Bukti Kerja Tertunda (dPoW): Solusi untuk Masalah Keamanan Dasar Blockchain

Pengantar

Delayed Proof of Work (dPoW) adalah protokol keamanan yang dikembangkan oleh Komodo, penyedia teknologi sumber terbuka. Mekanisme keamanan ini dibangun berdasarkan Proof of Work (PoW), yang merupakan protokol keamanan paling canggih dalam ekosistem blockchain, sebagaimana dibuktikan dengan penerapannya di jaringan yang sangat aman seperti Bitcoin dan Litecoin.

Untuk memahami pentingnya dan prinsip inti dari Proof of Work (dPoW) yang tertunda, pertama-tama kita harus memahami cara kerja Proof of Work (PoW) dan alasan di balik pengakuannya sebagai metode utama untuk melindungi blockchain yang terdesentralisasi. Selain itu, pemeriksaan menyeluruh terhadap kelemahan dan kendala yang terkait dengan Proof of Work sebagai pendekatan keamanan diperlukan untuk memahami sepenuhnya alasan di balik penerapan Delayed Proof of Work (dPoW) dan keuntungan yang ditawarkannya.

Memahami Bukti Kerja Tertunda (dPoW)

Sumber: GitBook

Bukti Kerja Tertunda (dPoW) adalah mekanisme konsensus keamanan sekunder yang dirancang untuk meningkatkan mekanisme Bukti Kerja konvensional yang digunakan oleh beberapa blockchain, termasuk contoh penting seperti Bitcoin.

dPoW dirancang untuk melindungi blockchain dari 51% serangan yang mengancam integritas jaringan. Hal ini dicapai dengan mengintegrasikan tingkat hash dari jaringan Proof of Work (PoW) eksternal ke dalam mekanisme konsensus yang ada di jaringan lain dengan tingkat hash yang lebih rendah, sehingga secara ekonomi lebih sulit untuk menyerang jaringan.

Komodo adalah platform blockchain pertama yang memperkenalkan penggunaan Delayed Proof of Work sebagai mekanisme konsensus. Untuk mempelajari lebih lanjut, lihat artikel kami sebelumnya tentang Bukti Kerja Tertunda. Artikel kali ini membahas lebih dekat aspek teknis DPoW.

Diskusi Dasar tentang Keamanan Blockchain

Kekuatan blockchain terletak pada langkah-langkah keamanannya yang ketat, sebuah aspek fundamental yang mendukung struktur desentralisasinya.

Blockchain menggunakan metode kriptografi untuk melindungi transaksi dan menjaga buku besar yang tidak dapat diubah. Namun, faktor penting dalam memastikan keamanan blockchain adalah mekanisme konsensusnya. Dan untuk membahas keamanan blockchain secara menyeluruh, penting untuk memiliki pemahaman yang jelas tentang mekanisme konsensus.

Apa itu Mekanisme Konsensus?

Sumber: C# Pojok

Blockchain beroperasi sebagai sistem peer-to-peer terdesentralisasi yang mengharuskan keputusan dibuat tanpa pemimpin pusat atau figur yang berwenang. Kunci untuk mencapai hal ini terletak pada “Mekanisme Konsensus.”

Tidak seperti sistem terpusat, di mana administrator pusat mengawasi pengelolaan dan pembaruan basis data, sistem desentralisasi mendistribusikan tanggung jawab ini ke beberapa node. Node-node ini harus secara kolektif mencapai konsesi, menyepakati keabsahan transaksi—karena itulah istilah “konsensus.”

Kebutuhan akan konsensus muncul dari independensi blockchain pada satu sumber kebenaran. Mekanisme konsensus memastikan bahwa semua node menyetujui keabsahan suatu transaksi. Setelah transaksi ini disetujui oleh semua node, maka transaksi tersebut akan dicatat di blockchain.

Jaringan Blockchain menerapkan berbagai konsensus, semuanya memiliki tujuan yang sama untuk memastikan keakuratan dan kejujuran catatan. Di antara opsi yang paling umum adalah mekanisme konsensus Proof of Work dan Proof of Stake.

Mekanisme Konsensus Proof of Work (PoW).

Sumber: SpringerLink — Analisis tentang cara kerja mekanisme Proof of Work

Proof of Work beroperasi sebagai algoritma atau sistem yang memerlukan upaya komputasi yang signifikan untuk mencegah atau menghilangkan pengguna daya komputasi yang curang. Dalam sistem ini, data transaksi disimpan dalam blok-blok. Untuk memvalidasi suatu transaksi, seseorang harus memecahkan masalah matematika kompleks yang terkait dengan setiap blok. Proses yang biasa disebut sebagai “penambangan” ini biasanya dilakukan oleh komputer yang kuat. Penambang yang pertama kali berhasil memecahkan masalah tersebut menerima hadiah mata uang kripto.

