Home » Proof of work

Proof of Shit

proof of work

Er zijn een behoorlijk aantal varianten op Proof of Work. Er komen er steeds meer bij. Waarschijnlijk om bloggers steeds opnieuw een hoofdstuk te laten toevoegen als ze hier over geschreven hebben.

Proof of Work

Proof of Work werd al in 1993 verzonnen door Cynthia Dwork en Moni Naor om denial-of-service aanvallen of spam op een netwerk te voorkomen door “some work” van een serviceaanvrager te eisen, meestal verwerkingstijd (en maakt een aanval dus kostbaar). De term Proof of Work werd gemunt door Markus Jakobsson en Ari Juels in 1999. In 2008 kwam de beroemde whitepaper van Bitcoin uit, gebaseerd op Proof of Work en geschreven door “Satoshi Nakamoto”.

Proof of Work is de eerste vorm van het minen van een nieuw block op de blockchain, o. a. bij Bitcoin. Het is een consensus algoritme, waarbij iedere transactie gevalideerd moet worden door nodes en als beloning voor hun “werk” (oplossen van een moeilijke wiskundige puzzel) krijgen deze nodes een van te voren vastgestelde hoeveelheid van een cryptocurrency. Het is een cryptografisch, zero knowledge proof (een node bewijst aan een verifiërende node dat hij de waarde kent van X zonder verdere informatie te geven) protocol.

In de praktijk werkt het ongeveer zo: je bent een puzzel op aan het lossen met tien man (de begindagen van Bitcoin). De opdracht is een getal tussen 1 en 1000 te raden. Met een computer heb je dat zo gedaan en als er te snel te veel blocks bijkomen op de blockchain moet de puzzel moeilijker gemaakt worden. Het aantal blocks dat gevonden mag worden staat immers vast. Dus de puzzel wordt nu het raden van een vermenigvuldiging van 2×2 cijfers, bijvoorbeeld 34×25. Wie de uitkomst van 850 geraden heeft “wint” het nieuwe block en schrijft deze “hash” (gegevens) aan het begin van het nieuwe block.

Naarmate er meer miners komen vanwege de steeds hogere beloningen in prijs van een coin moet dus ook de moeilijkheidsgraad omhoog gaan. Zo is er steeds meer werk (computerkracht) nodig om de puzzel op te lossen. De uitgifte van nieuwe blocks kan zo binnen de vooraf ingestelde aantallen blijven, anders waren alle Bitcoins (of andere coins) binnen no time geminet.

Proof of Work levert een veilige, decentrale blockchain op die niet meer veranderd kan worden. Het is een systeem zonder permissie, geen centraal orgaan hoeft ook maar iets te accepteren, het gaat automatisch.

De laatste tijd komt dit systeem negatief in het nieuws vanwege de enorme hoeveelheden stroom die hier bij verbruikt worden, vooral door Bitcoin.

Proof of Work komt bij een aantal oudere coins veel voor, zoals Ethereum (al stapt deze over op PoS) en Litecoin. Je kunt deze coins dus nog minen met een soort computer met veel rekenkracht en zeer krachtige videokaarten, een miner. Voor coins die veel waard zijn worden de sommen steeds lastiger en heb je steeds duurdere apparatuur nodig, die steeds meer stroom verbruiken.

Een Ethereum miner kan wel 5 tot 10.000 euro kosten en een Bitcoin miner is vrijwel onbetaalbaar. Als de stroomkosten hoog zijn in je land ten opzichte van de rest van de wereld is minen dan ook niet erg rendabel, tenzij je absolute topapparatuur koopt voor enorme prijzen.

Toch is Proof of Work nog altijd een veel betere oplossing voor belangrijke problemen dan de status quo handhaven op het gebied van dure middlemen. Dat heeft alles te maken met de blockchain, die decentraal, foutenvrij en onveranderbaar en dus oncorrumpeerbaar is.

Kijken we bijvoorbeeld naar banken dan zien we dat deze centraal geleid worden, corrupt kunnen zijn en fouten kunnen maken met vastleggen. Voorts kan de veiligheid niet gegarandeerd worden en kan er censuur optreden, hetgeen bij blockchain heel goed op orde is. De blockchain en PoW zijn dus betrouwbaar en dat kunnen we van banken niet zeggen.

Tijd voor wat varianten van minen.

Proof of Elapsed Time

Variant van Proof of Work, waarbij via een loterij miners getrokken worden om een nieuw block te minen. Iedereen heeft dus evenveel kans om dat te mogen doen en gratis crypto te krijgen. Het is een erg eerlijk systeem, want de grootte van je stack of hoe duur je apparatuur is doet er niet toe.

