Proof of Stake vs Proof-of-Work

Artikel ini terjemahan dari Proof-of-Stake and Stablecoins: A Blockchain Centralization Dilemma oleh Lyn Alden.

Berdasarkan pantauan saya ada sedikit lebih banyak minat institusional di Ethereum, serta minat institusional dalam follow-up chain seperti Solana, melebihi daripada yang saya harapkan. Namun tidak seperti Bitcoin, masih ada banyak ketidakpastian seputar peraturan jenis token ini, mereka tampaknya memenuhi definisi sebagai sekuritas finansial.

Untuk artikel ini, saya pikir sudah waktunya untuk mempelajari tiga konsep terkait yang lebih luas dari sekadar Ethereum.

Kelemahan proof-of-stake sebagai mekanisme konsensus secara umum,
Masalah sentralisasi stablecoin
Spektrum sentralisasi yang digunakan berbagai smart contract chain untuk bersaing satu sama lain dalam hal biaya.

Ketiganya berhubungan karena mereka mempengaruhi seberapa terdesentralisasi blockchain smart contract proof-of-stake bila dibandingkan dengan jaringan Bitcoin, dan bagaimana mereka dapat bekerja relatif satu sama lain di lingkungan peraturan yang tidak bersahabat atau tidak bermusuhan.

Jadi, artikel ini dapat membantu mengartikulasikan beberapa kekhawatiran jangka panjang yang saya miliki dengan berbagai blockchain smart contract, walaupun saat saya bullish pada harga dari pengertian taktis, dan bahwa saya juga tertarik pada konsep smart contract secara umum.

Saya ingin menegaskan kembali bahwa saya mencoba se-objektif mungkin saat menganalisis blockchain. Bukan rahasia lagi bahwa saya cukup menyukai protokol Bitcoin, tetapi karena protokol itulah yang dapat saya temukan dengan kesalahan paling sedikit berdasarkan risikonya. Saya menganalisis beberapa kelas aset, mulai dari saham, obligasi, komoditas, hingga aset digital, dan sering membandingkan masing-masing aset dalam kelas aset tersebut. Jadi ketika saya menganalisis blockchain, saya mendekatinya dengan cara yang sama.

Dan yang penting, saya memisahkan price action teknis dari kesehatan fundamental, karena mereka bisa menjadi hal yang sangat berbeda untuk jangka waktu tertentu. Artikel ini menyentuh blockchain seperti Ethereum dan Solana, tetapi secara lebih luas adalah tentang masalah sentralisasi blockchain proof-of-stake, karena topik yang dibahas di sini dapat berlaku untuk banyak blockchain di luar Bitcoin.

Proof of Stake vs Proof of Work

Protokol yang digunakan Bitcoin untuk mencapai konsensus mengenai transaksi yang valid menggunakan metode yang dikenal sebagai proof-of-work. Satoshi Nakamoto mereferensikan Adam Back untuk pengembangan proof-of-work sebelumnya sebagai salah satu dari delapan referensi di dalam white paper Bitcoin.

Sejak itu, sejumlah orang telah mengusulkan metode konsensus lain, seperti proof-of-stake yang lebih efisien. Seringkali keuntungan dari proposal ini dijelaskan dengan pengakuan yang tidak memadai dari trade-off yang mereka buat dibandingkan dengan proof-of-work. Bagian ini mengeksplorasi konsep itu.

TL;DR – bagi mereka yang ingin membaca sekilas bagian dari artikel yang panjang ini, adalah bahwa proof-of-work secara inheren seperti uang sedangkan proof-of-stake secara inheren seperti ekuitas.)

Proof-of-work 101

Jaringan Bitcoin diprogram untuk membuat blok baru rata-rata setiap sepuluh menit dan menambahkan blok tersebut ke dalam blockchain yang terdiri dari ratusan ribu blok sejak dimulai pada tahun 2009.

Sebuah blok baru diproduksi oleh miner bitcoin (komputer khusus) yang menyumbangkan kekuatan pemrosesan (dan dengan demikian menggunakan listrik) untuk memecahkan teka-teki kriptografi yang dibuat oleh blok sebelumnya, di mana penambang dapat mengemas ribuan transaksi bitcoin yang saat ini berada di dalam antrian, ke dalam blok tersebut. Begitulah cara transaksi diselesaikan. Jaringan diprogram untuk menargetkan waktu blok rata-rata sepuluh menit, yang berarti rata-rata setiap sepuluh menit satu blok dari ribuan transaksi ditambahkan ke blockchain.

Prosesor komputer menggunakan tebakan acak untuk memecahkan teka-teki yang ditinggalkan oleh blok sebelumnya, tetapi berdasarkan Hukum Bilangan Besar bahwa semakin banyak peralatan penambangan bitcoin yang anda miliki, semakin banyak blok yang anda temukan dalam jangka waktu yang cukup lama.

Jika banyak penambang meninggalkan jaringan, dan penambang membutuhkan waktu lebih dari sepuluh menit untuk menemukan blok baru, maka jaringan secara otomatis diprogram untuk membuat teka-teki lebih mudah dengan jumlah yang terukur. Sehingga blok kembali ke jadwal rata-rata setiap sepuluh menit. Demikian juga, jika banyak penambang bergabung ke dalam jaringan dan blok ditambahkan ke blockchain lebih cepat dari rata-rata setiap sepuluh menit, jaringan akan membuat teka-teki lebih sulit. Ini dikenal sebagai “difficulty adjustment (penyesuaian kesulitan)” yang terjadi secara otomatis setiap dua minggu, dan merupakan salah satu tantangan pemrograman utama yang diselesaikan Satoshi Nakamoto untuk membuat jaringan bekerja dengan baik.

