Shobikhul Irfan

Posted on Jan 29

Proof of Work - Sorting Race

#blockchain

Desain Blockchain dengan Proof of Work Berbasis Sorting: Skalabilitas hingga 1 GB per Blok

Pendahuluan

Bayangkan blockchain yang tidak hanya mengandalkan hashing tradisional, tetapi menggunakan proses sorting sebagai inti Proof of Work. Ini bukan sekadar teori—ini adalah desain arsitektur yang memungkinkan blok hingga 1 GB dengan verifikasi yang efisien dan desentralisasi yang sejati.

Mari kita bahas bagaimana sistem ini bekerja, dari arsitektur node hingga mekanisme konsensus yang unik.

🏗️ Arsitektur Tiga Lapis Node

Archive Node: Penyimpan Sejarah Abadi

Peran: Menjadi "sumber kebenaran" historis jaringan.

Fungsi kritis:

· Menyimpan seluruh histori blockchain (ya, termasuk blok 1 GB itu)
· Melayani data untuk:
· Bootstrap node baru
· Audit independen oleh pihak ketiga
· Analisis forensik dan verifikasi

Karakteristik:

· ❌ Tidak mining
· ❌ Tidak voting konsensus
· ✅ Fokus pada availability, storage, dan data integrity

Intinya, Archive Node adalah perpustakaan lengkap blockchain yang selalu terbuka.

Validator Node: Penjaga Konsensus yang Cerdas

Peran: Memastikan setiap blok valid tanpa harus mengulang semua pekerjaan miner.

Cara kerja:

Menerima hasil sorting dari miner
Melakukan random sampling verification
Full verification hanya pada blok yang akan difinalisasi

Kekuatan mereka:

· Bisa mendeteksi blok nakal dengan cepat
· Tidak perlu sort ulang 1 GB data
· Menggunakan kombinasi:
· Hash commitments
· Proof segments
· Deterministic replay pada sampel acak

Miner Node: Paralelisasi Sejati

Struktur unik: Terbagi menjadi 10 sub-kelompok yang bekerja paralel.

Setiap kelompok:

· Mengerjakan bagian data yang spesifik
· Menghasilkan sorted output parsial
· Tidak bisa pilih data favorit

Tujuan desain:

· ✅ Mencegah dominasi miner tunggal
· ✅ Skalabilitas linear dengan penambahan miner
· ✅ Paralelisasi nyata, bukan sekadar klaim

🔀 Model Pembagian Kerja: Fair dan Deterministik

Misal: Target blok = 1 GB

Data mempool dibagi menjadi 10 partisi:

D = {D₁, D₂, ..., D₁₀}

Setiap miner mendapat bagian berdasarkan:

i = VRF(seed, MinerID) mod 10

VRF (Verifiable Random Function) memastikan:

· Tidak ada cherry-picking data
· Pembagian kerja adil dan seimbang
· Tahan terhadap grinding attacks

🏁 Workflow Proof of Work – Sorting Race

Fase 1: VRF Seed Race

Sebelum sorting dimulai, semua miner harus sinkron:

Miner mencari hash dengan difficulty rendah
Hash pertama yang valid → menghasilkan VRF seed
Seed diumumkan ke seluruh jaringan

Seed ini menentukan:

· Pembagian data ke 10 partisi
· Algoritma sorting yang akan digunakan
· Urutan kerja semua miner

Fase 2: Pemilihan Algoritma Sorting

Tidak monoton dengan satu algoritma! Setiap blok bisa berbeda:

Algo = H(seed || block_height) mod N

Kandidat algoritma:

· Merge Sort
· Quick Sort
· Heap Sort
· TimSort
· Introsort

Mengapa variasinya penting?

· ❌ Mencegah optimasi ASIC untuk satu algoritma
· ✅ Mendorong general-purpose computation
· ✅ Miner harus fleksibel, tidak bisa "spesialis tunggal"

Fase 3: The Sorting Race Itself

Untuk setiap miner:

1. Ambil data sesuai partisi yang ditentukan
2. Jalankan algoritma sorting yang dipilih
3. Hasilkan:
   - Sorted output
   - Commitment hash (Merkle/rolling hash)
4. Kirim ke validator

Fase 4: Verifikasi Cerdas oleh Validator

Validator tidak perlu sort ulang 1 GB data. Mereka cukup:

Verifikasi VRF seed - Apakah valid?
Cek konsistensi algoritma - Semua miner pakai algoritma sama?
Random sampling: · Pilih 100 indeks acak dari output · Replay sorting secara lokal pada subset data terkait · Bandingkan dengan hasil miner

Hasil:

· Lolos → Blok disetujui
· Gagal → Blok ditolak, miner mungkin di-penalty

Fase 5: Finalisasi dan Penyimpanan

Blok yang lolos:

Dikirim ke Archive Node
Menjadi bagian permanen dari blockchain
Siap diakses oleh siapa pun untuk verifikasi independen

💡 Mengapa Desain Ini Revolusioner?

Ini Bukan PoW "Palsu"

· Konsumsi CPU/RAM nyata - Sorting 1 GB data butuh resource riil
· Waktu proporsional dengan data - Makin besar blok, makin lama sorting
· Tidak bisa dipalsukan - Mustahil hasilkan output valid tanpa kerja komputasi nyata

Skalabilitas 1 GB Bukan Mimpi

· Sorting terdistribusi - 10 kelompok kerja paralel
· Verifikasi ringan - Cukup sampling, bukan recompute penuh
· Storage terpisah - Archive Node khusus handle penyimpanan besar

Sorting Bukan Pilihan Random

· Deterministik - Input sama → output sama
· Mudah diverifikasi - Bahkan dengan sampling kecil
· Sulit diakselerasi ekstrem - ASIC untuk sorting umum lebih kompleks daripada hashing

🚀 Implikasi dan Potensi

Untuk Developer:

· Algoritma yang lebih familiar (sorting vs cryptographic hashing)
· Debugging lebih mudah - sorting logic lebih terlihat daripada hash blackbox

Untuk Jaringan:

· Desentralisasi sejati - lebih banyak node bisa ikut mining
· Transparansi - proses sorting lebih "terlihat" daripada mining tradisional

Untuk Research:

· Area optimasi baru - parallel sorting algorithms
· Model keamanan baru - random sampling verification

🤔 Tantangan dan Pertimbangan

Memory Requirements - Sorting 1 GB butuh RAM cukup
Network Overhead - Transfer data besar antar node
Algorithmic Edge Cases - Worst-case scenario untuk tiap algoritma
Implementation Complexity - Lebih kompleks daripada PoW tradisional

🎯 Kesimpulan

Desain ini bukan sekadar "PoW dengan wajah baru". Ini adalah pendekatan fundamental yang berbeda:

· Fairness melalui VRF - Tidak ada miner dominan
· Efisiensi melalui sampling - Verifikasi tidak harus mahal
· Skalabilitas melalui paralelisasi - 1 GB blok menjadi mungkin

Pertanyaan untuk diskusi: