Crypto Gloss

Harmony: Blockchain Sharded dengan FBFT dan Finalitas 2 Detik

Penulis Huang, Stephen; Lee, Nicholas; Tse, Rongjian; et al.
Tahun 2019
Proyek Harmony Protocol
Lisensi Creative Commons Attribution
Sumber Resmi harmony.one/whitepaper.pdf
Disclaimer: Halaman ini merupakan ringkasan dan analisis edukatif dari whitepaper atau makalah teknis resmi. Konten ini disajikan untuk tujuan pendidikan semata dan bukan merupakan saran investasi atau keuangan. Selalu baca dokumen asli dan lakukan riset mandiri sebelum mengambil keputusan keuangan apa pun.

Harmony adalah blockchain PoS yang di-shard dengan finalitas ~2 detik, dideskripsikan dalam whitepaper teknis 2019 oleh Stephen Huang, Nicholas Lee, Rongjian Tse, dan lainnya dari Google, Amazon, dan Apple. Kontribusi utamanya adalah kombinasi sharding dengan FBFT (Fast Byzantine Fault Tolerant) menggunakan multisignatur BLS untuk kompleksitas komunikasi O(n), dan VRF + VDF untuk distribusi validator yang tidak dapat dimanipulasi ke shard.

Konteks: Era Sharding 2019

Pada 2019, Ethereum memproses ~15 TPS dengan biaya tinggi. Sharding adalah solusi scaling Ethereum yang diusulkan tetapi belum diimplementasikan. Beberapa tim (Zilliqa, Near, Harmony) berlomba mengimplementasikan sharding production. Mainnet Harmony diluncurkan Juni 2019, mencapai puncak 4 shard dalam production. Hack bridge Horizon pada 2022 secara signifikan mengganggu jaringan.

Arsitektur Sharding

Harmony membagi jaringan menjadi shard, masing-masing berisi subset validator yang memproses subset transaksi independen:

  • Beacon shard (Shard 0): Mengkoordinasikan jaringan, mengelola registry validator, mempublikasikan randomness, dan memproses transaksi lintas-shard
  • Transaction shards (Shard 1–3): Memproses subset transaksi independen; setiap shard memiliki blockchain sendiri

State sharding: Setiap shard hanya memelihara bagiannya dari state global — validator tidak perlu menyimpan state global penuh, hanya state shardnya.

VRF + VDF untuk Randomness yang Tidak Dapat Dimanipulasi

Sharding yang aman membutuhkan validator ditugaskan secara acak ke shard — penugasan yang dapat diprediksi atau dimanipulasi memungkinkan adversari mengkonsentrasikan stake di shard target (serangan 1%).

Harmony menggunakan VRF (Verifiable Random Functions) dikombinasikan dengan VDF (Verifiable Delay Functions):

  1. Setiap epoch, validator berkontribusi output VRF (nilai acak yang dapat diverifikasi publik)
  2. Ini digabungkan via VDF (yang menambah delay, mencegah bias last-actor)
  3. Output beacon randomness akhir digunakan untuk secara acak menugaskan validator ke shard

Reshuffling: Validator di-reshuffle antar shard setiap epoch, mencegah serangan yang ditargetkan jangka panjang.

Konsensus FBFT

Setiap shard menjalankan FBFT (Fast BFT) — varian PBFT yang dioptimalkan dengan multisignatur BLS:

  • PBFT standar memiliki kompleksitas pesan O(n²). Harmony mengagregasi tanda tangan menggunakan BLS multisignature.
  • Pemimpin blok mengusulkan blok; validator menyiarkan tanda tangan BLS individual
  • Pemimpin mengagregasi semua tanda tangan valid menjadi satu multisignatur BLS tunggal
  • Hanya tanda tangan teragregasi yang disiarkan, membuktikan persetujuan 2/3+ validator dalam pesan O(n)

Finalitas: Harmony mencapai finalitas 2 detik dalam sebuah shard — blok bersifat final segera setelah 2/3+ multisignatur BLS, tanpa probabilitas fork.

Transaksi Lintas-Shard

Ketika aset harus berpindah dari Shard 1 ke Shard 2:

  1. Transaksi lock di Shard 1 mengunci aset dan menghasilkan receipt
  2. Receipt dikomunikasikan ke Beacon Shard
  3. Transaksi unlock di Shard 2 menerima receipt dan melepas aset

Transaksi lintas-shard bersifat atomik tetapi asinkron — mencakup dua blok terpisah di dua shard dan melibatkan Beacon Shard sebagai koordinator.

Hack Bridge Horizon (Juni 2022)

Bridge Horizon Harmony ke Ethereum dieksploitasi senilai $100 juta melalui multisig yang dikompromikan (hanya 2 dari 5 kunci privat yang diperlukan). Ini bukan kegagalan konsensus tetapi kegagalan keamanan operasional. Token ONE kehilangan sebagian besar nilainya. Rencana pemulihan Harmony (mint token ONE baru untuk mengkompensasi korban) menciptakan konflik komunitas.

Warisan

Pendekatan FBFT Harmony mendemonstrasikan bahwa agregasi multisignatur BLS dapat membuat BFT per-shard praktis pada skala. Desain beacon randomness VRF/VDF mempengaruhi penelitian selanjutnya tentang randomness terdistribusi yang tidak dapat dimanipulasi dalam chain PoS.

Istilah Terkait

Referensi