ini diterapkan di Rootstock dalam peningkatan jaringan berturut-turut. Namun, penelitian teoretis baru ini masih tersebar di artikel online dan RSKIP (proposal perbaikan batang bawah) dan memerlukan dokumentasi yang lebih baik. Varian baru dari penambangan gabungan, yang akan dibahas dalam artikel berikut, dapat menahan beberapa serangan yang diketahui. Misalnya, secara umum diyakini bahwa sidechain yang ditambang gabungan tidak dapat aman terhadap serangan pembelanjaan ganda ketika hashrate penambangan gabungan rendah (yaitu <10% dari hashrate rantai utama), sedangkan dengan beberapa varian protokol baru hal ini dapat terjadi (dengan asumsi keamanan dan keaktifan yang sedikit berbeda).

Desain Penambangan Gabungan Namecoin

Cara Namecoin menggabungkan tambang dengan Bitcoin sangatlah sederhana. Di akhir bidang coinbase dari transaksi pembangkitan, penambang menulis 4 byte yang menunjukkan bahwa catatan AuxPow mengikuti. 4 byte ini disebut byte ajaib dan digunakan oleh Namecoin untuk menemukan catatan AuxPow dengan mudah. Selanjutnya kita menemukan catatan AuxPow di mana para penambang harus menyimpan intisari hash akar dari pohon Merkle yang berisi hash blok dari berbagai blockchain yang sedang ditambang gabungan. Kemudian bidang treeSize mengikuti, yang menentukan jumlah blok gabungan dari blockchain berbeda yang termasuk dalam pohon, dan bidang treeNonce yang seharusnya membantu menghindari tabrakan id rantai, tetapi desainnya cacat dan nilai ini tidak digunakan. Diagram berikut menggambarkan blok Bitcoin yang membawa catatan AuxPow yang tertaut ke 4 blok (W,X,Y, dan Z) dari 4 blockchain berbeda yang ditambang gabungan:

Desain penambangan gabungan Namecoin

Agar node Namecoin dapat memverifikasi bukti kerja blok Namecoin, blok tersebut harus menyertakan bidang data yang berisi:

• Jalur Merkle untuk membuktikan penyertaan transaksi Coinbase dalam pohon transaksi blok Bitcoin
• Transaksi coinbase itu sendiri, berisi akar pohon AuxPow.
• Jalur Merkle untuk menemukan hash blok Namecoin di pohon AuxPow.

Konsensus Namecoin memiliki aturan untuk memverifikasi bukti penggabungan penambangan, dan bukti kerja header Bitcoin (mengabaikan semua bidang lainnya).

Perbedaan Rantai Primer/Sekunder

Kami biasanya membedakan satu blockchain primer dari semua blockchain sekunder yang ditambang gabungan karena blok blockchain sekunder memerlukan bukti Merkle tambahan untuk memungkinkan verifikasi bukti kerja. Namun dari sudut pandang teori permainan, tidak ada blockchain utama. Semuanya berkontribusi pada anggaran keamanan. Jika hashrate blockchain utama turun menjadi 10% dari total hashrate yang ditambang gabungan, orang akan tergoda untuk mengatakan bahwa blockchain sekunder telah menjadi yang utama, karena sekarang blockchain tersebut mungkin akan menjadi salah satu yang membayar sebagian besar keamanan. anggaran. Perbedaannya bisa lebih membingungkan karena blockchain “sekunder” yang ditambang gabungan dapat mengambil pekerjaan dari lebih dari satu rantai “primer”, seperti halnya Rootstock. Meskipun sebagian besar hashrate Rootstock berasal dari penambang Bitcoin, ada kalanya sebagian kecil hashrate berasal dari penambang Bitcoin Cash, oleh karena itu Rootstock mewarisi hashrate dari dua rantai utama.

Meskipun karena alasan filosofis seseorang tidak ingin mendapatkan hashrate dari, misalnya, Bitcoin SV, hal ini tidak dapat dengan mudah dicegah. Dari perspektif konsensus Rootstock, header blok Bitcoin dan Bitcoin SV terlihat identik (blok induk atau bidang kesulitan dapat digunakan untuk membedakannya secara heuristik berdasarkan tingkat kesulitan blok, tetapi ini tidak tepat). Oleh karena itu, Rootstock dapat memiliki hashrate yang lebih tinggi daripada Bitcoin dengan menggabungkan hashrate dari semua blockchain berbasis SHA256D, termasuk Bitcoin.

Oleh karena itu, kami tetap berpegang pada definisi sintaksis: rantai primer adalah rantai dengan bukti penambangan gabungan yang lebih pendek yang biasanya memiliki header blok tunggal, dan rantai sekunder adalah rantai yang memerlukan header blok tambahan dan hashnya tertanam di header blok pertama.

Netralitas Blockchain

Selama periode 2011-2013 ada beberapa proposal yang diterbitkan di forum bitcointalk.org untuk melakukan hard-fork Bitcoin untuk mengabstraksi bukti kerja Bitcoin dalam rantai header “master” yang terpisah, dan membuat semua blok blockchain yang ditambang gabungan (termasuk Bitcoin) berasal dari rantai header utama ini. Semua hash blok blockchain akan menjadi bagian dari satu Pohon Pow Merkle. Namun, proposal ini tidak mendapatkan daya tarik (secara umum, tidak ada proposal hard-forking Bitcoin yang mendapatkan daya tarik).

