Penjelasan: Apa Itu Proof of Work (PoW) di Blockchain?

Blockchain umumnya dirasakan melalui prisma Konsensus Nakamoto Bitcoin. Namun, untuk mempelajari lebih lanjut tentang Proof of Work, sangatlah penting untuk mencermati implementasi PoW berkelanjutan.

Bukti Kerja (umumnya disingkat menjadi PoW) adalah algoritme konsensus yang digunakan untuk mencegah serangan 51% atau pengeluaran ganda. Mata uang kripto seperti Bitcoin menggunakan konsensus PoW untuk mengonfirmasi transaksi dan menghasilkan blok baru yang ditambahkan ke rantai. Dengan PoW, penambang bersaing untuk menyelesaikan transaksi di jaringan dengan imbalan atas kecepatan dan akurasi mereka.

Takeaway Utama:

• Memahami konsep Bukti Kerja dan cara menggunakannya untuk mengamankan jaringan blockchain.
• Cari tahu apa saja masalah matematika yang sebenarnya diatasi oleh para penambang dan seberapa besar dampak perhitungan ini bagi masyarakat secara keseluruhan.
• Kenali siapa saja yang terlibat dalam proses penambangan menggunakan konsensus Bukti Kerja.
• Mengetahui mata uang kripto mana yang masih mengandalkan Bukti Kerja dan mengapa Ethereum memilih untuk melakukan hard fork pada Ethereum 2.0.
• Dapatkan pandangan menyeluruh tentang mengapa konsensus Proof of Stake lebih aman dan lebih adil daripada Proof of Work.

Bagaimana Bukti Kerja Diterapkan di Blockchain?

Algoritme konsensus Proof-of-Work blockchain adalah mekanisme konsensus tertua dan algoritme paling populer. Tentu saja, ada banyak alasan yang mungkin berkontribusi terhadap popularitasnya. Namun, alasan utama reputasinya adalah kemampuannya untuk mempromosikan kejujuran dalam ekosistem terdesentralisasi. Meskipun mungkin ada algoritme lain, PoW masih berkelanjutan untuk mencapai tujuan Toleransi Kesalahan (BFT) Byzantine. 

Untuk memahami sepenuhnya apa itu BFT, BFT adalah sistem yang mampu menahan kegagalan yang terkait dengan Masalah Umum Byzantine. Itu berarti jaringan dapat menghindari situasi ketika beberapa node (atau penambang) mencoba untuk bertindak melawan konsensus. Dengan bantuan karakteristik BFT, algoritma PoW bekerja sedemikian rupa sehingga node dapat memvalidasi blok dalam jaringan dengan memecahkan masalah matematika yang kompleks.

Sementara yang pertama mendapatkan solusi untuk masalah matematis menerima izin konsensus untuk memilih blok untuk ditambahkan ke blockchain. Sebagai pertukaran, node yang berhasil mendapatkan token sebagai hadiah. Misalnya, di jaringan Bitcoin, hadiahnya ada di BTC.

Pada akhirnya, konsensus PoW menciptakan ekonomi tertutup yang relatif sehat dan transparan. Terutama untuk mendorong pengguna untuk terus mempertahankan ekosistem.

Apa Masalah Matematika yang Terlibat dalam PoW?

Masalah matematika kompleks ini mengacu pada keragaman komplikasi aritmatika yang tidak umum. Selain itu, masalah ini memerlukan banyak daya komputasi untuk diselesaikan.

Mulai dari masalah umum Byzantine hingga fungsi hashing yang rumit. Misalnya:

• Fungsi Ahash melibatkan proses untuk menghasilkan output acak dengan panjang tertentu melalui input. Sedangkan hash adalah nilai numerik (atau target) yang menentukan siapa yang menambang blok secara akurat.
• Memecahkan faktorisasi aninteger yang terdiri dari dekomposisi nomor komposit menjadi bilangan bulat yang lebih kecil bersama dengan pembatasan dan perkalian nomor utama.
• Ini berfungsi sebagai protokol puzzle kontinjensi untuk mengamankan jaringan dalam serangan DoS yang memerlukan pesanan yang ditentukan. Alih-alih memecahkan suatu fungsi, ini lebih kepada mencari akar masalah.

