Pengantar

Proof-of-Stake (PoS) adalah mekanisme konsensus crypto untuk memproses transaksi dan membuat blok baru di blockchain. Peserta mempertaruhkan token untuk menjadi node. Node memiliki peluang untuk menjadi validator yang memverifikasi transaksi dan menerima hadiah berdasarkan jumlah token yang dipertaruhkan.
Semua transaksi di blockchain dicatat dalam database yang dikenal sebagai Distributed Ledger (DLT), yang ditulis dan direplikasi oleh beberapa node. Untuk memastikan bahwa semua data dalam buku besar sudah benar, diperlukan mekanisme konsensus untuk mencegah perusakan data yang berbahaya.
Proof-of-stake disukai oleh banyak proyek blockchain dalam beberapa tahun terakhir, ini menghilangkan kebutuhan akan perangkat keras dan konsumsi energi yang ada dalam proof-of-work (PoW) sambil mengamankan blockchain dengan mengamanatkan validator untuk mempertaruhkan sejumlah token. .

Apa itu mekanisme konsensus?

Mekanisme konsensus adalah metode untuk semua peserta dalam sistem terdistribusi untuk mencapai konsensus pada satu sumber informasi. Sistem terpusat tidak memerlukan mekanisme konsensus karena valid atau tidaknya data yang diberikan semata-mata ditentukan oleh entitas yang bertanggung jawab. Misalnya, dalam database terpusat, hanya administrator yang memiliki hak untuk menambah, menghapus, dan mengubah data, dan pengguna yang menanyakan database secara pasif menerima informasi dari administrator.
Sistem terdistribusi bergantung pada kerja sama sejumlah besar entitas otonom (node) untuk memelihara jaringan, dan keaslian informasi diverifikasi bersama oleh semua. Sebaliknya, setiap node dapat membuat catatan blok baru dan memverifikasi transaksi di jaringan blockchain. Namun, informasi dari node yang berbeda mungkin bertentangan karena kegagalan perangkat, latensi jaringan, serangan, dan sebagainya. Oleh karena itu, diperlukan mekanisme konsensus untuk membuat pencatatan data menjadi konsisten.
Dalam pengembangan blockchain, mekanisme konsensus yang diadopsi paling awal adalah Proof-of-Work (PoW), di mana validitas data didukung oleh daya komputasi CPU tertinggi. Karena biaya energinya, Proof-of-Stake (PoS) telah dibuat sebagai alternatif. Di bawah PoS, validitas data didukung oleh validator yang mempertaruhkan token paling banyak, memungkinkan berbagai node dalam jaringan untuk mencapai konsensus.

Apa itu PoS?

Ide pembuktian saham pertama kali diajukan pada tahun 2011 di Bitcointalk oleh seorang anggota bernama QuantumMechanic, dan kemudian dikonseptualisasikan dengan bantuan anggota lain termasuk Scott Nadal dan Sunny King.
Pada blockchain PoW, transaksi diverifikasi oleh node (disebut juga “penambang”) yang menyediakan daya komputasi untuk memecahkan masalah matematika yang rumit guna memverifikasi transaksi dan mendapatkan hadiah untuk blok baru. Dalam jaringan PoS, node jaringan (juga disebut "validator") memberikan deposit mata uang kripto sebagai jaminan, dan semakin banyak jaminan yang dimiliki node, semakin besar peluang untuk memperoleh hak akuntansi dan hadiah blok.
Untuk mencegah validator dengan jaminan tertinggi menjadi node tetap untuk membuat blok baru, parameter lain juga dipertimbangkan untuk memilih validator, seperti jumlah token yang dipertaruhkan, usia koin, dan pemilihan blok secara acak. Usia koin mengacu pada berapa lama sejak token dipertaruhkan (terakhir kali validator membuat blok). Validator dengan usia koin yang lebih tua lebih mungkin dipilih untuk membuat blok baru. Parameter usia koin memungkinkan node dengan jaminan lebih rendah kesempatan untuk membuat blok baru dan mendapatkan hadiah.
Secara umum, Proof-of-Stake (PoS) berfungsi sebagai berikut:

