Mengapa 'Blockchain' Begitu Penting?

Disclaimer : Tulisan ini hanya sejauh pengetahuan saya saat ini dari mempelajari beberapa teknologi blockchain yang ada saat ini, silahkan mengkoreksi atau menambahkan apabila ada yang salah atau kurang dari paparan saya.

Why blockchain matters? 

Blockchain pertama kali diperkenalkan oleh bitcoin sebagai pondasi utama yang menyebabkan bitcoin menjadi sangat bernilai secara ekonomi maupun teknologi. Blockchain dapat dikatakan sebagai jenis database baru setelah munculnya teknologi yang dikenal secara umum sebagai NoSQL database, meskipun pada praktiknya penggunaan blockchain sebagai DBMS (Database Management System) belum semudah atau sesederhana menggunakan RDBMS (Relational DBMS) atau NoSQL DBMS.

Blockchain

Secara sederhana blockchain dapat dikatakan sebagai sebuah database jenis baru dimana apabila dalam RDBMS data disimpan dalam bentuk kolom dan baris, pada blokchain data disimpan secara kronologis (berdasarkan urutan waktu penulisan) dalam sebuah bundel (block) yang diberi identitas unik dimana setiap bundel baru harus menyertakan bundel pendahulunya, sehingga membentuk serangkaian bundel berikat (blockchain). Rangkaian ikatan ini yang menjadikan blockchain secara logis akan sulit diubah (tamper resistant), karena apabila satu blok diubah maka keseluruhan data menjadi tidak konsisten atau tidak valid. 

Secara garis besar, terdapat 2 tipe blockchain, yaitu UTXO (Unspent Transaction Output) dan state tree. Bitcoin adalah salah satu yang menganut UTXO, sebuah block dapat menyimpan koin virtual yang belum dibelanjakan (unspent) dimana untuk menghitung saldo kepemilikan harus menelusuri block - block dengan UTXO yang valid (meskipun pada praktiknya saldo total telah disimpan di dalam memory untuk mempercepat proses) . Sedangkan Ethereum adalah salah satu yang menganut state tree, dimana perubahan state (variabel) disimpan dalam struktur pohon, pada tipe state tree, node dapat dengan cepat mengambil nilai terakhir dari suatu variabel (saldo misalnya) tanpa perlu menelusuri block - block sebelumnya.

Karakteristik

Karakteristik utama dari blockchain yang membedakan dari jenis database lain diantaranya adalah terdistribusi, immutable (data yang tertulis tidak dapat diubah), dan desentralisasi (tidak ada kekuasaan terpusat - central authority - sebagai pengendali). Dalam komputasi , istilah terdistribusi memiliki beberapa pengertian, diantaranya adalah pemrosesannya yang terbagi - bagi, datanya yang terbagi - bagi , atau gabungan dari keduanya. Hingga saat ini sebagian besar solusi blockchain masih menggunakan karakteristik proses terdistribusi dengan data ter-replikasi (semua node / mesin memiliki data yang sama) dan beberapa sedang mengembangkan dukungan terhadap data yang terdistribusi (shard). 

Immutable adalah sifat dimana sebuah data atau variabel tidak dapat diubah lagi setelah nilainya diberikan (assigned) dalam eksekusi program , berbeda dengan konstan dimana penentuan nilai dilakukan sebelum program dieksekusi. Dalam lingkungan eksekusi program, immutable dapat dicapai dengan mudah melalui serangkaian aturan logik, sedangkan dalam konteks data yang tersimpan dalam media penyimpanan kondisi tersebut lebih sulit dicapai. Salah satu cara untuk membuat sebuah file atau data immutable adalah dengan menuliskannya pada media sekali tulis seperti pada CD atau DVD, cara lainnya adalah menggunakan metode kriptografi yang menghasilkan immutability semu, semu karena secara fisik data tetap dapat diubah namun secara logik dapat diperiksa dengan menggunakan perhitungan matematis. Teknologi blockchain menggunakan metode kriptografi untuk mengamankan data transaksi dari adanya perubahan tanpa izin.