Penerapan Proof of Work berfungsi sebagai sarana untuk memastikan database yang konsisten di seluruh jaringan blockchain. Cryptocurrency seperti Bitcoin dan Litecoin mengandalkan mekanisme Proof of Work. Namun, keterbatasan terbesarnya adalah tingginya daya komputasi yang diperlukan untuk menambang blok.

Ketika diperkenalkan pada tahun 2009, Proof of Work dirancang khusus untuk mengatasi masalah Pembelanjaan Ganda.

Apa itu Pembelanjaan Ganda?

Sumber: Bitpanda — Masalah pembelanjaan ganda dan cara protokol Bitcoin mengatasinya

Masalah “Pembelanjaan Ganda” mengacu pada kemampuan komputer untuk menggandakan informasi tanpa henti. Masalah ini sangat relevan ketika berhadapan dengan nilai finansial, yang melibatkan pencatatan pemilik, waktu kepemilikan, dan dompet tempat nilai tersebut disimpan. Sangat penting bahwa ketika mentransfer nilai finansial dari Orang A ke Orang B, Orang A tidak dapat menggandakan uang tersebut dan mengirimkannya ke Orang C.

Algoritme konsensus Proof of Work dibuat untuk mengatasi tantangan pembelanjaan ganda. Di jaringan Bitcoin, penambang mengeksekusi bukti kerja setiap kali blok baru ditambahkan ke blockchain. Untuk menambahkan blok baru ke rantai blok, penambang di seluruh dunia perlu melakukan permainan tebak-tebakan acak untuk menemukan kata sandi blok untuk verifikasi.

Kata sandi ini tidak dapat diprediksi dan hanya dapat ditebak. Untuk memecahkan kata sandi yang sulit ini, mekanisme konsensus memaksa para penambang bersaing untuk mendapatkan hak menambang blok baru yang valid. Oleh karena itu, dalam jaringan PoW, penambang tidak dapat segera membuat blok baru yang valid dan mengklaim hadiah; mereka harus bersaing dengan melakukan pekerjaan yang diperlukan terlebih dahulu. Proses kompetitif inilah yang melahirkan mekanisme konsensus protokol Bitcoin, Proof of Work (PoW).

Fitur Mekanisme Konsensus PoW

Sumber: Investopedia — Fitur jaringan PoW dan cara memverifikasi transaksi di jaringan blockchain

• Fitur utama dari mekanisme Proof of Work (PoW) adalah penekanannya pada keamanan. Sistem ini dimasukkan ke dalam proyek mata uang kripto dengan tujuan utama menyediakan kerangka kerja yang dapat diandalkan, aman, permanen, adil, dan transparan yang menetapkan konsensus berdasarkan kontribusi peserta dalam jaringan. Saat ini, Proof of Work menonjol sebagai mekanisme konsensus paling aman di ekosistem blockchain.
• Dalam konteks Proof of Work, perilaku buruk apa pun yang dilakukan penambang dapat mengakibatkan dilarangnya mencoba menambahkan blok baru di masa mendatang. Selain itu, sangat sulit bagi penambang untuk menyerang sistem PoW. Misalnya, upaya untuk membuat transaksi palsu mengharuskan penambang mengendalikan 51% kekuatan jaringan, setara dengan perangkat keras yang bernilai ratusan miliar dolar saat ini. Dan hal ini secara praktis mustahil.
• Dalam mekanisme Proof of Work, penambang menyebarkan rincian transaksi saat menambahkan blok baru ke jaringan. Selanjutnya, node lain dalam jaringan secara independen memverifikasi transaksi tersebut untuk memastikan bahwa aset yang ditransfer belum dibelanjakan ganda.

Fitur-fitur ini hanya mewakili sedikit kontribusi mekanisme Proof of Work terhadap jaringan Bitcoin. Namun demikian, meskipun diakui sebagai mekanisme paling aman di dunia blockchain, mekanisme ini bukannya tanpa kekurangan, yang akan kita bahas nanti di artikel ini.

Apa itu Bukti Kerja Tertunda (dPoW)?

