Apa itu penambangan cryptocurrency dan bagaimana cara kerjanya?

Ringkasan

Penambangan cryptocurrency dapat memverifikasi transaksi blockchain, dan merupakan proses penciptaan unit cryptocurrency baru.

Penambang membutuhkan sumber daya komputasi yang besar, yang juga menjamin keamanan jaringan blockchain.

Apa itu penambangan cryptocurrency?

Penambangan cryptocurrency didasarkan pada mekanisme konsensus bukti kerja(PoW), yang memastikan keamanan dan desentralisasi seperti Bitcoin dan lainnya. Penambangan adalah proses memverifikasi transaksi pengguna dan menambahkannya ke buku besar publik blockchain. Oleh karena itu, penambangan adalah elemen kunci agar Bitcoin dapat beroperasi secara normal tanpa lembaga pusat.

Operasi penambangan juga bertanggung jawab untuk memasukkan koin baru ke dalam pasokan yang beredar saat ini. Namun, penambangan cryptocurrency mengikuti seperangkat aturan yang dikodekan secara keras, yang mengatur proses penambangan dan mencegah orang sembarangan menciptakan koin baru. Aturan ini tertanam dalam protokol dasar cryptocurrency dan ditegakkan oleh seluruh jaringan yang terdiri dari ribuan node.

Untuk menciptakan unit cryptocurrency baru, penambang menggunakan kekuatan komputasi mereka sendiri untuk memecahkan masalah kriptografi yang kompleks. Penambang yang pertama kali berhasil memecahkan masalah tersebut berhak menambahkan blok transaksi baru ke blockchain dan mempublikasikannya ke jaringan.

Bagaimana cara kerja penambangan Ethereum?

Setelah transaksi blockchain baru tercapai, akan dikirim ke pool yang disebut “mempool”. Tugas penambang adalah memverifikasi keabsahan transaksi yang menunggu dan mengintegrasikannya ke dalam blok.

Blok dapat dianggap sebagai satu halaman dari buku besar blockchain, yang mencatat beberapa transaksi dan data lainnya. Secara spesifik, node penambangan bertanggung jawab mengumpulkan transaksi yang belum dikonfirmasi dari mempool dan menggabungkannya menjadi kandidat blok.

Selanjutnya, penambang mencoba mengubah kandidat blok tersebut menjadi blok yang valid dan terkonfirmasi. Untuk mencapai ini, penambang harus memecahkan masalah matematika yang kompleks, yang membutuhkan banyak sumber daya komputasi. Namun, setiap kali berhasil menambang satu blok, penambang akan mendapatkan hadiah blok, termasuk cryptocurrency yang baru dibuat dan biaya transaksi. Berikut penjelasan lebih lanjut tentang cara kerja penambangan.

Langkah 1: Hashing transaksi

Langkah pertama dalam penambangan blok adalah mengeluarkan transaksi yang menunggu dari mempool dan mengirimkannya melalui fungsi hash satu per satu. Setiap kali data dijalankan melalui fungsi hash, akan menghasilkan output berukuran tetap yang disebut “nilai hash”.

Dalam proses penambangan, nilai hash dari setiap transaksi terdiri dari angka dan huruf yang digunakan sebagai pengenal. Nilai hash transaksi mewakili semua informasi yang terkandung dalam transaksi tersebut.

Selain melakukan hashing dan mengurutkan setiap transaksi, penambang juga menambahkan transaksi khusus yang mengirimkan hadiah blok ke dirinya sendiri. Transaksi ini disebut “coinbase transaction”, yaitu penciptaan koin baru. Biasanya, transaksi ini dicatat sebagai transaksi pertama dalam blok baru, sementara semua transaksi lainnya menunggu verifikasi.

Langkah 2: Membuat pohon Merkle

Setelah setiap transaksi di-hash, nilai hash tersebut digabungkan menjadi “pohon Merkle” (juga dikenal sebagai “pohon hash”). Nilai hash transaksi digabungkan berpasangan, kemudian di-hash lagi, dan proses ini diulang hingga menghasilkan satu hash tunggal. Hash terakhir ini disebut “root hash” (atau “Merkle root”), yang secara dasar mewakili semua hash yang digunakan untuk menghasilkan root hash tersebut.

Pohon Merkle menggabungkan hash transaksi berpasangan dan meng-hashnya.