Desentralisasi merupakan karakteristik paling unik yang membedakan antara blockchain dengan teknologi database lainnya karena fitur terdistribusi dan immutable pada dasarnya bukan hal baru di dunia database (meskipun bentuk teknisnya berbeda). Sampai saat ini, semua solusi blockchain menggunakan konsensus untuk mencapai desentralisasi dengan berbagai variasinya. Konsensus dapat diartikan sebagai sebuah kesepakatan antara mesin - mesin (nodes) yang tergabung dalam satu ekosistem blockchain untuk menentukan data atau transaksi mana yang dianggap valid dan syah dan menjadikannya sebagai kebenaran bersama (single shared truth). Ada beberapa metode konsesus, diantarnya adalah Proof of Work (PoW), Proof of Stakes (PoS), Voting, dan Voting with Stakes dimana yang saat ini masih mendominasi adalah metode PoW yang dikenal dengan proses mining (menambang). 

Konsensus

Bitcoin dirancang untuk mengizinkan siapapun (dalam bentuk mesin) untuk bergabung dalam satu ekosistem transaksi dengan hak yang sama (baca dan tulis database) tanpa adanya satu pihak yang mengatur. Kondisi ini menimbulkan konsekuensi yang memungkinkan siapa saja dalam waktu bersamaan menuliskan pada record yang sama, karena itu sebuah kesepakatan dengan aturan tertentu diperlukan untuk mencegah adanya pihak yang berusaha melakukan kecurangan di dalam sistem. Dari jenis keanggotaannya, blockchain secara garis besar dibagi menjadi 2, yaitu public blockchain dan private / trusted blockchain . Public blockchain seperti pada bitcoin mengizinkan siapa saja bergabung menjadi salah satu node, sedangkan pada private atau trusted blockchain, keanggotaan terbatas pada pihak - pihak yang masuk dalam daftar node terpercaya dan atau dalam jaringan khusus

Proof of Work

Model konsensus ini melibatkan sebuah algoritma yang dinamakan dengan hashcash, algoritma yang sama digunakan pada mail client dimana komputer diharuskan melakukan sebuah perhitungan berulang - ulang hingga menghasilkan suatu angka tertentu untuk mencegah spam (penyebar sampah email). Hashcash dapat dianalogikan dimana seseorang harus melempar dua buah dadu hingga menghasilkan angka 5 dan 4 secara bersamaan sebelum diperbolehkan melakukan sesuatu, semakin banyak jumlah dadu maka semakin banyak waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan konfigurasi yang dimaksudkan (meskipun ada unsur untung - utungannya juga) sedangkan untuk mem-verifikasinya hanya membutuhkan waktu sebentar. 

Dengan prinsip yang sama, node - node yang tergabung dalam ekosistem blockchain diminta untuk menghitung hashcash dari sebuah transaksi dengan tantangan tingkat kesulitan tertentu (jumlah dadu yang harus dilempar) , node yang berhasil menemukan lebih dahulu dianggap sebagai pemenang dan block yang dihasilkan akan dicatat oleh node - node lainnya sebagai transaksi yang syah. Berhubung proses ini memakan sumber daya (energi dan mesin) yang besar, maka diperlukan mekanisme insentif (reward), dimana penemu solusi hashcash disepakati bersama akan diberikan hadiah berupa nilai uang digital dengan besaran yang telah disepakati. Proses inilah yang dikenal orang dengan istilah mining 

Meskipun hingga saat ini mekanisme ini cukup sukses mengamankan jaringan bitcoin, namun terdapat beberapa kritik terhadap pendekatan ini, salah satunya adalah terbuangnya resource komputasi (dengan hitungan listrik yang digunakan) untuk sesuatu yang dibilang tidak ada gunanya, bayangkan ribuan orang berjam - jam bahkan berhari - hari hanya melakukan lemparan dadu dan hanya ada beberapa orang yang mendapatkan uang. Yang kedua adalah apabila seseorang menguasai lebih dari setengah kekuatan komputasi maka terdapat kemungkinan adanya monopoli. 

Proof of Stake

Dari kritik mengenai energi yang terbuang dari pendekatan PoW, muncullah konsep yang dinamakan Proof of Stake (PoS), apabila digambarkan dengan lemparan dadu, pada PoW semua orang bersama - sama berlomba melempar dadu, maka pada PoS setiap orang diberi giliran kesempatan melempar dadu dengan jangka waktu tertentu, apabila pada jangka waktu yang diberikan belum menghasilkan solusi yang diajukan, maka kesempatan akan diberikan pada orang berikutnya. Dalam PoS juga diusulkan konsep semacam saham melalui deposit uang, dimana pemilik saham yang lebih besar akan mendapatkan kesempatan yang lebih besar untuk melakukan lemparan dadu. Alasan melibatkan uang disini adalah apabila dalam PoW seseorang menghabiskan uang untuk membeli mesin cepat, maka dalam PoS ini uang dihabiskan untuk memperoleh kesempatan yang lebih besar.

Voting

Dalam mekanisme voting, setiap node diminta melakukan perhitungan terhadap transaksi yang masuk dan mempublikasikan hasilnya sebagai bentuk vote, hasil perhitungan yang paling banyak akan dianggap sebagai kebenaran yang kemudian ditulis ke dalam block di masing - masing node. Sebagai gambaran, dalam satu kelas setiap orang diberi pertanyaan untuk menghitung sebuah perkalian, lalu masing - masing diminta menyebutkan jawabannya dan jawaban terbanyak dianggap sebagai jawaban yang paling benar. Mekanisme voting memiliki kelemahan ketika sebagain besar node berkolusi untuk berbuat curang, karena itu mekanisme ini lebih cocok digunakan untuk sistem dengan node yang tertutup (private) atau yang terverifikasi (trusted) seperti pada jaringan perbankan atau antar perusahaan.

Voting with Stakes

Mekanisme ini adalah variasi dari mekanisme voting agar dapat digunakan pada ekosistem terbuka. Pada mekanisme ini, sebelum melakukan voting peserta (node) diminta untuk mendepositkan sejumlah uang sebagai jaminan, apabila peserta dianggap berusaha melakukan kecurangan, maka uang jaminan tersebut akan hangus dan dibagikan ke pesera lain. Pada mekanisme ini menambahkan konsekuensi ekonomi dan sosial (blokir) pada sistem voting apabila peserta berbuat curang.

Kondisi Saat Ini

Multi Sentral

Teknologi web pada awalnya dimaksudkan untuk membentuk sebuah ekosistem komputer terdistribusi, meskipun secara umum tujuan ini telah tercapai, namun dari kacamata pengaturan masih terdapat konsep kewenangan terpusat (central authority), dapat dikatakan bahwa ekosistem web saat ini adalah berupa sekumpulan server sentralistik yang saling terhubung dan berkomunikasi dengan bahasa yang sama (http, url, html). Ekosistem semacam ini dianggap rentan terhadap adanya sensor, serangan ddos, dan memiliki tingkat ketersediaan (availability) yang rendah.

Semenjak munculnya teknologi p2p sharing (torrent), muncul berbagai upaya untuk menjadikan internet sebagai sebuah ekosistem yang benar - benar desentralisasi dan terdistribusi dengan lahirnya teknologi seperti TOR (The Onion Ring), IPFS (Interplanetary File System), dan blockchain. Apabila TOR dibuat untuk menjadikan jaringan sebagai sumber daya yang terdesentral, IPFS dan torrent fokus pada distribusi file atau konten, maka blockchain fokus pada transaksi yang melibatkan aset dengan nilai ekonomis.

Multi Ekosistem

Dalam dunia finansial, saat ini sebagian besar masih menggunakan konsep multi sentral sebagaimana web secara mainstream. Berbeda dengan ekosistem web dimana terdapat standar baku yang telah disepakati bersama, ekosistem finansial menurut saya gagal menjadi sistem terdistribusi dalam arti tidak ada sebuah standar yang menjadikan institusi finansial seolah - olah berada dalam satu ekosistem global seperti pada teknologi web. Dapat dikatakan dalam dunia finansial selain menganut multi sentral juga menganut multi ekosistem, ekosistem yang saya maksud sebagai contoh adalah jaringan finansial seperti master card, visa, ATM bersama, ATM prima, maestro, SWIFT, dsb. Akibatnya, transaksi menjadi sangat tidak efisien, membutuhkan pertukaran pesan (message) dengan format tertentu, perlu proses settlement, dan perlu adanya konsolidasi disamping berbagai risiko ketika terjadinya transaksi tersebut

Kekurangan dan Kelemahan

Inter Blockchain

Karena alasan tersebut, ketika bitcoin dirilis berbagai pihak menyebut bahwa blockchain adalah masa depan transaksi finansial, bahkan berbagai perusahaan finansial dan teknologi telah berinvestasi besar untuk mengembangkan solusi finansial berbasis blockchain. Namun demikian, dengan masing - masing pihak mengembangkan sendiri teknologi blockchain, kemungkinan terjadinya multi ekosistem tetap tidak dapat dihindari, karena itu di dalam komunitas beberapa pihak telah mengusulkan adanya protokol inter blockchain untuk menghubungkan antar ekosistem blockchain yang berbeda. Sayangnya sampai saat ini belum ada satu payung yang benar - benar dapat menyatukan perbedaan antara satu teknologi blockchain dengan yang lain.

Performa

Salah satu permasalahan yang dihadapi oleh teknologi blockchain dari kacamata teknologi database adalah rendahnya performa laju transaksi per detik yang dapat ditangani, bitcoin saat ini hanya mampu melayani 1 transaksi per detik, apabila dibandingkan dengan database mainstream, kecepatan in masih sangat jauh. Salah satu upaya untuk mengatasi masalah ini adalah dengan menggabungkan teknologi pemrosesan database dengan penyimpanan blockchain, salah satunya adalah proyek bigchaindb,  mereka mengklaim dapat melakukan transkasi hingga 1juta transaksi per detik, namun demikian saat ini status proyek tersebut masih dalam tahap pengembangan

Privasi

Masalah lain terkait dengan konsep blockchain adalah mengenai privasi, pada prinsipnya setiap node memiliki kopi-an data yang sama dengan node lainnya, artinya semua data dapat dilihat oleh semua node. Secara positif hal ini sangat mendorong transparasi, namun kekurangannya adalah ketiadaan privasi, untuk meminimalisir hal tersebut blockchain sebaiknya tidak digunakan untuk menyimpan data diluar perpindahan aset (transaksi), data - data seperti profil pengguna dan dokumen pendukungnya tidak disarankan untuk disimpan pada blockchain.

Masa Depan

Blockchain tidak akan menggantikan keberadaan database secara umum, namun untuk sistem transaksional, pelan tapi pasti blockchain akan segera menggantikan database tradisional. Pada prinsipnya, segala sistem yang melibatkan adanya kepemilikan aset, perpindahan aset dan melibatkan banyak pihak akan sangat potensial untuk digantikan dengan sistem blockchain. Saat ini sistem yang sedang dikembangkan diatas teknologi blockchain diantaranya adalah sistem mata uang, perbankan, supply chain, distribusi musik, rekam medis, identitas dan sebagainya. Prediksi saya, suatu saat apabila antar negara sepakat menggunakan blockchain untuk menggantikan paspor, maka identitas kependudukan (KTP) menjadi bersifat global dan menggantikan keberadaan paspor itu sendiri, bahkan cukup satu identitas untuk semua keperluan (SIM, Asuransi, dsb)