Blok rantai merupakan sebuah buku besar digital ternyahpusat, teragih serta dan bersifat umum yang dimanfaatkan untuk mencatat transaksi pada banyak komputer sehingga catatan tersebut tidak dapat diubah secara retroaktif tanpa mengubah keseluruhan blok selepasya serta konsensus dalam jaringan.[1][20] Perkara sedemikian memungkinkan para peserta untuk mengesahkan dan mengaudit transaksi dengan mudah.[21] Asas kepada data blok rantai dikelola secara tersendiri menggunakan jaringan P2P dan cop masa yang diagihkan; ciri-ciri ini ditentusahkan oleh kerjasama massa yang didukung kepentingan kolektif.[22] Hasilnya ialah alir kerja yang kuat yang mana ketidakpastian perihal keselamatan data berada pada tahap tidak penting. Penggunaan blok rantai dapat menghilangkan ciri kebolehbiakan tiada batasan suatu aset digital. Hal ini menegaskan bahawa setiap nilai unit dipindahkan hanya sekali, mengatasi permasalahan perbelanjaan berganda. Blok rantai juga digambarkan sebagai protokol pertukaran nilai.[23] Pertukaran nilai berasaskan blok rantai ini dapat diselesaikan lebih cepat, lebih selamat dan lebih murah dibandingkan dengan sistem tradisional.[24] Blok rantai dapat menentukan hak kepemilikan jika dipersiapkan dengan betul untuk menerangkan perjanjian. Blok rantai juga menyediakan catatan yang memaksa penawaran dan penerimaan (offer and acceptance).[25][26]

Blocks

Blok (block) menyimpan instruksi (batches) transaksi yang sah yang di-hash dan disandikan ke dalam Merkle tree.[27] Setiap blok menyertakan hash kriptografis dari blok sebelumnya dalam blockchain, di mana keduanya saling terhubung. Blok-blok yang terhubung kemudian membentuk rantai.[27] Proses iterasi ini mengkonfirmasi integritas blok sebelumnya, sepanjang jalan kembali menuju blok genesis asli.[28]

Terkadang blok-blok yang terpisah dapat diproduksi secara bersamaan, menciptakan temporary fork. Selain riwayatnya berasaskan hash yang selamat, setiap blockchain memiliki algoritme yang ditentukan untuk mencetak berbagai versi riwayat yang berbeda sehingga yang memiliki nilai lebih tinggi dapat dipilih di antara yang lainnya. Blok-blok yang tidak dipilih untuk dimasukkan dalam rantai disebut orphan block.[28] Peer (rekan) yang mendukung basis data memiliki versi riwayat yang berbeda-beda dari waktu ke waktu. Mereka hanya menyimpan versi tertinggi dari basis data yang diketahui. Setiap kali seorang rekan menerima versi yang lebih tinggi (biasanya versi lama dengan tambahan satu blok baru) mereka akan memperluas atau menimpa basis datanya sendiri dan mengirimkan kembali kemajuan tersebut kepada rekan-rekannya. Tidak ada jaminan mutlak bahawa setiap entri tertentu akan tetap selamanya dalam versi terbaik dari riwayatnya. Karena blockchain biasanya dibangun untuk menambahkan susunan blok baru ke blok lama dan juga adanya dorongan kerja hanya untuk memperluas blok baru, bukan menimpa blok lama, probabilitas entri yang digantikan menurun secara eksponensial[29] karena semakin banyak blok dibangun di atasnya.[1][30]:ch. 08[31] Sebagai contoh, dalam blockchain yang menggunakan sistem proof-of-work, rantai dengan proof-of-work paling kumulatif selalu dianggap yang valid oleh jaringan. Ada sejumlah metode yang dapat digunakan untuk menunjukkan tingkat komputasi yang memadai. Dalam blockchain, komputasi dilakukan secara maksimal dibanding cara tradisional yang tersendiri dan paralel.[32]

Block time

Block time adalah waktu rata-rata yang diperlukan jaringan untuk menghasilkan satu blok tambahan dalam blockchain.[33] Beberapa blockchain menghasilkan blok baru rata-rata setiap lima detik.[34] Pada saat penyelesaian blok, data yang disertakan dapat diverifikasi. Dalam cryptocurrency, secara praktis hal ini terjadi saat transaksi kewangan, sehingga waktu blok yang lebih pendek berarti transaksi lebih cepat. Waktu blok untuk Ethereum diatur antara 14 dan 15 detik, sedangkan untuk bitcoin 10 menit.[35]

