Pos Memahami Jaringan dan Node Blockchain muncul pertama kali di Coinpedia Fintech News

Perkenalan

Teknologi Blockchain telah membawa revolusi digital besar yang telah mengubah perspektif kita mengenai transaksi, keamanan, desentralisasi, dan transparansi. Artikel ini berfokus pada pemahaman komprehensif tentang Jaringan dan Node Blockchain. Node dan Jaringan adalah pilar arsitektur dan fungsionalitas blockchain. Pengembang perlu menguasai konsep-konsep ini untuk pengembangan blockchain yang efektif dan mengingat luasnya domain aplikasi di berbagai industri seperti keuangan dan manajemen rantai pasokan.

Apa itu Jaringan Blockchain?

Jaringan blockchain pada dasarnya adalah sistem pencatatan atau buku besar yang terdistribusi di mana beberapa perangkat berbagi dan memvalidasi informasi tentang transaksi secara transparan.

Komponen utama dari jaringan Blockchain adalah:

  • Node: Komputer atau perangkat yang berpartisipasi dalam jaringan

  • Buku Besar: Basis data atau catatan digital dari semua transaksi

  • Kontrak Cerdas: Kontrak Cerdas disebut sebagai program tingkat tinggi yang dikompilasi menjadi kode byte EVM dan juga tahap awal untuk penerapan pada blockchain Ethereum. Hal ini memungkinkan kami melakukan transaksi yang andal dan aman tanpa campur tangan pihak ketiga, dapat dilacak dan tidak dapat diubah

  • Mekanisme konsensus: Seperangkat protokol yang harus diikuti oleh node-node di jaringan pada keadaan blockchain.

Jenis jaringan blockchain:

  • Publik: Seperti namanya, ini terbuka untuk semua orang. Entitas mana pun tidak mengendalikan Jaringan Publik. Jaringan-jaringan ini terdesentralisasi dan transparan. Contohnya adalah Bitcoin dan Ethereum dan kasus penggunaan umum adalah dApps.

  • Pribadi: Jaringan pribadi dibatasi hanya untuk mereka yang diberi wewenang. Mereka dikendalikan oleh satu organisasi. Contohnya adalah Hyperldger  Fabric dan Corda, dan kasus penggunaan umum adalah manajemen rantai pasokan dan solusi perusahaan.

  • Konsorsium: Jaringan konsorsium adalah perpaduan jaringan publik dan swasta, dikendalikan dan dikelola oleh sekelompok organisasi. Ini sebagian terdesentralisasi dan menawarkan transparansi hingga tingkat tertentu. Contohnya adalah Kuorum dan Webchain Energi. Biasanya digunakan dalam kolaborasi industri dan aplikasi berbasis konsorsium.

  • Hibrid: Ini adalah kombinasi atribut jaringan publik dan pribadi. Akses ke jaringan hibrid dapat disesuaikan dengan beberapa data bersifat publik dan beberapa lagi dibatasi. Contoh rantai Dragon yang digunakan dalam solusi perusahaan yang dapat disesuaikan

Node di Blockchain

Node dapat disebut sebagai perangkat individu atau komputer yang merupakan bagian dari jaringan blockchain dan mengikuti protokol. Node adalah bagian yang tak terhindarkan dari Blockchain karena mereka menyimpan salinan buku besar publik dan berpartisipasi dalam mekanisme konsensus.

Jenis node:

  • Node Penuh: Node Penuh adalah perangkat yang memelihara salinan lengkap dari blockchain. Node-node ini memainkan peran penting dalam memvalidasi blok transaksi dan memastikan integritas keamanan blockchain. Ini dianggap sebagai node yang aman dan dapat dipercaya.

  • Light node: Light Nodes hanya menyimpan header blok yang merupakan subset dari data blockchain. Light node bergantung pada node penuh untuk verifikasi dan validasi transaksi.

  • Node penambangan: Node ini berpartisipasi dalam jaringan dengan memecahkan teka-teki kriptografi alias penambangan. Node penambangan memberikan keamanan pada jaringan dengan memvalidasi transaksi dan juga membantu menjaga keamanan melalui Proof of work (PoW).