1. Transaksi yang belum diverifikasi akan diproses oleh node. Transaksi yang tertunda ini selalu disimpan dalam kumpulan yang menunggu untuk diproses oleh validator yang telah mempertaruhkan cryptocurrency.
2. Algoritme memilih validator untuk membuat blok baru berdasarkan parameter tertentu, seperti jumlah token yang dipertaruhkan, usia koin, pemilihan blok secara acak, dll.
3. Setelah validator terpilih memverifikasi transaksi yang tertunda ini, blok baru dibuat dan transaksi ini dapat dikemas.
4. Node lain yang tidak dipilih mengonfirmasi bahwa blok baru tersebut valid.
5. Setelah transaksi di blok baru diverifikasi oleh node lain, blok baru akan ditambahkan ke jaringan blockchain. Sebaliknya, blok baru tidak akan ditambahkan jika ada transaksi yang tidak valid.
6. Saat blok baru ditambahkan, validator dapat mengambil token yang dipertaruhkan dan mendapatkan hadiah blok. Jika algoritme pemilihan validator mempertimbangkan usia koin, usia koin validator ini kemudian akan diatur ulang ke 0. Jika blok baru ditolak untuk ditambahkan, token yang dipertaruhkan oleh validator dapat dipangkas sebagai penalti.
   
   Sumber: coinsentinel.io

Kelebihan PoS

PoS dianggap oleh banyak orang sebagai mekanisme konsensus yang lebih baik daripada PoW dengan alasan berikut:

1. Tidak perlu peralatan mahal
   Lebih mudah bagi masyarakat umum untuk berpartisipasi dalam blockchain PoS daripada di PoW karena bahkan PC biasa dapat digunakan sebagai node PoS, sementara di bawah PoW, komputer khusus dengan daya komputasi tinggi adalah suatu keharusan.

2. Hemat energi
   Blockchain proof-of-stake tidak membutuhkan banyak energi. Dalam jaringan proof-of-work, penambang harus bersaing satu sama lain untuk menjadi yang pertama menemukan blok baru, banyak energi dibutuhkan selama persaingan yang dibawa oleh hashing.

3. Skalabilitas tinggi
   Biaya perangkat keras dan energi adalah batasan utama pada blockchain PoW dalam hal skalabilitas, dan biaya peralatan tambahan serta konsumsi energi akan meningkat secara eksponensial seiring skala jaringan. Blockchain Proof-of-stake menghilangkan masalah ini secara efektif.

4. Ramah kepada orang yang tidak paham teknologi
   Penambangan membutuhkan keahlian yang cukup. Oleh karena itu, proof-of-work dirancang lebih untuk institusi dan profesional. Namun, perangkat pribadi biasa pun dapat berfungsi sebagai node di bawah PoS.

5. Lebih terdesentralisasi
   Proof-of-stake memastikan bahwa semua node, terlepas dari jumlah yang dipertaruhkan, dapat berpartisipasi secara efektif dalam jaringan blockchain melalui algoritme. Namun, di bawah PoW, sebagian besar pembuatan blok, verifikasi transaksi, dan alokasi hadiah dimonopoli oleh kumpulan penambangan, dan node yang lebih kecil hampir tidak dapat bersaing dengannya. Proof-of-Stake adalah pilihan yang lebih baik di pasar long-tail.

6. Lebih hijau
   Blockchain PoS lebih ramah lingkungan daripada blockchain PoW karena tidak memiliki konsumsi energi yang besar atau persaingan komputasi yang intensif, sehingga memiliki dampak negatif yang lebih kecil terhadap lingkungan.

Apakah PoS Aman?