Het is echt een variant voor poëten.

Uitgevonden door Intel Corporation in 2016 en samen met Linux en IBM ontwikkeld. Kenmerken:

  • KYC.
  • Random tijd voor iedere node waarin hij niks doet.
  • Kortste random tijd wint de loterij en minet een block.
  • Permissioned consensus in plaats van permissionless.

Voorbeeld: Hyperledger Sawtooth.

Delayed Proof of Work

Om de zoveel tijd wordt een snapshot gemaakt van het netwerk. Dit is een kopie die gebruikt kan worden voor het beveiligen van het netwerk en als verdediging tegen een 51% aanval. Hij moet nu 2/3e van de hashing power hebben om foutieve blocks, bijvoorbeeld double spending blocks, te genereren.

De backup kan gebruikt worden om de blockchain te herstellen in het geval van een aanval.

Voorbeeld: Komodo, een fork van ZCash.

Proof of Access

Deze variant van Proof of Work vraagt aan een node of hij toegang heeft tot oudere blocks, alsmede het voorgaande block. Wordt dit bevestigd dan is er consensus en mag hij een nieuw block aan het netwerk toevoegen.

Voorbeeld: Arweave.

Proof of Stake

De eerste cryptocurrency die met Proof of Stake werkte zal je vast niet bekend in de oren klinken: Peercoin in 2012. In 2013 volgde NXT. Nu Ethereum er mee gaat werken wordt het protocol steeds bekender, al is het al een tijdje de cryptowereld aan het veroveren met coins als Cardano, Polkadot en Tezos.

Zoals je nu wellicht weet moeten nieuwe munten op een blockchain terecht komen via een protocol. Bij Proof of Stake worden nieuwe coins aan de blockchain toegevoegd door validators die een grote hoeveelheid aan coins hebben en dus een groot belang bij het correct valideren van een nieuw block.

Deze validatoren krijgen hiervoor een vergoeding in de vorm van transactiekosten die aan hen worden toegekend. Verder krijgen ze vooraf vastgestelde vergoedingen die andere stakers ook krijgen. Je zou het een wealth-distributed systeem kunnen noemen. Hoe rijker je bent, hoe meer voordelen je geniet.

Wat ook meetelt is de tijd dat je deze crypto gestaket hebt. Hoe langer, hoe meer kans dat je een nieuw block mag toevoegen en de transactiekosten bemachtigt. Op deze manier proberen deze netwerken betrouwbare validatoren te krijgen.

Overigens, als een node een fout maakt met het toekennen van een nieuw block staat daar een straf tegenover van het verliezen van een deel van de stake. Zo hou je de big bags eerlijk door het principe van eigenbelang toe te passen.

Om het nog een beetje eerlijk te houden gebruikt Proof of Stake ook het zogenaamde randomized toekennen van een validator om een nieuw block toe te voegen, anders zouden slechts een paar nodes alle transacties valideren.

Het belangrijkste verschil met Proof of Work is dat het toevoegen van een block nauwelijks energie verbruikt. Ook is het minder gecentraliseerd, want iedereen kan meedoen, zelfs met kleine bedragen, om een passief inkomen te genereren. Op deze manier kan de prijs ook stijgen, omdat meer mensen hun coins niet zo maar verkopen en er schaarste ontstaat.

Verder is een 51% attack vrij zinloos, omdat je dan een onbetrouwbare validator creëert en zo je eigen geld laat verdampen, naast dat het enorme bedragen kost. Nothing at stake (conflicten tussen validators en blocks op de verkeerde chain valideren en zo double spending creëren) is dan ook een verzonnen probleem, als je het mij vraagt. PoS is ook veel beter schaalbaar en sneller dan PoW.

Delegated Proof of Stake

Bij deze subvorm van PoS worden er mensen gedelegeerd om blocks aan de blockchain toen te voegen. Deelnemers aan het netwerk stemmen over wie de validators zullen worden en een bepaald aantal mensen wordt dan een delegate, ongeveer zoals bij een representatieve democratie.

Een van de grote voordelen van dit systeem is dat er erg weinig miners zijn. Dit zijn immers de delegates. Hierdoor is het supersnel en schaalbaar. Verder is DPoS een systeem dat een delegate kan kiezen die helemaal niet veel coins heeft, maar zich enorm inzet voor het netwerk.

