stdsquare²
Kelas
stdsquare / Kelas / Dasar Teknologi Finansial dan Mata Uang Kripto / Pertemuan 5: Fondasi Teknologi …
Tema
Japan
Arcade
Dark Retro
Font
RPS minggu 5 · 2x50 menit · Mulai blok Blockchain

Fondasi Teknologi Blockchain

Dasar Teknologi Finansial & Mata Uang Kripto — Magister Manajemen FEB UNDIP

Peta Pembelajaran Hari Ini

Sub-CPMK 5: menjelaskan konsep dasar blockchain, distributed ledger, dan mekanisme konsensus peer-to-peer.

Jam ke-1 (50 menit)
  • Double-spending problem: mengapa sulit tanpa otoritas pusat
  • Distributed Ledger Technology (DLT) vs database tradisional
  • Anatomi block: header, transactions, hash, prev_hash, Merkle root
Jam ke-2 (50 menit)
  • Chain of blocks: kenapa mengubah block #N merusak block #N+1, #N+2...
  • Konsensus PoW (Proof-of-Work) — inti paper Nakamoto
  • Trade-off scalability trilemma: security, decentralization, scalability
Posisi: P5 fondasi · P6 kriptografi · P7 smart contract · P8 arsitektur publik vs privat · P9 Bitcoin · P10 Ethereum/stablecoin · P11-P14 regulasi & aplikasi.

Mengapa Blockchain Adalah Inovasi Fundamental

Paper Satoshi Nakamoto 2008 "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System" memecahkan masalah 30 tahun: bagaimana mencapai konsensus tanpa otoritas pusat dalam jaringan peer-to-peer yang tidak terpercaya.

Tahun Lahir
2008
Paper 9 halaman diposting 31 Oktober 2008 ke cryptography mailing list; genesis block Januari 2009
Market Cap
~$2 T+
Bitcoin (BTC) puncak 2021 (dihedge ~); total kripto ~$3 T di peak
Pertanyaan
Bagaimana 10.000+ node anonymous di internet bisa setuju tentang siapa punya berapa BTC?
Pertanyaan pemantik: internet bisa pesan instan lintas-benua 30 tahun lalu. Mengapa uang digital tanpa bank baru mungkin 2009?
Bagian 1 · 1/4
Double-Spending Problem & DLT
Diskusi kelas: jika Anda SMS foto ke 100 teman, semua dapat foto yang sama. Mengapa tidak bisa begitu dengan uang digital?

Double-Spending Problem

Masalah fundamental uang digital: bagaimana memastikan unit uang digital tidak dibelanjakan dua kali tanpa otoritas pusat?

Solusi Tradisional (Bank)
  • Database pusat (centralized ledger)
  • Bank memvalidasi setiap transaksi
  • Saldo debit di satu tempat: tidak bisa dua kali
  • Trade-off: single point of failure, biaya, trust
Solusi Blockchain (Nakamoto)
  • Distributed ledger: 10.000+ node punya copy
  • Konsensus Proof-of-Work untuk agreement
  • Block terbaru = source of truth
  • Trade-off: energi, latensi, scalability
Blockchain bukan menggantikan database — blockchain adalah database yang dijaga banyak pihak tanpa trust.

Distributed Ledger Technology (DLT) vs Database

DLT adalah superset — blockchain adalah salah satu implementasi DLT. Tidak semua DLT adalah blockchain.

DimensiDatabase TradisionalDistributed Ledger (Blockchain)
ControlCentralized (admin)Decentralized (konsensus)
ReadRestricted (per role)Public (semua node) atau permissioned
WriteAuthorized usersKonsensus mayoritas node
ImmutabilityAdmin bisa edit/deleteAppend-only (tidak bisa edit history)
Trust modelTrust adminTrust math & protocol
SpeedCepat (1000-an TPS)Lambat (7-100 TPS tergantung chain)
Aturan praktis: jika ada otoritas terpercaya (bank internal, government agency), pakai database biasa. Blockchain hanya jika tidak ada yang dipercaya (lintas-bank, lintas-negara, supply chain multi-party).

