Beacon Chain

Apa Itu Beacon Chain?

Beacon Chain adalah blockchain proof-of-stake awal yang memperkenalkan staking dan logika consensus layer ke Ethereum.

Dalam dunia kripto, istilah Beacon Chain biasanya merujuk pada consensus layer Ethereum, yang mengoordinasikan validator, attestations, proposal blok, reward, penalti, pemilihan fork, dan finality.

Dokumentasi Beacon Chain Ethereum resmi menyatakan bahwa Beacon Chain diluncurkan pada 1 Desember 2020 dan meresmikan proof of stake sebagai mekanisme konsensus Ethereum melalui The Merge pada 15 September 2022.

Sebelum The Merge, Beacon Chain berjalan terpisah dari Ethereum Mainnet.

Pada periode itu, Beacon Chain tidak memproses transaksi normal pengguna Ethereum atau aktivitas smart contract.

Sebaliknya, jaringan ini menguji dan mengoordinasikan sistem validator proof-of-stake, sementara Ethereum Mainnet tetap menggunakan proof of work.

Setelah The Merge, Beacon Chain tidak lagi menjadi blockchain paralel yang terpisah dan menjadi consensus layer Ethereum.

Dokumentasi Ethereum Merge resmi menjelaskan bahwa execution layer asli Ethereum bergabung dengan Beacon Chain, dan keduanya kini menjadi satu jaringan Ethereum proof-of-stake.

Saat ini, istilah Beacon Chain biasanya merujuk pada bagian konsensus Ethereum yang mengelola keamanan proof-of-stake.

Hal ini menjadikan Beacon Chain salah satu peningkatan terpenting dalam sejarah Ethereum.

Mengapa Beacon Chain Penting?

Beacon Chain penting karena mengubah cara Ethereum diamankan.

Sebelum The Merge, Ethereum menggunakan mining proof-of-work.

Setelah The Merge, Ethereum menggunakan proof of stake. Validator mengamankan jaringan dengan melakukan staking ETH dan menjalankan perangkat lunak validator.

Beacon Chain memungkinkan transisi tersebut dengan memperkenalkan koordinasi validator sebelum Ethereum Mainnet sepenuhnya berhenti menggunakan mining.

Dokumentasi The Merge menyatakan bahwa transisi tersebut mengurangi konsumsi energi Ethereum sekitar 99.95%.

Perubahan ini penting karena menghapus mining yang intensif energi dari proses pembuatan blok Ethereum.

Beacon Chain juga membuat proses konsensus Ethereum lebih eksplisit dan terorganisasi.

Beacon Chain mencatat validator, saldo validator, attestations, penalti, proses keluar, penarikan, dan checkpoint finality.

Registri validator ini penting karena Ethereum kini mengetahui validator mana yang memenuhi syarat untuk mengusulkan dan memberikan attestations pada blok kapan pun.

Ini berbeda dari proof of work, ketika miner dapat muncul atau menghilang tanpa menjadi bagian dari registri validator.

Bagi pengguna, Beacon Chain hampir tidak terlihat saat melakukan aktivitas wallet biasa.

Bagi keamanan Ethereum, Beacon Chain merupakan komponen utama.

Beacon Chain Sebelum The Merge

Sebelum The Merge, Beacon Chain merupakan blockchain proof-of-stake terpisah yang berjalan paralel dengan Ethereum Mainnet.

Jaringan ini dibuat untuk menguji konsensus proof-of-stake Ethereum sebelum digunakan untuk mengamankan transaksi Ethereum yang sesungguhnya.

Beacon Chain memiliki validator, slot, epoch, attestations, reward, penalti, dan logika konsensus.

Namun, pada fase awalnya, Beacon Chain tidak menjalankan smart contract Ethereum atau memproses transaksi normal Mainnet.

Halaman Beacon Chain Ethereum menggambarkannya sebagai blockchain dengan blok-blok kosong sebelum mulai menerima data transaksi dari execution client.

Pemisahan ini memungkinkan developer dan staker Ethereum menguji proof of stake dalam kondisi langsung tanpa harus segera mengganti jaringan proof-of-work yang ada.

