Proof of Work (PoW) en Proof of Stake (PoS) zijn de twee belangrijkste consensus mechanismen voor blockchains. Deze mechanismen zorgen ervoor dat computers in een blockchainnetwerk met elkaar kunnen samenwerken. Omdat beide algoritmes hetzelfde doel voor ogen hebben, worden ze vaak als ‘concurrentie’ van elkaar gezien.
Belangrijk om te benoemen is dat Ethereum van Proof of Work overgaat naar Proof of Stake. We leggen je in dit artikel uit wat Proof of Work en Proof of Stake is, en vertellen je ook wat de reden voor Ethereum is om over te gaan op PoS.
Inhoudsopgave
Wat is Proof of Work (PoW)?
Proof of Work, afgekort als PoW, is een consensus mechanisme dat door blockchains gebruikt wordt voor het bereiken van consensus binnen het netwerk. Het netwerk van een blockchain bestaat uit duizenden, al dan niet tien- of honderdduizenden computers. Deze computers moeten het natuurlijk wel met elkaar eens zijn wanneer ze zo efficiënt mogelijk willen werken.
Een netwerk dat gebruik maakt van Proof of Work bestaat uit computers die miners heten. De miners zijn bezig om alle transacties die gebruikers maken te verwerken. Er wordt dan gecontroleerd of de transacties wel gemaakt kunnen worden, en of ze geen fouten bevatten. De miners die alle transacties als eerste heeft verwerkt, mag de transacties als ‘blok’ toevoegen aan de blockchain.
De transacties worden dan samengevoegd tot een geheel, waarna de hash van het vorige blok wordt toegevoegd. Het nieuwe blok zal nu worden omgezet naar een hash, welke gebruikt gaat worden voor het eerstvolgende blok. Op deze manier ontstaat er een keten van blokken (de blockchain).
Beloning voor de snelste miner
Miners verwerken transacties niet zonder reden. Dat doen ze omdat de miner die als eerste alle transacties heeft verwerkt een beloning krijgt. Deze beloning is een vooraf bepaald aantal cryptomunten.
Naast het toevoegen van blokken zijn miners ook bezig met het uitvoeren van controles. Ze controleren bijvoorbeeld of een blok wel geldig is. Wanneer een miner claimt als eerste een nieuw blok klaar te hebben, controleren de andere miners of dit blok geldig is. Minimaal 51% van het netwerk moet instemmen met de geldigheid van het blok. Dit principe wordt het Byzantine Fault Tolerance (BFT) protocol genoemd.
Op het moment dat blijkt dat een blok niet geldig is en/of een miner probeert het netwerk met opzet te manipuleren, kan het netwerk ervoor kiezen de miner te verwijderen. Ook hiervoor zal een worden gestemd volgens het BFT-principe.
Bitcoin (BTC) is de bekendste gebruiker van Proof of Work, gevolgd door Ethereum (ETH). Ethereum is bezig met de overgang naar Proof of Stake, als onderdeel van de upgrade naar Ethereum 2.0.
De voordelen van Proof of Work
- Proof of Work heeft zich al op grote schaal bewezen. Bitcoin is de grootste en meest gebruikte blockchain ter wereld, welke gebruik maakt van PoW. Het is duidelijk dat het mechanisme op grote schaal werkt.
- Het PoW-mechanisme is ontzettend veilig. Omdat er veel computerkracht nodig is bij het verwerken van transacties, krijgen hackers geen kans om data te manipuleren.
De nadelen van Proof of Work
- Proof of Work is geen duurzaam mechanisme. Dit komt doordat duizenden miners tegelijkertijd hetzelfde blok verwerken, terwijl uiteindelijk slechts het werk van één miner wordt gebruikt;
- Miners moeten van steeds betere hardware gebruik maken om zo snel mogelijk transacties te kunnen verwerken. Hierdoor zijn er weinig nieuwkomers en bundelen miners hun krachten met andere miners in mining pools. Het netwerk van een PoW-blockchain is hierdoor een stuk minder decentraal dan ooit bedoeld was.
Wat is Proof of Stake (PoS)?
Proof of Stake, afgekort als PoS, is een consensus mechanisme dat wordt gezien als tegenhanger van Proof of Work. Dit algoritme wordt gebruikt door blockchain-netwerken voor de validatie van transacties en creatie van nieuwe blokken. De manier waarop dat gebeurd verschilt van Proof of Work.
De computers in het netwerk van een PoS-blockchain heten validators. Zij kunnen niet zomaar deelnemen aan het netwerk. Daarvoor moeten ze een aantal cryptomunten (de stake) vastzetten in het netwerk. Dit principe wordt staking genoemd. Vervolgens kiest het netwerk willekeurig een validator uit.
De kans om gekozen worden is groter wanneer ook de stake groter is. Dat is niet omdat ze de rijken mensen rijker willen maken, maar uit veiligheidsoverwegingen. Op het moment dat een validator een blok klaar heeft, wordt deze gecontroleerd door de andere validators. Wanneer blijkt dat het blok klopt, wordt deze toegevoegd aan de blockchain en ontvangt de validator een beloning.
Mocht blijken dat het blok niet klopt, zal de validator een boete ontvangen. Dit boetesysteem wordt gebruikt om ervoor te zorgen dat validators hun werk goed afleveren. Daar heeft de blockchain namelijk veel baat bij. Des te hoger de stake die een validator inzet, des te meer de validator te verliezen heeft. De kans dat iemand met opzet het netwerk zal manipuleren is dan erg klein.
De voordelen van Proof of Stake
- Proof of Stake heeft minder energie nodig om te kunnen werken. Validators worden van te voren gekozen, en daarom is er maar één validator bezig met de verwerking van transacties. PoS verbruikt een stuk minder energie.
- Men verwacht dat Proof of Stake schaalbaarder is. De technische werking van Proof of Stake kan ervoor zorgen dat dit consensus mechanisme een stuk schaalbaarder is, al zal het nog op grote schaal getest moeten worden.
De nadelen van Proof of Stake
- Je hebt veel geld nodig om mee te kunnen doen als validator. Daarom is het vooral weggelegd voor mensen die al veel cryptomunten hebben. Je zou kunnen stellen dat de rijken uiteindelijk rijker worden, en de kloof tussen rijk en arm groeit.
- Proof of Stake is minder veilig dan PoW, omdat je het netwerk al kunt toetreden met geen tot weinig cryptomunten. Hierdoor zou het mogelijk zijn om minimaal 51% van het netwerk in handen te krijgen, al is dit erg onwaarschijnlijk.
- Nog niet op grote schaal getest. De grootste blockchains maken gebruik van Proof of Work, en daarom weten we nog niet hoe Proof of Stake op grote schaal zal werken.
De verschillen tussen PoW en PoS
Proof of Work is het eerste consensus mechanisme voor blockchains. Daarom is Proof of Work al veel langer in gebruik, en heeft men dit mechanisme ook al op grotere schaal kunnen testen.
Het eerste verschil is dat de computers die transacties valideren in PoW miners heten, terwijl we ze in PoS validators noemen. De miners worden beloond voor de rekenkracht die ze leveren, terwijl validators worden beloond voor de stake die ze inzetten.
Miners zijn continu met elkaar aan het strijden om wie als eerst een nieuw blok klaar heeft. Binnen PoS wordt een validator van te voren gekozen. Er is dus altijd maar één validator in het netwerk bezig met de controle van transacties. Hierdoor is er veel minder energie nodig om een PoS-netwerk draaiende te houden, dan dat er bij PoW nodig is.
Waarom gaat Ethereum van Proof of Work naar Proof of Stake?
Ethereum is bezig met een upgrade, genaamd Ethereum 2.0. Bij deze upgrade gaan er een aantal dingen veranderen binnen de blockchain en het netwerk van Ethereum. Een van de belangrijkste veranderingen is het consensus mechanisme. Ethereum maakt nu nog gebruik van Proof of Work, maar dit gaat veranderen naar Proof of Stake.
De voornaamste reden om over te gaan op Proof of Stake is omwille van de schaalbaarheid. Het netwerk van Ethereum liep al lange tijd op zijn tenen. Het was ontzettend duur om een transactie te verwerken (soms enkele honderden dollars). Ook moesten gebruikers lang wachten voordat hun transactie was verwerkt. Dit noemen we ook wel het schaalbaarheidsprobleem. Het is een probleem waar niet alleen Ethereum, maar ook Bitcoin tegenaan loopt.
Eén van de oorzaken van het probleem omtrent schaalbaarheid is Proof of Work. Het is algemeen bekend dat Proof of Work geen schaalbaar mechanisme is. Men verwacht dat Proof of Stake wél schaalbaar is. Het is belangrijk om te onthouden dat het hier om een verwachting gaat. Proof of Stake is namelijk nog nooit op grote schaal ingezet. De twee grootste blockchains maken namelijk gebruik van Proof of Work. Niemand weet daarom zeker of Proof of Stake voor een beter schaalbare blockchain gaat zorgen.
Een andere reden om over te gaan op Proof of Stake is omwille de duurzaamheid. Er is veel kritiek op Proof of Work omdat er ontzettend veel energie voor nodig is. Dit stoort de adoptie van de blockchaintechnologie, omdat duurzaamheid op dit moment een belangrijke trend is. Door over te gaan op Proof of Stake draagt Ethereum bij aan een duurzamere wereld en hoopt het sneller geadopteerd te worden.
Conclusie
Proof of Work is een consensus mechanisme waarbij miners tegelijkertijd transacties controleren. De miner die als eerste alle transacties heeft gecontroleerd, ontvangt een beloning en mag zijn blok toevoegen aan de blockchain. Hier is echter ontzettend veel energie voor nodig, en het netwerk van een PoW-blockchain is allesbehalve schaalbaar.
Proof of Stake is daarentegen een stuk duurzamer en schaalbaarder omdat validators van te voren worden gekozen om een blok toe te voegen. Zij moeten hiervoor een stake inzetten, die je kunt vergelijken met een borg. Mochten ze de blockchain willen manipuleren, kan de stake worden afgepakt. Dit moet gelden als motivatie voor het leveren van goed werk.
Omdat Proof of Stake duurzamer en schaalbaarder lijkt te zijn dan Proof of Work, heeft men besloten om Ethereum over te laten gaan op Proof of Stake. Het is noemenswaardig om te zeggen dat Proof of Stake nog nooit op grote schaal is toegepast. Daarom is het ook nog niet zeker of de overgang naar Ethereum 2.0 ook echt voor het gewenste effect gaat zorgen.
Word lid van de Bitcoin/Cryptocurrency Facebook groep om geen enkel nieuwsbericht te missen en kom naar de Telegram om mee te discussiëren.
