Desentralisasi Catatan Transaksi Digital Menggunakan Ethereum dan IPFS

Nama: Fazrin Mauza Dwi Zuhudi

Nim: 24050974090

Fakultas: Fakultas Teknik

Program Studi: Pendidikan Teknologi Informasi

Universitas: Universitas Negeri Surabaya

Angkatan: 2024 

Blog ini ditulis sebagai bagian dari tugas PKKMB Universitas Negeri Surabaya tahun 2024. Tema yang saya bawakan adalah inovasi teknologi dalam pembayaran digital menggunakan Ethereum Blockchain dan IPFS.

Decentralize transaction records of digital payment gateway using Ethereum Blockchain and Interplanetary File System

Penulis: 

• Muhamad Agil Fachrian, (Telkom University, Bandung, Indonesia)

• Parman Sukarno, (Telkom University, Bandung, Indonesia)

• Aulia Arif Wardana, (Wroclaw University of Science and Technology, Wroclaw, Poland)

Abstrak

   Penelitian ini mengusulkan sistem untuk menyimpan catatan transaksi dari gateway pembayaran digital menggunakan teknologi blockchain dan Interplanetary File System (IPFS). Dalam pembayaran digital, masalah seperti penipuan online dan pencurian data dapat diatasi dengan sistem terdesentralisasi yang lebih aman.Blockchain menyediakan catatan yang tidak dapat diubah, sementara IPFS menawarkan penyimpanan data yang tahan sensor. Gabungan kedua teknologi ini meningkatkan keamanan dan integritas data transaksi, serta mencegah manipulasi data. Analisis biaya gas menunjukkan bahwa biaya meningkat sesuai dengan ukuran data yang disimpan di blockchain, dengan setiap byte dikenakan biaya 12 gwei.

1. Pendahuluan

   Pembayaran digital semakin penting karena semakin banyak orang melakukan transaksi secara online. Meskipun pembayaran online menawarkan kemudahan, hal ini juga meningkatkan risiko penipuan online dan pencurian data pelanggan. Salah satu solusinya adalah menggunakan Payment Gateway yang menyediakan sistem keamanan standar untuk melindungi data transaksi. Namun, sistem ini masih terpusat dan rentan terhadap manipulasi data, sehingga kurang dapat dipercaya.

   Blockchain adalah teknologi database terdistribusi dan desentralisasi yang menyediakan catatan transaksi yang tidak dapat diubah dan diverifikasi oleh konsensus peserta sistem. Teknologi ini menawarkan kepercayaan tinggi dan integritas data tanpa memerlukan otoritas pusat. Dengan memanfaatkan blockchain, makalah ini mengusulkan aplikasi terdesentralisasi yang terintegrasi dengan Payment Gateway menggunakan IPFS untuk penyimpanan desentralisasi, serta smart contracts untuk meningkatkan efisiensi dan keamanan transaksi. Tujuannya adalah menjadikan sistem ini lebih andal dan aman bagi pengguna.

2. Penelitian Terkait

   Beberapa penelitian sebelumnya berfokus pada peningkatan keamanan sistem pembayaran. Zouina et al. mengusulkan penggunaan token sebagai pengganti kartu pembayaran untuk meningkatkan keamanan menggunakan blockchain konsorsium. Kim et al. mengembangkan model pembayaran sederhana menggunakan fitur cryptocurrency untuk menghilangkan kebutuhan akan perantara seperti sertifikat kunci publik dan gateway pembayaran. Singh et al. menciptakan sistem e-wallet berbasis teknologi Digital Ledger Technology (DLT) dan menggunakan IPFS untuk menyimpan transaksi yang telah diverifikasi. Sholeh et al. mengembangkan sistem pembayaran desentralisasi untuk universitas berbasis blockchain Ethereum, menggunakan smart contracts untuk meningkatkan keamanan transaksi. Penelitian ini berfokus pada integrasi teknologi blockchain dalam Payment Gateway yang dapat terhubung dengan berbagai sistem pembayaran, berbeda dari penelitian lain yang fokus pada satu metode pembayaran. Kontribusi utama dari penelitian ini adalah: Mengimplementasikan teknologi blockchain pada Payment Gateway. Menggunakan penyimpanan terdistribusi desentralisasi dengan IPFS untuk menyimpan transaksi. Penelitian ini bertujuan membuktikan efektivitas model yang diusulkan dalam meningkatkan keamanan dan integritas data transaksi, bahkan jika server Payment Gateway mengalami gangguan.