Validator dapat menyetor ETH, mengaktifkan perangkat lunak validator, dan berpartisipasi dalam konsensus Beacon Chain.

Sementara itu, pengguna Ethereum tetap menggunakan Mainnet seperti biasa.

Pendekatan bertahap ini mengurangi risiko karena Ethereum tidak mengganti seluruh sistem konsensus sekaligus.

Karena itu, Beacon Chain merupakan jaringan aktif sekaligus layer persiapan jangka panjang untuk The Merge.

Beacon Chain Setelah The Merge

Setelah The Merge, Beacon Chain menjadi consensus layer Ethereum.

Ethereum Mainnet yang asli menjadi execution layer.

Consensus layer menentukan blok mana yang valid dari sudut pandang konsensus proof-of-stake.

Execution layer menangani transaksi, smart contract, saldo akun, eksekusi Ethereum Virtual Machine, dan perubahan state.

Halaman Beacon Chain menjelaskan bahwa setelah The Merge terjadi, tidak ada lagi dua blockchain Ethereum yang terpisah.

Sebaliknya, Ethereum menjadi satu jaringan proof-of-stake dengan dua layer perangkat lunak utama.

Artinya, The Merge tidak menciptakan “ETH baru” atau “ETH lama” yang terpisah.

Dokumentasi The Merge memperingatkan bahwa ETH tetaplah ETH dan klaim bahwa pengguna perlu meningkatkan aset setelah The Merge merupakan tanda penipuan.

Beacon Chain kini menangani penyebaran informasi blok, logika konsensus, pemilihan fork, tugas validator, reward, dan penalti.

Execution layer menangani eksekusi transaksi dan state Ethereum.

Kedua layer tersebut bekerja bersama untuk menjalankan Ethereum modern.

Consensus Layer

Consensus layer adalah bagian Ethereum yang mengoordinasikan kesepakatan proof-of-stake.

Inilah peran Beacon Chain saat ini.

Consensus layer menjaga agar node Ethereum tetap selaras pada head blockchain.

Layer ini mencatat validator dan saldo efektif mereka.

Layer ini mengatur tugas validator ke dalam slot dan epoch.

Layer ini memproses attestations yang memberikan suara untuk blok dan checkpoint.

Layer ini menerapkan reward dan penalti berdasarkan perilaku validator.

Layer ini juga mendukung finality melalui rancangan konsensus proof-of-stake Ethereum.

Dokumentasi arsitektur node Ethereum resmi menjelaskan bahwa consensus client menangani logika yang menjaga sinkronisasi node dengan jaringan proof-of-stake Ethereum.

Consensus client tersebut sering disebut Beacon Node.

Beacon Node dapat mengikuti blockchain tanpa validator, sedangkan validator client menambahkan tugas staking.

Execution Layer

Execution layer adalah bagian Ethereum yang memproses transaksi dan mengelola state Ethereum.

Layer ini mencakup saldo akun, kode smart contract, aktivitas token, logika aplikasi, dan eksekusi Ethereum Virtual Machine.

Sebelum The Merge, logika eksekusi ini digabungkan dengan konsensus proof-of-work dalam execution client Ethereum.

Setelah The Merge, execution client harus bekerja bersama consensus client.

Dokumentasi arsitektur node menyatakan bahwa sebuah node Ethereum terdiri dari execution client dan consensus client.

Execution client memvalidasi dan mengeksekusi transaksi, sedangkan consensus client menangani pertumbuhan blockchain proof-of-stake dan pemilihan fork.

Saat validator terpilih untuk mengusulkan blok, consensus client meminta execution payload dari execution client.

Execution client menyusun atau memvalidasi payload transaksi tersebut.

Consensus client menggabungkan payload tersebut dengan data konsensus lalu menyiarkan blok ke jaringan Ethereum.

Pemisahan ini merupakan salah satu perubahan arsitektur terpenting yang dihasilkan The Merge.

Engine API

Engine API adalah antarmuka komunikasi antara consensus client dan execution client Ethereum.