Terlepas dari mekanisme konsensus mana yang digunakan, selain keefektifan node untuk mencapai konsensus, keamanan tetap menjadi salah satu pertimbangan paling signifikan dalam jaringan. Jika tidak, jaringan dapat dilumpuhkan oleh serangan jahat.
Dalam jaringan PoW, konsensus dicapai melalui daya komputasi. Jika Anda dapat mengontrol lebih dari 51% daya komputasi dalam jaringan blockchain, Anda memiliki kontrol dominan atas seluruh jaringan. Penyerang bisa mendapatkan keuntungan melalui pembelanjaan ganda, menolak atau mengubah catatan transaksi, atau mencegah orang lain menambang. Ini dikenal sebagai serangan 51%.
Namun, saat skala blockchain proof-of-work meluas, kemungkinan serangan 51% menurun. Untuk menerapkan serangan 51%, sejumlah besar peralatan penambangan diperlukan untuk menyediakan daya komputasi dan biaya energi yang tinggi akan terjadi. Jika hadiah untuk serangan yang berhasil kurang dari biaya penerapan serangan, serangan 51% menjadi tidak layak dalam hal ini. Mengambil Bitcoin sebagai contoh, tidak pernah ada serangan 51% selama lebih dari satu dekade sejak pembuatan blok genesis. Ini adalah node penambangan Bitcoin di seluruh dunia yang menyediakan daya komputasi CPU yang luas yang memastikan keamanan jaringan Bitcoin.
Perlu dicatat bahwa jaringan proof-of-stake juga dapat mengalami serangan 51%. Selama node jahat memperoleh lebih dari setengah jumlah total token yang dipertaruhkan, ia memperoleh kendali atas jaringan blockchain dan dapat memalsukan blok dan catatan transaksi. Artinya, penyerang dapat melancarkan serangan dengan memperoleh sejumlah besar token.
Namun, serangan seperti itu tidak praktis. Tindakan memperoleh token dalam jumlah besar akan mendongkrak harga karena meningkatnya permintaan. Dan serangan akan berdampak signifikan pada jaringan blockchain dan menyebabkan kepanikan di antara pengguna, yang mengakibatkan penurunan harga. Oleh karena itu, biaya untuk memperoleh token akan jauh lebih besar daripada keuntungan yang bisa Anda peroleh dari sebuah serangan.
Metode yang lebih mungkin untuk menyerang mekanisme konsensus proof-of-stake adalah berkolusi dengan node lain untuk mengontrol lebih dari 51% dari jumlah total token yang dipertaruhkan. Metode ini merupakan alternatif untuk mencapai tujuan pengendalian jaringan tanpa biaya mahal.
Untuk mencegah node berkolusi satu sama lain, blockchain proof-of-stake memperkenalkan penalti. Jika blok dan transaksi palsu dilaporkan oleh validator lain, node penyerang dapat kehilangan sebagian atau bahkan seluruh token yang dipertaruhkannya. Ini memecahkan masalah Tidak Ada yang Dipertaruhkan dari node PoS sebelumnya dan mempersulit kolusi antara validator karena sulit untuk menentukan apakah node lain bersedia mengambil risiko kerugian.
Selama nilai token yang dipertaruhkan lebih tinggi dari hadiahnya, maka kerugian yang disebabkan oleh kecurangan akan lebih besar dari hadiah yang dibawa oleh operasi yang jujur. Mempertimbangkan hal ini, node lebih memilih untuk beroperasi dengan jujur, yang menjamin keamanan jaringan blockchain PoS. Oleh karena itu, serangan 51% hampir tidak mungkin terjadi, terutama pada cryptocurrency dengan kapitalisasi pasar yang lebih tinggi.

Apa potensi masalah PoS?

Terlepas dari keuntungan dari mekanisme konsensus PoS, itu juga memiliki beberapa potensi masalah. PoS sering dikritik karena membuat yang kaya semakin kaya dan yang miskin semakin miskin. Node yang mempertaruhkan jumlah token yang lebih besar akan memiliki peluang lebih tinggi untuk membuat blok untuk mendapatkan hadiah. Hal ini membuat validator memegang sejumlah besar token untuk mendapatkan kekayaan, sehingga memperburuk ketimpangan kekayaan.
Namun, pendukung PoS percaya bahwa, di semua pasar modal, orang kaya memiliki keunggulan kompetitif yang lebih kuat. Bahkan di bawah mekanisme konsensus PoW, masalah yang sama tetap ada. Dibandingkan dengan jaringan PoW yang memiliki persyaratan lebih tinggi untuk berpartisipasi, PoS, yang menguntungkan semua orang, terbukti menjadi solusi yang lebih baik.
Masalah umum lainnya adalah persediaan token yang tidak dapat diprediksi karena jumlah node yang tidak dapat dipertaruhkan dapat berubah. Hal ini menyebabkan masalah tambahan. Misalnya, ketika harga pasar token terus turun, imbalan dari node yang dipertaruhkan mungkin tidak dapat menutupi kerugian memegangnya, sehingga sejumlah besar node melepaskan dan menjual token, sehingga membahayakan keamanan jaringan blockchain.
Selain itu, jika jumlah node staking meningkat secara signifikan, ini dapat menyebabkan kekurangan pasokan token dan menaikkan harga, yang merupakan taktik manipulasi harga yang sering digunakan oleh tim pengembangan jahat sebelum menjual kepemilikan mereka. Sebagai perbandingan, mekanisme PoW memberikan pasokan token yang lebih stabil dan kecil kemungkinannya untuk mengalami masalah serupa.