📖 Baca juga: Struktur Pasar — analogi pasar terdesentralisasi vs monopoli terpusat untuk memahami konsensus blockchain.

HDN-1: Menghitung Immutability dari Nol — Cryptographic Link

Skenario: Hash function 256-bit (seperti SHA-256). Untuk mengubah block #N, attacker harus (a) re-mine block #N, (b) re-mine semua block setelahnya, (c) melepbihi hash rate jaringan.
LangkahPerhitunganImplikasi
1. Block #N hashSHA-256(prev_hash, txs, nonce) = HH tercatat di block #N+1 sebagai prev_hash
2. Ubah tx di block #NHash block #N berubah jadi H'H' ≠ H, mismatch dengan block #N+1
3. Re-mine block #NCari nonce baru untuk H' < target~10 menit (sama dengan mining normal)
4. CascadeBlock #N+1, #N+2... semua harus re-mine$10 \text{ menit} \times (\text{chain length} - N)$
5. Race jaringanSelama attacker re-mine, jaringan sudah tambah block baruAttacker harus >50% hash rate (51% attack)
Kesimpulan
51% attack = tidak ekonomis
Untuk Bitcoin 2024 (dihedge ~), 51% attack butuh hardware ~$5-10 miliar + listrik setara negara kecil. Ekonomi tidak feasible.

Coba Sendiri: SHA-256 Hash Explorer

Ketik teks apa pun dan lihat output SHA-256 256-bit. Ubah satu karakter — perhatikan bagaimana seluruh hash berubah total (avalanche effect).

Bagian 2 · 2/4
Anatomi Block & Chain
Diskusi kelas: kalau Anda bisa edit 1 byte di block #500.000 Bitcoin — apa yang terjadi di block #500.001, #500.002, dst?

Anatomi Block Bitcoin

Satu block Bitcoin terdiri dari header (metadata) dan body (transactions). Header mengandung cryptographic link ke block sebelumnya.

KomponenFieldFungsi
Header (80 byte)VersionVersi software
prev_block_hashHash block sebelumnya — link rantai
Merkle rootHash dari semua transactions di block ini
Timestamp + Bits + NonceWaktu, target difficulty, proof-of-work
BodyTransactions (coinbase + user txs)Daftar transaksi (ratusan per block)
Merkle root adalah hash dari semua transactions di block, disimpan di header. Memungkinkan light client verify transaksi tanpa download seluruh block.

Demo Interaktif: Edit Transaction → Cascade Hash Change

Coba edit transaction di block #1 dan lihat bagaimana hash berubah — cascade ke block #2 dan #3 (3-block demo chain).

HDN-2: Probabilitas Hash Collision — Kenapa SHA-256 Aman

Skenario: SHA-256 menghasilkan 256-bit hash = $2^{256}$ kemungkinan output. Brute-force collision (birthday attack) butuh $\sim 2^{128}$ operasi.
LangkahPerhitunganImplikasi
1. Total hash values$2^{256}$$\sim 10^{77}$ — angka atom di alam semesta $\sim 10^{80}$
2. Birthday bound collision$\sim 2^{128}$ operasi$\sim 10^{38}$ operasi
3. Komputer terbaik (dihedge)$\sim 10^{18}$ FLOPS (supercomputer)$10^{38} / 10^{18} = 10^{20}$ detik
4. Konversi waktu$10^{20}$ detik$\sim 3 \times 10^{12}$ tahun (umur alam semesta $\sim 10^{10}$ tahun)
Kesimpulan
Aman secara matematis
Brute-force collision SHA-256 butuh ~300× umur alam semesta dengan supercomputer terbaik 2024. Keamanan fisik, bukan relatif.
Bagian 3 · 3/4
Konsensus Proof-of-Work
Diskusi kelas: mengapa Bitcoin butuh listrik setara Argentina? Apakah tidak ada cara lebih efisien untuk konsensus?