Langkah 3: Menemukan header blok yang valid (nilai hash blok)

Header blok digunakan sebagai pengenal setiap blok independen, yang mewakili nilai hash unik dari setiap blok. Saat membuat blok baru, penambang menggabungkan hash dari blok sebelumnya dengan Merkle root dari kandidat blok untuk menghasilkan hash blok yang baru. Selain itu, penambang juga harus menambahkan angka acak yang disebut “nonce”.

Oleh karena itu, saat memverifikasi kandidat blok, penambang harus menggabungkan Merkle root, hash blok sebelumnya, dan nonce, lalu menjalankan hasilnya melalui fungsi hash. Proses ini diulang-ulang untuk menciptakan hash yang valid.

Karena hash root dan hash blok sebelumnya tidak dapat diubah, penambang harus mengubah nonce berkali-kali sampai menemukan hash yang valid. Nilai output (nilai hash blok) harus lebih kecil dari target tertentu yang ditetapkan oleh protokol agar dianggap valid. Dalam penambangan Bitcoin, nilai hash blok harus diawali dengan sejumlah nol tertentu, yang disebut “kesulitan penambangan”.

Langkah 4: Mempublikasikan blok yang ditambang

Seperti yang kita lihat, penambang harus menggunakan berbagai nilai nonce dan mengulangi proses hashing header blok sampai menemukan nilai hash yang valid. Penambang yang menemukan hash tersebut dapat mempublikasikan blok ke jaringan. Semua node lain akan memeriksa keabsahan blok dan hash-nya. Jika valid, blok baru akan ditambahkan ke salinan blockchain.

Blok kandidat saat ini menjadi blok yang terkonfirmasi, dan semua penambang akan melanjutkan menambang blok berikutnya. Penambang yang gagal menemukan hash valid akan membuang kandidat bloknya dan kembali ke proses kompetisi penambangan.

Bagaimana jika dua penambang menambang blok secara bersamaan?

Kadang-kadang, dua penambang akan mempublikasikan blok yang valid secara bersamaan, sehingga jaringan akan memiliki dua versi blockchain yang bersaing. Penambang akan mulai menambang blok berikutnya berdasarkan blok yang diterima terlebih dahulu, yang menyebabkan jaringan sementara terbagi menjadi dua versi berbeda dari blockchain.

Persaingan antar blok ini akan berlanjut sampai salah satu blok baru ditambang di atas salah satu blok yang bersaing. Blok yang pertama kali menambang blok baru akan dianggap sebagai pemenang. Blok yang tidak terpilih disebut “blok yatim” atau “blok terbuang”, dan semua penambang yang memilih blok tersebut akan beralih ke rantai yang berisi blok pemenang dan melanjutkan menambang.

Apa itu kesulitan penambangan?

Kesulitan penambangan disesuaikan secara berkala oleh protokol untuk memastikan kecepatan pembuatan blok baru tetap konstan, sehingga penerbitan koin baru tetap stabil. Kesulitan ini disesuaikan secara proporsional terhadap total kekuatan hash jaringan (hash rate).

Oleh karena itu, setiap kali penambang baru bergabung ke jaringan, kompetisi akan meningkat, dan tingkat kesulitan hash akan naik, sehingga waktu rata-rata pembuatan blok tidak dapat dipercepat. Sebaliknya, jika mayoritas penambang keluar dari jaringan, tingkat kesulitan akan menurun, dan penambangan menjadi lebih mudah. Setelah penyesuaian kesulitan, waktu pembuatan blok tetap konstan dan tidak dipengaruhi oleh total kekuatan hash jaringan.

Jenis-jenis penambangan cryptocurrency

Metode penambangan cryptocurrency sangat beragam. Hardware baru dan algoritma konsensus terus bermunculan, dan perangkat serta prosesnya dioptimalkan. Penambang biasanya menggunakan perangkat komputasi khusus untuk memecahkan persamaan kriptografi yang kompleks. Berikut beberapa metode penambangan yang paling umum.

Penambangan dengan Central Processing Unit(CPU)

Penambangan dengan CPU adalah menggunakan CPU komputer untuk menjalankan fungsi hash yang diperlukan dalam model bukti kerja. Pada tahap awal Bitcoin, biaya dan ambang masuknya sangat rendah, dan CPU biasa cukup untuk menangani tingkat kesulitannya, sehingga siapa saja bisa mencoba menambang Bitcoin dan cryptocurrency lainnya.

