Cryptocurrency adalah aset digital terdesentralisasi yang beroperasi pada jaringan peer-to-peer. Ini berarti bahwa node-node dalam jaringan bertanggung jawab untuk menjaga keamanan dan integritas sistem. Salah satu tantangan utama yang dihadapi oleh jaringan-jaringan ini adalah masalah konsensus, yaitu, bagaimana memastikan bahwa semua node setuju pada keadaan sistem. Byzantine Fault Tolerance (BFT) adalah mekanisme konsensus yang membantu mengatasi tantangan ini. Dalam artikel ini, kita akan membahas apa itu BFT, bagaimana cara kerjanya, dan keunggulannya.

Apa itu konsensus?

Konsensus adalah komponen penting dari jaringan terdesentralisasi, terutama dalam kriptocurrency. Secara sederhana, konsensus merujuk pada proses di mana sekelompok individu atau node dalam suatu jaringan mencapai kesepakatan mengenai keputusan atau transaksi tertentu. Dalam kriptocurrency, konsensus sangat penting karena memastikan bahwa semua node setuju tentang keadaan sistem dan bahwa tidak ada pelaku jahat yang dapat merusak jaringan.

Mencapai konsensus dalam jaringan terdesentralisasi bisa sulit karena beberapa faktor. Pertama, tidak ada otoritas pusat atau pengambil keputusan dalam jaringan terdesentralisasi, sehingga sulit untuk membangun kepercayaan antara node. Kedua, node-node dalam jaringan mungkin berada di bagian dunia yang berbeda dan memiliki kepentingan yang berbeda, sehingga sulit untuk mencapai kesepakatan tentang keputusan tertentu. Terakhir, jaringan bisa rentan terhadap serangan oleh pelaku jahat yang bertujuan untuk mengganggu proses konsensus dan memanipulasi sistem demi keuntungan mereka.

Salah satu tantangan utama dalam mencapai konsensus di jaringan terdesentralisasi adalah masalah “Byzantine generals.” Ini merujuk pada skenario hipotetis di mana sekelompok jenderal harus mencapai kesepakatan tentang tindakan tertentu, tetapi beberapa jenderal mungkin menjadi pengkhianat yang bekerja melawan kelompok. Dalam skenario seperti itu, sangat penting untuk memastikan bahwa semua jenderal setia setuju pada tindakan yang sama untuk mencegah pengkhianat mengganggu sistem.

Dalam jaringan terdesentralisasi, masalah jenderal Byzantine dikenal sebagai masalah Toleransi Kesalahan Byzantine (BFT). BFT mengacu pada kemampuan jaringan terdesentralisasi untuk mencapai konsensus meskipun adanya node-node jahat atau kesalahan. Ini adalah komponen kritis dalam teknologi blockchain, memastikan bahwa semua node setuju tentang keadaan sistem dan bahwa transaksi aman.

Untuk mencapai konsensus dalam jaringan terdesentralisasi, berbagai mekanisme konsensus telah dikembangkan. Ini termasuk Proof of Work (PoW), Proof of Stake (PoS), dan DeleGate.iod Proof of Stake (DPoS). Setiap mekanisme memiliki kelebihan dan kelemahan masing-masing, sehingga cocok untuk aplikasi blockchain yang berbeda.

Dalam PoW, para penambang bersaing untuk menyelesaikan masalah matematika kompleks untuk memvalidasi transaksi dan menambahkan blok baru ke blockchain. Penambang pertama yang menyelesaikan masalah akan menerima imbalan dan dapat menambahkan blok ke rantai. Namun, PoW membutuhkan daya komputasi yang signifikan, sehingga membuatnya menghabiskan energi dan lambat.

Dalam PoS, validator dipilih berdasarkan jumlah koin yang mereka miliki, dan mereka bertanggung jawab untuk memvalidasi transaksi dan menambahkan blok baru ke dalam rantai. PoS membutuhkan energi lebih sedikit daripada PoW dan lebih cepat, tetapi rentan terhadap serangan oleh pelaku jahat yang memegang jumlah koin yang signifikan.

DPoS mirip dengan PoS, tetapi validator dipilih oleh pemegang koin, dan mereka bertanggung jawab untuk memvalidasi transaksi dan menambahkan blok baru ke dalam rantai. DPoS lebih cepat dan lebih efisien energi daripada PoW dan PoS, tetapi rentan terhadap kolusi antara validator.