3. Metodologi

   Sistem dalam penelitian ini mengimplementasikan teknologi blockchain yang terintegrasi dengan Payment Gateway dan IPFS. Aplikasi desentralisasi (dApp) dikembangkan menggunakan Next.js sebagai antarmuka, Truffle sebagai kerangka pengembangan smart contract, dan bahasa pemrograman Solidity untuk membuat smart contract. dApp ini juga terhubung dengan jaringan Ethereum melalui Go Ethereum (Geth) dan Ethers.js. Geth memfasilitasi interaksi antara aplikasi dan jaringan Ethereum, sedangkan Web3.js membantu aplikasi berinteraksi dengan smart contract dan melakukan transaksi di jaringan Ethereum

fig. 1

fig. 1

   Pada Fig. 1, proses pembuatan transaksi dimulai ketika pengguna mengakses aplikasi desentralisasi (dApp) yang telah dibuat. Pengguna dapat langsung membuat transaksi melalui dApp ini. Setelah transaksi selesai, sistem akan menyimpan transaksi tersebut di blockchain. Kemudian, pengguna akan diarahkan ke halaman Payment Gateway untuk melakukan pembayaran. Setelah pembayaran dilakukan dan divalidasi, sistem akan menyimpan catatan transaksi dari Payment Gateway ke blockchain, dan faktur akan dibuat oleh sistem dan disimpan di IPFS. Setelah mendapatkan hash dari IPFS, transaksi kontrak yang dibuat sebelumnya akan diperbarui dengan menambahkan hash dari IPFS tersebut.

fig. 2

   Fig. 3 menggambarkan proses pembuatan transaksi yang dimulai dengan pengguna mengisi formulir yang disediakan pada aplikasi desentralisasi (dApp). Setelah transaksi selesai dibuat, sistem akan memproses dan menyimpannya di Blockchain menggunakan smart contract yang telah disiapkan. Setelah penyimpanan di Blockchain selesai, pengguna akan diarahkan ke halaman Payment Gateway untuk memilih metode pembayaran dan menyelesaikan pembayaran.

   Jika pembayaran diterima oleh Payment Gateway, sistem akan menerima respons yang menunjukkan bahwa pembayaran berhasil. Respons ini akan disimpan di Blockchain sebagai History Record dari Payment Gateway. Selanjutnya, sistem akan membuat faktur (invoice) untuk transaksi tersebut dan menyimpannya di IPFS. Hash dari faktur ini kemudian digunakan untuk memperbarui smart contract transaksi pertama di Blockchain dengan menambahkan hash IPFS. Terakhir, sistem akan mengarahkan pengguna ke halaman sukses di dalam sistem.

4. Implementation and Evaluation

4.1. Experiment Setup

Pada tahap ini, implementasi dilakukan dengan mengembangkan aplikasi desentralisasi (dApp) yang terintegrasi dengan Payment Gateway menggunakan teknologi blockchain untuk menyimpan data transaksi dan IPFS untuk penyimpanan desentralisasi. Penelitian ini menggunakan tiga node virtual machine di Virtual Box yang saling terhubung di jaringan blockchain. Setiap mesin menggunakan sistem operasi Ubuntu 20.04 dan memiliki spesifikasi perangkat keras seperti CPU AMD Ryzen 3 3200U, RAM 1 GB, dan penyimpanan 30 GB. Perangkat lunak yang digunakan mencakup Go-Ethereum (Geth), Next.js, Truffle, dan lainnya, sesuai dengan versi yang tertera di Tabel 2.

4.2. Hasil Implementasi

Hasil implementasi menunjukkan penggunaan teknologi blockchain dalam sistem yang terintegrasi dengan Payment Gateway. Ketika pengguna mengisi formulir transaksi di dApp, mereka diarahkan ke halaman Payment Gateway (misalnya Xendit) untuk memilih metode pembayaran. Setelah pembayaran divalidasi, data transaksi disimpan di blockchain, dan faktur disimpan di IPFS. Semua transaksi ditampilkan pada halaman "All Transactions" dengan detail seperti ID transaksi, nama, nominal, tanggal, dan tautan ke faktur di IPFS.

4.3. Evaluasi

Evaluasi dilakukan dengan menganalisis biaya gas yang dibutuhkan untuk setiap transaksi di jaringan Ethereum. Biaya gas bergantung pada jumlah byte data yang dikirimkan. Misalnya, mengirim transaksi dengan 50 byte memerlukan biaya gas sebesar 167130 gwei, sementara dengan 51 byte memerlukan 167142 gwei. Setiap penambahan 1 byte dalam transaksi meningkatkan biaya gas sebesar 12 gwei.

4.4. Analisis Keamanan

Aplikasi ini menawarkan dua perlindungan utama:

A. Melindungi dari Manipulasi Data
Blockchain menawarkan perlindungan kuat terhadap manipulasi data karena sifatnya yang tidak dapat diubah, desentralisasi, dan penggunaan hashing kriptografi. Setiap blok dalam blockchain terhubung dengan blok sebelumnya melalui hash kriptografi, membuat manipulasi data menjadi sangat sulit tanpa mengubah seluruh rantai.