Proof-of-Work: Mekanisme Konsensus Nakamoto

PoW adalah puzzle matematis yang harus dipecahkan miner untuk mendapat right to propose next block. Energi adalah biaya partisipasi yang membuat serangan tidak ekonomis.

$\text{Target: find nonce such that } \mathrm{SHA\text{-}256}(\text{prev\_hash}, \text{txs}, \text{nonce}) < \text{target}$
Mekanisme PoW
  • Miner compete cari nonce yang valid
  • First to find broadcast block + claim reward
  • Difficulty di-adjust setiap 2.016 block (~2 minggu)
  • Target: rata-rata 10 menit per block
Mengapa PoW = Security
  • Costly to mine: energi listrik besar
  • Easy to verify: cek hash satu operasi
  • 51% attack: butuh >50% hash rate jaringan
  • Game theory: lebih murah honest mine than attack

Coba Sendiri: Berapa Mahal Menyerang PoW vs PoS?

Bandingkan biaya 51% attack di PoW (beli ASIC + listrik) versus social attack di PoS (beli/menyewa stake). Geser hash rate dan stake ratio.

Studi Kasus: Konsensus di Bitcoin dan Implikasinya

Tiga kasus historis mengilustrasikan bagaimana konsensus dan 51% attack bekerja di praktik.

2017: Bitcoin Cash Fork
Hard fork karena disagreement block size. BCH terpisah dari BTC. Pelajaran: konsensus bisa pecah.
2018: Ethereum Classic 51% Attack
Coinbase delist ETC sementara karena 51% attack berhasil. Pelajaran: small chain rentan.
2020-2024: Bitcoin Dominance
Hash rate Bitcoin tumbuh eksponensial; 51% attack makin tidak ekonomis. Pelajaran: network effect security.

Coba Sendiri: Topologi Jaringan & Titik Kegagalan

Bandingkan tiga topologi: centralized (satu server), decentralized (P2P penuh), distributed (hub-spoke). Matikan satu node dan lihat mana yang tetap hidup.

Bagian 4 · 4/4
Blockchain Trilemma
Diskusi kelas: Visa 24.000 TPS, Bitcoin 7 TPS. Mengapa Bitcoin tidak bisa naikkan ke 24.000 TPS saja? Apa yang menghambat?

Blockchain Trilemma: Security · Decentralization · Scalability

Vitalik Buterin: blockchain tidak bisa mencapai ketiganya secara maksimal secara bersamaan — harus memilih dua.

DesignSecurityDecentralizationScalabilityContoh
Bitcoin / Ethereum L1TinggiTinggiRendah (7-15 TPS)BTC, ETH mainnet
Solana / BSCSedangSedangTinggi (~65.000 TPS)SOL, BNB
Permissioned / PrivateTinggiRendahTinggiHyperledger Fabric
Layer 2 (Lightning, Rollups)Tinggi (inherit L1)TinggiTinggi (theoretically)Lightning, Optimism, Arbitrum
Layer 2 adalah jalan keluar: inherit security L1 + scalability off-chain. Trade-off: kompleksitas UX & liquidity fragmentation.

📖 Baca juga: Value at Risk — kerangka kuantitatif risk yang relevan untuk menilai 51% attack pada PoW chain.

Ringkasan Kunci Pertemuan 5

DLT vs DB
Blockchain = DB yang dijaga banyak pihak tanpa trust. Pakai hanya jika tidak ada otoritas terpercaya.
Immutable via Cascade
prev_hash link — edit 1 block = re-mine semua block setelahnya (51% attack)
PoW Security
Energi = security deposit; honest mining lebih murah dari attack

Blockchain Trilemma: Security · Decentralization · Scalability — pilih dua. Layer 2 = jalan keluar.

Persiapan P6: baca SHA-256 dan hash function. Pertanyaan: bagaimana SHA-256 bekerja? Mengapa one-way (tidak bisa di-reverse)?

📖 Baca juga: Kebijakan Moneter — konteks mengapa Bitcoin lahir sebagai respons krisis kepercayaan pasca-2008.