Bukti Kerja: Penambangan & Penyesuaian Kesulitan

Bukti Kerja (PoW) mengharuskan produsen blok melakukan tugas yang mahal secara komputasi untuk menambahkan blok. Hal ini mencegah kiriman sampah dan membuat penulisan ulang rantai menjadi mahal. Memverifikasi bukti itu mudah (satu hash). Pekerjaan ini memerlukan banyak perhitungan hash.

PoW Bitcoin: cari nonce sedemikian rupa sehingga SHA256d(block_header) < target. Target adalah angka 256-bit. Target yang lebih kecil berarti keluaran hash harus memiliki lebih banyak nol di awal, sehingga nonce valid lebih jarang dan lebih sulit ditemukan.

import hashlib def mine(data, difficulty): target = "0"*difficulty nonce = 0 while True: h = hashlib.sha256(f"{data}{nonce}".encode()).hexdigest() if h.startswith(target): return nonce, h nonce += 1 nonce, h = mine("block data", 4) print(nonce, h) # hash starts with "0000"

Kepala blok Bitcoin memiliki bidang "bits" yang mengodekan target saat ini. Target = coefficient * 256^(exponent-3). Contoh: bits=0x1703a30c → target = 0x03a30c * 2^(8*(0x17-3)) = angka 256-bit yang memerlukan sekitar 72 bit nol di awal.

Bitcoin menyesuaikan kesulitan setiap 2016 blok (~2 minggu). Penyesuaian target: new_target = old_target * (actual_time / 2016 * 10 minutes). Jika blok muncul lebih cepat daripada rata-rata 10 menit, target berkurang (lebih sulit). Jika lebih lambat, target bertambah (lebih mudah). Mempertahankan waktu blok sekitar 10 menit.

Laju hash jaringan (H/s) mengukur total daya penambangan. Laju hash lebih tinggi = probabilitas per satuan waktu untuk menemukan nonce valid secara kebetulan lebih kecil. Untuk menulis ulang k blok, penyerang memerlukan >50% laju hash jaringan yang dipertahankan selama waktu yang sebanding dengan k*10 menit.

Dengan laju hash >50%, penyerang dapat: (1) menambang percabangan rahasia, (2) menyertakan atau mengecualikan transaksi, (3) melakukan pembelanjaan ganda dengan menerbitkan rantai yang lebih panjang setelah pembayaran dikonfirmasi. Tidak dapat: mencuri koin orang lain, membuat koin dari ketiadaan, membalikkan transaksi yang sudah jauh di dalam rantai.

Penambangan SHA256d Bitcoin didominasi oleh ASIC (sirkuit terpadu khusus aplikasi) — cip yang dioptimalkan untuk satu fungsi hash. ASIC 10^6x lebih efisien daripada CPU. Hal ini memusatkan penambangan di pusat data besar, sehingga menimbulkan kekhawatiran sentralisasi.

Ethereum menggunakan Ethash (kini tidak digunakan lagi) — PoW yang membutuhkan banyak memori dan memerlukan set data DAG besar. Kebutuhan memori tinggi menahan ASIC (bandwidth memori sulit dioptimalkan dengan murah). Monero menggunakan RandomX (dioptimalkan untuk CPU, tahan ASIC). Zcash menggunakan Equihash (membutuhkan banyak memori).

Strategi penambangan egois: tahan blok yang ditemukan, tambang blok kedua, lalu lepaskan keduanya secara bersamaan. Jika waktunya tepat, penambang jujur membuang pekerjaan pada blok yatim. Memerlukan laju hash sekitar 33% agar rata-rata menguntungkan, bukan 51%.

Bukti Kepemilikan (PoS, digunakan Ethereum setelah Merge) mengganti pekerjaan hash dengan mata uang kripto yang dipertaruhkan. Validator dipilih untuk mengusulkan blok secara proporsional dengan kepemilikannya. PoS menggunakan energi 99,95% lebih sedikit daripada PoW. Kompromi: asumsi kepercayaan dan ekonomi serangan yang berbeda.

PoW mengharuskan menemukan nonce sedemikian rupa sehingga SHA256d(header) < target. Kesulitan disesuaikan setiap 2016 blok. Laju hash 51% memungkinkan serangan pembelanjaan ganda. ASIC mendominasi penambangan Bitcoin; fungsi dengan kebutuhan memori tinggi menahan ASIC. Berikutnya: Skrip Bitcoin dan tanda tangan UTXO.