Macam-macam Jenis Proof of Stake
(PoS) dan Cara Kerjanya

Volubit.id — Salah satu elemen paling mendasar dalam jaringan blockchain adalah bagaimana jaringan tersebut mencapai konsensus ketika memverifikasi catatan transaksi. Bitcoin, dan banyak jaringan blockchain awal lainnya, diketahui menggunakan mekanisme konsensus Proof of Work (PoW).

Dalam sistem PoW, para penambang (miners) mengoperasikan perangkat keras untuk memecahkan persoalan kriptografis demi memvalidasi transaksi dan mendapatkan imbalan kripto. Proses penambangan inilah yang menjalankan pencatatan dan eksekusi transaksi di jaringan PoW.

Namun, semakin banyaknya jaringan PoW, penambang membutuhkan mesin yang semakin canggih dan bertenaga tinggi untuk meningkatkan peluang menambang blok baru. Konsentrasi kekuatan komputasi ini justru membuat jaringan menjadi kurang terdesentralisasi dan rentan dari sisi keamanan. Selain itu, PoW terkenal memiliki keterbatasan skalabilitas dan dikritik karena boros energi.

Sebagai respons terhadap berbagai kelemahan tersebut, sebagian besar blockchain generasi baru beralih ke mekanisme konsensus Proof of Stake (PoS), yang pertama kali diusulkan pada 2011. PoS menawarkan cara baru mencapai konsensus yang lebih efisien, tidak boros energi, sekaligus didesain untuk memperbaiki berbagai kekurangan PoW.

 

Original Proof-of-Stake

Alih-alih menggunakan penambangan yang boros energi untuk memvalidasi transaksi, Proof of Stake, sebagaimana yang digunakan jaringan Ethereum 2.0, mengandalkan perangkat jaringan atau node untuk memverifikasi dan mencatat transaksi serta memperoleh imbalan kripto. Proses validasi berbasis node ditentukan oleh proses acak komputasional yang dibobot berdasarkan jumlah jaminan finansial yang dikomitmenkan suatu node ke jaringan melalui apa yang disebut sebagai staking.

Siapa pun dapat melakukan staking token ke sebuah jaringan, bahkan pengguna dapat mengontribusikan token mereka ke dalam staking pool yang mengelola proses tersebut. Algoritma PoS menggunakan beberapa metode untuk menentukan node mana yang akan memvalidasi transaksi.

Pertama, ukuran stake. Semakin banyak token yang distaking, semakin besar peluang untuk dipilih sebagai validator.

Kedua, usia token yang distake. Semakin lama token tidak dipindahkan, semakin besar peluang untuk dipilih memvalidasi, dan usia ini akan kembali ke nol setelah stake tersebut digunakan untuk memverifikasi blok.

Ketiga, pemilihan acak. Meskipun proses seleksi PoS cenderung menguntungkan pemilik token besar, mekanisme ini tetap mengandung unsur acak untuk menghindari sentralisasi.

Sumber: Ledger

Karena proses seleksi berbasis pada simpanan kripto pasif, bukan pada kekuatan komputasi, PoS jauh lebih efisien sumber daya dibandingkan sistem PoW yang mengharuskan miners menghabiskan energi dalam kompetisi tanpa akhir. Dengan menghilangkan kebutuhan akan perangkat penambangan yang kuat, PoS juga menghapus hambatan teknis untuk berpartisipasi sebagai validator.

Hambatan yang lebih rendah ini menghasilkan desentralisasi yang lebih besar karena node tersebar lebih luas, dan hal ini bisa meningkatkan keamanan jaringan.

Meskipun Proof of Stake merupakan mekanisme konsensus populer yang mengurangi banyak masalah dalam protokol PoW, para kritikus berpendapat, PoS hanya menguntungkan pemilik token besar. Pihak yang kaya akan semakin kaya melalui reward validator.

Meskipun kritik ini valid, para pemilik token besar sebenarnya memiliki insentif finansial untuk bertindak jujur sebagai validator. Kerusakan atau gangguan pada jaringan akan berdampak negatif pada nilai token mereka sendiri. Dengan demikian, insentif finansial ini justru memperkuat keamanan jaringan.

Untuk menjadi validator, sebagian besar jaringan PoS generasi awal mensyaratkan jumlah minimum staking. Namun banyak proyek blockchain berupaya mengurangi risiko keberpihakan kepada pemegang token besar demi menjaga desentralisasi dan keadilan.

Karena itu, banyak variasi mekanisme PoS dikembangkan untuk menyempurnakan proses pemilihan validator dan meningkatkan efisiensi jaringan.

 

Delegated Proof of Stake (DPoS)

Dalam arsitektur Delegated Proof of Stake (DPoS), pengguna jaringan memiliki hak untuk mendelegasikan produksi blok baru kepada sejumlah delegasi tetap, yang sering juga disebut saksi (witnesses).

Pengguna menentukan delegasi mana yang akan memvalidasi blok baru melalui mekanisme voting demokratis. Suara diberi bobot berdasarkan jumlah token yang di-staking dalam wallet kripto platform.

