Apa itu mekanisma konsensus?

Terdapat ‘magik’ dalam sistem tidak berpusat. Kebanyakkannya pada kaedah lejar awam mengesahkan maklumat secara terus, tanpa bergantung pada pentadbir pusat untuk melakukannya.

Bayangkan anda sedang mendaftar lesen memandu – anda perlu pergi ke pejabat kerajaan dan memberikan maklumat peribadi dalam bentuk terpiawai seperti dokumen identiti dan bukti yang dokumen tersebut adalah sahih. Bergantung di mana anda tinggal, maklumat ini biasanya diuruskan secara manual oleh pegawai pentadbir. Tetapi di dunia digital yang tidak berpusat, urusan seperti ini (pastinya bukan mendaftar lesen memandu) dilakukan dengan lebih efisyen.

Bagi rantaian blok awam untuk beroperasi secara kawal selia kendiri, mempunyai sistem yang telus di tahap global tanpa satu pun penguasa tunggal, ia memerlukan sumbangan daripada beribu-ribu pengguna rangkaian. Pengguna-pengguna ini adalah penting bagi rangkaian kerana merekalah yang mengesahkan semua aktiviti yang berlaku pada rantaian blok.

Sistem ini memerlukan sistem yang boleh diharap, adil dan mempunyai mekanisme yang selamat untuk memastikan semua pengguna sama-sama bersetuju, serta kesahihan transaksi. Ini dipanggil mekasnisma konsensus.

Mekanisma konsensus ialah satu set peraturan yang mentadbir sumbangan daripada pelbagai pengguna rantaian blok. Terdapat sejumlah algoritma mekanisma konsensus yang berbeza dan kesemuanya beroperasi dengan prinsip masing-masing. Sebagai contoh, Bitcoin menggunakan Proof-of-Work (PoW), manakala Ethereum (Ethereum 2.0) berubah daripada PoW ke mekanisme Proof-of-Stake (PoS).

Mari kita lihat mekanisme konsensus yang lebih popular dan fahami bagaimana ia berfungsi.

Proof-of-work

PoW ialah moyang kepada semua mekanisma konsensus. Ia merupakan satu mekanisme yang mengesahkan dan merekodkan transaksi pada rantaian blok dengan mengarahkan nod-nod komputer bersaing untuk menjana hash kriptografi sebagai jawapan terhadap permasalahan matematik yang diberi. Secara asasnya, komputer-komputer ini menggunakan kuasa brute untuk menyelesaikan permasalahan yang diberi. Untuk mengekalkan keselamatan, tahap kesukaran disetkan tinggi untuk mengelakkan penyerang rangkaian, kerana serangan memerlukan kuasa pengkomputeran yang amat besar — terlalu mahal untuk menggunakan pekakas yang diperlukan.

Sebaik sahaja masalah matematik kompleks diselesaikan, blok akan disahkan dan transaksi akan ditambah pada rantaian blok. Sebagai ganjaran terhadap penggunaan sumber kuasa pengkomputeran, pelombong akan menerima ganjaran dalam bentuk kripto. Inilah cara Bitcoin dicipta – sebagai ganjaran yang diberikan kepada pelombong atas usaha mereka menyelesaikan masalah matematik.

Kebolehskalaan merupakan salah satu halangan terbesar yang dihadapi oleh matawang kripto, termasuklah Bitcoin dan Ether. Jika rangkaian mahu menampung lebih banyak pengguna secara lebih efektif dan meningkatkan kebolehfungsian, kuasa pemprosessannya perlu ditingkatkan dengan signifikan. Dan itulah masalah yang dihadapi dengan PoW – ia tidak efisyen bagi permasalahan ini. Melombong dengan sistem PoW memerlukan perkakas yang mahal dan menggunakan kuasa yang amat banyak. Oleh sebab itulah Bitcoin dikritik yang ia tidak bersifat mesra alam.

Oleh sebab tu, perlombongan telah menjadi lebih eksklusif. Beberapa tahun sebelumnya, pengguna boleh melombong Bitcoin dengan hanya menggunakan satu komputer biasa di rumah. Tetapi kini, aktiviti melombong Bitcoin telah bergantung dengan kluster kolam perlombongan besar, dan merupakan perlumbaan – siapa yang mempunyai pekakas perlombongan yang paling laju dan sofistikated akan menang. Ini memberikan risiko akan kemungkinan rangkaian tersebut akan menjadi berpusat secara tidak sengaja. Jika semua kuasa berada di beberapa tangan-tangan besar, lebih senang untuk mereka membuat tindakan sendiri, lalu meruntuhkan keseluruhan ekosistem.