Namun, seiring meningkatnya jumlah penambang Bitcoin, hash rate jaringan juga meningkat, dan keuntungan dari penambangan menjadi semakin sulit. Selain itu, hardware penambangan profesional yang lebih kuat mulai muncul, dan penambangan dengan CPU hampir menjadi masa lalu. Saat ini, semua penambang menggunakan hardware khusus, dan penambangan dengan CPU tidak lagi layak.

Penambangan dengan Graphics Processing Unit(GPU)

GPU dirancang untuk memproses berbagai aplikasi secara bersamaan, biasanya digunakan untuk game video atau rendering grafis, tetapi juga dapat digunakan untuk penambangan.

Dibandingkan dengan hardware penambangan khusus seperti(ASIC), GPU relatif lebih murah dan lebih fleksibel. Meskipun pengguna masih dapat menambang koin kompetitif tertentu dengan GPU, efisiensi penambangan tergantung pada tingkat kesulitan dan algoritma.

Penambangan ASIC

Sirkuit Terintegrasi Khusus(ASIC) dirancang untuk satu tujuan tertentu. Dalam bidang cryptocurrency, ini merujuk pada hardware khusus yang dikembangkan untuk penambangan. Diketahui bahwa ASIC sangat efisien tetapi mahal. Mesin penambang ASIC menggunakan teknologi penambangan mutakhir, dan biayanya jauh lebih tinggi daripada CPU atau GPU.

Selain itu, teknologi ASIC berkembang sangat cepat, sehingga model lama menjadi tidak menguntungkan, dan penambang harus mengganti perangkat secara berkala. Bahkan tanpa memperhitungkan biaya listrik, penambangan ASIC adalah salah satu metode penambangan paling mahal.

Mining Pool

Hadiah blok akan diberikan kepada penambang yang pertama kali berhasil, sehingga peluang menemukan hash yang benar sangat kecil. Jika penambang memiliki kekuatan penambangan yang lemah, sulit untuk menemukan peluang blok berikutnya sendiri. Mining pool menyelesaikan masalah ini.

Mining pool terdiri dari sekelompok penambang yang menggabungkan sumber daya (kekuatan hash) mereka untuk meningkatkan peluang mendapatkan hadiah blok. Setelah berhasil menemukan blok, semua penambang akan berbagi hadiah sesuai kontribusinya masing-masing.

Penambang individu yang bergabung ke mining pool memiliki keunggulan dari segi perangkat keras dan biaya listrik, tetapi jika mining pool menjadi dominan, orang akan khawatir tentang kemungkinan serangan 51% di jaringan.

Apa itu penambangan Bitcoin dan bagaimana cara kerjanya?

Bitcoin adalah cryptocurrency yang paling populer dan paling lengkap sebagai contoh, dan penambangan Bitcoin didasarkan pada algoritma konsensus bukti kerja.

Bukti kerja adalah mekanisme konsensus blockchain yang pertama kali dibuat oleh Satoshi Nakamoto dan diperkenalkan dalam white paper Bitcoin 2018. Singkatnya, bukti kerja menentukan bagaimana jaringan blockchain mencapai konsensus di antara semua peserta yang tersebar tanpa pihak ketiga. Mekanisme ini membutuhkan banyak kekuatan komputasi untuk mencegah perilaku jahat.

Seperti yang kita lihat, dalam jaringan bukti kerja, transaksi diverifikasi oleh penambang. Mereka bersaing menggunakan hardware penambangan khusus untuk memecahkan masalah kriptografi yang kompleks. Penambang yang pertama kali menemukan solusi yang valid dapat mempublikasikan blok transaksi ke blockchain dan mendapatkan hadiah blok.

Jumlah cryptocurrency yang diberikan sebagai hadiah blok berbeda di berbagai blockchain. Misalnya, hingga Maret 2023, penambang di blockchain Bitcoin dapat memperoleh hadiah blok sebesar 6,25 Bitcoin. Berdasarkan mekanisme halving Bitcoin, jumlah Bitcoin yang diberikan sebagai hadiah akan berkurang setengah setiap kali 21.000 blok tercipta (sekitar setiap empat tahun).