Zo krijg je dus een écht Proof of Work! Als je eenmaal een delegate bent zul je dat heel graag willen blijven, want het levert echt veel op. Gebroken verkiezingsbeloftes of een gespleten tong zul je hier dus niet snel tegenkomen! Verder kost het nog minder stroom, niet slecht.

Er zijn ook nadelen verbonden aan dit systeem. Er kan sprake zijn van vriendjespolitiek. Bepaalde delegates worden alleen maar gekozen vanwege hun netwerk, zelfs als ze er niks voor doen. Heb je een heel kliekje van vriendjes die elkaar de bal toespelen, dan kan zelfs het hele project op losse schroeven komen te staan, omdat de gedelegeerden slechts hun eigen belang dienen en in de pot graaien of het project de nek om draaien met een aanval of verkeerde afslag. Hier moet een project natuurlijk oersterke protocollen voor hebben, anders is het zo gedaan met de coin. Voorbeeld: EOS.

Effective Proof of Stake

Het doel hiervan is om te voorkomen dat de coins die gestaket zijn zich gaan centraliseren door middel van een combinatie van early proof of stake (betrouwbaarder) beter te belonen en toch nieuwkomers een kapitalistisch interessante reden om te staken te geven.

Voorbeeld: Harmony.

Pure Proof of Stake

Elke invloed van een staker op de keuze van een nieuw block is afhankelijk van het aantal tokens dat men in bezit heeft. Gebruikers worden gerandomiseerd en geheim gekozen om blocks te valideren en voor blocks te kiezen. Iedereen kan gekozen worden, maar als je meer coins hebt wordt je sneller gekozen. Pure Proof of Having a Lot of Money, dus. Als je veel loten hebt, win je de loterij nou eenmaal vaker.

Met dit systeem wordt de veiligheid van het hele protocol in handen gelegd bij de meerderheid van de deelnemers, waarbij het frustreren van het systeem door eigenbelang dom zou zijn, omdat de waarde van de coins van de staker dan omlaag zou gaan.

Het is zeer gedecentraliseerd vanwege de loterij, waardoor veel bekende trucs als veel accounts aanmaken of vriendjespolitiek van gedelegeerden onmogelijk is.

Bekende coin die hier mee werkt: Algorand.

Bonded Proof of Stake

Hierbij zetten mensen een gedeelte van hun coins weg (bonding) om het valideren van nieuwe blocks te beïnvloeden tegen vergoeding. Hoe meer coins je weg zet, hoe meer stemmingskracht je hebt. Je zet je coins dan vast voor een bepaalde tijd.

Een groot nadeel hiervan is, dat je gestakete coins voor lange tijd vast zitten en er kan veel gebeuren in die tijd met de waarde er van.

Bekende coin die er gebruik van maakt: Cosmos.

Nominated Proof of Stake

Polkadot gebruikt Nominated Proof of Stake. Een nominator staket wel de cryptocurrency DOT, maar is geen node.

Proof of Stake Time

Vericoin werkt met het protocol PoST, waarbij je meer opbrengsten krijgt naarmate je de coin langer staket. Hierdoor wordt het netwerk steeds betrouwbaarder en is de kans steeds groter dat je de coins gestaket laat, omdat de opbrengsten steeds hoger worden.

Toen ik bij CoinGecko keek was het trading volume voor deze coin maar liefst 800 dollar. Dat krijg je dan wel. Niemand wil de coin kwijt. Maar zo te zien wil ook niemand de redelijk unieke Vericoin hebben, plaats 1500+.

Leased Proof of Stake

Waves werkt hier mee. Die willen mensen wel hebben, zo te zien.

Je moet op zijn minst 1000 Waves hebben om een node te zijn; dat zijn heel wat golven. Op het moment van schrijven is dit meer dan €20.000. Nodes kunnen Waves leasen van stakers om zo blocks te minen en toe te voegen aan de blockchain. Deze leasers krijgen dan een gedeelte van de opbrengsten hier van.

Blijkbaar moet je als leaser ook nog de juiste node er uit weten te pikken, want de ene node is effectiever dan de ander. Ze hebben hiervoor Fair Proof of Stake ingevoerd, waarvoor je, zoals gewoonlijk, weer een nerd moet zijn om een hele paper door te lezen en te snappen wat daar staat. Nou ja, je kunt altijd trial and error doen. De node bezitter kan zelfs zijn eigen voorwaarden stellen, dus being picky is nogal belangrijk. Geen coin voor watjes!

Als leaser kun je altijd de lease stoppen en overstappen op een beter aanbod.

Anonymous Proof of Stake

ZPoS. PIVX maakt gebruik van dit protocol. Hiermee kun je anoniem staken en rewards krijgen, zonder dat de buitenwereld je kan bespioneren.

Hybrid Proof of Stake

DASH. Combineert Proof of Work en Proof of Stake. Probeert het beste uit de twee werelden te halen.

Delegated Proof of Contribution

ICON gebruikt dit om houders van de coin te laten stemmen op mensen die bewezen hebben iets voor het netwerk te doen, terwijl ze tegelijkertijd door dit te doen zelf rewards krijgen voor hun stemmen als stakeholders. ICON doet dit om te voorkomen dat apathische beleggers grote rewards krijgen door simpelweg veel coins te staken.

Ook Klaytn werkt met Proof of Contribution, waarbij elke bijdrage aan het netwerk wordt vergoed.

Secure Proof of Stake

Bij het maken van een nieuw block kiest dit protocol de validators uit een willekeurige bron die niet te voorspellen of beïnvloeden is. Het werkt met aantal coins gestaket, maar ook met een rating van de staker. Wie over de schreef gaat zal niet alleen zijn stake verliezen, maar ook niet meer gekozen worden als validator.

Voorbeeld: Elrond.

Treshholded Proof of Stake

Een variant van Delegated Proof of Stake en Proof of Authority, waar NEAR mee werkt.

Roll Delegated Proof of Stake

Gerandomiseerde Delegated Proof of Stake, waarbij Roll staat voor het rollen van een dobbelsteen. Wordt gebruikt om de tekortkomingen van Delegated Proof of Stake te voorkomen. Er zijn dus wel afgevaardigden, maar het valideren van een transactie of block wordt door een willekeurige delegate gedaan.

Voorbeeld: IoTeX.

Proof of Authority

VeChain is een van de meest notabelen waarbij gebruik wordt gemaakt van het Proof of Authority protocol. Ontwikkeld door Gavin Wood, voormalig medewerker van Ethereum, worden nieuwe blocks door validators gecreëerd op basis van de autoriteit of reputatie die een validator heeft. De identiteit van deze validator is ook bekend, dus hij wil zijn reputatie niet op het spel zetten door iets fout te doen bij het valideren.

Bij dit consensus algoritme zijn de validators meestal bekend, tenzij er een de fout in gaat en zijn reputatie te grabbel gooit en ingewisseld wordt voor de volgende. Dat kan erg veel geld schelen, dus dat komt niet veel voor. Het is dan ook een erg betrouwbaar systeem. Doordat er niet veel validatoren zijn is het ook erg snel.

Voordelen van Proof of Authority: minder energie nodig ten opzichte van Proof of Work. Je hebt ook geen dure hardware nodig. Bedrijven hebben vaak deze autoriteit nodig om er zeker van te zijn dat een validator betrouwbaar is en dus zorgt het voor meer adoptie. Verder is het snel en voorspelbaar.

Nadelen zijn er ook en die zijn niet mis. Omdat validatoren bekend zijn kunnen ze afgeperst worden om bepaalde dingen te doen, of dat nu door criminelen is of door overheden. Het is ook veel minder decentraal dan andere cryptocurrencies. Het lijkt me nou echt een systeem geschikt voor overheden, zoals China. Laat VeChain daar nou net vandaan komen.

Ook organisaties die betrouwbare validatoren die ze kennen nodig hebben, zoals banken, kunnen goed overweg met Proof of Authority blockchain. Het heeft wel wat weg van een totalitaire coin. Al is de onderliggende blockchain natuurlijk altijd heel bruikbaar.

Proof of Coverage

Helium werkt met het Proof of Coverage protocol, waarbij ze checken of hotspots zijn waar ze claimen te zijn. Hotspots moeten immers zorgen voor coverage, oftewel het draadloze netwerk van Helium aansluiten en daarom moet men zeker zijn dat de locatie klopt. Het doel is om een wereldwijd netwerk te bouwen.

Door gebruik te maken van radiofrequentie kunnen ze spotten waar een bepaald apparaat, dat zijn locatie uitzendt, zich bevindt. Het is volgens natuurkundige wetten opgezet. Er wordt gebruik gemaakt van drie rollen:

  1. Challenger: eens per 300 blocks volgt er een PoC challenge.
  2. Transmitter of ook wel challengee: je bent verantwoordelijk voor het sturen van een pakketje als baken. Deze pakketjes moeten dan weer door getuigen (andere hotspots) opgepikt worden.
  3. Witness: pikken pakketjes op van andere hotspots.

