Pengantar

Kadang-kadang, Anda mungkin melihat bahwa blok Bitcoin yang baru dibuat hanya berisi satu transaksi - transaksi coinbase (dan tidak, itu bukan pertukaran). Saat ini, transaksi ini memberi hadiah kepada penambang dengan 3,125 bitcoin.
(Hadiah miner akan berkurang dengan setiap peristiwa pemotongan setengah Bitcoin.)

Tapi mengapa blok-blok seperti itu muncul? Apakah ini merupakan bentuk serangan terhadap jaringan Bitcoin? Ini bukan kali pertama blok kosong muncul di jaringan Bitcoin (misalnya, pada ketinggian blok 776.339 dan 857.116). Meskipun blok ini berhasil diunggah ke blockchain Bitcoin, blok tersebut tidak termasuk transaksi pengguna.

Apa sebenarnya yang dimaksud dengan "blok kosong"? Apakah itu kesalahan dalam jaringan Bitcoin, ataukah itu fenomena yang tak terelakkan? Dalam artikel ini, kita akan mengeksplorasi penyebab terbentuknya blok kosong, dampaknya pada jaringan, dan strategi potensial untuk mengatasinya.

Contoh Blok Kosong (Tinggi 857116)
（Sumber: mempool)
Catatan: Penjelajah Bitcoin yang umum digunakan: mempool.com, blockchain.com, blockchair.com, blockcypher.com

Proses Penambangan Penambang

1. Penyebaran dan Verifikasi Blok Baru:
   • Ketika seorang penambang berhasil menemukan blok baru, blok tersebut disiarkan ke seluruh jaringan dan didistribusikan ke semua kolam penambangan.
   • Miner lain perlu memverifikasi blok baru, seperti memeriksa apakah Bukti Kerja benar dan apakah transaksi dalam blok valid.
2. Perbarui Mempool:
   • Para penambang menghapus transaksi yang dikonfirmasi dari mempool, meninggalkan transaksi yang belum dikonfirmasi.
3. Blok Kandidat Bangun:
   • Penambang membuat blok kandidat berdasarkan transaksi yang belum dikonfirmasi di mempool, merujuk pada hash blok sebelumnya dan menambahkan transaksi yang tersisa.
   • Blok kandidat harus mencakup transaksi coinbase sebagai sumber imbalan bagi penambang setelah penambangan berhasil.
4. Buat Header Blok:
   • Para penambang membangun header blok untuk blok kandidat, yang berisi hash blok sebelumnya, timestamp, tingkat kesulitan target, dan nonce (angka acak).
5. Perhitungan Hash:
   • Para penambang menggunakan sumber daya komputasi yang besar, terus-menerus memperbarui nonce dalam header blok untuk menghitung hash, dengan tujuan menemukan hash yang lebih kecil dari target jaringan saat ini.
6. Siar Blok Baru:
   • Setelah hash yang diperlukan ditemukan, penambang segera mengirimkan blok baru ke jaringan untuk divalidasi oleh node lain.
7. Menerima Hadiah:Menerima Hadiah:Menerima Hadiah:
   • Jika blok baru diterima oleh jaringan, penambang akan menerima subsidi blok (imbalan coinbase) dan pendapatan biaya transaksi dari transaksi di dalam blok.

Dalam situasi tertentu, untuk mengurangi dampak keterlambatan jaringan, para penambang dapat dengan cepat menghasilkan blok kandidat kosong yang hanya berisi transaksi coinbase. Blok kosong ini efektif mengunci hadiah tapi tidak dapat memproses transaksi lainnya. (Bagian berikutnya akan menjelaskan blok kosong secara detail.)

Pembentukan Blok Kosong

Konsep Blok Kosong

Dalam blockchain Bitcoin, setiap blok umumnya berisi beberapa transaksi, yang tidak hanya menambah nilai jaringan tetapi juga mendukung fungsionalitas Bitcoin sebagai sistem pemrosesan pembayaran. Namun, sebuah blok kosong (juga dikenal sebagai "blok satu-transaksi") hanya berisi hadiah coinbase penambang dan tidak termasuk transaksi lainnya, sehingga mengabaikan pendapatan biaya transaksi tambahan.

Untuk mendorong penambang menambang blok dengan cepat, kolam penambangan segera memberi penambang templat blok kosong setelah blok baru berada (untuk mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk menambang blok berikutnya dan memaksimalkan efisiensi hash perangkat keras). Hal ini memungkinkan penambang untuk memulai putaran penambangan berikutnya dengan cepat, bahkan sebelum menerima data transaksi baru. Selama periode transisi antara pool yang menyediakan template blok dan transaksi penulisan (biasanya hanya satu hingga dua detik), penambang dapat "beruntung" dan menggunakan template kosong untuk berhasil menambang blok baru, menghasilkan blok kosong.

