Dasar-dasar Blockchain di Filecoin

Blockchain Filecoin adalah database terdistribusi rumit yang dibagikan di antara jaringan node komputer. Setiap node memegang salinan blockchain, memastikan bahwa setiap transaksi dan kewajiban kontrak dalam jaringan dicatat dan tidak dapat diubah. Ini menyediakan buku besar yang andal dan aman untuk semua aktivitas dalam ekosistem Filecoin.

Aktor: Pekerja dari Blockchain Filecoin

Aktor di blockchain Filecoin berfungsi setara dengan kontrak pintar di Mesin Virtual Ethereum. Setiap aktor merangkum serangkaian variabel dan metode status untuk berinteraksi dengan jaringan Filecoin. Mereka pada dasarnya adalah agen yang melakukan tindakan pada blockchain, seperti mengelola transaksi penyimpanan atau memfasilitasi transaksi.

Aktor Sistem Bawaan

Jaringan Filecoin didukung oleh beberapa aktor sistem bawaan yang menangani fungsi-fungsi penting:

• Aktor Sistem: Menjalankan operasi jaringan umum.
• Aktor Init: Bertanggung jawab untuk menginisialisasi aktor baru dan mengelola konvensi penamaan jaringan.
• Cron Actor: Bertindak sebagai penjadwal jaringan, memicu fungsi-fungsi penting di setiap epoch.
• Aktor Akun: Mengelola akun pengguna di luar cakupan pola tunggal.
• Aktor Penambang Penyimpanan: Mengkoordinasikan operasi penambangan penyimpanan dan memvalidasi bukti penyimpanan.
• Pelaku Pasar Penyimpanan: Mengelola kesepakatan penyimpanan dalam pasar jaringan.
• Aktor Multisig: Menangani operasi yang melibatkan dompet multi-tanda tangan Filecoin.
• Pelaku Saluran Pembayaran: Mengelola pembentukan dan penyelesaian saluran pembayaran.
• Aktor Datacap: Mengawasi alokasi dan pengelolaan token datacap.
• Aktor Registri Terverifikasi: Mengelola klien terverifikasi dalam jaringan.
• Aktor Akun EVM: Mewakili identitas Ethereum eksternal, memfasilitasi interoperabilitas dengan sistem berbasis Ethereum.

Aktor yang Dapat Diprogram Pengguna

Seiring dengan semakin matangnya Filecoin Virtual Machine (FVM), pengembang memiliki kesempatan untuk menulis dan menyebarkan aktor mereka sendiri, mirip dengan kontrak pintar di blockchain lainnya. Aktor yang dapat diprogram pengguna ini dapat berinteraksi dengan aktor bawaan melalui API yang diekspor, memungkinkan berbagai aplikasi dan layanan dibangun di atas jaringan Filecoin.

Keacakan Terdistribusi di Filecoin

Filecoin menggunakan protokol keacakan yang terdistribusi dan dapat diverifikasi secara publik yang dikenal sebagai Drand sebagai sumber keacakan untuk pemilihan pemimpin selama produksi blok. Keacakan ini penting untuk memastikan bahwa proses tersebut tidak dapat diprediksi, tidak memihak, dan dapat diverifikasi, serta menjaga keadilan dan keamanan proses penambangan.

Node dan Perannya

Node di jaringan Filecoin terutama diklasifikasikan berdasarkan layanan yang mereka sediakan:

• Node Pemverifikasi Rantai: Validasi blockchain dan terapkan aturan konsensus.
• Node Klien: Berinteraksi dengan jaringan untuk menyimpan dan mengambil data.
• Node Penyedia Penyimpanan: Menawarkan kapasitas penyimpanan ke jaringan dan membuktikan penyimpanan berkelanjutan.
• Node Penyedia Pengambilan: Melayani data yang disimpan dengan cepat dan andal saat diminta.
• Berbagai implementasi protokol Filecoin diterapkan secara berdampingan untuk meningkatkan keamanan dan ketahanan jaringan, memastikan tidak ada satu titik kegagalan pun, dan mendorong desentralisasi yang sehat.

