Apa Masalah Jenderal Bizantium?

Masalah Jenderal Bizantium adalah masalah mendasar dalam bidang sistem terdistribusi, yang merangkum tantangan mencapai konsensus dalam jaringan yang terdesentralisasi. Masalah ini, yang diambil dari teori permainan, sangat penting dalam memahami dinamika pengambilan keputusan ketika partisipan tidak dapat memverifikasi identitas atau integritas orang lain dalam lingkungan yang ditandai dengan saluran komunikasi yang tidak dapat diandalkan.

Pada intinya, Masalah Jenderal Bizantium menyajikan sebuah skenario di mana sekelompok jenderal, yang masing-masing memimpin sebuah divisi pasukan, harus memutuskan dengan suara bulat apakah akan menyerang atau mundur dari kota yang terkepung. Inti dari dilema ini terletak pada keandalan pengirim pesan yang rentan terhadap intersepsi atau korupsi oleh para pembela kota. Tantangannya adalah bagi para jenderal yang setia untuk merancang sebuah protokol yang mengatasi penipuan pihak-pihak yang tidak jujur, memastikan konsensus yang kuat untuk serangan atau kemunduran yang terkoordinasi.

Masalah ini sangat menonjol dalam sistem komputasi terdistribusi, dimana mencapai konsensus tanpa otoritas pusat yang terpercaya merupakan sebuah rintangan yang signifikan. Analogi ini sangat relevan dalam konteks Bitcoin dan mata uang kripto lainnya. Menyelesaikan Masalah Jenderal Bizantium merupakan terobosan penting dalam penciptaan Bitcoin. Hal ini meletakkan dasar bagi pengembangan mata uang digital terdesentralisasi, di mana kepercayaan pada entitas pusat digantikan oleh mekanisme konsensus di antara node-node jaringan.

Bitcoin mengatasi masalah ini melalui kombinasi inovatif teknik kriptografi dan algoritma konsensus . Kombinasi ini membentuk protokol yang memungkinkan node di jaringan Bitcoin menyetujui status blockchain, memastikan integritas dan kelangsungan mata uang kripto tanpa memerlukan otoritas pusat. Solusi terhadap Masalah Jenderal Bizantium menjadi landasan dalam pengembangan teknologi blockchain dan mata uang kripto, membuka jalan bagi era baru transaksi digital terdesentralisasi.

Sejarah Masalah Jenderal Bizantium dalam teknologi terdistribusi

Masalah Jenderal Bizantium, sebuah konsep penting dalam bidang ilmu komputer dan sistem terdistribusi, pertama kali diperkenalkan dalam makalah penting oleh Leslie Lamport , Robert Shostak , dan Marshall Pease pada tahun 1982. Masalah ini merangkum tantangan mencapai konsensus di antara berbagai komponen sistem terdistribusi. sistem terdistribusi, khususnya dalam kondisi di mana beberapa komponen mungkin gagal atau bertindak tidak dapat diandalkan.

Makalah penelitian tersebut, yang mendapat dukungan penting dari organisasi bergengsi seperti NASA, Komando Sistem Pertahanan Rudal Balistik, dan Kantor Penelitian Angkatan Darat, menyoroti pentingnya masalah ini tidak hanya dalam komunikasi militer tetapi juga di berbagai sistem komputer. Permasalahan ini menyajikan sebuah skenario di mana beberapa divisi tentara, yang dianalogikan dengan node dalam jaringan komputer, harus menyepakati suatu tindakan yang terpadu. Namun, konsensus ini harus dicapai meskipun terdapat unsur-unsur yang tidak dapat diandalkan atau berpotensi pengkhianat dalam sistem, yang dilambangkan oleh para jenderal dan utusan mereka.

Dalam makalah mereka, Lamport, Shostak, dan Pease mengartikulasikan bahwa sistem komputer yang andal harus mengelola kegagalan satu atau lebih komponennya, yang mungkin mengirimkan informasi yang bertentangan. Hal ini mengarah pada konsep Toleransi Kesalahan Bizantium, sebuah fitur penting agar sistem dapat berfungsi dengan benar bahkan ketika terjadi kegagalan komponen.