Faktanya, header master tidak perlu menjadi bagian dari rantai sama sekali. Headernya bisa berukuran kecil dan cukup tentukan akar pohon Merkle dari hash blok rantai dan nonce yang diperlukan untuk mengubah header guna menemukan PoW. Seperti yang akan kita lihat di artikel selanjutnya, memiliki bidang stempel waktu di header kecil ini dapat meningkatkan keamanan semua rantai yang ditambang gabungan. Header kecil imajiner ini digambarkan pada gambar berikut di mana X dan Y mengacu pada beberapa penggabungan lainnya. blockchain yang ditambang:

Desain penambangan gabungan tanpa blockchain utama apa pun

Jika struktur data ini diadopsi, tidak akan ada blockchain utama dalam penambangan gabungan Bitcoin.

Saat kita menganalisis insentif bagi penambang untuk mengamankan lebih dari satu blockchain dengan bukti kerja yang sama, kita harus menganalisis semuanya sebagai rantai yang setara. Untuk menganalisis insentif penambangan gabungan, kita harus memikirkan penambang SHA256D (fungsi hash sebenarnya yang digunakan) daripada penambang Bitcoin. Kita harus menganalisis semua blockchain yang ditambang secara gabungan dan insentif yang diberikan blockchain kepada para penambang.

Sidechain yang ditambang secara gabungan

Sidechain Bitcoin meningkatkan utilitas Bitcoin dan oleh karena itu berkontribusi terhadap nilai Bitcoin. Dengan menggunakan sidechain, para bitcoiner dapat melakukan pembayaran pribadi, membuat DAO, dan mengeksplorasi kasus penggunaan inovatif tanpa memperdagangkan bitcoin mereka dengan koin lain yang lebih mudah berubah (terkadang disebut shitcoin oleh para maksimalis Bitcoin). Saat ini ada dua sidechain Bitcoin yang ada: Liquid (konsensus gabungan) dan Rootstock (penggabungan penambangan).

Sidechain Rootstock menawarkan pembayaran yang lebih murah dan aplikasi Keuangan Terdesentralisasi (DeFi). Salah satu aplikasi terdesentralisasi yang berguna bagi para bitcoiner adalah pinjaman mandiri dalam stablecoin yang dijamin oleh rBTC. Solusi ini memungkinkan para bitcoiner untuk menggunakan token dalam mata uang fiat dan tidak dipaksa untuk menjual bitcoin mereka untuk pengeluaran sehari-hari.

Dipercaya secara luas bahwa DeFi pada Bitcoin akan tumbuh secara signifikan di tahun-tahun mendatang, dan kasus penggunaan baru yang tidak terduga akan terungkap di masa depan. Itu sebabnya mayoritas bitcoiner mendukung Rootstock dan ingin melihatnya tumbuh lebih cepat.

Sidechain Rootstock dirancang khusus untuk memberikan insentif kepada komunitas Bitcoin. Ini memberi insentif pada partisipasi para bitcoiner, dan khususnya penambang Bitcoin dengan menggunakan protokol konsensus penambangan gabungan. Bitcoin dan Rootstock berhasil digabungkan karena adanya insentif bersama dan komunitas bersama.

Pada artikel berikut saya akan menyajikan model konsensus penambangan gabungan Rootstock dan saya juga akan menunjukkan beberapa inovasi yang dibuat oleh komunitas Rootstock yang secara substansial meningkatkan keamanan penambangan gabungan. Saya juga akan menunjukkan bagaimana penambangan gabungan dapat menguntungkan Bitcoin dengan meningkatkan anggaran keamanannya dalam jangka panjang.

Ringkasan

Penambangan gabungan adalah bagian penting dari protokol konsensus berbasis PoW yang memungkinkan blockchain mewarisi keamanan dari rantai utama tanpa menduplikasi biaya penambangan. Konsensus Nakamoto yang menggunakan penambangan gabungan dapat menghasilkan desentralisasi yang lebih tinggi dibandingkan protokol konsensus berdasarkan bukti otoritas atau bukti kepemilikan. Namun, keamanan rantai utama hanya akan dibagikan dengan rantai tambang yang digabungkan jika asosiasi tersebut saling menguntungkan. Oleh karena itu, penambangan gabungan sangat ideal untuk sidechain Bitcoin yang dapat menambah nilai luar biasa pada jaringan Bitcoin. Rootstock, sidechain kontrak pintar Bitcoin lengkap Turing yang pertama, digabungkan dan ditambang oleh lebih dari 50% hashrate Bitcoin saat ini, dan hashrate-nya tumbuh setiap tahun, menjadikannya salah satu jaringan kontrak pintar paling aman yang pernah ada. Rootstock menggunakan varian protokol fork-aware, yang akan dibahas di artikel berikutnya.

Penafian:

1. Artikel ini direproduksi dari [Bitslog], dan hak cipta dimiliki oleh penulis asli [Sergio Demian Lerner]. Jika ada keberatan terhadap reproduksi tersebut, harap menghubungi tim Gate Learn, dan tim akan segera memprosesnya sesuai prosedur terkait.
2. Penafian: Pandangan dan opini yang diungkapkan dalam artikel ini hanya mewakili pandangan pribadi penulis dan bukan merupakan nasihat investasi apa pun.
3. Versi bahasa lain dari artikel ini diterjemahkan oleh tim Gate Learn. Tanpa menyebut Gate.io, tidak diperbolehkan menyalin, menyebarkan, atau menjiplak artikel terjemahan.