Paper Review: A Survey on Blockchain for Big Data: Approaches, Opportunities, and Future Directions

oleh Anindra Ageng Jihado, Eka Yulisuyanti, dan Betty Herlina

Editor: Amalia Zahra, S.Kom., Ph.D.

Latar Belakang Penelitian

Dengan keunggulan uniknya, teknologi blockchain memiliki potensi besar untuk mengubah sistem big data pada saat ini dengan menyediakan fitur keamanan yang efisien dan kemampuan manajemen jaringan untuk memungkinkan layanan dan aplikasi big data yang baru muncul. Berbagai studi dan penelitian terkait dengan pemanfaatan teknologi blockchain serta teknik dan teknologi terkait manajemen big data telah banyak dibahas dan dipublikasikan, namun publikasi yang terkait dengan pemanfaatan teknologi blockchain pada big data masih sangat jarang ditemukan.  Beberapa publikasi yang relevan dengan topik pemanfaatan teknologi blockchain pada big data cenderung hanya melakukan pembahasan secara sekilas saja dan tidak terlalu mendalam. Termotivasi dari kondisi tersebut maka para penulis pada penelitian ini bermaksud melakukan survei komprehensif tentang penggunaan teknologi blockchain untuk big data, yang mencakup pengetahuan dasar, pendekatan terkini, peluang, tantangan penelitian, tuntutan, dan arah masa depan penggunaan teknologi blockchain untuk big data.

Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menggali berbagai informasi secara lebih mendalam dari berbagai hasil studi terkini yang terkait dengan pemamfaatan teknologi blockchain dan hal-hal terkini terkait big data, kemudian dilanjutkan dengan melakukan tinjauan lebih jauh terhadap hasil survei tersebut terkait dengan potensi penerapan teknologi blockchain pada big data dengan:

1. penyajian gambaran umum tentang teknologi blockchain dan big data serta motivasi di balik gagasan pemanfaatan teknologi blockchain untuk big data;
2. penyampaian bahwa teknologi blockchain memiliki potensi besar yang dapat digunakan untuk memfasilitasi kebutuhan analisa big data (big data analytics) seperti kontrol terhadap data kotor (dirty data), peningkatan keamanan dan privasi (security and privacy), peningkatan kualitas data (quality of data), dan pengelolaan terhadap kebutuhan berbagi data (data sharing);
3. peninjauan terhadap empat layanan utama blockchain yang dapat dimanfaatkan dalam pengelolaan big data, antara lain blockchain untuk akuisisi data yang aman (blockchain for secure data acquisition), blockchain untuk penyimpanan data yang aman (blockchain for secure data storage), blockchain untuk analitik data (blockchain for data analytics), dan blockchain untuk melindungi privasi data (blockchain for data privacy preservation);
4. pembahasan tentang penggunaan teknologi blockchain di beberapa aplikasi big data popular di berbagai bidang seperti smart healthcare, transportasi dan logistik, smart grid, dan smart city. Selain itu, juga dilakukan juga pengenalan dan analisis terhadap beberapa proyek popular di bidang big data berbasis blockchain;
5. pembahasan sejumlah tantangan penelitian yang muncul dari hasil survei tentang penggunaan teknologi blockchain untuk big data serta peluang penelitian yang masih terbuka dan penyediaan gambaran ke depan bagi penelitian berikutnya.

Layanan Blockchain untuk Big Data

1. Blockchain for Big Data Acquisition

Aplikasi big data memperoleh data dari sumber yang terdiversifikasi dalam format yang berbeda (data tidak terstruktur). Data ini tidak dapat diproses dalam bentuk asli. Oleh karena itu, data harus dikonversi ke format terstruktur dari mana berbagai prediksi pada domain aplikasi dapat dibuat. Blockchain dapat menangani data yang sangat besar secara efektif, menyediakan data terstruktur untuk membuat prediksi. Blockchain memastikan integritas data melalui algoritma konsensus sehingga mengurangi serangan/pengrusakan terhadap data.

1. Blockchain for Big Data Storage

Teknologi blockchain yang terintegrasi dengan Interplanetary File System (IPFS) memberikan solusi untuk masalah keamanan penyimpanan data. Interplanetary File System (IPFS) adalah platform penyimpanan terdesentralisasi yang dikembangkan untuk mengatasi masalah redundansi file. Platform ini mendefinisikan nilai hash unik untuk file yang disimpan dan pengguna diizinkan untuk menemukan file berdasarkan alamat hash. Teknologi blockchain menyediakan fasilitas desentralisasi untuk data pribadi secara transparan dan aman.

1. Blockchain for Big Data Analytics

Teknik Artificial Intelligence (AI) sangat bergantung pada data untuk mempelajari, mengumpulkan, dan memberikan keputusan. Teknik-teknik ini berkinerja lebih baik ketika data input dikumpulkan dari berbagai repositori data yang aman, andal, dan terpercaya. Blockchain menyediakan lingkungan yang aman melalui catatan terdistribusi di mana data dapat direkam dan ditransaksikan. Dengan blockchain, data disimpan dengan ketahanan dan integritas yang tinggi serta tidak dapat dirusak. Smart contract digunakan untuk tujuan pembelajaran dalam algoritma AI untuk mendapatkan keputusan dan analitik, hasilnya tidak dapat disangkal dan dapat dipercaya. Oleh karena itu, integrasi blockchain dengan AI dapat menyediakan lingkungan yang tidak berubah, terdesentralisasi, dan aman untuk mempelajari data yang sangat sensitif.