Jadi, pada waktu tertentu, ada jutaan mesin penambangan bitcoin di seluruh dunia yang ingin memecahkan teka-teki dan membuat blok berikutnya, dan ada mekanisme umpan balik alami untuk memastikan bahwa blok dibuat rata-rata setiap sepuluh menit, berapa pun jumlahnya. atau beberapa penambang ada di jaringan.

Pada paruh pertama tahun 2021, China (sejauh ini merupakan negara terbesar dalam hal konsentrasi penambang pada saat itu) melarang penambangan kripto, dan sekitar setengah dari jaringan Bitcoin global menjadi offline dan mulai berpindah ke tempat lain. Jaringan pembayaran Bitcoin sempat melambat, tetapi sebaliknya tetap bekerja dengan waktu aktif 100%. Difficulty adjustment kemudian dimulai, dan membawa jaringan kembali ke kecepatan targetnya. Bayangkan jika Amazon atau Microsoft diberitahu dengan pemberitahuan satu minggu bahwa mereka harus memindahkan setengah dari kapasitas server mereka secara internasional; mereka kemungkinan akan mengalami masalah waktu aktif layanan mereka selama sisa tahun ini (setidaknya) saat mereka memindahkan dan membangun kembali setengah dari infrastruktur mereka. Jaringan Bitcoin malah terus beroperasi dengan uptime 100%.

Jika penambang membuat blok yang tidak valid, artinya blok yang tidak sesuai dengan aturan bersama dari jaringan node yang ada,maka jaringan akan membuangnya. Jika dua penambang menghasilkan blok yang valid pada waktu yang hampir bersamaan, pemenangnya akan ditentukan dengan mana yang pertama ditemukan oleh jaringan lainnya dan memiliki blok valid lain yang diproduksi dan ditambahkan ke dalamnya, menjadi blockchain yang lebih panjang (dan dengan demikian menjadi blok resmi). Jika blok kedua itu juga dekat, maka akan ditentukan siapa yang memenangkan blok valid ketiga, atau blok valid keempat. Akhirnya rantai yang lebih panjang menang, karena jaringan yang lebih besar menemukannya dan membangun di atasnya.

Proses ini dikenal sebagai “proof-of-work”. Jutaan mesin menggunakan listrik untuk menerapkan kekuatan pemrosesan untuk menebak jawaban teka-teki kriptografi yang ditinggalkan oleh blok terbaru. Ini mungkin tampak seperti pemborosan energi, tetapi inilah yang membuat sistem ini terdesentralisasi. Dalam hal ini pekerjaan adalah wasit kebenaran. Tidak ada otoritas pusat yang memutuskan apa yang merupakan blok yang valid atau serangkaian transaksi yang valid; blockchain terpanjang dapat diverifikasi pada waktu tertentu, dan diakui sebagai kebenaran oleh jaringan lainnya berdasarkan kode.

Blockchain terpanjang adalah blockchain yang paling banyak bekerja dan memenuhi kriteria konsensus yang diperiksa oleh jaringan node. Blockchain tersebut menjadi konsensus global.

Proses ini dikenal sebagai “proof-of-work (bukti kerja)”. Jutaan mesin menggunakan listrik untuk menerapkan kekuatan pemrosesan untuk menebak jawaban teka-teki kriptografi yang ditinggalkan oleh blok terbaru. Ini mungkin tampak seperti pemborosan energi, tetapi itulah yang membuat sistem terdesentralisasi. Dalam hal ini pekerjaan adalah wasit kebenaran. Tidak ada otoritas pusat yang memutuskan apa yang merupakan blok yang valid atau serangkaian transaksi yang valid; blockchain terpanjang dapat diverifikasi pada waktu tertentu, dan diakui sebagai kebenaran oleh jaringan lainnya berdasarkan kode.

Semakin banyak energi yang digunakan jaringan Bitcoin, maka semakin aman transaksi terbarunya terhadap sebagian besar jenis serangan. Banyak dari blockchain kecil yang bukan Bitcoin telah menjadi korban 51% attack, di mana satu entitas untuk sementara atau permanen mendapatkan kendali lebih dari 51% dari kekuatan pemrosesan pada jaringan, dan menggunakan sebagian besar kekuatan pemrosesan untuk mengatur ulang blok dan melakukan transaksi pembelanjaan ganda (yang pada dasarnya adalah pencurian).

Bagan ini, misalnya, menunjukkan kekuatan pemrosesan jaringan Bitcoin dibandingkan dengan kekuatan pemrosesan beberapa peniru hard forknya:

Chart Source: BitInfoCharts.com

Kedua blockchain lainnya hanya memiliki 1% atau kurang dari total kekuatan pemrosesan jaringan Bitcoin, dan telah terkena re-org blok berbahaya. Faktanya, jika hanya 1% penambang bitcoin memutuskan untuk melakukan serangan 51% pada salah satu dari dua hard fork itu, mereka bisa melakukannya. Hal yang sama tidak berlaku untuk arah lain, karena jaringan Bitcoin-lah yang memiliki jaringan penambang dan penggunaan energi yang jauh lebih besar daripada mereka, dua kali lipat.

Ini menunjukkan pentingnya efek jaringan dalam industri blockchain, dan mengapa penggunaan energi Bitcoin membuatnya tetap aman secara unik.

Ketika seseorang bertanya, “tidak bisakah kamu menyalin Bitcoin?”, maka jawabannya adalah “tidak”. Anda dapat mereplikasi kode open-source, tetapi anda tidak dapat meniru fakta bahwa jutaan penambang ASIC mengamankan jaringan Bitcoin dan bukan jaringan peniru anda. Anda tidak dapat meniru fakta bahwa puluhan ribu node penuh memastikan konsensus, dan anda tidak dapat meniru fakta bahwa ribuan pengembang bekerja untuk membuat jaringan Bitcoin lebih baik setiap hari daripada bekerja di jaringan peniru anda. Dan lapisan kedua Bitcoin, Lightning, memiliki banyak saluran terbuka dan likuiditas yang juga tidak dapat dengan mudah direplikasi; butuh waktu bertahun-tahun untuk membangunnya.

