Mekanisme perlindungan stempel waktu Bitcoin: Bagaimana mencegah penambang melakukan gangguan?

Dalam dunia Bitcoin, keakuratan dan keamanan cap waktu sangatlah penting. Sebagai mata uang digital terdesentralisasi, Bitcoin mengandalkan teknologi blockchain untuk memastikan transparansi dan transaksi yang tidak dapat diubah. Namun, perilaku penambang saat memproses blok dan stempel waktu dapat mengancam kepercayaan seluruh jaringan. Artikel ini akan mempelajari aturan perlindungan stempel waktu Bitcoin dan cara efektif mencegah penambang merusak stempel waktu.

Setiap blok di jaringan Bitcoin berisi stempel waktu, yang mencatat waktu spesifik kapan blok tersebut ditambang. Stempel waktu bukan hanya bagian dari data blockchain, tetapi juga memainkan peran penting dalam verifikasi transaksi, pembuatan blok, dan konsensus jaringan. Namun, penambang, sebagai pembuat blok, memiliki hak kendali tertentu, yang memungkinkan mereka mencoba mengutak-atik stempel waktu untuk mendapatkan keuntungan, seperti memanipulasi urutan transaksi, memengaruhi mekanisme konsensus jaringan, atau bahkan melakukan tindakan. pembelanjaan ganda.

Untuk mencegah perilaku yang berpotensi berbahaya ini, jaringan Bitcoin telah merancang serangkaian mekanisme perlindungan. Pertama, stempel waktu harus berada di atas stempel waktu blok lain di jaringan dan tidak diatur secara sembarangan. Aturan ini memastikan keteraturan stempel waktu dan menghindari kemungkinan gangguan acak oleh penambang. Misalnya, jika seorang penambang ingin memprioritaskan transaksi tertentu dengan mengubah stempel waktunya, ia harus memastikan bahwa stempel waktu blok baru lebih lambat dari blok yang ditambang sebelumnya. Begitu dia mencoba menyetel stempel waktu yang lebih awal dari blok sebelumnya, jaringan akan menolak blok tersebut, memastikan keaslian dan integritas stempel waktu tersebut.

Selain itu, jaringan Bitcoin semakin melindungi cap waktu melalui mekanisme penyesuaian kesulitan blok. Setiap blok tahun 2016, jaringan menyesuaikan tingkat kesulitan penambangan berdasarkan kapan blok tersebut ditambang dalam dua minggu terakhir. Mekanisme ini tidak hanya menjamin kecepatan penerbitan Bitcoin, tetapi juga mencegah penambang merusak stempel waktu sesuka hati. Jika seorang penambang mencoba mempercepat proses penambangan dengan merusak stempel waktu, jaringan akan secara otomatis menyesuaikan tingkat kesulitan untuk mempersulit tindakan mereka.

Dalam desain Bitcoin, rentang cap waktu yang valid juga sangat dibatasi. Menurut protokol Bitcoin, stempel waktunya harus antara dua jam sebelum dan satu jam setelah waktu saat ini. Pengaturan ini tidak hanya mencegah penambang melakukan penipuan waktu, namun juga meningkatkan keamanan jaringan. Misalnya, jika seorang penambang mencoba untuk beroperasi pada stempel waktu di masa depan, jaringan akan menolak blok mereka, sehingga melindungi keakuratan transaksi.

Tentu saja, selain langkah-langkah perlindungan teknis, mekanisme insentif ekonomi bagi para penambang juga merupakan bagian penting untuk mencegah gangguan stempel waktu. Jaringan Bitcoin dirancang agar penambang tidak hanya menerima hadiah blok tetapi juga biaya transaksi saat menambang blok baru. Jika penambang mencoba mengutak-atik stempel waktu, mereka mungkin kehilangan biaya transaksi yang seharusnya mereka terima, yang tidak diragukan lagi merupakan faktor pencegah yang kuat.

Untuk lebih memahami mekanisme perlindungan ini, kita dapat melihat cara kerja jaringan Bitcoin. Dalam serangan jaringan, seorang penambang mencoba melakukan pembelanjaan ganda dengan mengubah stempel waktu. Akibatnya, jaringan segera mendeteksi perilaku ilegal ini dan menolak untuk bergabung dengan blok tersebut. Insiden ini tidak hanya melindungi keamanan dana pengguna, namun juga semakin memverifikasi efektivitas mekanisme perlindungan stempel waktu Bitcoin.