  • Node master: Node master melakukan tugas khusus seperti memvalidasi transaksi instan atau berpartisipasi dalam tata kelola. Hal ini meningkatkan fungsionalitas dan meningkatkan stabilitas blockchain. Karena fungsi komputasinya, diperlukan sumber daya yang besar.

Menyiapkan dan Mengonfigurasi Node

 Panduan untuk menyiapkan berbagai jenis node:

  • Node Penuh: 

  1.  Instal perangkat lunak klien Blockchain seperti Bitcoin Core atau Geth.

  2. Unduh data rantai dan sinkronkan dengan jaringan

  3. Konfigurasikan pengaturan seperti penyimpanan dan bandwidth. dll.

  • Node Cahaya 

  1. Instal perangkat lunak Klien seperti  Electrum untuk Bitcoin atau MetaMask untuk Ethereum.

  2. Sinkronkan dengan node penuh untuk memverifikasi transaksi

  3. Konfigurasikan untuk kinerja optimal

  • Node Penambangan

  1. Instal perangkat lunak seperti CGminer atau Ethminer

  2. Bergabunglah dengan kumpulan penambangan untuk upaya dan penghargaan kolektif

  3. Konfigurasikan untuk mendapatkan hasil optimal

  • Node Utama

  1. Periksa persyaratan jaminan sebelum menyiapkan

  2. Instal perangkat lunak khusus mengenai blockchain

  3. Konfigurasikan untuk kinerja dan efisiensi yang lebih baik

Praktik terbaik konfigurasi.

  • Perbarui perangkat lunak secara teratur

  • Jaga langkah-langkah keamanan dengan menerapkan firewall dan antivirus

  • Pastikan alokasi sumber daya yang tepat

Pertimbangan keamanan untuk node.

  • Gunakan enkripsi untuk transmisi data

  • Pastikan perlindungan terhadap serangan DDos Distributed Denial of Service

  • Audit parameter keamanan secara teratur

Topologi Jaringan

Topologi jaringan adalah susunan interkoneksi antar node dalam jaringan. Topologi menguraikan dan menjelaskan bagaimana perangkat berkomunikasi, mengirimkan, menyebarkan transaksi, dan mencapai konsensus. Pilihan topologi yang tepat diperlukan untuk efisiensi, skalabilitas, dan keamanan jaringan.

Topologi umum yang digunakan dalam jaringan blockchain.

  • Topologi Peer-to-Peer (P2P): Dalam topologi ini, setiap node terhubung langsung sehingga semua node menjadi peserta yang sama. Topologi ini membuat jaringan terdesentralisasi dimana semua node dapat memulai dan memvalidasi transaksi. Bitcoin menggunakan topologi jaringan P2P.

Kelebihan: 

  • Terdesentralisasi

  • Ulet

  • Aman

           Kontra:

  • Penundaan propagasi berbanding lurus dengan pertumbuhan jaringan

  • Banyak koneksi menyebabkan overhead bandwidth yang tinggi.               

  • Topologi Terfederasi: Topologi terfederasi hanya mengizinkan pihak yang berwenang untuk berpartisipasi dalam konsensus dan pihak lain hanya dapat bergabung dengan topologi ini tetapi tidak dapat memvalidasi. Ini juga dikenal sebagai jaringan Konsorsium. Populer digunakan di Ripple

Kelebihan: 

  • Efisien dan cepat karena lebih sedikit node dalam prosesnya

  • Ini dapat diskalakan karena throughput yang lebih tinggi

  • Akses terkontrol meningkatkan keamanan

           Kontra:

  • Lebih tersentralisasi sehingga menimbulkan masalah kepercayaan

  • Hal ini membutuhkan mekanisme tata kelola yang kuat.    

  • Topologi Hibrid

Seperti namanya, ini adalah kombinasi topologi P2P dan Federasi. Ini mendukung banyak lapisan dan izin untuk kelompok perangkat dan mempertahankan desentralisasi. Dragonchain menggunakan topologi Hybrid.

Kelebihan: 

  • Efisien dan cepat karena merupakan perpaduan topologi P2P dan Federasi.