Untuk mencoba menyalin Bitcoin sama halnya seperti jika saya diharuskan menyalin konten dari Wikipedia dan menghostingnya di situs web saya. Secara teknis itu bisa dilakukan, tetapi itu tidak akan banyak membantu. Saya tidak akan mendapatkan lalu lintas Wikipedia yang sebenarnya, karena saya tidak akan memiliki ratusan juta tautan yang mengarah ke situs saya dari situs web lain. Dan situs saya tidak akan diperbarui seperti Wikipedia asli, karena tidak mungkin saya bisa meyakinkan mayoritas editor sukarelawan untuk mengerjakan versi saya sebagai gantinya. Kecuali entah bagaimana jika saya berhasil meyakinkan sebagian besar jaringan untuk pindah ke versi saya, situs saya akan selalu hanya menjadi bayangan dari yang asli dengan sebagian nilai kecil.

Hal yang sama berlaku jika saya membuat tiruan Twitter yang buruk. Saya bisa membuatnya terlihat seperti Twitter, tetapi itu tidak benar-benar Twitter, penuh dengan pengguna dan developer.

Proof-of-Stake 101

Oke jadi seperti yang kita bahas, proof-of-work adalah sistem di mana penambang bersaing dengan menggunakan listrik dan kekuatan pemrosesan untuk membangun blockchain terpanjang, untuk menjadi blockchain yang diterima publik. Blockchain digital, melalui proof-of-work terhubung ke sumber daya alam dunia nyata.

Jaringan Bitcoin telah beroperasi melalui bukti kerja sejak awal tahun 2009, dan tidak ada rencana untuk mengubahnya.

Jaringan Ethereum juga telah beroperasi melalui proof-of-work sejak dimulai pada tahun 2015, tetapi telah berencana untuk berubah menjadi sistem proof-of-stake selama beberapa tahun belakangan.

Banyak blockchain smart contract yang lebih baru diluncurkan setelah Ethereum memasukkan konsensus proof-of-stake, tetapi tanpa efek jaringan substansial Ethereum.

Jadi, mari selami cara kerja proof-of-stake.

Proof-of-stake adalah sistem di mana pemegang cryptocurrency mengunci atau “mempertaruhkan” koin mereka, dan menggunakannya untuk memberikan suara pada blockchain yang valid, dan mendapatkan imbalan koin lebih banyak atas keberhasilan mereka membuat blok baru. Alih-alih melakukan listrik dan kekuatan pemrosesan untuk membuat blok baru di blockchain, mereka mempertaruhkan koin mereka untuk melakukannya.

Proof-of-work lebih sederhana, karena sistem ini tidak perlu menghukum penambang jahat yang mencoba memvalidasi rantai yang salah atau membuat blok tidak valid yang tidak sesuai dengan aturan jaringan node. Hukuman mereka hanyalah mereka akan menghabiskan listrik di blok yang tidak valid atau blok itu tidak akan termasuk dalam rantai akhirnya terpanjang, dan dengan demikian para penambang akan kehilangan uang. Mereka hanya akan merugikan diri sendiri sehingga kesalahan jarang terjadi dengan sengaja. Ada hubungan nyata antara blockchain dan sumber daya dunia nyata.

Proof-of-stake lebih kompleks, karena tidak ada koneksi ke sumber daya dunia nyata dan sistem membutuhkan cara untuk menghukum staker yang memberikan suara secara tidak benar pada rantai “salah”. Selain itu, mereka membutuhkan cara untuk memastikan para pemangku kepentingan tidak memberikan suara pada semua rantai yang mungkin (yang tidak dapat dilakukan dengan bukti kerja, karena dibutuhkan sumber daya dunia nyata untuk masing-masing rantai). Jadi, proof-of-stake adalah sistem yang jauh lebih kompleks yang akan mencoba mengambil koin staker jika mereka memilih dengan tidak benar, dan memiliki cara untuk memeriksa apakah mereka memberikan suara pada banyak rantai.

Ben Edgington, seorang pengembang untuk Ethereum dan seseorang yang mendukung pergeseran Ethereum ke proof-of-stake mengatakan di Compass Mining Podcast dengan elegan menjelaskan tantangan jangka panjang yang dihadapi Ethereum saat mengalami pergesran multi-tahun ( yang telah lama tertunda) dari proof-of-work menuju proof-of-stake:

“Alasan mengapa (peralihan proof-of-work ke proof-of-stake) membutuhkan waktu. Seperti yang anda tahu kami menggunakan proof-of-work di Ethereum selama lima tahun lebih, adalah karena proof-of-stake itu rumit. Proof-of-work pada dasarnya sangat sederhana, mudah dianalisis, mudah diterapkan. Sedangkan proof-of-stake memiliki banyak bagian yang bergerak. Anda dapat membuat kode algoritma proof-of-work dalam seratus baris [kode] atau lebih. Klien kami saat ini adalah seratus ribu baris lebih untuk bukti proof-of-stake
Dan saya pikir fondasi teoretis untuk proof-of-stake membutuhkan waktu untuk matang. Tidak jelas bagaimana cara membuatnya kuat, ada berbagai serangan yang harus kami pikirkan dan mencari solusinya seperti seperti serangan jarak jauh dan hal-hal yang tidak ada di proof-of-work, jadi itu saja mengambil waktu. Jadi kami mengandalkan algoritma proof-of-work yang telah dicoba dan diuji dan itu melayani Ethereum dengan baik.

