Bitcoin Protokol Kerentanan: Bahaya dan Perbaikan Serangan Distorsi Waktu

Pada Maret 2025, komunitas pengembang Bitcoin mengajukan proposal soft fork bernama "Pembersihan Konsensus Besar". Proposal ini bertujuan untuk memperbaiki beberapa celah dan kelemahan yang telah ada lama dalam protokol Bitcoin, di mana salah satu celah yang cukup serius dikenal sebagai "serangan distorsi waktu". Artikel ini akan membahas secara mendalam tentang sifat celah ini dan potensi dampaknya.

Mekanisme Perlindungan Timestamp Blok Bitcoin

Dalam protokol Bitcoin, ada dua aturan utama perlindungan manipulasi waktu:

1. Aturan waktu median yang telah berlalu (MPT): waktu cap blok baru harus lebih baru daripada waktu median dari 11 blok sebelumnya.

2. Aturan waktu blok masa depan: Menentukan bahwa cap waktu blok baru tidak boleh lebih dari 2 jam lebih awal daripada waktu median node sejawat.

Aturan ini bertujuan untuk mencegah manipulasi berlebihan terhadap cap waktu blok, baik ke masa lalu maupun ke masa depan. Namun, serangan distorsi waktu terutama melibatkan pemalsuan cap waktu ke masa lalu yang jauh sebelum waktu sebenarnya.

Kesalahan perhitungan dalam algoritma penyesuaian kesulitan

Periode penyesuaian kesulitan Bitcoin adalah 2016 blok, sekitar dua minggu. Saat menghitung penyesuaian kesulitan, protokol membandingkan selisih timestamp dari blok pertama dan terakhir dalam jendela 2016 blok yang relevan. Namun, karena kesalahan "kurang satu" dalam perhitungan, protokol menggunakan 60 detik * 10 menit * 2016 = 1,209,600 detik sebagai waktu target, padahal seharusnya 60 detik * 10 menit * 2015 = 1,209,000 detik.

Kesalahan kecil ini menyebabkan waktu target menjadi 0,05% lebih lama dari yang diharapkan, menjadikan waktu blok target Bitcoin yang sebenarnya adalah 10 menit 0,3 detik, bukan 10 menit yang ketat. Meskipun kesalahan ini tampaknya sepele, namun berkaitan dengan masalah lain yang lebih serius.

Prinsip Serangan Distorsi Waktu

Serangan distorsi waktu memanfaatkan kelemahan dalam algoritma penyesuaian kesulitan. Dalam serangan ini, diasumsikan bahwa penambangan sepenuhnya terpusat, penyerang dapat memanipulasi cap waktu blok. Proses serangan adalah sebagai berikut:

1. Untuk sebagian besar blok, atur cap waktu satu detik lebih awal dari blok sebelumnya.
2. Setiap enam blok hanya menambah satu detik, untuk memajukan waktu seperlunya lambat.
3. Di blok terakhir dari setiap periode penyesuaian kesulitan, atur cap waktu ke waktu dunia nyata.
4. Timestamp blok pertama dari siklus baru kembali ke masa lalu, satu detik lebih awal dari blok kedua terakhir di siklus sebelumnya.

Operasi ini menyebabkan waktu blockchain secara bertahap tertinggal dari waktu nyata, yang mengakibatkan peningkatan kesulitan yang terus menerus. Namun, karena cap waktu di akhir siklus tiba-tiba melompat, perhitungan kesulitan dapat tertipu, sehingga secara signifikan mengurangi kesulitan di siklus berikutnya.

Potensi Dampak Serangan

Jika berhasil dilaksanakan, serangan distorsi waktu dapat mengakibatkan konsekuensi berikut:

1. Kesulitan terus menurun, setiap siklus dapat menurun hingga hampir 2,8 kali.
2. Kecepatan pembuatan blok meningkat secara signifikan, mungkin mencapai beberapa blok per detik.
3. Penyerang mungkin mendapatkan sejumlah besar Bitcoin yang baru dicetak dalam waktu singkat.

Kelayakan Serangan

Meskipun secara teoritis serangan ini memiliki dampak yang menghancurkan, pelaksanaan sebenarnya menghadapi banyak tantangan:

1. Perlu mengendalikan sebagian besar kekuatan komputasi jaringan.
2. Keberadaan penambang yang jujur akan meningkatkan kesulitan serangan.
3. Proses serangan sepenuhnya terlihat, mungkin memicu perbaikan soft fork darurat.

Solusi

Untuk memperbaiki celah ini, beberapa solusi potensial telah diajukan:

1. Modifikasi algoritma penyesuaian kesulitan, menggunakan rentang waktu antara jendela blok 2016 yang berbeda untuk perhitungan.
2. Batalkan aturan MPT, yang mengharuskan waktu setiap blok harus maju.
3. Memperkenalkan aturan batasan baru yang mengharuskan blok pertama dari periode kesulitan baru tidak boleh lebih awal dari blok terakhir periode sebelumnya melebihi waktu tertentu (seperti 2 jam).

Saat ini, proposal pembersihan konsensus besar mengadopsi skema ketiga, menetapkan batas waktu selama 2 jam. Modifikasi ini dapat secara efektif mencegah serangan distorsi waktu dan meminimalkan risiko terjadinya blok tidak valid secara tidak sengaja.

Dengan menerapkan perbaikan ini, jaringan Bitcoin akan dapat lebih baik menghadapi potensi serangan distorsi waktu, serta lebih meningkatkan keamanan dan stabilitasnya.