Anggap perlombongan Bitcoin ini seperti perlombongan emas. Ia bermula dengan pelombong yang memegang dulang untuk melombong, bekerja tanpa jemu demi sedikit emas. Kemudian datang orang-orang kaya dan mereka membina mesin untuk menggali dan sebagainya, sehingga tiada lagi emas untuk pelombong berdulang ini.

Oleh sebab itulah Ethereum membuat keputusan untuk memindahkan keseluruhan rantaiannya daripada mekanisme PoW ke PoS.

Apa itu Proof-of-Stake (PoS)?

PoS direka sebagai alternatif yang lebih efisyen berbanding PoW. Pelombong tidak lagi perlu bergantung pada kuasa pengkomputeran untuk melaksanakan tugas mereka dalam mengesahkan transaksi.

Dalam mekanisme konsensus PoS, nod yang merekodkan setiap transaksi dipilih oleh satu algoritma. Algoritma tersebut akan menilai berapa banyak matawang kripto yang dipegang oleh pemilik nod. Jika jumlah matawang kripto adalah banyak, besar kemungkinan pemilik nod akan dipilih untuk memproses dan merekodkan transaksi tersebut. Dalam erti kata lain, nod dengan lebih ‘taruhan’ dalam kripto akan lebih berkemungkinan untuk dipilih. Dengan kaedah ini, kesukaran tugas menyelesaikan permasalahan kriptografik boleh dikurangkan secara signifikan, dan menghasilkan output yang besar pada keseluruhan rangkaian. Oleh kerana setiap nod perlu ‘mempertaruhkan’ matawang kripto mereka untuk memproses dan mengesahkan transaksi, kaedah ini kekal terlalu mahal untuk sesiapa cuba menyerang rangkaian ini.

Beberapa kekurangan yang berkemungkinan berlaku pada PoS ialah dalam bentuk pemusatan secara tidak sengaja. Ini boleh berlaku jika terdapat beberapa pengguna dengan sejumlah pertaruhan yang besar akan memonopoli proses konsensus ini. Juga, oleh kerana pengguna terus menyimpan koin di dalam akaun mereka selama mungkin untuk memaksimakan keuntungan, terdapat risiko besar pengurangan matawang kripto dalam aliran boleh terjadi.

Tetapi beberapa komuniti cuba untuk menjadikan PoS lebih ‘demokratik’, dalam bentuk yang dikenali sebagai Delegated Proof-of-Stake (DPoS).

Apa itu Delegated Proof-of-Stake (DPoS)?

DPoS adalah hampir sama dengan PoS dari segi pertaruhan, tetapi diprogramkan untuk menjadi sistem yang lebih adil dan bersifat demokratik.

Pemegang token dalam rangkaian DPoS boleh membuang undi yang berkadaran dengan pertaruhan mereka untuk melantik wakil. Wakil ini akan berkhidmat pada sekumpulan panel saksi. Panel-panel saksi ini diberikan tanggungjawab untuk melindungi rangkaian. Wakil yang dilantik tidak perlu mempunyai pertaruhan yang besar, tetapi mereka perlu bersaing untuk mendapatkan undi yang tertinggi daripada pengguna.

DPoS juga cuba menjadi penyelesaian terhadap isu kebolehskalaan dengan memastikan terdapatnya nod-nod khas yang telah diundi untuk memberi kuasa kepada rantaian blok. Nod-nod ini diberi insentif untuk menjalankan tugas mereka sejujur mungkin kerana mereka boleh diundi keluar pada bila-bila masa. Oleh kerana reputasi dan sumber pendapatan mereka terdedah pada risiko, individu jahat dipercayai tidak boleh mengambil kesempatan terhadap sistem ini.

Namun begitu, DPoS hanya berfungsi (dan bekerja) di rangkaian separa berpusat. Di sinilah kekurangan di antara kebolehskalaan dan ketidakberpusatan perlu ditimbang tara.

Platform seperti Steem, EOS dan BitShares menggunakan mekanisma DPoS.

Ada lagi! Memperkenalkan… PoET (Proof-of-Elapsed-Time)

Jangan terkeliru dengan sebarang ikon Shakespear! PoET ialah sejenis algoritma konsensus yang bermotifkan untuk mengelakkan penggunaan sumber dan tenaga yang tinggi. Konsensus ini diprogramkan untuk mengikuti sistem loteri yang adil.