Alamat: Mengidentifikasi Aktor di Filecoin

Alamat di Filecoin adalah string alfanumerik yang secara unik mengidentifikasi aktor atau pengguna di jaringan, memfasilitasi interaksi seperti transaksi dan eksekusi kontrak pintar. Alamat-alamat ini hadir dalam beberapa bentuk, yang mencerminkan berbagai jenis aktor yang mereka wakili:

• Alamat ID (f0): Pengidentifikasi numerik untuk aktor, menyediakan cara yang dapat dibaca manusia untuk mereferensikan peserta jaringan.
• Alamat Secp256k1 (f1): Berasal dari kunci publik menggunakan standar enkripsi secp256k1, yang biasa digunakan untuk dompet.
• Alamat Aktor (f2): Ditugaskan ke kontrak pintar dan tetap kuat di seluruh cabang jaringan.
• Alamat BLS (f3): Dihasilkan dari kunci publik BLS dan digunakan untuk dompet dengan enkripsi BLS.
• Alamat Aktor yang Ditentukan Pengguna (f4): Alamat fleksibel yang dapat ditetapkan oleh aktor manajemen alamat yang dapat ditentukan pengguna, memungkinkan skema pengalamatan yang dapat disesuaikan dan diperluas.
• Setiap jenis alamat memiliki tujuan tertentu dalam ekosistem Filecoin, mulai dari memfasilitasi transaksi hingga mengelola kontrak pintar dan interaksi pengguna.

Tipset dan Blok

Blockchain Filecoin menyimpang dari norma rangkaian blok linier. Di sini, blok dikelompokkan menjadi 'tipset', yang dapat dianggap sebagai cuplikan status jaringan pada setiap zaman, atau interval waktu tetap dalam istilah blockchain. Model ini memungkinkan blockchain yang lebih fleksibel dan efisien dengan memungkinkan beberapa blok valid diproduksi secara bersamaan.

Anatomi Blok Filecoin

Setiap blok di Filecoin adalah bundel yang berisi header dan serangkaian pesan yang mewakili tindakan yang diambil oleh aktor, seperti transaksi atau perjanjian kontrak. Header blok mencakup metadata seperti alamat penambang, tiket (bukti kerja), dan CID blok induk. Pesan-pesan tersebut adalah inti dari blok tersebut, mencatat perubahan status seperti transfer token dan panggilan kontrak. Blok dihubungkan ke setidaknya satu blok induk, membentuk rantai berkelanjutan kembali ke blok genesis.

Blocktime: Sinkronisasi Pulsa Jaringan

Blocktime di Filecoin diatur rata-rata 30 detik. Interval ini dipilih secara strategis untuk menyeimbangkan antara daya tanggap jaringan dan kepraktisan pengoperasiannya. Waktu blok yang lebih pendek dapat meningkatkan kecepatan jaringan, namun hal ini juga akan menyebabkan tuntutan perangkat keras yang lebih besar dan dapat mengakibatkan kegagalan waktu blok yang lebih sering. Blocktime 30 detik memberikan waktu yang cukup bagi penyedia penyimpanan untuk melakukan operasi yang diperlukan, seperti menyegel sektor dan menghasilkan bukti, tanpa membebani perangkat keras mereka secara berlebihan.

Tipset: Memaksimalkan Efisiensi dan Penghargaan

Dalam jangka waktu tertentu, beberapa penyedia penyimpanan mungkin berhasil menambang blok. Struktur tipet Filecoin mengakomodasi hal ini dengan menggabungkan semua blok valid dengan tinggi dan induk yang sama ke dalam satu grup. Ini berarti bahwa semua pekerjaan yang valid berkontribusi pada status jaringan dan diberi penghargaan, sebuah fitur penting yang mendorong partisipasi dan kolaborasi di antara para penambang. Hal ini juga memastikan bahwa jaringan dapat menangani fork secara efisien, dan dengan cepat mencapai konsensus mengenai rantai kanonik.