B. Melindungi dari Kehilangan Data
Karena blockchain adalah jaringan desentralisasi yang terdiri dari banyak node, tidak ada satu entitas pusat yang dapat memanipulasi data. Konsensus yang diperlukan untuk memvalidasi transaksi mencegah upaya manipulasi. Selain itu, kontrak pintar (smart contracts) memastikan bahwa tindakan hanya dieksekusi ketika kriteria tertentu terpenuhi, meningkatkan integritas data.

5. Diskusi

   Bagian ini membahas hasil implementasi, evaluasi, dan analisis keamanan dari sistem yang dikembangkan. Penelitian menunjukkan bahwa pengguna tidak selalu perlu menggunakan cryptocurrency untuk membayar gas fees, terutama di negara-negara yang melarangnya. Sistem yang dikembangkan menangani biaya gas sendiri, memungkinkan pengguna membayar transaksi menggunakan mata uang lokal melalui payment gateway. Ini meningkatkan efisiensi dalam penerapan teknologi blockchain di negara dengan pembatasan cryptocurrency.

   Evaluasi menunjukkan bahwa biaya gas dipengaruhi oleh jumlah byte dalam transaksi, sehingga perhitungan yang tepat untuk jumlah Ether yang dibutuhkan sangat penting. Dalam hal analisis keamanan, teknologi blockchain memastikan integritas dan keamanan data, melindungi dari manipulasi dan kehilangan data. Blockchain dapat menyederhanakan dan mempercepat proses pembayaran lintas negara dengan menyediakan buku besar yang transparan untuk transaksi global, mengurangi kompleksitas dan biaya sistem pembayaran tradisional. Keamanan blockchain diperkuat oleh atribut kriptografi dan struktur desentralisasi, yang membuatnya sulit untuk dimanipulasi oleh pihak jahat.

6. Kesimpulan

Penelitian ini mengusulkan sistem penyimpanan catatan transaksi dari payment gateway berbasis pembayaran digital dengan memanfaatkan teknologi blockchain dan IPFS sebagai penyimpanan terdistribusi. Implementasi dan analisis menunjukkan bahwa teknologi blockchain dapat menjaga integritas dan keamanan data saat menyimpan catatan transaksi. Gas diperlukan untuk menjalankan transaksi di jaringan blockchain, dan biaya gas dipengaruhi oleh jumlah byte yang dikirim. Setiap peningkatan 1 byte meningkatkan biaya gas sebesar 12 gwei. Penelitian ini juga menyarankan agar payment gateway di seluruh dunia mengadopsi gateway pembayaran terdesentralisasi dan memberikan rekomendasi bagi perusahaan yang ingin membangun sistem payment gateway dengan kekhawatiran tentang kehilangan dan manipulasi data. Penelitian masa depan dapat mengeksplorasi cara baru untuk mengurangi biaya gas dalam transaksi blockchain, seperti meningkatkan efisiensi algoritma konsensus atau teknologi jaringan blockchain itu sendiri.

References

1. M. A. Hassan, Z. Shukur, and M. K. Hasan, “An Efficient Secure Electronic Payment System for E-Commerce,” Computers, vol. 9, no. 3, 2020. doi: 10.3390/computers9030066.

2. S. Bojjagani, V. N. Sastry, C.-M. Chen, S. Kumari, and M. K. Khan, “Systematic Survey of Mobile Payments, Protocols, and Security Infrastructure,” J. Ambient Intell. Humaniz. Comput., vol. 14, no. 1, pp. 609–654, 2023. doi: 10.1007/s12652-021-03316-4.

3. R. Hossain, D. Sarker, K. Sumya Sultana Meem, and M. Shahrina, “Analysis of Centralized Payment Eco-System: A Systematic Review on E-Payments,” Int. J. Adv. Sci. Technol., vol. 29, no. 3, pp. 14139–14159, 2020. Available: http://sersc.org/journals/index.php/IJAST/article/view/31855.

4. S. Sekar et al., “Autonomous Transaction Model for E-Commerce Management Using Blockchain Technology,” Int. J. Inf. Technol. Web Eng., vol. 17, no. 1, pp. 1–14, 2022.

5. M. D. Muis, M. R. Fauzan, P. Sukarno, and A. A. Wardana, “Access Control and File Distribution Management for Electronic Diploma and Transcript Using Ethereum Smart Contract and InterPlanetary File System,” J. Sist. Inf., vol. 17, no. 2, pp. 48–61, 2021. doi: 10.21609/jsi.v17i2.1093.