Tuan rumah dari podcast tersebut membahas bagaimana para pendukung awal jaringan Bitcoin pada awalnya tertarik pada proof-of-stake tetapi memutuskan bahwa proof-of-stake memiliki terlalu banyak vektor serangan. Dia kemudian bertanya kepada Ben bagaimana Ethereum dan model proof-of-stake bertahan melawan vektor serangan tersebut. Ben menganggap proof-of-stake kuat dan menjelaskan solusi proof-of-stake sebagai berikut:

Yangsulit untuk dipecahkan pertama adalah apa yang kami sebut “equivocation” yang berarti pada dasarnya tidak ada biaya untuk memproduksi blok, jadi jika saya adalah pengusul sebuah blok, saya dapat mengusulkan dua blok yang bersaing, atau tiga, atau seratus, dan blok-blok ini disiarkan ke jaringan yang tidak memiliki cara nyata untuk membedakan blok-blok ini. Itu bisa sangat mengganggu dan menyerang blockchain, tentu saja membelah rantai, dan karenanya, kami menangani ini melalui mekanisme yang kami sebut “slashing”. Jadi bagi seorang pengusul untuk mengusulkan blok yang saling bertentangan, itu adalah pelanggaran. Jaringan dapat mendeteksi itu. Pengusul lain dapat datang dan mengatakan di sini ada dua blok yang diusulkan oleh validator yang sama pada saat yang sama, tanda tangan mereka ada di sana, sehingga tidak dapat dipalsukan, jadi inilah bukti bahwa mereka bertindak salah. Dan kemudian bagian dari proof-of-stake mereka diambil dari mereka dan mereka ditolak dari jaringan pada saat itu. Jadi Anda hanya mendapatkan satu kali kesempatan. Dalam proof-of-work, jika serangan 51% Anda gagal, Anda bisa menghidupkannya dan melakukannya lagi dan lagi. Dalam proof-of-stake, Anda mendapatkan satu kesempatan, Anda ditebas, Anda keluar dari jaringan, dan ETH Anda terkunci untuk sementara waktu, jadi ini semacam penyembuhan diri, dalam hal itu. Jadi itu adalah terobosan teoretis besar yang membuat orang berpikir, “sebenarnya kita bisa melakukan ini, ada perbaikan untuk serangan umum.”
Satu lagi disebut serangan jarak jauh dan ini agak halus, tetapi idenya adalah bahwa setelah Anda keluar dari jaringan sebagai validator, Anda dapat kembali ke masa lalu, secara efektif. Jadi saya keluar dari jaringan dan saya dapat kembali satu bulan dalam waktu, dan menghasilkan blok historis (jika saya memiliki cukup kunci validator) sebanyak yang saya inginkan, saya dapat menulis sejarah yang berbeda untuk rantai, secara efektif, bertentangan dengan histori saat ini dan saya sudah keluar dari jaringan sehingga saya tidak bisa ditebas (untuk melakukan pelanggaran) lagi. Jadi itu serangan jarak jauh. Kami memiliki analisis tentang ini, dan pemahaman tentang ini, kami menyebutnya “subjektivitas yang lemah”. Ini adalah gagasan bahwa siapa pun yang terus-menerus online selalu aman, karena mereka memantau rantai dan mereka selalu tahu rantai yang benar. Jika Anda menyinkronkan dari awal, Anda tahu Anda menyinkronkan dari genesis, ada bahaya bahwa Anda mengikuti rantai penyerang, jadi Anda memerlukan pos pemeriksaan, yang menjamin bahwa Anda berada di rantai yang benar, yang perlu Anda dapatkan dari seseorang yang telah online untuk seluruh periode atau seseorang yang dijamin berada di rantai yang benar. Nah, itulah yang disebut “subjektivitas yang lemah”. Ada aturan tentang seberapa sering pos pemeriksaan ini perlu dibuat, bagaimana kami dapat mengandalkannya, dan kami sedang membangun mekanisme untuk mendapatkan pos pemeriksaan ini “agak dapat dipercaya” .Saya mengerti, bentrokan yang mendalam dengan ideologi Bitcoin dalam arti bahwa siapa pun harus dapat menyinkronkan dari genesis dan tahu mereka berada di rantai yang benar tanpa mempercayai siapa pun dengan cara atau bentuk apa pun. Kami tidak melakukan itu. Tampaknya ini sangat sulit dilakukan dengan proof-of-stake, ini adalah kompromi yang kami buat, tetapi kami percaya dalam praktiknya ini sepenuhnya bisa diterapkan dan tidak akan mengarah pada serangan praktis apa pun.

💡 Slashing adalah kondisi dimana porsi dari ether yang di staking akan di burn.

Selain jumlah kompleksitas, kepercayaan, dan kemungkinan serangan yang lebih besar ini, saya berpendapat bahwa masalah utama dengan proof-of-stake adalah bahwa hal itu dapat rentan terhadap sentralisasi.

Dengan sistem proof-of-stake, semakin banyak koin yang anda miliki, semakin banyak kekuatan suara yang anda miliki, dan mereka yang memiliki koin juga yang mendapatkan koin baru dari staking. Karena mereka tidak perlu mengeluarkan sumber daya untuk dipertaruhkan, mereka dapat dengan mudah meningkatkan jumlah taruhan mereka secara keseluruhan saat mereka mendapatkan koin berkelanjutan dari hadiah staking, dan secara eksponensial menumbuhkan pengaruh mereka di jaringan dari waktu ke waktu, selamanya. Dengan kata lain, dominasi jaringan cenderung mengarah kepada lebih banyak dominasi jaringan.

Ini akan seperti sistem politik di mana anda mendapatkan suara untuk setiap seratus dolar yang anda miliki, dan kemudian juga dibayar satu dolar oleh pemerintah untuk memberikan setiap suara. Semisal Mary seorang guru sains sekolah menengah dengan kekayaan bersih $ 20.000 akan mendapat 200 suara, dan mendapatkan $ 200 dari pemerintah untuk setiap pemungutan suara. Sedangkan, Jeff Bezos, dengan kekayaan bersih $200 miliar, mendapat 2 miliar suara, dan mendapatkan $2 miliar dari pemerintah untuk pemungutan suara. Dia warga negara yang lebih berharga daripada Mary, dengan faktor satu juta, dan juga dibayar lebih oleh pemerintah karena sudah kaya.