Meskipun kekuatan mekanisme konsensus ini, mereka mungkin tidak cocok untuk semua aplikasi blockchain, terutama yang memerlukan tingkat keamanan dan keandalan yang tinggi. Di sinilah BFT masuk, menyediakan mekanisme yang lebih kokoh dan aman untuk mencapai konsensus dalam jaringan terdesentralisasi.

Apa itu Toleransi Kesalahan Byzantine (BFT)?

Toleransi Kesalahan Byzantine (BFT) adalah mekanisme konsensus yang memungkinkan jaringan terdesentralisasi untuk mencapai konsensus meskipun adanya node-node yang rusak atau jahat. BFT pertama kali diperkenalkan pada tahun 1982 oleh Leslie Lamport, Robert Shostak, dan Marshall Pease dalam makalah mereka yang berjudul “The Byzantine Generals Problem.” Makalah ini terinspirasi oleh masalah jenderal Byzantium, sebuah skenario hipotetis di mana para jenderal harus mencapai kesepakatan tentang suatu tindakan tertentu, tetapi beberapa dari jenderal tersebut mungkin adalah pengkhianat yang bekerja melawan kelompok.

BFT bekerja dengan memastikan bahwa semua node dalam suatu jaringan setuju pada suatu keputusan atau transaksi tertentu sebelum dianggap sah. Dalam sistem berbasis BFT, semua node berkomunikasi satu sama lain dan bertukar pesan untuk mencapai kesepakatan. Setiap node memiliki salinan blockchain atau ledger dan memverifikasi transaksi sebelum menambahkannya ke rantai.

Untuk memastikan bahwa jaringan dapat menahan node yang bermasalah atau jahat, BFT memerlukan ambang batas tertentu dari node-node untuk setuju pada suatu keputusan atau transaksi sebelum dianggap sah. Ambang batas ini dikenal sebagai ambang batas toleransi kesalahan Byzantine, dan bervariasi tergantung pada ukuran dan kompleksitas jaringan. Sebagai contoh, dalam jaringan dengan tiga node, ambang batasnya mungkin dua, artinya dua node harus setuju pada suatu keputusan atau transaksi sebelum dianggap sah.

BFT dapat diimplementasikan dalam berbagai cara, termasuk Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT), Federated Byzantine Agreement (FBA), dan ByzCoin. PBFT adalah mekanisme konsensus berbasis BFT yang banyak digunakan dalam jaringan blockchain berizin. Cara kerjanya adalah dengan membagi node ke dalam peran yang berbeda, termasuk node primer, cadangan, dan replika. Node primer bertanggung jawab atas pengumpulan permintaan transaksi dan mengurutkannya sebelum mengirimkannya ke node cadangan untuk diverifikasi. Setelah node cadangan memverifikasi transaksi, mereka mengirim persetujuan mereka kembali ke node primer, yang kemudian menyebarkan transaksi yang disetujui ke node replika untuk dieksekusi.

FBA adalah mekanisme konsensus berbasis BFT yang banyak digunakan dalam sistem terdesentralisasi, termasuk Stellar dan Ripple. Mekanisme ini bekerja dengan memungkinkan node untuk memberikan suara pada keputusan atau transaksi tertentu. Setelah ambang batas tertentu dari node setuju pada keputusan tersebut, maka dianggap sah.

ByzCoin adalah mekanisme konsensus berbasis BFT yang digunakan dalam jaringan blockchain ByzCoin. Ini bekerja dengan memungkinkan node untuk memberikan suara pada transaksi atau keputusan tertentu. Begitu ambang batas tertentu node setuju pada transaksi tersebut, transaksi tersebut dianggap valid dan ditambahkan ke dalam blockchain.

Bagaimana Toleransi Kesalahan Byzantine bekerja?

Dalam sistem Toleransi Kesalahan Byzantine (BFT), validator memainkan peran penting dalam memastikan jaringan mencapai konsensus. Validator bertanggung jawab untuk memverifikasi transaksi dan blok sebelum ditambahkan ke blockchain. Validator ini dipilih dari node-node jaringan berdasarkan kriteria tertentu, seperti reputasi atau staking dalam jaringan.

Setelah validator dipilih, proses validasi blok dimulai. Dalam BFT, blok divalidasi melalui proses multi-langkah. Pertama, seorang validator mengusulkan blok, yang kemudian disiarkan ke validator lain untuk diverifikasi. Setiap validator memverifikasi blok dan menyiarluaskan persetujuan atau penolakannya ke validator lainnya.

Untuk mencapai konsensus, sejumlah ambang batas validator harus menyetujui blok tersebut. Ambang batas ini biasanya ditetapkan pada dua pertiga dari total jumlah validator dalam jaringan. Setelah ambang batas terpenuhi, blok dianggap valid dan ditambahkan ke blockchain.