Perlu dicatat bahwa blok kosong tidak mengancam jaringan Bitcoin. Bahkan jika tidak ada transaksi pengguna di blok tersebut, hadiah coinbase masih dihasilkan, yang mendorong para penambang untuk berpartisipasi dalam penambangan dan memastikan bahwa pasokan Bitcoin secara bertahap mendekati batas maksimumnya yaitu 21 juta koin.

Informasi di Blok Kosong

Meskipun blok kosong tidak berisi transaksi pengguna, tetap mencatat beberapa informasi:

1. Header Blok:
   • Informasi dasar tentang blok, seperti nomor versi, hash blok sebelumnya, dan timestamp.
2. Transaksi Coinbase:
   • Transaksi tunggal yang disertakan. Transaksi imbalan penambang.
   • Transaksi ini mengalokasikan imbalan kepada para penambang untuk menambang blok.
3. Merkle Root:
   • Meskipun tidak ada transaksi lain dalam blok, transaksi coinbase masih menghasilkan Merkle root untuk membuktikan integritas data transaksi.
4. Ukuran dan Berat Blok:
   • Meskipun volume data dari blok kosong kecil, ukurannya tetap tercatat.
5. Alamat Penambang (jika ditandai):
   • Beberapa penambang menyematkan informasi identifikasi mereka dalam transaksi coinbase, seperti nama atau alamat kolam penambangan.
6. Tinggi Blok:
   • Posisi blok dalam blockchain (misalnya, Blok 871.732).
7. Nilai Nonce:
   • Nomor acak yang ditemukan oleh penambang, digunakan untuk memecahkan teka-teki matematika Bukti Kerja.

Contoh Blok Kosong (Tinggi 871732)
(Source: btc.tokenview.io)

Mengapa Para Penambang Membuat Blok Kosong?

Ketika seorang penambang menerima templat blok kosong dari kolam penambangan sesaat setelah blok sebelumnya dihasilkan (biasanya dalam beberapa detik), penambang menghadapi dua pilihan: entah segera menghasilkan blok kosong untuk mengamankan subsidi blok yang dijamin (misalnya, 3.125 bitcoin), atau menghabiskan waktu menyortir transaksi untuk meningkatkan pendapatan biaya transaksi, namun ada risiko bahwa penambang lain lebih dulu menambang blok tersebut sebelum mereka selesai.

Ini adalah pertimbangan penambang tentang “biaya kesempatan.” Jika penambang menghabiskan terlalu banyak waktu untuk memproses transaksi dan penambang lain menyelesaikan blok terlebih dahulu, mereka tidak hanya kehilangan biaya transaksi tetapi juga kehilangan subsidi blok dasar. Sebaliknya, jika penambang menghasilkan blok kosong, meskipun mereka mengabaikan pendapatan biaya transaksi tambahan, mereka dapat secara dapat diandalkan mengamankan subsidi.

Seperti yang disebutkan dalam paragraf sebelumnya, blok kosong tidak membahayakan jaringan Bitcoin. Beberapa orang percaya bahwa blok kosong seperti “spam” dan mengganggu jaringan, tetapi pandangan ini tidak sepenuhnya akurat. Meskipun blok kosong tidak memproses transaksi tertunda apa pun, mereka tidak menyebabkan kebingungan. Sebaliknya, blok-blok ini masih melalui mekanisme Proof of Work, yang meningkatkan kesulitan untuk blok berikutnya, menyediakan keamanan lebih tinggi untuk semua blok sebelumnya dan menjaga integritas jaringan.

Catatan: Meskipun blok kosong tidak mengancam jaringan, frekuensi tinggi blok kosong dapat menunjukkan bahwa jaringan tidak sepenuhnya memanfaatkan potensinya.

Dampak Blok Kosong

Dampak Positif

Meningkatkan Keamanan Jaringan:

• Meskipun blok kosong tidak mengandung transaksi pengguna, mereka tetap menyelesaikan Bukti Kerja, meningkatkan kesulitan dalam menghitung blok berikutnya.
• Setiap blok kosong yang dihasilkan lebih memperkuat keamanan semua blok sebelumnya, meningkatkan kemampuan jaringan untuk melawan serangan pengeluaran ganda.

Menstabilkan Pendapatan Penambang:

• Meskipun tanpa data transaksi, para penambang masih dapat menerima subsidi blok yang stabil, yang memotivasi para penambang untuk terus berkontribusi pada jaringan.

Meningkatkan Efisiensi Pertambangan:

• Dengan memberikan para penambang dengan template blok kosong segera setelah blok baru diidentifikasi, kolam penambangan dapat mengurangi waktu yang diperlukan untuk menambang blok berikutnya.

Menjaga Kontinuitas Blockchain:

• Bahkan tanpa data transaksi, blok kosong memastikan "kelanjutan" blockchain, mencegah gangguan jaringan.