Setelah The Merge, node tidak dapat beroperasi dengan benar jika hanya menjalankan satu sisi dari tumpukan perangkat lunak.

Consensus client dan execution client harus bertukar data blok, data payload, hasil validasi, dan informasi head blockchain.

Halaman Beacon Chain menyatakan bahwa consensus layer dan execution layer berkomunikasi menggunakan Engine API.

Antarmuka ini memungkinkan consensus client meminta execution payload ketika saatnya mengusulkan blok.

Antarmuka ini juga memungkinkan execution client memeriksa apakah payload yang diusulkan mematuhi aturan eksekusi Ethereum.

Bagi operator node, Engine API penting karena kedua client harus terhubung dan diautentikasi dengan benar.

Dokumentasi The Merge menyatakan bahwa setelah The Merge, operator node harus menjalankan consensus client dan execution client.

Jika kedua client tidak terhubung dengan benar, node mungkin tidak mengikuti Ethereum sebagaimana mestinya.

Karena itu, pengoperasian validator memerlukan pengetahuan blockchain dan disiplin administrasi sistem.

Validator

Validator adalah peserta yang mengamankan Ethereum setelah The Merge.

Dokumentasi proof-of-stake Ethereum resmi menjelaskan bahwa validator melakukan staking ETH dan bertanggung jawab memeriksa blok baru serta terkadang membuat blok baru.

Untuk menjadi validator, secara tradisional pengguna menyetor 32 ETH ke kontrak deposit Ethereum dan menjalankan perangkat lunak validator.

Setelah aktif, validator menerima tugas dari Beacon Chain.

Tugas tersebut dapat mencakup mengusulkan blok, memberikan attestations pada blok, berpartisipasi dalam sync committee, dan membantu memfinalisasi checkpoint.

Validator tidak sama dengan full node.

Full node mengikuti dan memverifikasi Ethereum, sedangkan validator secara aktif berpartisipasi dalam konsensus proof-of-stake.

Dokumentasi arsitektur node menyatakan bahwa node perlu menjalankan validator client selain execution client dan consensus client jika ingin mengusulkan blok baru.

Validator dapat memperoleh reward ETH dengan berpartisipasi secara benar.

Validator juga dapat kehilangan ETH akibat penalti atau slashing jika gagal menjalankan tugas atau bertindak tidak jujur.

Staking

Staking adalah proses mengunci ETH untuk mengaktifkan tugas validator dalam sistem proof-of-stake Ethereum.

Staking menggantikan mining sebagai model keamanan produksi blok Ethereum.

Beacon Chain memperkenalkan staking ke Ethereum sebelum staking mulai mengamankan data eksekusi Mainnet.

Dalam praktiknya, staking memerlukan modal dan pengoperasian perangkat lunak.

ETH yang di-staking oleh validator berfungsi sebagai agunan.

Jika validator berperilaku dengan benar, validator dapat memperoleh reward.

Jika validator berperilaku tidak benar, validator dapat terkena penalti.

Jika validator melakukan pelanggaran yang dapat dikenai slashing, sebagian staking-nya dapat dimusnahkan.

Hal ini menciptakan keamanan kripto-ekonomi karena serangan menjadi mahal.

Karena itu, staking bukan sekadar cara untuk memperoleh yield.

Staking adalah mekanisme keamanan yang menggantikan mining proof-of-work di Ethereum.

Slot dan Epoch

Beacon Chain membagi waktu menjadi slot dan epoch.

Dokumentasi proof-of-stake menyatakan bahwa waktu Ethereum dibagi menjadi slot berdurasi 12 detik dan epoch yang terdiri dari 32 slot.

Slot adalah jangka waktu singkat ketika satu validator dipilih secara acak untuk mengusulkan blok.

Jika validator terpilih online dan berfungsi dengan benar, validator dapat mengusulkan blok untuk slot tersebut.

Jika validator offline atau mengalami kegagalan, slot mungkin terlewat.

Epoch adalah kelompok yang terdiri dari 32 slot.