Fenomena menarik lainnya adalah meskipun Bitcoin dirancang untuk terdesentralisasi, dalam beberapa kasus sentralisasi kumpulan penambangan dapat menimbulkan tantangan terhadap perlindungan cap waktu. Kumpulan penambangan adalah kumpulan beberapa penambang yang bekerja sama untuk meningkatkan efisiensi penambangan. Dalam beberapa kasus, kumpulan penambangan menguasai sebagian besar daya komputasi jaringan, sehingga memberi penambang kekuatan lebih besar dalam memanipulasi stempel waktu. Oleh karena itu, bagaimana menjaga keamanan cap waktu sambil memastikan desentralisasi telah menjadi masalah penting yang dihadapi jaringan Bitcoin.

Di masa depan, mekanisme perlindungan stempel waktu Bitcoin mungkin terus berkembang seiring dengan perkembangan teknologi. Seiring dengan inovasi teknologi blockchain, metode verifikasi stempel waktu yang lebih efisien mungkin akan muncul. Teknologi baru ini tidak hanya akan meningkatkan keamanan jaringan, namun juga dapat mengurangi insentif penambang untuk melakukan gangguan. Misalnya, pencatatan stempel waktu berbasis kontrak pintar dapat memberikan transparansi dan ketertelusuran yang lebih baik, sehingga semakin meningkatkan keamanan Bitcoin.

Dari sudut pandang pribadi, memahami mekanisme perlindungan stempel waktu Bitcoin tidak hanya membantu kita menggunakan mata uang digital ini dengan lebih baik, namun juga meningkatkan kepercayaan kita terhadap teknologi blockchain. Dalam konteks pesatnya perkembangan ekonomi digital saat ini, blockchain, sebagai teknologi baru, secara bertahap mengubah gaya hidup dan model bisnis kita. Pemahaman mendalam tentang prinsip-prinsip di balik teknologi ini dapat membantu kita memanfaatkan peluang dengan lebih baik di era perubahan ini.

Secara umum, aturan perlindungan stempel waktu Bitcoin secara efektif mencegah penambang melakukan gangguan melalui berbagai mekanisme, sehingga memastikan keamanan dan keandalan jaringan blockchain. Seiring dengan terus berkembangnya teknologi, kami memiliki alasan untuk percaya bahwa Bitcoin dan teknologi blockchain di baliknya akan terus memainkan peran penting di masa depan, mendorong inovasi lebih lanjut dalam mata uang digital dan teknologi keuangan. Ketika masyarakat menikmati kemudahan yang dibawa oleh mata uang digital, mereka juga harus memperhatikan jaminan teknis di baliknya dan meningkatkan pemahaman dan kesadaran mereka terhadap teknologi yang sedang berkembang.

The four most famous international exchanges:

Binance INTL	OKX INTL	Gate.io INTL	Huobi INTL
China Line　APP DL	China Line　APP DL	China Line　APP DL	China Line　APP DL

Note: The above exchange logo is the official website registration link, and the text is the APP download link.