Itu bukan sistem yang ingin dijalani banyak orang. Pada akhirnya, sistem itu memungkinan adanya konsolidasi menjadi oligopoli (jika belum), dengan segelintir multi-miliarder yang mengendalikan sebagian besar suara dan menguasai segalanya. Jika terpusat, hal itu akan mengalahkan tujuan dari blockchain yang terdesentralisasi.

Sebaliknya, sistem proof-of-stake bekerja dengan baik untuk saham di properti pribadi terpusat, seperti perusahaan. Dalam sebuah perusahaan, setiap saham bernilai suara untuk proposal dan kursi dewan, karena pemilik memutuskan apa yang akan dilakukan perusahaan secara proporsional dengan kepemilikan mereka. Ini adalah organisasi sukarela; pemegang saham, pelanggan, dan karyawan dapat pergi ke perusahaan lain jika mereka tidak menyukai aturannya. Itu berbeda dari pemilihan nasional, yang seharusnya menjadi platform yang terdesentralisasi. Dan itu berbeda dari uang atau alat pembayaran yang sah juga.

Jadi, saya tidak menganggap model proof-of-stake buruk untuk cryptocurrency lain untuk digunakan dalam hal eksperimen, jika mereka lebih seperti perusahaan. Faktanya, proof-of-stake dapat meningkatkan biaya untuk menyerang protokol, karena serangan atau sekelompok penyerang perlu mendapatkan banyak koin (kecuali mereka menemukan dan mengeksploitasi bug karena permukaan serangan yang lebih besar, atau entah bagaimana caranya jika mencuri berhasil mencurikoin). Jika semuanya berjalan dengan baik, proyek atau platform DeFi tertentu, misalnya, dapat beroperasi seperti perusahaan dan menggunakan proof-of-stake agar lebih efisien dan mahal untuk diserang. Mereka akan rentan terhadap sentralisasi, tetapi jika mereka adalah layanan sukarela yang bersaing dengan layanan proof-of-stake lainnya, itu tidak masalah. Jika layanan mereka tidak bagus, orang bisa pergi ke tempat lain. Secara umum, kami tidak memiliki masalah dengan perusahaan yang terpusat, karena mereka adalah perusahaan.

Sebaliknya, proof-of-stake kurang cocok untuk aset moneter global yang terdesentralisasi dan tahan sensor, terutama bila dipertimbangkan dengan masalah yang akan saya jelaskan di paruh kedua artikel ini tentang stablecoin. Proof-of-stake secara inheren seperti ekuitas daripada seperti uang, dibandingkan dengan proof-of-work.

Adam Back menjelaskan hal ini secara ringkas beberapa waktu lalu:

Uang komoditas, seperti emas fisik adalah sistem yang bekerja karena uang memiliki biaya. Menurut saya, uang yang tidak memiliki biaya pada akhirnya berakhir dengan politik. Jadi orang yang lebih dekat dengan uang akan diuntungkan, yang disebut Efek Cantillon.
Adam Beck

Bagaimana Bitcoin Bertahan Dengan Tanpa Menjadi Proof-of-Stake

Dalam sistem proof-of-work dan khususnya jaringan Bitcoin, sengaja dibuat dengan node kecil. Daya didistribusikan antara penambang, pengembang, dan node individu.

Kemampuan anda menjadi penambang didasarkan pada kemampuan anda untuk mengeluarkan modal dan menemukan listrik yang paling murah. Daripada penambang yang sudah mapan dan memiliki keuntungan, harus meningkatkan keuntungan mereka dari waktu ke waktu (seperti yang terjadi pada sistem proof-of-stake), berkat hukum Moore, penambang baru sebenarnya memiliki keunggulan teknis karena mereka membeli mesin yang lebih baru dengan daya pemrosesan per watt lebih banyak. Bisnis pertambangan, lama dan baru, selalu menyegarkan diri dengan membelanjakan modalnya serta memanfaatkan sumber energi baru yang murah atau yang tidak dipergunakan. Kualitas dan pengalaman manajemen sangat penting (dalam penambangan proof-of-work), dan skala ekonomi tidak akan membawa anda terlalu jauh (dari persaingan).

Ditambah, perancang jaringan Bitcoin berusaha keras untuk menjalanakan full node menjadi mudah dan murah (tidak seperti hampir semua cryptocurrency lainnya), sehingga memungkinkan setiap pengguna untuk mengaudit seluruh blockchain dan menolak blok yang tidak sesuai dengan aturan jaringan full node. Di jaringan Bitcoin, kekuatan sebenarnya ada pada node, bukan penambang. Jika penambang mencoba berkolusi dan menambang blok yang tidak valid, jaringan full node akan menolak blok tersebut.

Kita bisa menganggap ini mirip dengan Konstitusi AS yang mengatur tiga cabang pemerintahan yang saling membatasi. Tiga cabang ini adalah cabang Eksekutif, Legislatif, dan Yudikatif memiliki berbagai cara untuk mengecek satu sama lain dalam konteks tertentu, dan memiliki batas waktu (pemerintahan) sehingga membuat sistem politik tahan terhadap perubahan terlalu cepat antara beralih ke otoritarianisme di satu sisi atau di sisi lain menuju anarki.

Demikian pula, jaringan Bitcoin memiliki jaringan node, penambang, dan developer. Dengan jaringan node sebagai penengah akhir dari konsensus tetapi mereka mengandalkan penambang untuk mengurutkan transaksi dan developer untuk membuat pembaruan software yang akan diterima oleh penambang dan jaringan node. Keadaan alami sebuah jaringan adalah untuk menolak perubahan, terutama perubahan pada desain dasar sistem, sehingga apabila diinginkan adanya perubahan diperlukan konsensus yang luar biasa untuk mengubah sesuatu, dan perubahan itu adalah soft fork yang backward kompatibel (bisa dipergunakan dengan software tipe lama) dimana node bisa memilih untuk menjalankannya atau tidak selama masih kompatibel dengan protokol.

