“PHANTOM: A Scalable BlockDAG Protocol” oleh Yonatan Sompolinsky dan Aviv Zohar (Hebrew University of Jerusalem, 2018) mengusulkan generalisasi blockchain Bitcoin: alih-alih rantai tunggal, blok membentuk Directed Acyclic Graph (BlockDAG) di mana setiap blok mereferensikan semua tip yang diketahui secara bersamaan. Ini menghilangkan pemborosan “orphan block” dari blockchain tradisional, memungkinkan tingkat blok yang jauh lebih tinggi tanpa mengorbankan keamanan.

PHANTOM diimplementasikan langsung sebagai cryptocurrency Kaspa (KAS), yang diluncurkan pada 2021 dan mencapai waktu blok 1 detik (dengan varian GHOSTDAG mencapai 10 blok per detik pada 2023).

Masalah yang Diselesaikan PHANTOM

Dalam Bitcoin (dan sebagian besar blockchain PoW), tingkat blok sengaja lambat (~10 menit) untuk mencegah orphan blocks. Ketika dua miner menemukan blok secara bersamaan, hanya satu yang menjadi kanonis; yang lain terbuang. Tingkat blok lebih tinggi → lebih banyak orphan → hash rate efektif berkurang → keamanan berkurang.

Wawasan PHANTOM: orphan blocks tidak harus dibuang. Jika protokol dapat mengidentifikasi dan menangani blok bersamaan, semua pekerjaan mining dapat berkontribusi pada keamanan.

Struktur BlockDAG

Alih-alih setiap blok menunjuk ke satu induk:

• Setiap miner menyertakan referensi ke semua tip yang diketahui (blok yang belum direferensikan) dalam DAG
• Ini menciptakan DAG di mana blok dapat memiliki banyak induk
• DAG mempertahankan semua blok, termasuk blok “paralel” yang ditambang secara bersamaan

Tantangannya: Dalam DAG, transaksi mana yang kanonis ketika blok yang bertentangan ada?

PHANTOM memecahkan ini dengan membedakan blok jujur (miner yang mereferensikan blok orang lain dengan jujur) dari blok tidak jujur (penyerang yang mencoba menyembunyikan blok dan menerbitkan nanti).

Algoritma k-Cluster

PHANTOM memperkenalkan konsep k-cluster: subset blok terbesar dalam DAG sedemikian sehingga tidak ada blok dalam subset yang memiliki lebih dari k blok “anticone” (blok yang bukan ancestor maupun descendant).

• Blok jujur, meski bersamaan, memiliki anticone kecil (mereka mereferensikan satu sama lain)
• Blok tidak jujur (ditambang secara rahasia) memiliki anticone besar (mereka mengabaikan yang lain)
• k ditetapkan sedemikian sehingga blok jujur selalu memiliki anticone ≤ k dalam kondisi jaringan normal
• Algoritma: temukan k-cluster maksimum; blok di dalamnya “biru” (diterima); blok di luarnya “merah” (berpotensi berbahaya)

Blok biru diurutkan secara topologis; blok merah dikecualikan atau diurutkan setelah blok biru. Ini memberikan urutan total semua transaksi sambil dengan aman menyertakan semua pekerjaan mining jujur.

GHOSTDAG: Aproksimasi Greedy

GHOSTDAG adalah aproksimasi greedy untuk PHANTOM (menemukan k-cluster optimal adalah NP-hard untuk DAG besar). GHOSTDAG berjalan dalam waktu polinomial dan merupakan algoritma yang diimplementasikan dalam Kaspa. Perbedaan kunci: alih-alih menemukan k-cluster maksimum secara global, GHOSTDAG secara greedy memilih blok biru “terberat” (kesulitan akumulasi terbanyak) di setiap langkah, menyebarkan klasifikasi biru/merah secara rekursif.

Implementasi Kaspa

Kaspa (diluncurkan November 2021) mengimplementasikan GHOSTDAG dengan k=18 dan mencapai:

• Tingkat blok: Mulai dari 1 bps, meningkat ke 10 bps (blok per detik) pada 2023
• Konfirmasi: 1 detik untuk inklusi dengan kepercayaan tinggi
• Keamanan: ~99,99% pekerjaan mining berkontribusi pada keamanan (vs. ~50% dalam Bitcoin pada tingkat blok tinggi)

Catatan Realistis

• Pendekatan BlockDAG PHANTOM adalah kontribusi penelitian yang nyata dan bukan sekadar pemasaran — blok paralel yang berkontribusi pada keamanan adalah hasil yang dapat dibuktikan.
• Kompleksitas: Urutan transaksi DAG lebih kompleks dari blockchain linier. GHOSTDAG memberikan urutan deterministik tetapi algoritma dan properti keamanannya lebih sulit dipahami oleh auditor dan developer dibanding blockchain linier sederhana.
• Kasus penggunaan Kaspa: Kaspa adalah cryptocurrency PoW yang berfokus pada throughput tinggi, bukan platform kontrak pintar. Komunitas PoW kecil-namun-vokal telah membangun ekosistem di sekitarnya.

Warisan

PHANTOM / GHOSTDAG adalah pendekatan paling maju secara teknis untuk skalabilitas PoW yang tidak mengorbankan prinsip desentralisasi PoW. Kaspa membuktikan bahwa ini layak diterapkan dalam produksi dengan 10 bps pada 2023. Algoritma ini mempengaruhi diskusi tentang batas throughput blockchain PoW.

Istilah Terkait

• Bitcoin Whitepaper
• Avalanche Whitepaper
• Directed Acyclic Graph (DAG)

Referensi

• Sompolinsky, Y. & Zohar, A. (2018). PHANTOM: A Scalable BlockDAG Protocol. IACR ePrint. eprint.iacr.org/2018/104.pdf