  • Fleksibel dan dapat disesuaikan.

           Kontra:

  • Desain dan implementasi yang rumit

  • Sampai pada tingkat tertentu dapat condong ke arah sentralisasi.

Mekanisme Konsensus

Mekanisme konsensus adalah seperangkat protokol yang harus diikuti oleh node-node dalam jaringan untuk menyepakati keadaan buku besar. Mekanisme ini digunakan untuk validasi dan otentikasi transaksi.

Algoritme konsensus populer:

  • Proof of Work (PoW): Proof of Work juga dikenal sebagai penambangan. Dalam mekanisme konsensus ini, pengguna harus memecahkan teka-teki kriptografi yang memberi mereka imbalan. Ini adalah kontes di mana orang pertama yang menyelesaikannya akan mendapatkan blok baru. Algoritma ini menggunakan hashing untuk mengamankan blockchain. Kesulitan teka-teki PoW memastikan blockchain tetap aman dan mengontrol laju penambahan blok baru.

  • Proof of Stake (PoS): Proof of Stake memilih validator berdasarkan jumlah koin yang mereka miliki dan taruhan sebagai jaminan. Proses pemilihan tidak hanya bergantung pada taruhannya tetapi juga pada faktor-faktor seperti usia koin dan keacakan. Validator yang memiliki nilai hash terendah dan jumlah taruhan tertinggi dipilih untuk menambahkan blok baru. PoS lebih hemat energi dibandingkan PoW. Mekanisme ini diterapkan di Ethereum 2.0.

  • Bukti Kepemilikan yang Didelegasikan (DPoS): Menggunakan delegasi dan reputasi untuk validasi transaksi. Digunakan dalam EOS

  • Toleransi Kesalahan Bizantium Praktis (PBFT): Mekanisme pemungutan suara dari node digunakan untuk memvalidasi. Ini sangat toleran terhadap penipuan dan digunakan dalam struktur Hyperledger.

  • Bukti Otoritas (PoA): Mekanisme ini menggunakan entitas yang telah dipilih sebelumnya untuk validasi. Digunakan di VeChain.

Komunikasi dan Sinkronisasi Node

Anda pasti bertanya-tanya bagaimana node berkomunikasi dalam jaringan. Jawabannya mirip dengan apa yang dilakukan manusia, Node menemukan node lain menggunakan protokol seperti Gosip dan kemudian menyebarkan pesannya. Menarik bukan?

Proses sinkronisasi node melibatkan dua langkah, pertama sinkronisasi awal di mana Anda mengunduh dan memverifikasi sinkronisasi, dan sinkronisasi berkelanjutan yang hanya perlu diperbarui dengan transaksi baru

Teknik untuk memastikan komunikasi yang efisien dan aman harus:

  • Penggunaan protokol yang dioptimalkan dan efisien.

  • Enkripsi datanya

  • Gunakan Redundansi untuk menghindari hilangnya data.

Tantangan dan solusi dalam komunikasi node:

  • Tingkatkan latensi dengan menerapkan koneksi dan protokol berkecepatan tinggi

  • Pastikan enkripsi yang kuat dan perlindungan DDoS

  • Pastikan penggunaan topologi Scalable

Memantau dan Memelihara Jaringan Blockchain

Alat dan teknik untuk memantau jaringan blockchain:

  • Prometheus

  • Grafana

  • Blokir penjelajah

Kinerja jaringan bergantung pada latensi, throughput, kinerja node pemantauan, dan waktu pembuatan blok.

Praktik pemeliharaan untuk node.

  • Perbarui perangkat lunak secara teratur 

  • Selalu periksa patch keamanan yang digunakan.

  • Audit rutin

Pemecahan masalah umum adalah masalah konektivitas dan masalah sinkronisasi.

Memastikan ketersediaan dan keandalan dengan menerapkan redundansi dan menggunakan teknik penyeimbangan beban.

Skalabilitas dan Optimasi Kinerja

Tantangan dalam menskalakan jaringan blockchain

  • Throughput Transaksi

Banyak jaringan menghadapi masalah throughput yang lebih rendah saat memproses jumlah transaksi per detik yang lebih tinggi. Mekanisme konsensus tradisional bisa jadi lambat dan membutuhkan banyak sumber daya.