Algoritma ini menggunakan masa lepas yang dijana secara rawak untuk memilih peserta manakah yang akan melombong dan menerima ganjaran dari tugas mereka. Kod dijalankan dalam persekitaran yang dilindungi dan algoritma akan disetkan untuk membuat keputusan loteri boleh disahkan oleh peserta luaran untuk meningkatkan ketelusan dalam sistem.

Setiap nod yang turut serta perlu menunggu untuk tempoh yang telah ditetapkan secara rawak dan nod pertama yang berjaya menyelesaikan tempoh menunggu tersebut akan menang. Secara asasnya, setiap nod dalam rantaian blok akan menjana satu waktu menunggu dan “waktu untuk tidur” secara rawak untuk tempoh tersebut. Nod pertama yang bangun (atau nod yang mempunyai tempoh menunggu paling singkat) akan diberikan satu blok baru dan akan menyiarkan maklumat yang diperlukan untuk keseluruhan rangkaian peer. Proses tersebut akan diulang bagi blok seterusnya, dan seterusnya.

Mekanisme ini bergantung pada dua faktor asas:

1. Nod memilih masa yang rawak dan tidak memilih tempoh masa yang singkat secara sengaja dengan niat untuk menang;
2. Pemenang telah menyelesaikan tempoh menunggu dengan jelas.

Cara kerja PoET hampir sama dengan PoW, tetapi ia tidak memerlukan kuasa pengkomputeran yang tinggi. Berbanding dari terus menggunakan sumber, PoET membolehkan cip pemprosesan dalam komputer peserta berehat dan bertukar ke tugasan yang lain untuk satu tempoh masa yang telah ditetapkan. Kod bagi sistem ini digerakkan dalam persekitaran yang selamat, demi memastikan yang ia tidak akan diganggu oleh mana-mana peserta luar. Sistem ini juga memastikan semua hasil boleh disahkan oleh peserta objektif dan ini akan meningkatkan ketelusan dalam sistem.

Namun begitu, mekanisme ini hanya boleh digunakan pada rangkaian rantaian blok yang diberi izin sahaja. Intel Corporation telah mencipta konsep PoET ini sebagai pekakas sedia ada untuk menyelesaikan masalah komputer “pemilihan ketua rawak”. Sistem ini juga digunakan oleh Hyperledger Sawtooth.

Apakah konsensus pada mekanisma konsensus?

Untuk teknologi yang tujuan utamanya ialah memastikan semua orang berada di halaman yang sama, anda mungkin terfikir, mengapa terdapatnya banyak mekanisma konsensus di luar sana. Komuniti kripto dibina oleh pelbagai individu yang benar-benar minat untuk mencipta dan mengekalkan dunia yang bergantung pada pilihan, kecekapan dan insentif.

Kebolehskalaan, keselamatan dan ketidakberpusatan adalah tiga kualiti penting bagi sebarang rantaian blok perlu ada untuk mencapai penerimaan global. Kebanyakan projek sedang menghadapi “Blockchain Trilemma” dan biasanya berakhir dengan satu pengorbanan – sama ada kebolehskalaan atau ketidakberpusatan untuk mengimbangi dua lagi poin pada segitiga tersebut. Terdapat beberapa pendapat yang Ethereum 2.0 dan projek-projek lain sedang dalam usaha untuk menyelesaikan trilemma ini.

Sesetengah mungkin melabelkan konsensus-konsensus ini sebagai mekanisma legasi, tetapi konsensus-konsensus ini merupakan peluang untuk kita melihat sendiri seberapa jauh kita boleh pergi. Perubahan daripada PoW ke PoS oleh Ethereum merupakan satu keputusan yang amat besar dan boleh menjadi kes untuk dikaji mengenai impak menukar algoritma dalam waktu sebenar.

It’s clear there’s no one-size-fits-all solution to managing blockchains and it really depends on the use case of the cryptocurrency as to whether or not it can be considered ‘the right one’. As the industry matures though, we can only expect there will be more developed.

Jelas yang tiada penyelesaian one-size-fits-all untuk menguruskan rantaian blok dan ia amat bergantung pada kes penggunaan matawang kripto – oleh itu ia tidak boleh dilabelkan sebagai “ini salah” dan “ini betul”. Apabila industri ini semakin matang, kita boleh menjangkakan yang banyak lagi sistem akan direka dan diperkenalkan.