Proses validasi blok dalam BFT dirancang untuk dapat bertahan terhadap keberadaan validator yang rusak atau jahat. Jika seorang validator terbukti jahat, ia dapat dihapus dari jaringan, dan validator baru dapat dipilih untuk menggantikannya.

Salah satu manfaat utama dari BFT adalah finalitas. Finalitas berarti bahwa setelah sebuah blok ditambahkan ke blockchain, blok tersebut tidak dapat dihapus atau diubah. Dalam mekanisme konsensus lainnya, seperti Proof of Work (PoW), blok dianggap valid setelah ditambahkan ke rantai dengan tingkat keyakinan tertentu. Namun, selalu ada kemungkinan kecil bahwa blok tersebut dapat dihapus atau diubah jika seorang aktor jahat mengendalikan jaringan. BFT menghilangkan kemungkinan ini dengan memastikan bahwa setelah sebuah blok ditambahkan ke rantai, itu final dan tidak dapat diubah.

Untuk mencapai finalitas dalam BFT, sebuah blok harus dikonfirmasi oleh sejumlah validator tertentu. Begitu blok tersebut dikonfirmasi, blok tersebut dianggap final dan tidak dapat diubah. Hal ini memberikan tingkat keamanan yang tinggi bagi jaringan dan membuatnya cocok untuk aplikasi yang membutuhkan tingkat kepercayaan dan keamanan yang tinggi.

Apa keuntungan dari Toleransi Kesalahan Byzantine?

Toleransi Kesalahan Byzantine (BFT) memiliki beberapa keunggulan dibandingkan mekanisme konsensus lainnya. Salah satu keunggulan paling signifikan dari BFT adalah kemampuannya untuk mencapai konsensus dengan cepat dan dapat diandalkan. Hal ini membuatnya cocok untuk aplikasi yang membutuhkan waktu pemrosesan transaksi yang cepat dan tingkat kehandalan yang tinggi, seperti transaksi keuangan dan manajemen rantai pasokan.

Keuntungan lain dari BFT adalah kemampuannya untuk bertahan dari serangan yang dilakukan oleh pelaku jahat. BFT dirancang agar tahan terhadap kesalahan, artinya dapat terus berfungsi bahkan jika sejumlah validator terpengaruh. Hal ini membuatnya sangat aman dan tahan terhadap serangan, menjadikannya pilihan populer untuk aplikasi yang membutuhkan tingkat keamanan yang tinggi.

BFT juga sangat dapat diskalakan, artinya bisa menangani sejumlah besar transaksi dan pengguna. Skalabilitas ini dicapai melalui penggunaan pemrosesan paralel dan teknik sharding, yang memungkinkan jaringan untuk memproses beberapa transaksi secara bersamaan.

Contoh nyata dari BFT yang digunakan dalam tindakan termasuk protokol Ripple dan algoritma konsensus Tendermint. Ripple menggunakan varian BFT yang disebut Algoritma Konsensus Protokol Ripple (RPCA) untuk mencapai konsensus di antara validasinya. Hal ini telah memungkinkan Ripple untuk memproses ribuan transaksi per detik, menjadikannya salah satu jaringan pembayaran tercepat dan paling handal di dunia.

Tendermint adalah contoh lain dari algoritma konsensus berbasis BFT. Ini digunakan oleh beberapa jaringan blockchain, termasuk Cosmos dan Binance Smart Chain. Tendermint sangat scalable, dengan kemampuan untuk menangani ribuan transaksi per detik, sehingga cocok untuk digunakan dalam aplikasi dengan lalu lintas tinggi.

Contoh nyata lain dari BFT dalam aksi adalah platform blockchain Hyperledger Fabric. Hyperledger Fabric menggunakan versi modifikasi dari BFT yang disebut Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) untuk mencapai konsensus di antara validatornya. Hal ini telah membuatnya menjadi pilihan populer untuk aplikasi perusahaan yang membutuhkan tingkat keamanan dan skalabilitas yang tinggi.

Kesimpulan

Toleransi Kesalahan Byzantine adalah mekanisme konsensus penting yang membantu memastikan keamanan dan integritas jaringan terdesentralisasi. Kemampuannya untuk menangani kegagalan Byzantine dan mencapai konsensus dalam sistem terdesentralisasi telah menjadikannya pilihan populer untuk banyak aplikasi blockchain. Saat cryptocurrency terus berkembang, BFT kemungkinan akan tetap menjadi bagian penting dari lanskap konsensus.