Akhir tahun 1990-an terjadi kemajuan lebih lanjut dengan peneliti Barbara Liskov dan Miguel Castro mengembangkan algoritma Practical Byzantine Fault Tolerance (pBFT), yang meningkatkan konsensus dalam jaringan terdistribusi. Meskipun pBFT menghadapi tantangan, khususnya dalam skalabilitas, pBFT meletakkan dasar bagi teknologi blockchain selanjutnya.

Sebuah tonggak penting dalam mengatasi Masalah Jenderal Bizantium datang dengan whitepaper Bitcoin Satoshi Nakamoto tahun 2008, yang memperkenalkan algoritma bukti kerja (PoW) . Inovasi ini merevolusi bidang ini dengan menawarkan solusi praktis untuk mencapai konsensus dalam lingkungan yang terdesentralisasi dan tidak dapat dipercaya, yang merupakan landasan dalam pengembangan cryptocurrency dan teknologi blockchain.

Masalah Jenderal Bizantium telah berkembang dari dilema teoretis dalam ilmu komputer menjadi elemen dasar dalam komputasi modern dan teknologi mata uang kripto, yang menggarisbawahi pentingnya komunikasi yang andal dalam sistem terdistribusi.

Algoritma Toleransi Kesalahan Bizantium yang Populer

Untuk mencegah gangguan pada sistem terdistribusi oleh sekelompok kecil pelaku yang merugikan, penting untuk menerapkan algoritma yang kuat. Kebutuhan ini mengarah pada pengembangan protokol konsensus toleransi kesalahan Bizantium, yang berperan penting dalam memungkinkan komputasi terdistribusi yang andal untuk menangani kegagalan Bizantium secara efisien.

Salah satu protokol tersebut adalah Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT), sebuah algoritma konsensus yang dirancang untuk sistem terdistribusi. PBFT dapat menangani hingga sepertiga nodenya berperilaku seperti Bizantium – sewenang-wenang atau bahkan jahat – tanpa mengorbankan integritas jaringan. Algoritme ini dirancang untuk mencapai konsensus mengenai rangkaian tindakan secepat mungkin sambil mempertahankan operasi yang konsisten bahkan dalam menghadapi kegagalan Bizantium. PBFT menggunakan perpaduan tanda tangan digital, batas waktu, dan pengakuan untuk memastikan kemajuan berkelanjutan dari proses konsensus, bahkan ketika beberapa node disusupi atau bertindak jahat, selama mayoritas node tetap dapat dipercaya.

Protokol penting lainnya adalah Perjanjian Federasi Bizantium (FBA), yang dirancang untuk jaringan terdesentralisasi. FBA memungkinkan node untuk mencapai konsensus tanpa memerlukan otoritas pusat. Ini beroperasi dengan membentuk federasi node independen yang saling percaya. Dalam setiap federasi, node sepakat mengenai urutan dan legitimasi transaksi atau peristiwa, sehingga memungkinkan federasi yang berbeda untuk melakukan proses konsensus mereka secara independen. Contoh implementasi menggunakan FBA adalah Fedimint, sebuah protokol sumber terbuka dan terkemuka untuk transaksi dan penyimpanan Bitcoin. Fedimint menggunakan algoritme konsensus toleransi kesalahan Bizantium (HBBFT) honey badger, yang menunjukkan kemampuan beradaptasi dan efektivitas FBA dalam aplikasi dunia nyata.

Proof-of-Work (PoW) dan masalah jenderal Bizantium

Pada bulan Oktober 2008, Satoshi Nakamoto meluncurkan whitepaper Bitcoin pertama, yang meletakkan dasar bagi apa yang kemudian menjadi jaringan Bitcoin pada bulan Januari 2009. Meskipun whitepaper tersebut tidak secara eksplisit menyebutkan "masalah jenderal Bizantium", whitepaper tersebut secara efektif menawarkan solusi untuk permasalahan jangka panjang ini. masalah yang ada dalam jaringan komunikasi digital.