Delayed Proof of Work (dPoW) adalah mekanisme konsensus yang inovatif oleh Komodo untuk mengatasi tantangan inheren dalam jaringan Proof of Work. Ini adalah versi yang disempurnakan dari mekanisme konsensus PoW yang memanfaatkan kekuatan hash dari blockchain Bitcoin untuk meningkatkan keamanan jaringannya. Kemajuan ini tidak hanya memperkuat jaringan Komodo sendiri namun juga memperluas kemampuan perlindungannya kepada rantai pihak ketiga mana pun yang berpartisipasi dalam ekosistem Komodo di masa depan.

Penting untuk diingat bahwa dPoW tidak terbatas pada jaringan tertentu; ini dapat diimplementasikan untuk proyek apa pun yang ingin mengembangkan blockchain independen menggunakan model UTXO.

Bagaimana Cara Kerja dPoW?

Mari kita anggap Komodo sebagai studi kasus.

Sumber: FPX Russia di X App — Analisis mendetail tentang bagaimana Layanan Keamanan Komodo melindungi dari serangan 51%.

Komodo mengembangkan dan mengimplementasikan mekanisme keamanan dPoW ke dalam kode Zcash (ZEC), sebuah mata uang kripto yang menekankan privasi dan anonimitas pengguna. Integrasi dPoW memberdayakan Zcash untuk memanfaatkan privasi tanpa pengetahuan dan peningkatan keamanan jaringan, memanfaatkan tingkat hash yang kuat dari blockchain Bitcoin.

Setiap sepuluh menit, sistem Komodo mengambil snapshot dari blockchainnya sendiri. Snapshot tersebut kemudian akan ditulis ke dalam blok di jaringan Bitcoin melalui proses yang disebut notarisasi.

Notarisasi terjadi ketika informasi dicatat dan diamankan dengan mentransfernya dari satu blockchain ke blockchain lainnya dengan infrastruktur keamanan yang tangguh. Oleh karena itu, ketika snapshot dari blockchain Komodo diambil, cadangan komprehensif dari seluruh sistem Komodo akan dibuat dan disimpan dalam blockchain Bitcoin.

Secara teknis, node notaris yang dipilih oleh komunitas di Komodo terlibat dalam aktivitas di mana mereka mencatat hash blok dari setiap blockchain yang dilindungi oleh dPoW ke dalam buku besar Komodo. Proses ini dicapai dengan mengeksekusi transaksi pada blockchain Komodo. Node notaris menggunakan perintah OP_RETURN, opcode skrip khusus yang ditemukan di Bitcoin dan turunannya, untuk menyimpan satu blok hash pada blockchain Komodo. Hash blok yang disimpan berfungsi sebagai referensi atau bukti status blockchain yang dilindungi pada titik waktu tertentu.

Node notaris memilih hash blok yang berumur sepuluh menit untuk memastikan ada kesepakatan bulat di seluruh jaringan bahwa blok tersebut masih valid. Dalam sistem dPoW Komodo, meskipun setiap jaringan blockchain secara independen mencapai konsensus untuk setiap blok, node notaris tidak berpartisipasi secara langsung dalam proses konsensus. Sebaliknya, mereka hanya mencatat hash blok dari blok yang sudah ditambang.

Sumber: Steemit — Penjelasan rinci tentang cara kerja dPoW

Setelah pencatatan hash blok dari berbagai rantai Komodo, node notaris akan melanjutkan untuk menulis hash blok dari blockchain Komodo ke dalam buku besar Bitcoin. Untuk melakukan aktivitas ini, transaksi Bitcoin dijalankan, dan perintah OP_RETURN digunakan untuk mengintegrasikan data yang relevan ke dalam blok pada rantai Bitcoin.

Setelah proses notaris ke Bitcoin selesai, node notaris di Komodo mentransfer data blok dari rantai Bitcoin kembali ke blockchain dari setiap rantai lain yang dilindungi dalam sistem Komodo. Setelah langkah ini, jaringan menjadi resisten terhadap segala upaya untuk memodifikasi atau mengatur ulang blok yang telah melalui notarisasi.

Proses ini memberikan sistem Komodo ketahanan terhadap serangan, memungkinkannya untuk merekonstruksi dirinya sendiri bahkan jika jaringan PoW yang dipilih menghadapi kesulitan.

Perbedaan Antara PoW dan dPoW

Algoritme Proof of Work diakui secara luas sebagai jaringan paling aman dalam ekosistem blockchain. Strukturnya memainkan peran penting dalam mencegah potensi serangan, termasuk serangan Distributed Denial of Service (DDoS). Meskipun produksi Proof of Work memerlukan biaya yang besar, proses verifikasinya sangatlah mudah, seperti yang dijelaskan dalam proses penambangan yang dijelaskan sebelumnya.