Dampak Negatif

Efisiensi Pengolahan Transaksi yang Menurun:

• Blok kosong tidak mengandung data transaksi, artinya mereka tidak dapat memproses transaksi tertunda, menyebabkan penumpukan dalam mempool.
• Selama periode transaksi puncak, blok kosong dapat lebih memperburuk kemacetan jaringan, yang berdampak negatif pada pengalaman transaksi secara keseluruhan.

Throughput Blockchain Rendah:

• Transaksi per detik (TPS) menurun karena adanya blok kosong, mengurangi potensi Bitcoin sebagai sistem pembayaran.

Pengalaman Pengguna dan Masalah Kepercayaan:

• Seperti yang disebutkan, blok kosong dapat meningkatkan waktu tunggu transaksi, menyebabkan ketidaknyamanan bagi pengguna.
• Kontradiksi antara harapan pengguna dan perilaku memaksimalkan keuntungan penambang dapat semakin mengikis kepercayaan pada jaringan (penambang dapat "memilih" untuk mengadopsi metode ini untuk meningkatkan pendapatan, tetapi tindakan tersebut dapat mengabaikan kebutuhan akan efisiensi jaringan secara keseluruhan, memperkuat kritik terhadap perilaku yang didorong oleh keuntungan).

Masalah Konsumsi Energi dan Efisiensi Sumber Daya:

• Energi yang digunakan oleh blok kosong hampir sama dengan blok yang berisi transaksi lengkap, meningkatkan kekhawatiran tentang efisiensi penggunaan energi.

Strategi untuk Mengurangi Blok Kosong

Strategi untuk Mengurangi Blok Kosong dapat dibahas dari sudut pandang teknis maupun protokol.

Solusi Teknis untuk Mengurangi Blok Kosong

1. Mengadopsi Compact Block Protocol: Ini mengurangi jumlah data yang dikirimkan selama propagasi blok, memungkinkan penambang untuk menerima data transaksi lengkap lebih cepat. (Untuk lebih jelasnya, lihat: A. Kim, J. Kim, M. Essaid, S. Park dan H. Ju, "Analisis Penundaan Propagasi Blok Kompak dalam Jaringan Bitcoin," Simposium Operasi dan Manajemen Jaringan Asia-Pasifik ke-22 (APNOMS) ke-2021, Tainan, Taiwan, 2021, hlm. 313-318, doi: 10.23919/APNOMS52696.2021.9562656.)
2. Mengadopsi Protokol Erlay: Ini meningkatkan efisiensi propagasi transaksi dan mempersingkat waktu yang diperlukan untuk transaksi yang akan disiarkan dari mempool ke penambang.
3. Kembangkan Algoritma Perhitungan Pohon Merkle yang Lebih Efisien: Dengan mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk memproses transaksi atau memungkinkan penambang untuk dengan cepat menghasilkan pohon Merkle yang berisi transaksi saat menambang blok baru, penambang dapat menghindari penggunaan templat kosong dan memproses lebih banyak transaksi.

Peningkatan Tingkat Protokol

1. Mewajibkan setiap blok untuk menyertakan sejumlah tertentu biaya transaksi atau total, jika tidak para penambang tidak akan menerima subsidi blok penuh.
2. Tingkatkan bagian biaya transaksi dalam total hadiah, memberi insentif kepada penambang untuk memproses lebih banyak transaksi daripada menambang blok kosong.

Kesimpulan

Generasi blok kosong terutama didorong oleh penambang yang mencari efisiensi dan keuntungan yang stabil. Setelah identifikasi blok, kolam penambangan segera memberi penambang templat blok kosong, bahkan sebelum data transaksi sepenuhnya disebarkan ke penambang. Membuat blok kosong bukanlah kegagalan jaringan atau aktivitas berbahaya melainkan pilihan yang dibuat oleh penambang setelah mempertimbangkan biaya peluang.

Namun, blok kosong juga menimbulkan tantangan tertentu bagi jaringan Bitcoin, termasuk berkurangnya efisiensi pemrosesan transaksi, penurunan transaksi per detik (TPS), dan peningkatan konsumsi energi. Hal ini dapat menyebabkan waktu tunggu pengguna lebih lama. Untuk mengurangi dampak negatif dari blok kosong, solusi teknis seperti protokol Compact Block dan Erlay dapat diadopsi untuk meningkatkan efisiensi propagasi transaksi, sementara pada tingkat protokol, menetapkan persyaratan transaksi minimum atau menyesuaikan rasio biaya transaksi dapat memberi insentif kepada penambang untuk memprioritaskan pemrosesan transaksi. Keberadaan blok kosong bukanlah cacat dalam desain jaringan, tetapi bagian dari keseimbangan dinamis. Melalui optimasi berkelanjutan, efisiensi dan stabilitas jaringan Bitcoin masih memiliki ruang untuk perbaikan lebih lanjut.