Hard fork

Hard fork adalah perubahan arahan yang mengolah perisian pengesah berdasarkan aturan lama akan memeriksa blok-blok yang dihasilkan dengan aturan baru sebagai tidak sah. Sehubungan dengan hard fork ini, semua node yang dimaksudkan berjalan sesuai aturan baru harus menyempurnakan perangkat lunak mereka.[36]

Jika sekelompok node terus menggunakan perangkat lunak lama sementara node yang lain menggunakan perangkat lunak baru, maka dapat terjadi pemisahan (split). Misalnya, Ethereum telah di-hard fork untuk "menyatukan" para investor di The DAO yang telah diretas dengan mengeksploitasi kerentanan dalam kodenya.[37] Fork tersebut berakhir dengan pemisahan yang menciptakan rantai Ethereum dan rantai Ethereum Classic. Pada tahun 2014, komunitas Nxt diminta melakukan hard fork untuk me-rollback perekaman blockchain untuk mengurangi dampak pencurian 50 juta NXT dari sebuah bursa pertukaran cryptocurrency besar. Usulan hard fork tersebut ditolak, dan beberapa dana dipulihkan setelah negosiasi dan pembayaran tebusan.[38]

Sebagai alternatif, untuk mencegah pemisahan kekal, sebahagian besar node yang menggunakan perangkat lunak baru dapat kembali ke aturan lama, seperti kasus pemisahan bitcoin pada 12 Maret 2013.[39]

Desentralisasi

Dengan menyimpan data di seluruh jaringan peer-to-peer, blockchain menghilangkan sejumlah risiko yang ada pada data yang dipegang secara terpusat.[1] Blockchain ternyahpusat dapat menggunakan pengiriman pesan ad-hoc dan jaringan terdistribusi.

Jaringan blockchain peer-to-peer tidak memiliki titik-titik kerentanan terpusat yang dapat dimanfaatkan oleh peretas komputer; juga tidak memiliki titik pusat kegagalan. Metode keselamatan blockchain di antaranya menggunakan kriptografi kunci-publik.[8]:5 Kunci publik (deretan panjang dan tampak acak) adalah sebuah alamat dalam blockchain. Token value yang dikirimkan melalui jaringan dicatat sebagai milik dari alamat tersebut. Kunci privat seperti kata sandi yang memberikan akses kepada pemiliknya ke aset digital mereka atau sarana untuk berinteraksi dengan berbagai fitur yang didukung oleh blockchain. Data yang tersimpan dalam blockchain umumnya dianggap tidak dapat rusak (incorruptible).[1]

Setiap node dalam sistem ternyahpusat memiliki salinan blockchain. Kualitas data dikelola melalui replikasi basis data secara masal[40] dan computational trust. Tidak ada salinan "resmi" yang terpusat dan tidak ada pengguna yang "dipercaya" melebihi yang lain.[8] Transaksi disiarkan ke dalam jaringan menggunakan perangkat lunak. Pesan dikirim berdasarkan upaya terbaik. Node-node penambangan memvalidasi transaksi-transaksi tersebut,[28] menambahkannya ke dalam blok yang mereka buat, dan kemudian menyiarkan blok yang telah selesai ke node lainnya.[30]:ch. 08 Blockchain menggunakan berbagai skema time-stamping, seperti proof-of-work, untuk merangkaikan perubahan-perubahan.[41] Metode konsensus alternatif lainnya termasuk proof-of-stake.[28] Pertumbuhan blockchain ternyahpusat disertai juga oleh risiko sentralisasi node karena sumber daya komputer yang diperlukan untuk memproses jumlah data yang lebih besar menjadi kian mahal.[42]