Proses voting ini berlangsung terus-menerus, dan pengguna dapat mengganti delegasi yang tidak efektif kapan pun. Artinya, delegasi harus bertindak jujur dan efisien agar tetap mendapatkan dukungan pemilih dan pemegang token.

Delegasi yang disetujui kemudian membagi hak produksi blok secara merata di antara mereka. Sebagai imbalan atas dukungan yang diberikan kepada delegasi, pemegang token memperoleh bagian reward produksi blok yang proporsinya sesuai dengan jumlah token yang mereka stake kepada delegasi tersebut.

Proses voting berbasis jumlah stake dan sistem delegasi ini menjadikan pembuatan blok di DPoS dianggap lebih demokratis dibandingkan protokol PoS tradisional. Karena ambang batas partisipasi sangat rendah, DPoS dipandang sebagai salah satu cara paling egaliter untuk mencapai konsensus dalam jaringan terdesentralisasi.

Selain itu, karena hanya sekelompok kecil validator yang dibutuhkan untuk mencapai konsensus, DPoS dapat menghasilkan blok lebih cepat dan menangani transaksi per detik (TPS) yang lebih tinggi dibandingkan banyak protokol konsensus lainnya.

Jika protokol PoS biasanya bersifat pseudo-acak tetapi tetap menguntungkan pemegang token besar, DPoS memungkinkan semua pemegang token berperan dalam memengaruhi keputusan jaringan. Karena alasan ini, DPoS menjadi varian PoS yang paling banyak diadopsi. Beberapa proyek besar termasuk EOSIO dan TRON menggunakan DPoS.

Namun demikian, karena DPoS menetapkan batas jumlah delegasi aktif yang menciptakan blok baru, biasanya antara 20 hingga 100, struktur ini tetap menghasilkan tingkat sentralisasi tertentu.

 

Leased Proof of Stake (LPoS)

Leased Proof of Stake (LPoS) adalah mekanisme konsensus yang digunakan khususnya oleh blockchain Waves. Pengguna menyewakan token kripto kepada sebuah node yang ingin bertindak sebagai produsen blok jaringan.

Semakin banyak token yang distake oleh sebuah node, semakin besar peluangnya untuk dipilih menghasilkan blok berikutnya dan menerima reward yang sesuai, dan pemilik token dapat membatalkan sewa kapan saja.

Dengan demikian, pemilik token kecil yang tidak memenuhi syarat untuk berpartisipasi dalam produksi blok pada sistem PoS tradisional dapat menggabungkan aset mereka dan meningkatkan peluang mendapatkan bagian dari biaya transaksi jaringan.

Pengguna dapat memilih node yang sesuai dengan strategi investasi mereka, karena beberapa node memberikan distribusi reward yang lebih besar.

Protokol LPoS paling cocok diterapkan pada jaringan yang memiliki persyaratan teknis tinggi untuk menjalankan node penuh yang mampu memvalidasi transaksi on-chain.

Mekanisme ini memberi penghargaan pada node dengan performa terbaik dengan memberi insentif kepada pengguna kecil untuk mendukung validator paling efisien melalui cara yang transparan dan berkelanjutan.

Secara keseluruhan, efeknya mirip dengan DPoS. Namun, jika validator DPoS dipilih melalui voting berbobot stake oleh peserta jaringan, pemegang token dalam jaringan LPoS dapat meminjamkan atau menyewakan token secara langsung kepada node untuk ikut berpartisipasi dalam produksi blok.

 

Pure Proof of Stake (PPoS)

Pure Proof of Stake (PPoS) adalah bentuk PoS yang sangat demokratis dan digunakan oleh Algorand, proyek blockchain publik yang berfokus pada pengembangan aplikasi terdesentralisasi (dApp) yang ramah pengguna.

Berbeda dengan bentuk PoS lainnya, mekanisme PPoS tidak memiliki mekanisme penalti bawaan untuk mencegah aktivitas berbahaya atau kesalahan keamanan seperti duplikasi validasi blok.

Sebaliknya, PPoS menawarkan persyaratan staking minimum yang sangat rendah untuk berpartisipasi dan mengamankan jaringan sehingga membuka akses bagi siapa pun untuk bergabung.

Sistem ini membuat perilaku jahat menjadi tidak masuk akal secara finansial, karena merusak jaringan berarti merusak nilai token yang dimiliki.

Di jaringan Algorand, hanya diperlukan satu koin ALGO untuk berpartisipasi dalam proses staking. Sebagai perbandingan, Ethereum 2.0 mensyaratkan minimum 32 ETH, jumlah yang jauh lebih tinggi dan menjadi hambatan bagi banyak pengguna.

Pada PPoS, siapa pun dapat dipilih secara acak dan rahasia untuk mengusulkan blok baru dan memberikan suara terhadap proposal. Peluang seseorang terpilih sebanding dengan jumlah stake yang dimiliki.

Sistem PPoS akan berjalan normal selama dua pertiga node dalam jaringan bersikap jujur. Meskipun persyaratan staking rendah ini berpotensi menurunkan keamanan jaringan dalam situasi tertentu, sejauh ini protokol ini bekerja dengan baik bagi Algorand.

