Memahami Algoritma Konsensus Dalam Blockchain

Dr. Widya Nita Suliyanti
Dosen Teknik Informatika, FTEN, Institut Teknologi PLN, Jakarta

Bitcoin merupakan salah satu mata uang digital terdesentralisasi pertama (cryptocurrency) yang pertama kali muncul pada tahun 2008. Ini adalah bentuk uang tunai elektronik yang memungkinkan transaksi elektronik tanpa membutuhkan perantara. Bitcoin dapat menggantikan mata uang fiat yang merupakan mata uang tradisional seperti Dolar AS dan Euro, dalam berbagai bentuk karena dapat ditransfer tanpa batas secara internasional. Transaksi tidak memiliki biaya atau dengan biaya yang besarnya dapat diabaikan. Transaksi Bitcoin dicatat dalam general ledger terdistribusi yang disebut blockchain.

Blockchain adalah distributed general ledger dan shared database yang menyimpan data tidak hanya di satu lokasi atau hanya dimiliki oleh salah satu entitas saja. Blockchain mempunyai kontrol terdesentralisasi sehingga data yang berada pada shared database tidak dapat dirusak, dicuri dan diubah.

Ada tiga kategori blockchain berdasarkan tingkat privacynya yaitu public, consortium dan private blockchain. Public blockchain bersifat terbuka dan terdistribusi. Setiap pihak dapat ikut berpartisipasi atau meninggalkan sistem. Sistem beroperasi dengan node yang tidak diketahui dan tidak dipercaya. Sedangkan private blockchain adalah shared ledger yang divalidasi oleh sekelompok nodes yang sudah didefinisikan sebelumnya. Private blockchain sesuai untuk sistem tertutup dan semi tertutup. Sistem ini membutuhkan inisialisasi atau validasi dari node– node yang ingin menjadi bagian dari suatu sistem dan yang berwenang untuk bertanggung jawab menjaga konsensus. Sistem tertutup adalah suatu sistem dimana semua node dapat dipercaya. Consortium blockchain termasuk dalam permissioned blockchain yang beroperasi pada private environment dimana akses ke sistem dikontrol oleh node–node yang sudah dipilih sebelumnya. Sistem ini menyediakan suatu cara untuk berinteraksi antar sekelompok entitas yang memiliki tujuan yang sama secara aman.

Untuk memastikan setiap blok baru yang ditambahkan adalah sah, digunakan mekanisme konsensus. Bitcoin menggunakan mekanisme konsensus bernama Proof-of-Work (PoW). Struktur keanggotaan dalam mekanisme konsensus ini tidak diberlakukan secara ketat atau khusus. Masalah distribusi konsensus diubah menjadi proses undian, yang untuk kebanyakan kasus, hanya ada satu pemenang dan pemenang ini yang mengusulkan nilai baru seperti membuat transaksi blok baru. PoW ini membuat semua node dapat menyelesaikan puzzle yang terikat dengan CPU (Central Processing Unit) dan node yang pertama yang dapat menyelesaikan puzzle menjadi pemenang undian.

Node yang melakukan pekerjaan disebut miners, saling berkompetisi satu sama lain untuk menyelesaikan transaksi pada network dengan memecahkan soal matematika yang kompleks untuk menambah blok pada network dan mendapatkan reward. Seiring dengan berjalannya waktu, masalah matematika menjadi semakin kompleks. Desain ini elegan dan baik, tapi memakai konsumsi energi yang sangat mahal. Jika ada 1000 node yang mengacu sebagai miner dalam Bitcoin berkompetisi untuk membuat sebuah blok maka 999 dari mereka akan membuang energi yang diperlukan untuk melakukan komputasi. Ini setara dengan efisiensi energi sebesar 0.1% untuk mencapai konsensus. Bitcoin mengkonsumsi energi yang tinggi karena algoritma PoW yang digunakan.

Mining menjadi menguntungkan jika reward yang didapat dari menambahkan blok ke dalam rangkaian blok lebih besar dari biaya energi yang digunakan. Jika biaya energi turun atau nilai cryptocurrency naik maka energi yang digunakan blockchain akan cenderung naik karena mining menjadi lebih menarik. Masalah energi ini sudah diketahui dan ada beberapa alternatif untuk mengatasinya.

Alternatif lain adalah menggunakan mekanisme konsensus Proof-ofStake and Proof-of-Authority. Mekanisme konsensus Proof-of-Stake pada Ethereum, user menggunakan token untuk memverifikasi blok dan tidak memerlukan mining sehingga mengonsumsi energi lebih sedikit dibanding PoW. Sedangkan pada Proof-of-Authority (PoA) pada VeChain, setiap node mempunyai hak untuk membuat blok setelah melewati serangkaian proses dan mempunyai beberapa blok validator.

PoA lebih energi efisien dibandingkan dengan PoS. Kemudian ada algoritma konsensus lain seperti Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) yang digunakan oleh Neo. Algoritma ini mempunyai keunggulan yaitu lebih cepat dan efisien dibanding PoW karena tidak ada computing challenge. PBFT juga praktis dan robust terhadap serangan keamanan, selain itu mempunyai throughput yang tinggi, tingkat kompleksitas yang rendah, mengkonsumsi energi per blok yang lebih rendah. Namun algoritma ini hanya untuk jumlah node yang terbatas.

Berdasarkan pemakaian energi PoW yang tertinggi, diikuti dengan PoS dan PBFT, sedangkan berdasarkan nilai perusahaan berdasarkan harga pasar sekarang yang disebut juga dengan kapitalisasi pasar.

Salah satu penggunaan blockchain pada bidang energi adalah microgrid. Microgrid adalah sekumpulan sumber daya listrik dan beban yang terintegrasi dan dikelola dengan tujuan untuk meningkatkan produksi energi dan efisiensi konsumsi. Dalam hal ini, blockchain dapat digunakan untuk melakukan fasilitasi, menyimpan dan validasi transaksi jual beli energi pada microgrid.

Pada masa yang akan datang, blockchain mempunyai potensi besar pada akademi dan industry. Teknologi blockchain memungkinkan perusahaan membuat catatan digital dan dengan lapisan kriptografi data tetap terjaga dan aman. Selain itu juga ada smart contract yang merupakan protokol transaksi digital yang digunakan untuk menjalankan peraturan dan kebijakan dari suatu kontrak. Namun perlu terus dilakukan upaya efisiensi konsumsi energi yang digunakan blockchain sehingga teknologi ini tetap dapat digunakan dalam jangka panjang. (Red)