Banyak blockchain lain yang telah ada sejak jaringan Bitcoin membuat banyak kompensasi termasuk membuat node membutuhkan kekuatan pemrosesan, bandwidth, dan penyimpanan yang sangat besar, sehingga hanya entitas skala industri yang dapat menjalankannya. Dan hanya beberapa penyedia (skala industri) inilah yang dapat mengaudit blockchain dan memastikan konsensus.

Proof-of-work dan desain blok kecil Bitcoin menjadikan pengguna memiliki kekuatan penuh. Siapa pun yang menjalankan full node dapat mengaudit seluruh blockchain, memverifikasi transaksi masing-masing, dan berpartisipasi untuk memastikan konsensus di dalam jaringan.

Saya merekomendasikan orang-orang yang tertarik dengan Bitcoin dan cryptocurrency untuk membaca The Blocksize War, buku keluaran tahun 2021 yang mencatat sejarah jaringan Bitcoin ketika faksi-faksi yang berbeda berjuang satu sama lain untuk membentuk desain protokol, dan untuk mencari tahu siapa yang memiliki kekuatan (developer, penambang/exchange, atau pengguna/node individu). Ini adalah ujian dunia nyata dari tingkat desentralisasi Bitcoin. Dengan kata lain ini adalah krisis konstitusional untuk jaringan Bitcoin dan Bitcoin telah lulus ujian.

Sejak sejarah awal jaringan, ada kesenjangan yang berkembang antara orang-orang yang ingin menambah ukuran blok dan orang-orang yang ingin ukuran blok tetap kecil. Dengan meningkatkan ukuran blok memungkinkan jaringan untuk memproses lebih banyak transaksi per unit waktu (tidak memperhitungkan solusi layer dua dan solusi sidechain seperti Lightning dan Liquid, yang belum ada). Namun, jika ukuran blok ditingkatkan maka ini juga akan meningkatkan bandwidth dan ruang penyimpanan data yang diperlukan untuk menjalankan full node, dan dengan demikian membuat ini menjadi tidak terjangkau bagi para pengguna sehari-hari yang menggunakan laptop atau Raspberry Pi.

Bahkan Satoshi Nakamoto sendiri memainkan peran ganda dalam debat ini; dialah yang secara pribadi menambahkan batas ukuran blok setelah jaringan sudah berjalan, tetapi dia juga membahas bahwa ukuran blok berpotensi untuk ditingkatkan dari waktu ke waktu seiring dengan peningkatan bandwidth secara global.

Jika pengguna tidak dapat menambang atau mengoperasikan full node sendiri, mereka harus mempercayai penyedia jaringan skala besar, dan Bitcoin akan berhenti menjadi sistem terdesentralisasi yang tidak dapat dipercaya. Dengan kata lain, ini akan melemahkan fungsi konsensus jaringan node secara permanen.

Setelah benih ketidaksepakatan ini diletakkan sejak awal protokol, dan dengan hilangnya Satoshi Nakamoto, dari tahun 2015 hingga 2017 perang blok menjadi konflik penuh.

Pada satu titik di tahun 2017, lebih dari 80% kekuatan pemrosesan penambang, pembuat peralatan penambangan bitcoin terbesar, developer utama Bitcoin sebelumnya, dan sejumlah besar exchange termasuk Coinbase dan Grayscale, mendukung peningkatan ukuran blok dengan peningkatan yang disebut SegWit2x (jangan dikelirukan dengan pembaruan SegWit biasa). Ini adalah jumlah dukungan yang luar biasa dari para pemain tingkat industri korporat atau seperti yang mereka gambarkan dalam Perjanjian New York, mereka adalah “massa kritis ekosistem bitcoin”.

Namun, mereka (para industri korporat) gagal.

Developer yang ada dan yang paling penting mayoritas operator full node individu tidak setuju dengan rencana tersebut, dan bersama dengan beberapa alasan lainnya, ide SegWit2X dibatalkan.

SegWit2x, (disingkat B2X atau S2X, dan awalnya disebut SegWit2Mb), adalah upaya hardfork kontroversial yang gagal yang diuraikan dalam Perjanjian New York. Hard fork ini dimaksudkan untuk menggandakan batas ukuran blok. Hardfork telah dikecam sebagai upaya yang dilakukan oleh CEO dan pemilik bisnis Bitcoin besar untuk memperkenalkan perubahan pada protokol mata uang dan siklus pengembangan dengan motif tersembunyi.
Meskipun lebih dari 80% penambang mengisyaratkan niat untuk SegWit2x dan Perjanjian New York, tetapi mereka gagal untuk mendapatkan konsensus di antara komunitas dan pengembang Inti.
–Wiki Bitcoin

Jika Bitcoin telah menjadi proof-of-stake, dan tanpa adanya kekuatan nyata di antara operator node individu di dalam jaringan Bitcoin (dengan node tersebut secara khusus dirancang sehingga siapa pun dapat menjalankannya), para pemain korporat besar itu mungkin telah berhasil membentuk kembali jaringan Bitcoin. Ini bisa membuat pengguna normal tidak bisa menjangkau untuk menjalankan full node dan dengan demikian protokol akan menjadi terpusat. Lebih realistis, mungkin bukan hanya peningkatan ukuran blok kecil yang menjadikan hal tersebut, tetapi ini bisa menjadi panggung untuk serangkaian peningkatan ukuran blok yang jauh lebih besar di kemudian hari.