Mengenai masalah waktu dalam Bitcoin, mungkin ada yang berpikir bahwa waktu bukanlah pertimbangan penting bagi jaringan Bitcoin karena setiap blok mereferensikan nilai hash dari blok sebelumnya, sehingga blok-blok tersebut sudah berurutan. Blok Bitcoin juga berisi transaksi (input, output, dan nilai), dan pohon Merkle yang menghasilkan header blok.
Tree) dan blok hash itu sendiri, digunakan untuk membuktikan beban kerja. Di permukaan, hal ini mungkin cukup untuk sistem transaksional dan konsensus. Namun, ada masalah dalam menyesuaikan tingkat kesulitannya. Jika terlalu banyak penambang yang bergabung dengan jaringan, waktu blok mungkin menjadi terlalu cepat, atau jika terlalu banyak penambang yang keluar, waktu blok mungkin menjadi terlalu lambat, sehingga membuat jaringan tidak dapat diandalkan.
Untuk mengatasi masalah ini, tingkat kesulitan penambangan disesuaikan setiap dua minggu untuk mencapai target waktu sepuluh menit antar blok. Sayangnya, untuk menghitung periode dua minggu, konsep waktu perlu diperkenalkan ke dalam blockchain dan menjadi bagian dari sistem konsensus. Oleh karena itu, blok harus berisi stempel waktu, dan Bitcoin dapat dianggap sebagai jam elektronik terdistribusi pertama di dunia.
Blokir Aturan Keamanan Stempel Waktu
Saat blok Bitcoin dibuat, pada dasarnya ada dua waktu yang terlibat:
1\.Waktu di header blok ditempatkan oleh penambang
2\. Waktu aktual saat blok dibuat.
Tentu saja, kedua waktu ini seharusnya hampir sama. Lagi pula, para penambang harus mempunyai jam yang cukup akurat, jadi mengapa mereka berbohong tentang waktu?
Memang ada insentif bagi para penambang untuk berbohong tentang waktu mereka. Misalnya, penambang yang tidak bermoral mungkin menambahkan stempel waktu di masa mendatang. Misalnya, jika diperlukan waktu 10 menit untuk menghasilkan satu blok, penambang dapat menambahkan 5 menit lagi
Stempel waktu menit untuk mengklaim butuh 15 menit. Jika peningkatan 5 menit ini dilanjutkan sepanjang siklus penyesuaian kesulitan dua minggu, waktu blok rata-rata akan terlihat seperti 15
menit, yang sebenarnya lebih pendek dari itu. Kemudian tingkat kesulitan pada siklus berikutnya dapat disesuaikan ke bawah, sehingga meningkatkan pendapatan penambangan karena waktu blok yang lebih cepat. Tentu saja, masalah dengan pendekatan ini adalah jam Bitcoin terus bergerak semakin jauh dari waktu nyata.
Untuk mengatasi atau mengurangi masalah di atas, Bitcoin memiliki dua mekanisme untuk mencegah penambang merusak stempel waktu.
Aturan 1\. Median Past Time (MPT) - stempel waktu harus lebih awal dari median 11 blok terakhir. Median 11 blok berarti 6
blok-blok ditata ulang dan waktu masih tidak bergerak mundur, hal ini mungkin dianggap konsisten dengan contoh yang diberikan dalam laporan Meni Rosenfeld tahun 2012, yaitu untuk 10%
Seorang penyerang dengan kekuatan komputasi jaringan harus melakukan enam konfirmasi untuk mengurangi kemungkinan keberhasilan serangan menjadi kurang dari 0,1%.
2\. Aturan waktu blok di masa depan didasarkan pada konstanta -MAX_FUTURE_BLOCK_TIME. Stempel waktu tidak dapat muncul di masa depan 2 dibandingkan dengan waktu median dari node yang setara.
jam atau lebih. Perbedaan maksimum yang diperbolehkan antara waktu yang disediakan oleh node dan jam sistem lokal adalah 90 menit (perlindungan keamanan lainnya). Perlu diperhatikan berbeda dengan MPT di atas
Aturannya, ini bukan aturan yang sepenuhnya disepakati. Blok dengan stempel waktu yang terlalu jauh di masa depan tidak valid, namun mungkin menjadi valid seiring berjalannya waktu.
Aturan pertama memastikan bahwa blockchain terus bergerak maju dalam waktu, sedangkan aturan kedua memastikan bahwa blockchain tidak bergerak terlalu jauh ke depan. Aturan perlindungan waktu ini tidaklah sempurna
, misalnya, penambang masih dapat memajukan stempel waktu dengan membuat stempel waktu dua minggu ke depan, namun operasi ini memiliki dampak yang terbatas.
Seperti yang ditunjukkan oleh rasio di atas, karena dua jam hanyalah sebagian kecil dari dua minggu, dampak tindakan ini terhadap keandalan jaringan dan profitabilitas penambangan kemungkinan akan terbatas. Ini setara dengan mengubah waktu antar blok dari