Sistem tipset memberikan beberapa keunggulan dibandingkan blockchain tradisional:

• Peningkatan Throughput Jaringan: Dengan menggunakan semua blok yang valid untuk menentukan status jaringan, Filecoin dapat memproses lebih banyak data dan transaksi di setiap zaman.
• Menghargai Pekerjaan yang Sah: Setiap penyedia penyimpanan yang menghasilkan blok yang valid menerima hadiah, sehingga memberi insentif kepada para penambang untuk berkontribusi pada jaringan dan menghambat sentralisasi.
• Kolaborasi Dibandingkan Persaingan: Produsen blok potensial didorong untuk berkolaborasi, karena struktur tipset mendisinsentifkan pemotongan blok yang dapat bermanfaat bagi pertumbuhan jaringan.
• Ketahanan terhadap Fork: Dengan arsitektur tipet, Filecoin mencapai konvergensi yang lebih cepat selama fork, memastikan stabilitas jaringan.
• Ethereum JSON-RPC dan Filecoin

Perlu dicatat bahwa dengan integrasi runtime Filecoin EVM dan penerapan standar Ethereum JSON-RPC, gagasan 'tipset' menjadi lebih ramah pengguna. Dalam konteks ini, ketika kita berbicara tentang 'hash blok' di Ethereum JSON-RPC, yang kami maksud sebenarnya adalah hash dari sebuah tipet, yang mencakup perubahan status gabungan dari semua blok dalam tipet tersebut.

Saat kita terus mengeksplorasi blockchain Filecoin, kita akan melihat bagaimana komponen-komponen ini saling berinteraksi untuk menciptakan jaringan penyimpanan terdesentralisasi yang kuat, efisien, dan siap untuk pertumbuhan di masa depan.

Konsensus Filecoin

Mekanisme konsensus Filecoin, yang dikenal sebagai Expected Consensus (EC), mewakili landasan dalam jaringan penyimpanan terdesentralisasi. Bab ini bertujuan untuk memberikan pengenalan tentang EC, mempelajari prinsip operasional, spesifikasi teknis, dan perannya dalam menjaga integritas dan keandalan jaringan Filecoin.

Filecoin beroperasi pada mekanisme konsensus unik yang disebut Expected Consensus (EC). Tidak seperti protokol blockchain tradisional yang sering mengandalkan Proof of Work (PoW) atau Proof of Stake (PoS), EC memadukan elemen keacakan, daya penyimpanan, dan toleransi kesalahan Bizantium probabilistik. Pada intinya, EC dirancang untuk menyelaraskan insentif dengan tujuan utama Filecoin: menyimpan data secara efisien dan andal.

Inti dari EC

• Desentralisasi dan Keandalan: Tujuan utama Komisi Eropa adalah untuk mengembangkan lingkungan terdesentralisasi di mana penyimpanan dan pengambilan data dapat diandalkan dan dapat diverifikasi.
• Pendekatan Berpusat pada Penyimpanan: Tidak seperti blockchain tradisional yang berfokus pada daya komputasi atau kepemilikan koin, EC Filecoin memprioritaskan daya penyimpanan – kapasitas untuk menyimpan data.

Mekanisme Inti dari Konsensus yang Diharapkan

Kerangka operasional EC berkisar pada beberapa komponen utama, yang masing-masing memainkan peran penting dalam fungsionalitas jaringan.

1. Toleransi Kesalahan Bizantium Probabilistik:

• EC menggabungkan mekanisme toleransi kesalahan Bizantium, membuatnya tahan terhadap berbagai kondisi yang merugikan, termasuk node yang bertindak jahat atau offline.