Jika Bitcoin dibangun di atas model proof-of-stake di mana fungsi jaringan adalah semakin banyak koin yang anda miliki berarti semakin banyak suara yang anda miliki, maka exchange besar dan custodian dapat menggunakan jutaan koin yang mereka pegang atas nama klien untuk memilih menguntungkan mereka sendiri. Ini mirip dengan bagaimana Vanguard dan BlackRock memegang triliunan dolar aset ekuitas yang diindeks untuk penggunanya dan mempertahankan hak suara atas aset tersebut.

Beberapa orang di sisi blok besar juga mengeluarkan blockchain mereka sendiri dari Bitcoin selama perang ini berlangsung. Yang pada akhirnya menciptakan versi Bitcoin blok besar, termasuk Bitcoin XT, Bitcoin Classic, Bitcoin Unlimited, Bitcoin Cash, dan Bitcoin Satoshi Vision. Semua koin ini telah turun nilainya secara signifikan dengan Bitcoin dalam hal kapitalisasi pasar dan tingkat hash, karena pasar menolaknya. Beberapa dari versi tersebut sekarang sudah mati, dan yang lainnya telah menjadi sasaran serangan besar 51%.

Dengan dijalankannya Proof-of-work dan full node adalah cara utama untuk menjaga agar blockchain cukup terdesentralisasi pada lapisan dasar, dan memiliki tingkat keamanan tertinggi dari serangan yang paling keras. Jika Bitcoin berubah ke sistem yang berbeda, ini hanya akan terjadi dengan konsensus yang luar biasa di antara penggunanya.

Tantangan Teknis Proof-of-Stake

Ethereum telah mengalami masalah penskalaan yang lebih akut daripada Bitcoin, yang membuka pintu ke sejumlah blockchain smart contract yang lebih terpusat (dan dengan demikian dalam beberapa hal lebih efisien).

Dan di antara pesaing proof-of-stake baru itu, ada banyak contoh sistem mereka mengalami masalah teknis.

Salah satu masalah profil tertinggi melibatkan blockchain Solana yang down selama 17 jam, membutuhkan restart terkoordinasi manual oleh validator. Solana adalah blockchain smart contract yang didukung VC populer. Mereka mencoba menjadi blockchain yang jauh lebih terukur daripada Ethereum dengan menerapkan kombinasi proof-of-stake dengan proof-of-history untuk mencapai throughput yang signifikan.

Apa trade-off-nya? Ada beberapa hal. Throughput Solana yang lebih tinggi dibandingkan dengan Ethereum memliki beberapa kendala.

Pertama-tama, untuk menjalankan validator Solana anda memerlukan komputer dengan 12 core CPU, 128 gigabyte RAM, dan kecepatan unggah 300Mbit/detik (disarankan 1 Gbit/detik). Pada dasarnya berarti anda harus menjadi operator data center untuk menjalankan validator Solana. Tidak seperti Bitcoin, anda tidak dapat menggunakan laptop di rumah untuk memvalidasi seluruh blockchain. Dengan kata lain Solana tidak dapat diaudit oleh anda.

Kedua, bahkan validator tingkat data center tersebut harus bergantung pada pengarsip jika mereka ingin kembali ke sejarah lengkap blockchain, karena seiring waktu jumlah informasi yang disimpan menjadi sangat besar. Bitcoin tidak memiliki masalah ini; setelah 13 tahun beroperasi, seluruh blockchain Bitcoin dapat disimpan di drive komputer umum. Dalam 13 tahun lagi, Bitcoin masih dapat disimpan di drive komputer biasa. Sejarah arsip Solana setelah satu atau dua dekade akan menjadi jumlah data yang mencengangkan yang sekali lagi membuatnya tidak dapat diaudit oleh anda.

Ketiga, Solana menggunakan manual slashing. Dengan kata lain, ini adalah blockchain yang membutuhkan keputusan manusia untuk menentukan konsensus jika ada serangan signifikan pada jaringan:

“Slashing adalah masalah yang sulit, dan menjadi lebih sulit ketika tujuan jaringan adalah untuk memiliki latensi serendah mungkin. Trade-off terlihat terutama disaat mengoptimalkan latensi. Misalnya, secara ideal, validator harus memberikan dan menyebarkan suara mereka sebelum memori disinkronkan ke disk, yang berarti bahwa risiko korupsi bagian lokal jauh lebih tinggi.
Pada dasarnya, tujuan kami untuk melakukan slashing 100% dalam kasus di mana node dengan jahat mencoba melanggar aturan keselamatan dan 0% selama operasi rutin. Cara kami mencapainya adalah dengan terlebih dahulu menerapkan bukti slashing tanpa melakukan slashing secara otomatis.
Saat ini, untuk konsensus reguler, setelah terjadinya pelanggaran keamanan, jaringan akan dihentikan. Kami dapat menganalisis data dan mencari tahu siapa yang bertanggung jawab dan mengusulkan bahwa staking harus dipotong setelah restart. Pendekatan serupa akan digunakan dengan konfirmasi optimis. Pelanggaran keamanan konfirmasi optimis mudah diamati, tetapi dalam keadaan normal, pelanggaran keamanan konfirmasi optimis mungkin tidak menghentikan jaringan. Setelah pelanggaran diamati, validator akan membekukan staking yang terpengaruh di epoch berikutnya dan akan memutuskan pada update berikutnya jika pelanggaran memerlukan slashing.
Dalam jangka panjang, transaksi seharusnya dapat memulihkan sebagian dari jaminan slashing jika terbukti pelanggaran keamanan optimistis. Dalam skenario itu, setiap blok secara efektif diasuransikan oleh jaringan.
– Konfirmasi dan Slashing Optimis” Solana Docs

Jadi, Solana sebenarnya bukan blockchain otomatis. Ini adalah langkah mundur dari Bitcoin proof-of-work dan Ethereum proof-of-work dalam hal otomatisasi, dengan imbalan lebih banyak throughput dan biaya rendah. Mekanisme konsensus lebih bersifat manual, manusiawi, dan politis.