 

Proof of Importance (PoI)

Sementara mekanisme PoS tradisional hanya mempertimbangkan jumlah kapital yang distake ketika menentukan kemampuan tata kelola suatu node, mekanisme Proof of Importance (PoI) memasukkan faktor tambahan dalam menilai tingkat pengaruh on-chain setiap node.

PoI merupakan iterasi dari PoS yang berusaha mengambil pendekatan lebih holistik dalam mengevaluasi kontribusi pengguna, tidak semata-mata berdasarkan modal. PoI pertama kali diperkenalkan oleh proyek New Economy Movement (NEM).

Kriteria penilaian dalam PoI berbeda-beda, tetapi banyak mekanisme ini mengadopsi fitur dari algoritma clustering jaringan dan ranking halaman. Faktor umum mencakup jumlah transfer yang dilakukan sebuah node dalam periode tertentu dan sejauh mana node tersebut terhubung dengan node lain dalam kluster aktivitas.

PoI membantu mengurangi risiko konsentrasi kekayaan berlebih, karena pemegang token terbesar tidak memiliki kekuasaan absolut atas jaringan.

Karena skor penting setiap node bersifat dinamis dan bergantung pada aktivitas jaringan, mekanisme ini mencegah terjadinya fork. Pengguna harus mengeluarkan sumber daya untuk tetap aktif di dua jaringan forked guna mempertahankan skor mereka.

 

Liquid Proof of Stake (LPoS)

Liquid Proof of Stake (LPoS) memungkinkan pemegang token meminjamkan hak validasi mereka kepada pengguna lain tanpa melepaskan kepemilikan token.

Meskipun terdengar mirip dengan DPoS, pemegang token dalam jaringan LPoS dapat memilih sendiri apakah akan mendelegasikan hak validasi atau melakukan staking mandiri.

Selain itu, jumlah validator aktif dalam LPoS bersifat dinamis, berbeda dengan jumlah validator tetap pada DPoS.

Sebagai contoh, Tezos yang menggunakan LPoS secara teknis dapat mendukung hingga 80.000 validator, jauh lebih banyak dibanding puluhan validator dalam jaringan DPoS. Selain itu, proses pembuatan blok di Tezos tidak melibatkan pemilihan.

Dengan demikian, pengguna dalam jaringan LPoS memiliki fleksibilitas tinggi dalam hal partisipasi jaringan. Pemegang token besar dapat menjadi validator dengan men-stake dana mereka sendiri tanpa membutuhkan persetujuan eksternal.

Pemegang token kecil yang tidak mampu menjadi validator dapat mendukung pemegang token lebih besar atau membentuk koalisi untuk berpartisipasi secara efektif.

Pada saat yang sama, karena hak validasi dalam LPoS sangat mudah, sistem ini membantu mengurangi risiko terbentuknya koalisi mayoritas yang dapat mengambil alih jaringan.

 

Proof of Validation (PoV)

Proof of Validation (PoV) adalah mekanisme PoS unik yang mencapai konsensus melalui node validator yang melakukan staking. Biasanya, setiap node dalam sistem PoV menyimpan salinan lengkap urutan transaksi dalam blok yang dibuat di blockchain.

Salinan semua akun pengguna diidentifikasi melalui public key, dan jumlah token atau koin yang dimiliki node tersebut. Pengguna kemudian dapat melakukan staking token mereka pada node validator. Jumlah token yang distake dalam setiap validator menentukan jumlah suara yang dimiliki validator tersebut.

Sebuah blok baru dikonfirmasi setelah serangkaian validator yang mewakili setidaknya dua pertiga dari total kekuatan suara jaringan mengirimkan commit vote pada blok tersebut. Namun, hal ini juga berarti PoV mungkin tidak sepenuhnya toleran terhadap Byzantine fault, karena jaringan hanya dapat tetap sehat jika sepertiga atau kurang dari total node mengalami kompromi.

Algoritma konsensus Tendermint pada jaringan Cosmos adalah salah satu contoh protokol PoV.

 

Hybrid Proof of Stake (HPoS)

Meskipun sebagian besar protokol PoS merupakan bentuk peralihan dari PoW, beberapa mekanisme konsensus hybrid menggunakan elemen dari PoW dan PoS secara bersamaan untuk menjalankan operasi on-chain.

Dalam kebanyakan kasus, mekanisme Hybrid Proof of Stake (HPoS) mengandalkan penambang PoW untuk menghasilkan blok berisi transaksi, yang kemudian diteruskan kepada validator PoS untuk divalidasi dan dicatat ke dalam buku besar blockchain.

Protokol HPoS dapat membantu menstabilkan harga koin asli jaringan, dan dengan memungkinkan peserta PoS memberikan suara pada blok baru serta perubahan aturan konsensus jaringan, para penambang menjadi lebih kecil kemungkinannya mencapai monopoli hash power.

Dengan menggabungkan kekuatan hashing dan voting berdasarkan kepemilikan, HPoS mampu mencapai tingkat keamanan dan stabilitas yang tinggi. Beberapa proyek besar yang mengadopsi mekanisme ini termasuk Dash dan Decred.