Keterbukaan

Blockchain terbuka lebih ramah pengguna dibanding perekaman secara tradisional, yang meski terbuka untuk publik, masih memerlukan akses fisik untuk melihatnya. Karena semua blockchain awal tidak memiliki izin, kontroversi pun muncul atas definisi blockchain. Isu dalam perdebatan ini adalah apakah sistem pribadi dengan verifier yang ditugaskan dan diberi wewenang (izin) oleh otoritas pusat bisa dianggap sebagai blockchain.[43][44][45][46][47] Para pendukung rantai berizin (permissioned atau private) berpendapat bahawa istilah "blockchain" dapat diterapkan pada struktur data apa pun yang menumpuk data ke dalam blok yang diberi timestamp. Blockchain ini berfungsi sebagai multiversion concurrency control (MVCC) terdistribusi dalam basis data.[48] Sama halnya seperti MVCC dalam mencegah dua transaksi secara bersamaan memodifikasi objek tunggal dalam basis data, blockchain juga mencegah dua transaksi yang menghabiskan output tunggal yang sama dalam blockchain.[12]:30–31 Namun para penentangnya mengatakan bahawa permissioned system mirip dengan basis data perusahaan tradisional yang tidak mendukung verifikasi data yang ternyahpusat, dan sistem semacam ini rentan terhadap campur tangan atau revisi operator.[43][45] Nikolai Hampton dari Computerworld mengatakan "kebanyakan solusi-solusi blockchain internal tidak lebih dari sekadar basis data yang rumit," dan "tanpa model keselamatan yang jelas, blockchain proprietary harus diamati dengan prasangka."[49] Analis bisnis Don Tapscott dan Alex Tapscott mendefinisikan blockchain sebagai buku besar terdistribusi atau basis data yang terbuka bagi siapapun.[50]

Tanpa persetujuan

Keutamaan jaringan blockchain yang terbuka, tanpa persetujuan, atau publik ialah bahawa pengawasan terhadap aktor nakal dan pengaturan akses tidak lagi diperlukan.[29] Ini artinya semua aplikasi dapat ditambahkan ke dalam jaringan tanpa perlu persetujuan atau kepercayaan dari orang lain, memanfaatkan blockchain sebagai transport layer.[29]

Bitcoin dan cryptocurrency lainnya saat ini mengamankan blockchain mereka dengan mewajibkan entri baru untuk menyertakan proof of work. Untuk memperpanjang blockchain, bitcoin menggunakan teka-teki Hashcash. Meskipun Hashcash dirancang pada tahun 1997 oleh Adam Back, ide orisinilnya pertama kali diusulkan oleh Cynthia Dwork, Moni Naor dan Eli Ponyatovski dalam makalah mereka "Pricing via Processing or Combatting Junk Mail" pada 1992.

Perusahaan-perusahaan kewangan masih belum memprioritaskan blockchain ternyahpusat.[51] Pada 2016, investasi modal ventura untuk projek-projek yang terkait dengan blockchain melemah di AS tetapi mengalami peningkatan di Tiongkok.[52] Bitcoin dan banyak cryptocurrency lainnya menggunakan blockchain terbuka (publik). Setakat April 2018[update], bitcoin memiliki kapitalisasi pasar tertinggi.

Permissioned (private) blockchain

Permissioned blockchains menggunakan layer pengaturan akses untuk mengendalikan siapa yang memiliki akses ke dalam jaringan.[53] Berbeda dengan jaringan blockchain publik, validator pada jaringan blockchain private diperiksa oleh pemilik jaringan. Mereka tidak bergantung pada node anonim dalam memvalidasi transaksi atau mengambil manfaat dari network effect.[54] Permissioned blockchains juga bisa menggunakan nama blockchain "konsortium" atau "hybrid".[55]

New York Times mencatat pada tahun 2016 dan 2017 banyak perusahaan yang memanfaatkan jaringan blockchain "dengan private blockchain, yang bebas daripada sistem publik.[56][57]

Kekurangan private blockchain

Nikolai Hampton mengungkapkan dalam Computerworld bahawa "Tidak perlu '51 persen' serangan pada private blockchain, karena private blockchain (kemungkinan besar) sudah mengendalikan 100 persen dari semua sumber daya dalam penyusunan blok. Jika Anda mampu menyerang atau merusak perangkat penyusunan blockchain pada peladen perusahaan private, Anda dapat secara efektif mengendalikan 100 persen jaringan mereka dan mengubah transaksi sesuai keinginan Anda.[49] Hal ini memiliki serangkaian implikasi yang buruk selama krisis kewangan atau krisis hutang seperti krisis finansial 2007–08, di mana pelaku kuat secara politik dapat mengambil keputusan yang mendukung beberapa kelompok dengan mengorbankan orang lain[58][59], dan "blockchain bitcoin dilindungi oleh upaya penambangan (mining) kelompok besar. Mustahil bagi private blockchain dapat melindungi datanya menggunakan gigawatt daya komputasi — ini memakan waktu dan tidak murah."[49] Dia juga mengatakan, "Dalam private blockchain juga tidak ada 'persaingan'; tidak ada insentif jika menggunakan lebih banyak daya atau menemukan blok lebih cepat daripada yang lain.Hal iini bererti bahawa banyaknya solusi blockchain internal tidak lebih dari sekadar asas data yang rumit."[49]