Dan sebelum para Solana bulls marah kepada saya, saya akan menunjukkan bahwa saya tidak bias terhadap Solana. Platform smart contract memiliki kecenderungan alami untuk bergerak ke arah sentralisasi yang semakin besar, karena semakin terpusat, semakin efisien, dan pengguna menginginkan efisiensi (misalnya, biaya rendah dan konfirmasi cepat). Kembali pada awal September 2021 ketika Solana berada pada kapitalisasi pasar $40 miliar dan Cardano berada pada kapitalisasi pasar $90 miliar, saya menyarankan akan adanya flippening dalam layanan penelitian saya, yaitu dua bulan sebelum itu terjadi pada awal November 2021.

Pada dasarnya tesis saya dengan Solana adalah bahwa sebagian besar pengguna platform smart contract lebih peduli dengan biaya rendah daripada desentralisasi tingkat tinggi.. Saya telah mengamati ini dengan stablecoin Tether yang beralih dari Ethereum ke Tron ketika biaya menjadi tinggi di Ethereum.

Akibatnya, platform smart contract yang memiliki throughput lebih tinggi dan massa dukungan yang kritikal, masing-masing memiliki peluang yang layak untuk mengambil pangsa pasar. Saat ini pemain cryptocurrency terus menipiskan dirinya dengan jaringan yang lebih murah dan lebih terpusat.

Namun, Ethereum juga turun sebagian dari waktu ke waktu dengan pemisahan rantai yang tidak disengaja, dan mungkin saja jika berubah menjadi proof-of-stake, itu bisa menghadapi masalah yang lebih parah seperti yang dihadapi Solana. (Sebaliknya, Bitcoin memiliki waktu aktif 100% sejak musim semi 2013, dan ketika mengalami masalah saat itu, nilai kapitalisasi pasarnya kurang dari $1 miliar dan dengan demikian benar-benar dalam tahap percobaan).

Makalah Oktober 2021 dari Stanford (dan didukung secara finansial oleh Yayasan Ethereum, untuk kredit mereka) disebut Tiga Serangan pada Proof-of-stake Ethereum menguraikan cara untuk menyerang sistem setelah Ethereum beralih ke proof-of-stake. Saya akan membiarkan PhD ilmu komputer menentukan jalur serangan mana yang valid dan mana yang dapat dipertahankan dengan adanya update setelah serangan diketahui, daripada membahas secara mendalam di makalah tersebut. Saya sarankan anda untuk membacanya.

Pengembang Ethereum telah menunda transisi Ethereum ke proof-of-stake selama bertahun-tahun (rencana awal mereka untuk beralih ke proof-of-stake adalah pada tahun 2016 dan saat ini sudah tahun 2022). Mereka mengakui bahwa ini adalah sistem yang jauh lebih kompleks daripada proof-of-work. Pengembang Solana, juga mengakui betapa sulitnya slashing (komponen penting dari proof-of-stake) untuk diterapkan, dan memiliki slashing manual yang sangat terpusat menjadikan kurangnya kemampuan audit yang sebenarnya oleh sebagian besar peserta.

Hugo Nguyen memiliki serangkaian artikel yang mengkritik proof-of-stake dalam kaitannya dengan prinsip-prinsip pertama. Tema utamanya adalah bahwa dengan tidak memasukkan biaya yang tidak dapat dimaafkan sebagai bagian dari desain mereka, sistem proof-of-stake secara inheren lebih bersifat melingkar dan dengan demikian lebih mengandalkan tingkat kepercayaan yang konstan, sistem ini memiliki lebih sedikit kemampuan untuk pulih dari pemisahan rantai tanpa intervensi manual dan memiliki kemampuan terbatas untuk mengamankan blockchain historis. Kutipan:

Ksetelah perangkat lunak node Proof-of-work diunduh, operator node Proof-of-work cukup aman untuk mematikan node untuk sewaktu-waktu. Mereka melewati tahap bootstrap, Proof-of-work dapat berjalan tanpa izin: node dapat datang & pergi kapan pun mereka mau. Satu-satunya pengecualian untuk ini adalah jika terjadi hard fork, yang mengharuskan operator node untuk mengulangi proses bootstrap (alasan lain hard fork harus digunakan dengan sangat bijaksana & dihindari jika memungkinkan).
Sebaliknya, operator node Proof of Stake, bahkan dengan perangkat lunak yang diunduh dengan benar, secara teratur perlu menghubungi pihak ketiga yang tepercaya untuk memastikan ia tetap berada di rantai kanonik. Rasa takut kehilangan kontak dengan jaringan utama & ditipu ke rantai yang salah akan berlanjut selamanya, mungkin lama setelah pihak ketiga yang tepercaya tidak ada lagi! Ini menandai penurunan yang signifikan dalam keamanan.

Banyak orang dengan seenaknya mengusulkan proof-of-stake sebagai teknologi yang lebih unggul atau lebih baik daripada proof-of-work, dan memuji sistem throughput yang lebih tinggi, tanpa menyadari masalah teknis ini sama sekali. Banyak hal yang mereka anggap sebagai bug yang harus dihilangkan dari sistem, seperti fakta bahwa sistem proof-of-work memiliki biaya sumber daya dunia nyata, sebenarnya adalah fitur yang membuatnya menjadi sistem teraman di dunia.

Dan kemudian mereka terkejut bahwa banyak orang tidak melihat token protokol proof-of-stake dan sistem throughput yang lebih tinggi sebagai cukup aman untuk dianggap sebagai “uang global” atau “jaminan berhaga” dengan cara yang sama seperti bitcoin. Sebaliknya, jenis protokol ini adalah platform eksperimental yang agak terpusat untuk smart contract, yang dapat dispekulasikan seperti saham pertumbuhan teknologi tetapi idealnya hanya oleh mereka yang sepenuhnya menghargai risikonya.