Jadi, untuk setiap validasi blok yang berhasil, hadiah akan diberikan sebagai kompensasi atas upaya yang dilakukan. Namun, skalabilitas dan keamanan adalah tantangan utama seiring pertumbuhan jaringan. Dan kekuatan hash tumbuh paralel dengan kompleksitas teka-teki. Akibatnya, Bukti Stake diperkenalkan untuk melawan kekurangan yang dimiliki Bukti Kerja.

Siapa yang Mendirikan Bukti Kerja?

Konsensus PoW didirikan sebelum penemuan jaringan Bitcoin. Algoritme PoW diperkenalkan pada tahun 1993, ketika Moni Naor dan Cynthia Dwork menerbitkan artikel untuk mencegah serangan DoS. Artikel ini terutama membahas potensi algoritme untuk mencegah penipuan dan keberlanjutannya dalam jangka panjang.

Dan sebelum Satoshi Nakamoto terkenal berbicara tentang algoritma PoW dalam blockchain Bitcoin, ilmuwan komputer dan aktivis kriptografi Hal Finney (Harold Thomas Finney II) memperkenalkan sistem lain yang disebut RPoW, Bukti Kerja yang Dapat Digunakan Kembali pada tahun 2004. Sistem bekerja dengan menerima token Proof of Work berbasis Hashcash yang tidak dapat dipertukarkan atau tidak dapat dipertukarkan. Sebagai imbalannya, buat token bertanda tangan RSA yang kemudian dapat ditransfer dari orang ke orang. 

Contoh awal lain dari algoritma Bukti Kerja adalah HashCash Adam Back. Hal ini mengharuskan pengirim untuk melakukan sedikit komputasi sebelum mengirim email. Akibatnya, penerima dapat mengurangi spam. 

Bagaimana PoW terkait dengan Konsensus Nakamoto Bitcoin?

PoW menggunakan model di mana node memecahkan teka-teki matematis untuk menghasilkan blok berikutnya yang ditambahkan ke jaringan. Pemimpin blok, yang menghasilkan blok berikutnya, dipilih dalam format seperti lotre yang sesuai secara langsung dengan kekuatan komputasi kontribusi (yaitu hash) mereka pada proses tersebut. Ada dua partisipan utama dalam model konsensus PoW: penambang dan operator node penuh. 

Penambang

Node yang berpartisipasi dalam komputasi disebut penambang, dan proses penyelesaian masalah disebut penambangan. Komunitas penambang harus melakukan pekerjaan yang signifikan untuk memecahkan setiap masalah yang terjadi. PoW memudahkan setelah node membuat blok bagi orang lain untuk memverifikasi proses yang menghasilkan solusi.

Node

Node perlu menghabiskan waktu dalam komputasi yang rumit. Oleh karena itu, proses ini mengonsumsi daya listrik dalam jumlah sangat besar, yang merugikan lingkungan. Node terdesentralisasi dalam jaringan harus memverifikasi mata uang kripto blockchain yang “ditambang” untuk mendapatkan hadiah menggunakan mekanisme Proof-of-Work masing-masing penambang.

Validator

Berdasarkan bukti kriptografi dan aturan konsensus Bitcoin, operator node penuh bertindak sebagai validator akhir dari status jaringan. Klien node penuh juga dapat menjadi penambang dan menolak blok dan transaksi yang tidak valid di jaringan. Diperlukan waktu rata-rata 40 dan 60 menit bagi validator untuk menyetujui transaksi dalam jaringan blockchain berdasarkan mekanisme konsensus Bukti Kerja.

Seberapa Aman PoW?

Algoritme Proof of Work sangat aman karena dapat menahan BFT. Selain itu, cara kerjanya membuatnya lebih aman. Selain itu, hash setiap blok berisi hash yang sebelumnya; ini meningkatkan keamanan dan mencegah pelanggaran blok pada blockchain bukti kerja. 

Untuk mengubah blok, penambang harus membuat blok baru dengan pendahulu yang sama. Oleh karena itu, diperlukan upaya untuk meregenerasi semua penerus dan mengulangi pekerjaan yang mereka miliki. Oleh karena itu, blockchain dapat menghindari perusakan keamanan.

Pro dan Kontra PoW 

Kelebihan

• Menjauhlah dari serangan DDoS.
• Adil dan transparan.
• Dampak bagian kripto yang rendah yang dipegang oleh penambang dalam batas tertentu.
• Mendorong minat publik untuk menjaga jaringan yang sehat.