Epoch penting karena penetapan validator, attestations, justification, finality, reward, dan penalti diatur berdasarkan epoch.

Sistem waktu tetap ini menggantikan waktu pembuatan blok proof-of-work yang bervariasi.

Slot dan epoch menjadi denyut konsensus proof-of-stake Ethereum.

Bagi pengguna, pengaturan waktu ini membantu menjelaskan mengapa blok Ethereum muncul secara berkala dan mengapa finality memerlukan waktu lebih lama daripada satu blok.

Proposal Blok

Proposal blok terjadi ketika validator terpilih membuat dan menyiarkan blok Ethereum baru.

Dokumentasi mekanisme konsensus menjelaskan bahwa satu validator dipilih secara acak pada setiap slot untuk mengusulkan blok.

Consensus client milik proposer meminta sekumpulan transaksi dari execution client yang terhubung dengannya.

Kumpulan transaksi tersebut menjadi execution payload.

Validator menggabungkan execution payload dengan informasi konsensus.

Blok kemudian dikirim ke node Ethereum lainnya.

Validator lain memeriksa blok dan mengirim attestations jika menyetujuinya.

Reward proposal blok diberikan sebagai kompensasi kepada validator yang menjalankan tugas ini dengan benar.

Proposal yang terlewat dapat mengurangi reward validator.

Proposal berbahaya dapat menimbulkan risiko slashing jika melanggar aturan konsensus.

Proposal blok adalah saat blok Ethereum baru ditambahkan ke blockchain.

Attestations

Attestations adalah suara validator dalam konsensus proof-of-stake Ethereum.

Validator memberikan attestation setelah memeriksa blok dan memberikan suara untuk head blockchain serta state checkpoint yang dianggap benar.

Dokumentasi proof-of-stake menyatakan bahwa validator mengirim suara yang disebut attestations untuk mendukung blok yang valid.

Attestations membantu Ethereum menentukan blockchain mana yang memiliki bobot terbesar.

Attestations juga membantu Ethereum membenarkan dan memfinalisasi checkpoint.

Sebagian besar tugas validator berupa pemberian attestations, bukan pengusulan blok.

Hal ini karena hanya satu validator yang mengusulkan blok di setiap slot, sedangkan banyak validator memberikan attestations sepanjang epoch.

Attestations harus dikirim tepat waktu dan benar agar validator memperoleh reward penuh.

Attestations yang terlambat, tidak dikirim, atau salah dapat mengurangi reward.

Attestations yang bertentangan dapat dikenai slashing jika melanggar aturan protokol.

Beacon Chain sangat berfokus pada pemrosesan attestations karena mekanisme tersebut merupakan sistem voting Ethereum proof of stake.

Pemilihan Fork

Pemilihan fork adalah aturan yang menentukan head blockchain mana yang harus diikuti node Ethereum ketika terdapat beberapa blok yang mungkin.

Dalam sistem proof of work, pemilihan blockchain sering kali bergantung pada akumulasi pekerjaan.

Dalam proof of stake Ethereum, pemilihan blockchain bergantung pada suara validator yang bobotnya dihitung berdasarkan ETH yang di-staking.

Dokumentasi mekanisme konsensus menyatakan bahwa Ethereum menggunakan algoritma pemilihan fork yang mengukur bobot attestations validator.

Konsensus proof-of-stake Ethereum umumnya disebut Gasper.

Gasper menggabungkan mekanisme pemilihan fork LMD-GHOST dengan logika finality Casper FFG.

Aturan pemilihan fork penting karena jaringan untuk sementara dapat menerima informasi blok dalam urutan yang berbeda.

Aturan ini juga penting ketika proposer blok melewatkan slot atau latensi jaringan menghasilkan pandangan yang berbeda.

Pemilihan fork memungkinkan node mencapai kesepakatan atas satu head blockchain kanonis.

Tanpa aturan pemilihan fork yang kuat, validator dan pengguna dapat berbeda pendapat mengenai state Ethereum saat ini.

Finality

Finality berarti sebuah blok sangat sulit dibatalkan setelah jaringan memfinalisasinya.