1. Pemilihan Pemimpin dan Blok Produksi:

• Inti dari Komisi Eropa adalah proses pemilihan pemimpin. Tidak seperti proses deterministik yang terlihat di blockchain lain, EC menggunakan metode probabilistik untuk memilih pemimpin atau penambang yang bertanggung jawab atas pembuatan blok.

1. Anonimitas sampai Terbukti Terpilih:

• Penambang di EC tetap anonim sampai mereka dapat membuktikan status pemilu mereka melalui 'ElectionProof'. Bukti ini sangat penting untuk memastikan keadilan dan ketidakpastian dalam produksi blok.

1. Bukti Penyimpanan:

• Penambang diharuskan menyerahkan 'WinningPoSt' (Bukti Ruang Waktu), yang memvalidasi kontribusi mereka terhadap kapasitas penyimpanan jaringan.

Spesifikasi Teknis EC

Dasar teknis dari EC adalah dimana sifat inovatifnya benar-benar menonjol. Di sini, kami mengeksplorasi beberapa spesifikasi utama yang mendefinisikan mekanisme konsensus ini:

Keacakan melalui DRAND:

• EC menggunakan DRAND, sebuah sinyal keacakan eksternal yang tidak dapat diubah, untuk memfasilitasi berbagai aspek protokol, termasuk pemilihan pemimpin.

Fungsi Acak yang Dapat Diverifikasi (VRF):

• Penambang menggunakan VRF, bersama dengan keacakan yang diperoleh dari DRAND, untuk menghasilkan Bukti Pemilihan mereka.

Rantai Bukti Pemilu dan VRF:

• ElectionProof sangat penting bagi para penambang untuk menunjukkan bahwa mereka telah dipilih secara sah untuk memproduksi sebuah blok.
• Rantai VRF yang berkesinambungan dipertahankan, meluas dengan setiap blok baru yang diproduksi.

Daya Penyimpanan dan WinCount:

• Kekuatan penambang di jaringan sebanding dengan kapasitas penyimpanannya.
• WinCount menentukan jumlah blok yang dapat diproduksi oleh penambang, berdasarkan daya penyimpanannya dan hasil VRF mereka.
• Keamanan dan Keadilan Konsensus

Keamanan dan keadilan adalah hal yang terpenting dalam Komisi Eropa, dengan adanya beberapa mekanisme untuk menjaga prinsip-prinsip berikut:

Kesalahan dan Hukuman Konsensus:

EC mendefinisikan jenis kesalahan konsensus tertentu (misalnya, Penambangan Double-Fork, Penambangan Time-Offset) dan menerapkan hukuman untuk mencegah perilaku jahat.

Sumber gambar: Dokumentasi Filecoin di sini: https://spec.filecoin.io/algorithms/expected_consensus/

Pembobotan dan Seleksi Rantai:

• Protokol ini menggunakan sistem pembobotan rantai yang unik, di mana rantai 'terberat', yang menunjukkan daya penyimpanan paling kumulatif, lebih diutamakan.

Finalitas Lembut:

• EC menerapkan bentuk finalitas lunak, menolak blok yang menyimpang secara signifikan dari rantai, sehingga menegakkan stabilitas jaringan.

Drand: Keacakan Terdistribusi di Filecoin

Drand (Distributed Randomness) adalah komponen penting dari mekanisme konsensus Filecoin, menyediakan sumber entropi yang tidak dapat diubah dan penting untuk proses pemilihan pemimpin rahasia jaringan. Ini adalah protokol suar acak yang dapat diverifikasi secara publik dan dirancang untuk menghasilkan serangkaian nilai acak yang deterministik dan dapat diverifikasi.