Kekurangan

• Biayanya mahal untuk mendapatkan peralatan profesional, periferal, dan daya listrik dari komputer.
• Keduanya adalah teka-teki sangat kompleks yang tidak memiliki nilai tambah dalam pendidikan atau tugas sehari-hari, tetapi hanya berguna untuk memvalidasi blok.
• Hal ini membuat blockchain lebih terpusat sebagai lawan dari terdesentralisasi.
• Penambangan akan memudar karena hadiah tidak lagi menarik.

Koin Mana yang Menggunakan Bukti Kerja?

Bitcoin tetap menjadi koin paling populer yang menggunakan konsensus PoW. Namun, ada banyak koin lain yang menggunakan algoritme ini. Meskipun sebelum periode paruh waktu, Bitcoin tetap menguntungkan. Namun, banyak penambang kini mencari alternatif, karena semakin mahal dan sulit untuk menambang blok.

Tentu saja, setiap orang mulai bertanya apa mata uang kripto terbaik untuk saya. Sebagai contoh, berikut adalah temuan kami: 

Litecoin: Serupa dengan Bitcoin, Litecoin juga menghadirkan SegWit di mana batas ukuran blok meningkat dengan menghapus data dari jaringan. Apa yang membedakan Litecoin dari Bitcoin adalah waktu transaksinya yang sangat cepat dengan biaya yang jauh lebih rendah.

DASH: Menawarkan transaksi pribadi yang lebih cepat dan lebih pribadi di ruang kripto. Transaksi seketika bertindak sebagai poin plus bagi penambang untuk menginvestasikan waktu mereka di DASH.

Monero:Ini adalah altcoin populer lain yang menggunakan konsensus PoW. Sebagai mata uang kripto open-source, Monero berfokus pada keterikatan, privasi, transparansi, dan desentralisasi melalui buku besar publik.

Uang Tunai Bitcoin:adalah altcoin spin-off dari hard fork jaringan Bitcoin. Meskipun menggunakan PoW, yang mungkin tampaknya merupakan konsensus yang aman, uang tunai Bitcoin adalah salah satu korban yang rusak parah dari serangan 51% tersebut.  

ZCash:Ini bertujuan untuk memberikan privasi melalui anonimitas, tidak seperti mata uang kripto lainnya. Jaringan Zcash menggunakan fungsi hash Proof-of-Work SHA-256 yang sama dengan Bitcoin.

Ethereum Classic:Terlepas dariEthereum 2.0pindah ke PoS. Ethereum Classic masih menggunakan konsensus PoW untuk mengamankan jaringannya. Namun, karena ini hanya rantai minoritas, Ethereum Classic lebih rentan terhadap serangan 51% dan menyebabkan pengeluaran ganda koin.

Apakah Bukti Stake lebih baik daripada Bukti Kerja? 

Telah ada perdebatan yang semakin meningkat dalam mendukung Proof of Stake (PoS) di ruang kripto dalam beberapa tahun terakhir. Saat membandingkanPoS vs. PoW , banyak ahli percaya bahwa PoS jelas lebih baik daripada PoW. Dan salah satu argumen utama terhadap PoW adalah bahwa PoW memerlukan banyak daya komputasi, yang sangat intensif energi dan berdampak negatif terhadap lingkungan. Ambil Bitcoin sebagai contoh; jumlah rata-rata energi yang diperlukan untuk mempertahankan jaringan Bitcoin lebih dari seluruh negara di Swiss. 

Selain itu, konsensus PoW berisiko tinggi mengalami sentralisasi. Konsensus ini telah diperiksa untuk kapasitas dan skalabilitas kinerjanya yang rendah untuk eksekusi transaksi on-chain.

Secara umum, algoritma PoS juga memberikan keuntungan ekonomi (dividend) yang lebih baik bagi penggunanya, memungkinkan mereka untuk menjalankan node master atau menempatkan koin di platform untuk taruhan dan kode master. Ini lebih adil dan lebih berkelanjutan dalam jangka panjang. 

Kesimpulan

Sebagai mekanisme konsensus awal, PoW mewakili perpaduan insentif teori game, komputasi terdistribusi, konsensus sosial, ekonomi pasar, dan bukti kriptografi. Ini membuat teknologi blockchain, memungkinkan jaringan berfungsi dengan konsensus yang aman, berkelanjutan, dan terdistribusi.

Apakah blockchain akan diteruskan ke PoS di masa mendatang atau tidak – PoW menandai inovasi yang signifikan dalam desain teori komputasi dan permainan.