Inovasi Nakamoto melibatkan penggunaan keamanan kriptografi dan enkripsi kunci publik untuk mengatasi tantangan yang ditimbulkan oleh masalah jenderal Bizantium di bidang transaksi digital. Keamanan kriptografi menggunakan hashing – proses mengubah data menjadi kode unik – untuk melindungi dari gangguan. Enkripsi kunci publik digunakan untuk mengautentikasi identitas peserta dalam jaringan.

Transaksi dalam Bitcoin diamankan dalam blok, masing-masing ditautkan ke blok sebelumnya melalui nilai hash. Hal ini menciptakan rantai yang dapat dilacak kembali ke blok pertama, yang dikenal sebagai blok genesis. Blockchain menggunakan struktur Merkle Tree untuk mengautentikasi hash yang berasal dari blok awal ini.

Validitas dalam jaringan dipastikan karena setiap blok menelusuri kembali ke blok genesis. Para penambang, yang bersaing untuk memecahkan teka-teki kriptografi yang kompleks, memvalidasi blok ini sebagai bagian dari mekanisme konsensus Proof of Work (PoW). Pendekatan ini tidak hanya memperkuat integritas blockchain tetapi juga memberi insentif kepada para penambang untuk memberikan informasi yang benar, karena biaya pembuatan blok sangat besar.

Sifat obyektif dari peraturan Bitcoin menghilangkan kemungkinan gangguan informasi atau perselisihan dalam jaringan. Kriteria untuk memvalidasi transaksi dan mencetak Bitcoin baru jelas dan tidak memihak. Setelah sebuah blok ditambahkan ke blockchain, hampir tidak mungkin untuk mengubahnya, sehingga memperkuat catatan sejarah transaksi.

Dalam sistem ini, penambang memainkan peran yang serupa dengan jenderal dalam masalah jenderal Bizantium, dengan setiap node bertanggung jawab untuk memverifikasi transaksi - setara dengan pesan modern dalam analogi aslinya. Penggunaan keamanan kriptografi oleh blockchain menggagalkan potensi serangan dari peretas (mirip dengan musuh dalam analogi), karena transaksi dikelompokkan ke dalam blok dan di-hash untuk keamanan tambahan. Desain Satoshi memperkenalkan elemen probabilistik dengan menempatkan penambang dalam lingkungan kompetitif untuk memvalidasi blok, sehingga meningkatkan desentralisasi jaringan.

Persaingan antar penambang melibatkan pemecahan teka-teki kriptografi, dengan kemungkinan keberhasilan terkait dengan kekuatan komputasi atau tingkat hash mereka. Penambang yang memecahkan teka-teki tersebut menyiarkan solusinya, yang kemudian divalidasi oleh penambang lain. Target kesulitan teka-teki tersebut memastikan kebenaran solusinya.

Dengan demikian, setiap anggota jaringan Bitcoin dapat secara konsisten menyetujui keadaan blockchain dan semua transaksinya. Setiap node secara independen memverifikasi keabsahan blok dan transaksi, sehingga menghilangkan kebutuhan akan kepercayaan di antara peserta jaringan.

Selain itu, sifat blockchain yang terdesentralisasi berarti tidak ada satu pun titik kegagalan. Blok disimpan di database terdistribusi, direplikasi di seluruh jaringan, meningkatkan toleransi kesalahan dan memastikan bahwa kegagalan satu node tidak membahayakan keseluruhan sistem. Redundansi ini mirip dengan memiliki banyak utusan dalam analogi jenderal Bizantium, yang memastikan bahwa pesan tetap terpelihara bahkan jika satu utusan disusupi.

Masa Depan Blockchain: Proof-of-Stake (PoS) dan Delegated Proof-of-Stake (DPoS)

Proof-of-Stake (PoS) adalah mekanisme konsensus dalam teknologi blockchain yang diperkenalkan pada tahun 2012 untuk mengatasi masalah jenderal Bizantium. Berbeda dengan jaringan yang berbasis Proof-of-Work (PoW), jaringan PoS tidak bergantung pada penambangan. Sebaliknya, mereka menggunakan proses yang dikenal sebagai staking .