Bagaimana Drand Bekerja

• Komputasi Multi-Partai (MPC): Drand menjalankan serangkaian MPC untuk menghasilkan nilai acak. Setelah fase penyiapan tepercaya, sekelompok node drand yang dikenal menandatangani pesan tertentu menggunakan tanda tangan BLS ambang batas dalam putaran berturut-turut yang terjadi secara berkala.
• Tanda Tangan BLS Ambang Batas: Proses ini memerlukan jumlah minimum node (t-of-n) untuk menandatangani pesan. Setiap node dengan t tanda tangan dapat merekonstruksi tanda tangan BLS secara penuh. Tanda tangan ini, ketika di-hash, menghasilkan nilai acak kolektif yang dapat diverifikasi terhadap kunci publik dari tahap penyiapan.
• Asumsi Keamanan: Drand mengasumsikan setidaknya t dari n node jujur dan online. Jika ambang batas ini dilanggar, musuh dapat menghentikan produksi keacakan tetapi tidak dapat membiaskan keacakan tersebut.

Keluaran Keacakan Drand

Format Nilai Drand: Node Filecoin memperoleh nilai drand dalam format tertentu. Komponen utamanya meliputi:

• Tanda Tangan: Tanda tangan BLS pada nilai tanda tangan sebelumnya dan nomor bulat saat ini.
• SebelumnyaTanda Tangan: Tanda tangan BLS dari putaran Drand sebelumnya.
• Putaran: Indeks keacakan dalam urutan yang dihasilkan oleh jaringan Drand.

Menggunakan Drand di Filecoin

• Pemilihan Pemimpin: Drand digunakan untuk pemilihan pemimpin di Filecoin, memberikan nilai acak di setiap zaman. Keacakan ini sangat penting untuk algoritme Expected Consensus (EC), yang memastikan pemilihan pemimpin yang adil dan tidak dapat diprediksi.
• Mengambil Nilai Drand: Node Filecoin mengambil nilai keacakan terbaru dari Drand menggunakan titik akhir tertentu. Informasi ini kemudian diintegrasikan dengan data on-chain untuk mendukung mekanisme konsensus Filecoin.

Bukti: Memastikan Integritas dan Kepercayaan

Bukti di Filecoin berfungsi untuk memvalidasi bahwa penyedia penyimpanan menyimpan data dengan benar sesuai standar jaringan. Bukti-bukti ini sangat penting untuk menjaga integritas dan kepercayaan sistem penyimpanan terdesentralisasi.

Jenis Bukti di Filecoin

• Bukti Replikasi (PoRep): Digunakan pada saat penyimpanan data awal, PoRep memverifikasi bahwa penyedia penyimpanan telah membuat dan menyimpan salinan data yang unik.
• Proof-of-Spacetime (PoSt): Terus memverifikasi bahwa penyedia penyimpanan memelihara data yang disimpan dari waktu ke waktu. PoSt dibagi lagi menjadi WinningPoSt dan WindowPoSt, yang melayani tujuan validasi berbeda dalam jaringan.

Peran PoRep dan PoSt

• PoRep: Memvalidasi replikasi awal data oleh penyedia penyimpanan, memastikan bahwa data dikodekan dan disegel secara unik.
• PoSt: WinningPoSt digunakan dalam proses konsensus blok, sementara WindowPoSt mengaudit penyedia penyimpanan secara terus menerus, memastikan kepatuhan berkelanjutan terhadap perjanjian penyimpanan.

Mekanisme konsensus Filecoin, dengan perpaduan unik antara EC, Drand, dan bukti kriptografi, membentuk tulang punggung jaringan penyimpanan terdesentralisasi yang kuat dan andal. Elemen-elemen ini bekerja sama untuk memastikan bahwa jaringan tetap aman, efisien, dan adil, sehingga menciptakan lingkungan yang mengutamakan integritas data. Saat kita mempelajari lebih dalam nuansa blockchain Filecoin, kecerdikan dan kecanggihan model konsensusnya menjadi semakin jelas, menggarisbawahi potensi jaringan untuk merevolusi lanskap penyimpanan digital.