  • Penyimpanan

Tantangan besar lainnya yang dihadapi adalah penyimpanan seiring dengan pertumbuhan blockchain, jumlah data juga meningkat yang mempengaruhi kapasitas penyimpanan dan efisiensi pengambilan data.

Strategi untuk meningkatkan skalabilitas jaringan.

  • Solusi Lapisan 2:

Lightning Network: Bitcoin menggunakan perbaikan off-chain ini untuk transfer yang lebih cepat dan lebih murah. Ini mengatur jalur pembayaran antar pengguna. Blockchain mencatat ketika jalur dibuka atau ditutup.

Plasma dan Rollup: Ethereum menskalakan dengan alat ini. Mereka menangani perdagangan di luar rantai dan memberikan rekap singkat pada rantai utama. Hal ini mengurangi pekerjaan untuk blockchain utama.

  • Pembagian:

Partisi Data: Sharding membagi blockchain menjadi bit (pecahan) yang lebih kecil dan lebih mudah dikelola. Setiap pecahan berhubungan dengan perdagangan dan kesepakatan cerdasnya. Hal ini mengurangi ketegangan pada seluruh jaringan.

Pemrosesan Paralel: Pecahan dapat menangani perdagangan pada saat yang bersamaan. Hal ini meningkatkan jumlah perdagangan yang dapat ditangani oleh jaringan.

Teknik pengoptimalan kinerja untuk node

  • Optimalkan data dan penyimpanan

  • Lakukan pemangkasan

  • Gunakan Algoritma konsensus yang efisien

  • Gunakan sistem manajemen basis data yang efisien.

Tren masa depan dalam skalabilitas blockchain

Terdapat perkembangan dalam mekanisme konsensus akhir-akhir ini. Ada tambahan baru seperti Proof of History (PoH) yang digunakan oleh Solana. Selain itu, terdapat adaptasi dari kumpulan konsensus yang berbeda ke dalam satu mekanisme. Ada kemajuan dalam solusi lapisan 2 seperti rantai negara dan rantai samping serta integrasi interoperabilitas

Studi Kasus dan Contoh Praktis

  • Bitcoin: 

Bitcoin mengandalkan mekanisme PoW yang memiliki masalah seperti Skalabilitas dan throughput transaksi sehingga solusi yang diterapkan untuk masalah ini adalah Segregated Witness (SegWit) yang mengurangi ukuran transaksi dan meningkatkan kapasitas blok. Penerapan solusi lapisan dua Lightning Network meningkatkan kecepatan transaksi. Perbaikan ini sangat bermanfaat bagi permasalahan yang dihadapi 

  • Pergeseran Ethereum 2.0: 

Tantangan Penskalaan: Sistem PoW pertama Ethereum memiliki kecepatan 15 TPS seperti Bitcoin. 

Balance Act: Ethereum berjuang untuk menyeimbangkan keamanan, pertumbuhan cepat, dan skalabilitas.

Bukti kepemilikan (PoS): Ethereum 2.0 menukar PoW dengan PoS. Metode baru ini menghemat daya dan menangani lebih banyak perdagangan. 

Split Chains: Ethereum 2.0 menghadirkan rantai terpisah. Hal ini memungkinkannya menangani banyak perdagangan sekaligus meningkatkan kekuatannya secara besar-besaran.

 Kesimpulan

Kita dapat menyimpulkan dengan mengatakan bahwa untuk jaringan yang efisien, pemahaman tentang topologi dan arsitektur jaringan sangatlah penting. Pengembang serta praktik pengkodean harus meningkatkan pengetahuan mereka dan terus mempelajari pembaruan dalam domain ini. Pemahaman yang baik tentang konsep-konsep ini membantu pengembang membangun aplikasi blockchain yang aman, efisien, dan dapat diskalakan dan pengguna dapat bernavigasi dengan lebih baik ke dalam domain blockchain.

Baca Juga: Kuasai Bahasa Pemrograman Soliditas Dalam 5 Menit: Tulang Punggung Kontrak Cerdas Ethereum