Keamanan kuat yang melekat pada kerangka Proof of Work berasal dari investasi finansial dan kekuatan komputasi yang besar terkait dengan proses penambangan. PoW hanya mengandalkan konsensus jaringan untuk validasi transaksi.

Namun, atribut-atribut ini juga menimbulkan kelemahan pada algoritma konsensus PoW. Keamanan PoW berkorelasi langsung dengan jumlah daya komputasi yang didedikasikan untuknya. Ini berarti bahwa jaringan blockchain yang lebih kecil pada dasarnya kurang aman dibandingkan jaringan blockchain yang lebih besar.

Berbeda dengan PoW, dPoW memiliki tujuan yang berbeda—dPoW tidak digunakan untuk mencapai konsensus mengenai blok baru, dan oleh karena itu, dPoW tidak diklasifikasikan sebagai algoritma konsensus. Sebaliknya, ini berfungsi sebagai algoritma keamanan. Setelah jaringan dPoW dinotarisasi, jaringan tersebut menjadi resisten terhadap segala upaya untuk memodifikasi atau mengatur ulang blok. Karakteristik ini meningkatkan keamanannya secara signifikan, membuatnya lebih tahan terhadap serangan 51% dan serangan Genesis.

Dalam mekanisme konsensus Proof of Work yang tertunda, terdapat fitur penting yang berkaitan dengan validasi transaksi. Tidak seperti jaringan PoW biasa, di mana Aturan Rantai Terpanjang adalah standar untuk mengonfirmasi transaksi, dPoW tidak menerapkan aturan ini pada transaksi yang lebih lama dari “cadangan” terbaru jaringan blockchain. Oleh karena itu, jika terjadi konflik, mekanisme konsensus dPoW tidak bergantung pada Aturan Rantai Terpanjang; sebaliknya, ini merujuk pada cadangan yang disimpan dalam blockchain PoW yang dipilih untuk memastikan riwayat transaksi secara akurat. Pendekatan ini memperkenalkan lapisan keamanan dan keandalan tambahan pada validasi transaksi dalam jaringan blockchain.

Untuk menyusupi blockchain kecil dalam sistem Komodo, penyerang harus menghancurkan:

• Semua salinan blockchain Komodo
• Semua salinan dari blockchain dPoW
• Jaringan keamanan dari blockchain PoW yang dipilih tempat cadangan disimpan

Konfigurasi ini memberikan keamanan yang bahkan melebihi Bitcoin, tanpa menimbulkan biaya finansial dan lingkungan yang berlebihan. Pemanfaatan Delayed Proof of Work tidak hanya meningkatkan keamanan namun juga memperkenalkan pendekatan keamanan yang lebih fleksibel dibandingkan dengan mekanisme PoW. Keamanan dalam jaringan ini dikelola oleh node notaris, dipilih melalui pemungutan suara. Node-node ini memiliki kemampuan untuk beralih ke PoW lain jika diperlukan, sehingga memberikan kemampuan beradaptasi dalam skenario seperti perubahan kekuatan penambangan global atau jika biaya notaris pada jaringan saat ini menjadi terlalu tinggi. Fleksibilitas ini memastikan bahwa dPoW menjaga keamanan sekaligus lebih mudah beradaptasi dibandingkan mekanisme PoW tradisional.

Berikut ini sorotan perbedaan antara PoW dan dPoW:

Kesimpulan

Delayed Proof of Work (dPoW), salah satu varian dari mekanisme Proof of Work, merupakan langkah lebih jauh dalam meningkatkan keamanan blockchain. Ini adalah metode keamanan yang menggunakan blockchain sekunder untuk memvalidasi rantai lain melalui proses notaris. Jaringan tersebut sedemikian rupa sehingga menolak segala upaya untuk mengubah atau mengatur ulang blok-blok tersebut setelah diaktakan.

Selain itu, mekanisme keamanan dPoW memungkinkan blockchain untuk mendapatkan manfaat dari keamanan blockchain sekunder, menawarkan solusi praktis untuk masalah keamanan mendasar, khususnya untuk blockchain yang baru didirikan dengan kerentanan yang meningkat karena tingkat hashnya yang rendah. Oleh karena itu, pengenalan dPoW telah menjadi langkah maju dan memperkuat keamanan jaringan blockchain di ruang blockchain.

..................................................................................................................................................

Catatan: Artikel ini asli dan telah diperiksa keakuratannya. Jika artikel diterima, maka artikel tersebut merupakan hak cipta dari Gate Learn.

Paul Nwoba

30/12/2023