1. Blockchain for Big Data Privacy Preservation

Dengan menggunakan teknologi blockchain, sistem manajemen data pribadi terdesentralisasi dibuat dengan menerapkan protokol yang memungkinkan pengguna untuk memiliki dan mengelola data mereka. Ketergantungan pada pihak ketiga benar-benar dihilangkan sehingga memungkinkan organisasi untuk lebih fokus pada pemanfaatan data daripada manajemen keamanan dan kompartementalisasi.

Aplikasi-Aplikasi dan Proyek-Proyek Blockchain Big Data

Kombinasi big data dengan teknologi blockchain dapat dilihat dari dua sisi, yaitu sisi manajemen data dan sisi analitik data. Dalam hal manajemen data, teknologi blockchain yang pasti dan terdistribusi, diimplementasikan untuk menyimpan data yang bersifat penting. Teknologi blockchain juga dapat digunakan untuk mengevaluasi keaslian data serta mencegah terjadinya perekayasaan terhadap data sensitif. Dalam aplikasi analitik data, teknologi blockchain digunakan untuk membantu dalam menganalisis tren perdagangan, prediksi pelanggan potensial, penyakit, atau mitra bisnis. Beberapa bentuk pengaplikasian dan proyek-proyek blockchain pada big data di antaranya adalah:

1. Blockchain Big Data pada Kota Pintar
2. Blockchain Big Data pada Layanan Kesehatan Pintar
3. Blockchain Big Data pada Transportasi Pintar
4. Blockchain Big Data pada Jaringan Pintar
5. Proyek-Proyek lainnya terkait Blockchain Big Data seperti Storj, Omnilytics, Rubix, Provenance, Filecoin, dan Datum.

Tantangan Penelitian dan Arah Pengembangan di Masa Mendatang

1. Tantangan Penelitian

Dalam paper ini penulis mengemukakan 3 (tiga) tantangan penelitian terkait integrasi teknologi blockchain pada big data yaitu Security in Blockchain, Standardization, dan Complexity of Big Data. Tantangan yang terkait dengan kemanan blockchain penulis menyampaikan bahwa dengan semakin bertambah panjangnya rantai blockchain yang terkait dengan big data maka semakin tinggi pula kemampuan komputasi yang dibutuhkan untuk menjaga keamanan data melalui proses kriptografi. Terkait dengan hal tersebut maka kemampuan komputasi yang efisien untuk mempertahankan keamanan data dalam blockchain ini menjadi tantangan tersediri. Selanjutnya terkait dengan isu standarisasi, teknologi blockchain yang memungkinkan pertukaran data dalam berbagai lingkungan yang berbeda-beda membutuhkan standarisasi untuk tetap menjamin keamanan dan integritas datanya. Tantangan terakhir terkait dengan kompleksitas dari big data itu sendiri, penulis mengungkapkan bahwa sifat kompleks dari big data harus dipastikan saat diintegrasikan dengan blockchain karena akan mempengaruhi cara penanganannya dalam model pemrosesan big data. Selain itu, pemetaan antara kompleksitas vs komputasi, konsumsi energi vs efisiensi harus dievaluasi untuk menetapkan sarana berbagi data yang efektif.

1. Arah Pengembangan di Masa Mendatang

Dalam paper ini penulis mengemukakan 2 (dua) arah pengembangan di masa mendatang terkait penerapan teknologi blockchain pada big data yaitu Adaptive Blockchain Design for Big Data dan Blockchain for 5G Big Data. Adaptive Blockchain Design for Big Data berfokus kepada bagaimana di masa mendatang sumber daya yang dibutuhkan dalam memfasilitasi kompleksitas komputasi integrasi blockchain dengan big data dapat dilakukan secara adaptif sesuai dengan tingkat kompleksitasnya sehingga tidak terjadi pemborosan sumber daya atau penurunan performa sistem yang diakibatkan oleh kurangnya sumber daya yang diperlukan. Sedangkan Blockchain for 5G Big Data lebih ke arah perkembangan teknologi komunikasi dari 4G ke 5G yang akan mempengaruhi bagaimana mobile-devices, IoT, Cloud, dan Software Defined Networking (SDN) berperan dalam desentralisasi yang merupakan salah satu dari keunggulan teknologi blockchain. Dengan berkembangnya teknologi 5G maka akan dimungkinkan terwujudnya integrasi blockchain big data melalui teknologi komunikasi 5G.

Referensi: Deepa, N., Pham, Q.-V., Nguyen, D. C., Bhattacharya, S., Prabadevi, B., Gadekallu, T. R., Maddikunta, P. K. R., Fang, F., & Pathirana, P. N. (2022). A survey on blockchain for big data: Approaches, opportunities, and future directions. Future Generation Computer Systems, 131, 209–226. https://doi.org/10.1016/j.future.2022.01.017