Apa mekanisme konsensus lain selain PoS dan PoW?

Proof-of-work dan proof-of-stake adalah dua mekanisme konsensus paling populer di jaringan terdistribusi, tetapi bukan satu-satunya. Setelah lebih dari sepuluh tahun pengembangan, teknologi blockchain telah melihat banyak mekanisme konsensus baru yang diusulkan. Berikut pengantar singkatnya:

1. Bukti Ruang
   Di bawah algoritme konsensus Proof of Space, node dalam jaringan harus memiliki ruang penyimpanan hard disk yang cukup besar sebelum mereka memenuhi syarat untuk memverifikasi transaksi dan mendapatkan hadiah. Penguji akan menantang node yang menyediakan penyimpanan untuk memastikan bahwa node terus menyediakan penyimpanan. Chia Network adalah contoh yang mengadopsi algoritma ini.
   
   sumber: Jaringan Chia

2. Bukti Otoritas (PoA)
   Di bawah algoritme konsensus Proof of Authority, node dalam jaringan tidak akan mempertaruhkan token , melainkan mempertaruhkan reputasi mereka sendiri agar memenuhi syarat untuk memvalidasi transaksi. Validator perlu mengungkapkan informasi identitas mereka sebelum berpartisipasi. Hal ini mengurangi risiko pemilihan validator yang mencurigakan dan mendorong partisipasi jangka panjang. Contoh algoritma PoA adalah VeChain.

3. Bukti Kepemilikan yang Didelegasikan (DPoS)
   DPoS adalah kemajuan dari konsep dasar bukti saham di mana pemegang token mempercayakan token mereka sebagai suara kepada saksi. Saksi-saksi ini memiliki tingkat reputasi yang berbeda berdasarkan jumlah token yang dipercayakan. Saksi terpilih dianggap sebagai yang paling tepercaya dan berhak membuat blok dengan memverifikasi transaksi. Contoh yang mengadopsi DPoS adalah EOS.

Kesimpulan

Algoritma Proof-of-Stake biasanya dianggap sebagai kemajuan Proof-of-Work. Pengguna PoS dapat mempertaruhkan token mereka untuk menjadi validator dan membuat blok baru untuk mendapatkan hadiah. Mereka juga dapat bekerja sama dengan node lain untuk bersama-sama memverifikasi transaksi dan mengamankan blockchain.
Proof-of-Stake menghilangkan penambangan padat modal dan konsumsi energi, dan lebih mudah diakses oleh pengguna normal. Ini dianggap sebagai mekanisme konsensus yang ramah lingkungan dan terdesentralisasi. Proof-of-Stake juga mengungguli Proof-of-Work dalam hal skalabilitas. Saat ini, Proof-of-Stake telah diadopsi oleh lebih banyak blockchain, seperti Cardano, Tezos, Avalanche, dan GateChain.
Ethereum, blockchain terbesar kedua berdasarkan kapitalisasi pasar, akan beralih dari PoW ke PoS dalam pemutakhiran ETH 2.0, yang dijadwalkan selesai pada September 2022. Meskipun node yang menjalankan ETH 2.0 perlu mempertaruhkan setidaknya 32 ETH, transisi mekanisme konsensus yang belum pernah terjadi sebelumnya menunjukkan bahwa Proof-of-Stake memang merupakan masa depan teknologi blockchain.
Sementara PoS tampaknya telah memecahkan banyak masalah yang dihadapi oleh PoW, ini masih merupakan teknologi baru. Butuh waktu untuk mendeteksi apakah ada masalah dan cacat lain yang tidak diketahui.