6. M. J. M. Chowdhury et al., “A Comparative Analysis of Distributed Ledger Technology Platforms,” IEEE Access, vol. 7, pp. 167930–167943, 2019. doi: 10.1109/ACCESS.2019.2953729.

7. M. C. I. Putri, P. Sukarno, and A. A. Wardana, “Two Factor Authentication Framework Based on Ethereum Blockchain with DApp as Token Generation System Instead of Third-Party on Web Application,” Regist. J. Ilm. Teknol. Sist. Inf., vol. 6, no. 2, pp. 74–85, 2020. doi: 10.26594/register.v6i2.1932.

8. N. El Ioini and C. Pahl, “A Review of Distributed Ledger Technologies,” Lect. Notes Comput. Sci. (including Subser. Lect. Notes Artif. Intell. Lect. Notes Bioinformatics), vol. 11230 LNCS, no. November, pp. 277–288, 2018. doi: 10.1007/978-3-030-02671-4_16.

9. M. Zouina and B. Outtai, “Towards a Distributed Token-Based Payment System Using Blockchain Technology,” in 2019 International Conference on Advanced Communication Technologies and Networking (CommNet), 2019, pp. 1–10. doi: 10.1109/COMMNET.2019.8742380.

10. S.-I. Kim and S.-H. Kim, “E-Commerce Payment Model Using Blockchain,” J. Ambient Intell. Humaniz. Comput., vol. 13, no. 3, pp. 1673–1685, 2022. doi: 10.1007/s12652-020-02519-5.

11. K. Singh, N. Singh, and D. Singh Kushwaha, “An Interoperable and Secure E-Wallet Architecture Based on Digital Ledger Technology Using Blockchain,” in 2018 International Conference on Computing, Power and Communication Technologies (GUCON), 2018, pp. 165–169. doi: 10.1109/GUCON.2018.8674919.

12. M. Sholeh, E. Y. Talahaturuson, M. Rizqi, and A. B. Gumelar, “Designing an Ethereum-Based Blockchain for Tuition Payment System Using Smart Contract Service,” J. RESTI (Rekayasa Sist. Dan Teknol. Inf.), vol. 6, no. 2, pp. 275–280, Apr. 2022.

13. S. Bhatia and S. S. Tyagi, “Ethereum,” in Blockchain for Business, John Wiley & Sons, Ltd, 2021, pp. 77–96.

14. L. Marchesi, M. Marchesi, G. Destefanis, G. Barabino, and D. Tigano, “Design Patterns for Gas Optimization in Ethereum,” in 2020 IEEE International Workshop on Blockchain Oriented Software Engineering (IWBOSE), 2020, pp. 9–15. doi: 10.1109/IWBOSE50093.2020.9050163.

15. N. Chaniago, P. Sukarno, and A. A. Wardana, “Electronic Document Authenticity Verification of Diploma and Transcript Using Smart Contract on Ethereum Blockchain,” Regist. J. Ilm. Teknol. Sist. Inf., vol. 7, no. 2, pp. 149–163, 2021. doi: 10.26594/REGISTER.V7I2.1959.

16. A. A. Zarir, G. A. Oliva, Z. M. (Jack) Jiang, and A. E. Hassan, “Developing Cost-Effective Blockchain-Powered Applications: A Case Study of the Gas Usage of Smart Contract Transactions in the Ethereum Blockchain Platform,” ACM Trans. Softw. Eng. Methodol., vol. 30, no. 3, Mar. 2021. doi: 10.1145/3431726.

17. M. Iqbal and R. Matulevičius, “Comparison of Blockchain-Based Solutions to Mitigate Data Tampering Security Risk,” in Business Process Management: Blockchain and Central and Eastern Europe Forum, 2019, pp. 13–28.

18. C. Pop et al., “Blockchain-Based Scalable and Tamper-Evident Solution for Registering Energy Data,” Sensors, vol. 19, no. 14, 2019. doi: 10.3390/s19143033.

19. S. Ruoti, B. Kaiser, A. Yerukhimovich, J. Clark, and R. Cunningham, “Blockchain Technology: What is It Good For?,” Commun. ACM, vol. 63, no. 1, pp. 46–53, Dec. 2019. doi: 10.1145/3369752.

20. R. K. Raman and L. R. Varshney, “Distributed Storage Meets Secret Sharing on the Blockchain,” in 2018 Information Theory and Applications Workshop (ITA), 2018, pp. 1–6. doi: 10.1109/ITA.2018.8503089.

21. S. P. Yadav, K. K. Agrawal, B. S. Bhati, F. Al-Turjman, and L. Mostarda, “Blockchain-Based Cryptocurrency Regulation: An Overview,” Comput. Econ., vol. 59, no. 4, pp. 1659–1675, 2022. doi: 10.1007/s10614-020-10050-0.

Bagikan Artikel ini