10 menit dikurangi menjadi 9 menit 54 detik. Apalagi perubahannya hanya satu kali saja, karena terjadi sekali pergeseran waktu dua jam, kecuali jika dimundurkan terlebih dahulu
, jika tidak, gerakan maju tidak dapat terjadi lagi. Pada saat yang sama, penambang dapat mempertimbangkan margin keamanan sebelum bergerak maju dua jam untuk mengurangi risiko penolakan blok oleh jaringan.
Menurut penilaian kami, peraturan ini telah terbukti cukup efektif dalam mencegah penambang melakukan tindakan jahat terhadap stempel waktu Bitcoin.
Masalah Waktu Blok Teoretis Bitcoin Cash
Seperti yang pertama kali kami sebutkan pada bulan September 2017, Bitcoin Cash adalah mata uang alternatif yang merupakan cabang dari Bitcoin pada bulan Agustus 2017, dengan tujuan utama untuk meningkatkan batas ukuran blok.
. Salah satu kekhawatiran pengembang Bitcoin Cash pada saat itu adalah banyak penambang yang tidak mau menambang Bitcoin Cash, sehingga perbedaan waktu antar blok mungkin terlalu besar. Oleh karena itu yang disebut
"Penyesuaian Kesulitan Darurat" (EDA) untuk mengatasi kekhawatiran ini. Kami tidak akan membahas detailnya di sini
diskusi, namun cukuplah dikatakan bahwa mekanisme ini rumit dan terbukti memiliki kelemahan mendasar. Algoritma ini berarti jika sejumlah blok tidak ditemukan dalam jangka waktu tertentu, tingkat kesulitannya akan berkurang. Kebijakan ini sangat agresif karena berarti semakin lama jeda waktu antar blok, semakin besar tingkat kesulitan penyesuaiannya. Penambang dapat dengan sengaja memanipulasi jaringan dengan meninggalkan celah waktu yang besar, menyebabkan perubahan kesulitan yang besar, diikuti dengan periode kesulitan rendah di mana blok dihasilkan pada frekuensi yang sangat tinggi. Kemudian jaringan menjadi tidak dapat diandalkan.
Karena kelemahan ini, lebih banyak blok Bitcoin Cash yang dihasilkan dari yang diharapkan, dan pendapatan penambang meningkat selama periode ini. Bitcoin Cash membangun sekitar 5.000 berbasis Bitcoin
Sebuah blok lead, sebuah lead yang masih ada sampai sekarang. Beberapa bulan kemudian, pada bulan November 2017, perbaikan akhirnya dilakukan. EDA telah dihapus dan diganti dengan sistem penyesuaian kesulitan baru (lebih mudah 24
Sistem penggulungan jam) diganti. Namun, ini masih berbeda dengan sistem jendela dua minggu Bitcoin. Sistem Bitcoin Cash lebih dinamis dan melakukan penyesuaian lebih cepat.
Meskipun ini berarti bahwa Bitcoin Cash mungkin memiliki tingkat kesulitan yang lebih fluktuatif dalam jangka pendek, pasangan ini akan menyesuaikan diri terhadap perubahan dengan lebih cepat, sedangkan koreksi jeda waktu pada Bitcoin mungkin memerlukan waktu lebih lama.
(Sumber: Penelitian BitMEX)
Satu hal yang mungkin diabaikan banyak orang dalam algoritma penyesuaian kesulitan baru Bitcoin Cash adalah kaitannya dengan aturan perlindungan waktu dua jam. Sejauh yang kami tahu, Bitcoin Cash tetap konstan selama 2 jam.
Periode dua jam sekarang menjadi 8,3% dari periode perhitungan. Hal ini setara dengan mengurangi waktu antar blok dari 10 menit menjadi 9 menit10
Kedua. Hal ini tampaknya berpotensi penting dan, jika dieksploitasi, dapat menyebabkan perubahan pada profitabilitas penambang. Jadi Bitcoin Cash mungkin agak rentan terhadap penambang yang merusak stempel waktu, atau setidaknya lebih rentan dibandingkan Bitcoin. Di sisi lain, meskipun Bitcoin Cash lebih rentan terhadap serangan gangguan stempel waktu penambang dibandingkan Bitcoin, masalahnya dapat diselesaikan dengan lebih cepat.
sebagai kesimpulan
Kerapuhan aturan perlindungan waktu Bitcoin Cash, yang tidak boleh dieksploitasi, menunjukkan seberapa baik aturan perlindungan waktu Bitcoin dipikirkan. Sejauh pengetahuan kami, peraturan perlindungan waktu ini telah berlaku sejak tahun 2009
Itu sudah ada ketika Bitcoin diluncurkan pada tahun 2007. Saat merancang sistem, Satoshi Nakamoto harus berinovasi setidaknya dalam tiga tingkat kedalaman: verifikasi sistem kerja → sistem penyesuaian kesulitan → aturan perlindungan waktu yang tepat
Meskipun hal ini mungkin tidak terlalu canggih bagi kami saat ini, kami telah memiliki pengalaman selama 10 tahun dengan sistem ini. Kami pikir sungguh luar biasa bahwa Satoshi Nakamoto memikirkan hal ini sebelum ada jaringan seperti itu.