Proof of Stake: Cara Validator Dipilih, Diberi Imbalan, dan Dihukum

Gagasan dasar: jaminan menggantikan listrik

Semua blockchain publik harus menjawab pertanyaan yang sama: siapa yang berhak menulis blok berikutnya, dan bagaimana mencegahnya berbuat curang? Proof of work menjawab dengan lomba komputasi. Proof of stake menjawab dengan jaminan: validator dipilih sebanding dengan jumlah aset yang mereka kunci, dan jaminan itu bisa dipotong jika mereka melanggar aturan.

Implementasi pertama yang berfungsi datang dari Peercoin pada 2012, yang memadukan proof of work dan proof of stake. Sejak itu banyak jaringan memakai varian proof of stake, dan Ethereum beralih sepenuhnya ke model ini pada September 2022.

Alur kerja validator

1. Mengunci aset. Calon validator menyetor coin ke kontrak atau mekanisme staking. Di Ethereum, validator yang mengusulkan blok harus mengunci 32 ETH.
2. Dipilih secara acak berbobot. Untuk setiap slot waktu, protokol memilih pengusul blok. Semakin besar porsi jaminan, semakin besar peluang terpilih.
3. Mengusulkan dan mengesahkan. Pengusul menyusun blok, lalu validator lain memberi suara pengesahan (attestation) bahwa blok itu sah.
4. Menerima imbalan. Validator yang bekerja benar menerima tambahan coin dan sebagian biaya transaksi.
5. Menanggung hukuman. Validator yang offline kehilangan sebagian imbalan. Yang terbukti curang terkena slashing.

Contoh hitungan peluang terpilih

Misalkan total jaminan di sebuah jaringan setara 1.000.000 unit, dan satu validator mengunci 1.000 unit. Porsinya 0,1%. Jika jaringan menghasilkan satu blok setiap 12 detik, dalam sehari ada 7.200 slot. Secara rata-rata validator itu bisa berharap terpilih mengusulkan sekitar 7,2 blok per hari, meskipun hari tertentu bisa lebih atau kurang. Angka jaminan di contoh ini ilustrasi; yang nyata adalah waktu blok Ethereum sekitar 12 detik setelah peralihannya ke proof of stake.

Slashing: hukuman yang membuat curang tidak masuk akal

Slashing adalah pemotongan jaminan validator yang terbukti melakukan pelanggaran berat, misalnya menandatangani dua blok berbeda untuk slot yang sama atau memberi suara yang saling bertentangan. Bukti pelanggarannya tercatat di rantai, sehingga siapa pun bisa melaporkannya. Karena jaminan yang dipertaruhkan jauh lebih besar dari keuntungan curang yang mungkin didapat, validator yang rasional tidak punya alasan berbuat curang.

Perlu dibedakan dengan penalti ringan karena offline. Validator yang mati listrik sesaat tidak dianggap penjahat; ia hanya kehilangan imbalan untuk periode itu.

Masalah klasik dan penangkalnya

Nothing at stake

Dalam proof of work, mendukung dua cabang rantai sekaligus berarti membagi daya hash. Dalam proof of stake, menandatangani dua cabang nyaris gratis secara komputasi. Tanpa penangkal, validator bisa tergoda mendukung semua cabang, membuka peluang pengeluaran ganda. Penangkal utamanya adalah slashing untuk tanda tangan yang bertentangan dan desain imbalan yang hanya menghargai cabang yang akhirnya diterima.

Serangan jarak jauh

Penyerang yang memegang kunci validator lama bisa mencoba membangun sejarah alternatif dari titik yang sangat jauh di masa lalu. Tahap awal sebuah jaringan paling rawan karena jumlah pemegangnya masih sedikit. Penangkalnya antara lain titik pemeriksaan (checkpoint) dan aturan finalitas yang membuat blok lama tidak bisa dibatalkan.

Kekhawatiran sentralisasi

Kritik yang paling sering muncul: pihak yang sudah punya banyak coin memperoleh lebih banyak imbalan dan lebih banyak pengaruh. Kritik serupa juga berlaku untuk proof of work, di mana pemilik modal besar bisa membeli lebih banyak mesin, tetapi dalam proof of stake hubungannya lebih langsung. Konsentrasi yang sama juga menjadi masalah dalam voting token tata kelola.

Finalitas: kapan sebuah blok dianggap tetap

Di jaringan proof of work, keamanan transaksi tumbuh bertahap seiring bertambahnya konfirmasi, tetapi secara teori selalu ada peluang kecil rantai ditulis ulang. Banyak desain proof of stake menambahkan konsep finalitas: setelah cukup banyak validator, dihitung dari porsi jaminan, menyetujui sebuah titik pemeriksaan, blok sebelum titik itu dianggap final. Membatalkannya berarti sepertiga atau lebih jaminan validator harus melanggar aturan dan siap dipotong. Bagi pengguna, finalitas memberi kepastian yang lebih jelas kapan sebuah transfer benar-benar selesai.

Proof of work vs proof of stake

Untuk Ethereum, peralihan ini menurunkan konsumsi energi jaringan sekitar 99,95% menurut estimasi ethereum.org. Kisah lengkap peralihannya ada di The Merge Ethereum.

Catatan tentang staking melalui pihak lain

Tidak semua pemilik coin menjalankan validator sendiri. Sebagian menitipkan coinnya ke layanan yang menjalankan validator atas nama mereka. Secara teknis ini berarti menambah satu lapis kepercayaan: jika layanan terkena slashing, diretas, atau berhenti beroperasi, pemilik coin ikut menanggung akibatnya. Imbalan staking juga tidak pernah pasti, karena bergantung pada jumlah validator, aktivitas jaringan, dan harga coin itu sendiri. CakraKoin tidak merekomendasikan layanan staking mana pun; bagian ini hanya menjelaskan konsekuensi teknisnya.