Dalam sistem ini, pengguna yang disebut validator mempertaruhkan dananya sebagai bentuk keamanan. Semakin banyak koin yang dimiliki validator, semakin banyak blok yang dapat mereka validasi dan semakin tinggi pula imbalan yang dapat mereka peroleh. Namun, ada risikonya: validator yang mencoba menyetujui transaksi palsu mungkin kehilangan dana yang dipertaruhkan.

PoS memungkinkan pengguna untuk mempertaruhkan koin menggunakan komputer rumah standar, tidak seperti perangkat keras khusus yang diperlukan untuk penambangan PoW. Berbagai jaringan berbasis PoS telah mengembangkan mekanisme untuk mencegah pembelanjaan ganda dan risiko keamanan lainnya yang terkait dengan kegagalan Bizantium. Misalnya, Ethereum 2.0 (Serenity) berencana untuk mengimplementasikan algoritma Casper PoS, yang memerlukan konsensus dua pertiga di antara node untuk memvalidasi sebuah blok.

Diperkenalkan pada tahun 2014, Delegated Proof-of-Stake (DPoS) adalah variasi dari model PoS. Di DPoS, hanya sekelompok pengguna terpilih, yang disebut delegasi, yang memiliki wewenang untuk memvalidasi transaksi dan membuat blok. Pengguna mempertaruhkan mata uang blockchain untuk memilih kandidat delegasi, dengan hadiah blok biasanya didistribusikan secara proporsional dengan jumlah yang dipertaruhkan.

DPoS memungkinkan node mencapai konsensus lebih cepat dibandingkan PoW atau PoS, sehingga memungkinkan pemrosesan transaksi lebih cepat dalam skala besar. Namun, kecepatan ini dapat mengorbankan toleransi kesalahan Bizantium. Dengan lebih sedikit node yang bertanggung jawab atas keamanan jaringan, terdapat risiko kolusi yang lebih tinggi terhadap kepentingan mayoritas. Untuk memitigasi hal ini, jaringan DPoS sering mengadakan pemilihan delegasi, memastikan para delegasi tetap bertanggung jawab atas tindakan dan keputusan mereka.

Kesimpulan

Ketika masyarakat kita semakin mengadopsi sistem terdistribusi dan mata uang terdesentralisasi seperti Bitcoin, Masalah Jenderal Bizantium menjadi penting untuk mengoordinasikan banyak entitas independen tanpa pengawasan terpusat. Dalam sistem seperti ini, toleransi kesalahan Bizantium sangat penting untuk menjamin ketahanan dan keamanan, bahkan di tengah informasi yang menyesatkan atau salah, sehingga memungkinkan tercapainya konsensus meskipun ada potensi penipuan dan pengkhianatan.

Bitcoin mencontohkan cara menciptakan lingkungan yang tidak dapat dipercaya yang mampu melawan berbagai serangan. Algoritme proof-of-work (PoW) telah berperan penting dalam menjaga keamanan jaringan dengan mendorong persaingan di antara para penambang. Persaingan ini membuat hampir mustahil bagi entitas mana pun untuk mendominasi jaringan, sehingga memastikan sifat desentralisasinya. Model Bitcoin, yang berakar pada toleransi kesalahan Bizantium, mewakili pendekatan yang kuat untuk mencapai konsensus dan menjaga keamanan dalam menghadapi potensi misinformasi dan aktivitas jahat.

Harap diperhatikan bahwa Plisio juga menawarkan kepada Anda:

Buat Faktur Kripto dalam 2 Klik and Terima Donasi Kripto

12 integrasi

6 perpustakaan untuk bahasa pemrograman paling populer

19 cryptocurrency dan 12 blockchain

Apa Masalah Jenderal Bizantium?

Sejarah Masalah Jenderal Bizantium dalam teknologi terdistribusi

Algoritma Toleransi Kesalahan Bizantium yang Populer

Proof-of-Work (PoW) dan masalah jenderal Bizantium

Masa Depan Blockchain: Proof-of-Stake (PoS) dan Delegated Proof-of-Stake (DPoS)

Kesimpulan

Ready to Get Started?

Always know what you pay

Start your integration