Als een hotspot een challenge stuurt verdient hij hiermee Helium. Hoe meer hotspots deze challenge opmerken, hoe minder de rewards zijn, deze worden dan gedeeld.

Het minen van Helium kost vrijwel geen stroom, net zo veel als een modem. Het bemachtigen van een hotspot is weer een heel ander verhaal. De wachttijden worden steeds langer, zelfs een half jaar. Blijkbaar hadden ze niet gedacht dat het populair zou worden, want dit soort levertijden horen in de 19e eeuw thuis, toen er nog boten rond voeren.

Proof of History

Solana is bekend vanwege zijn Proof of History concept. Als transacties goedgekeurd moeten worden zal er een timestamp geïntegreerd worden om de blockchain efficiënter te maken. Nodes zetten dan een keten van gebeurtenissen op en deze werken als een cryptografische klok voor het netwerk.

Wat Solana anders doet is de blockhoogte gebruiken als tijdstempel. Dit is veel sneller dan het gebruiken van twee tijdstempels, zoals bij Bitcoin: een voor de block header en een voor de productie van het transactie block. Op dit moment kan Solana 65.000 transacties per seconde verwerken en dat is nogal wat, vergeleken met de concurrentie.

Proof of Capacity

Ook wel bekend als Proof of Space. Filecoin.

Stel iemand wil informatie opslaan. Hij zet deze vraag in de markt en miners die Filecoin hebben kunnen via een Proof of Capacity of Proof of Space laten weten dat ze deze informatie kunnen opslaan. Jan op de hoek krijgt de opdracht toegewezen en slaat de boel op en verdient zo Filecoin. Deze informatie wordt dan opgeslagen op de blockchain.

Proof of Capacity is dus niks anders dan bewijzen dat je ruimte hebt om informatie op te slaan.

Proof of Importance

Earnest wist daar al alles van vorige eeuw.

NEM. Proof of Importance is een mechanisme waarmee je bepaalt welke nodes een block mogen toevoegen aan de blockchain. Dit proces wordt harvesten genoemd bij NEM. Je moet op zijn minst 10.000 NEM hebben om hiervoor in aanmerking te komen. Erg earnest is het dus niet. The rich get richer! Maar NEM heeft hier een oplossing voor:

  • Vesting: je moet 10k coins hebben, hoe meer je geharvest hebt hoe belangrijker je bent en PoI telt alleen voor coins in je account die er al een tijd in staan.
  • Transactie partners: NEM beloont mensen die met andere mensen op het NEM netwerk coins uitwisselen, dit systeem kan niet getrukeerd worden door met jezelf te handelen, doordat de netto overdracht in tijd meegerekend wordt.
  • Aantal en omvang van je transacties in de laatste 30 dagen: elke transactie boven een bepaalde waarde telt mee bij zijn PoI, grotere en frequentere transacties hebben een grotere impact op je PoI score.

Als ik het dus goed begrijp moet je 10k coins hebben, ze in zo groot mogelijke hoeveelheden met anderen traden en ondertussen zo veel mogelijk transacties plaatsen en daarbij in de gaten houden dat je nog steeds 10k aan coins hebt, waardoor je PoI omhoog gaat, je meer harvest en repeat… Nou, ik zou dan maar goed kijken wat die transactiekosten zijn! Neem de lijst er bij en zoek naar: zo laag mogelijke handelskosten op een exchange!

Raarrrrrrr. Mag ik dit zeggen? Ja, dat mag ik zeggen.

Delegated Proof of Broker

Orion heeft een nieuw protocol in de markt gezet waarbij brokers op zijn minst $10.000 aan ORN tokens moeten hebben, de broker software geïnstalleerd moeten hebben en hun tokens over meerdere exchanges hebben verdeeld. De software gaat dan automatisch trade routes uitvoeren via de liquiditeitsaggregator van de accounts van de broker, die daarmee een gedeelte van de fees van een trade krijgt.

Ze werken ook met Proof of Stake voor mensen die geen broker willen worden of te weinig coins hebben. Brokers moeten zorgen voor aantrekkelijke fees, zodat ze ook gekozen worden om de trade uit te voeren. Stakeholders kunnen dan weer stemmen over de toekomst van het protocol en voor welke brokers trades mogen uitvoeren. Gaat een broker in de fout dan wordt hij verbannen van het protocol en krijgen de traders hun geld terug van hem.

Er worden geen coins gemined en brokers zijn simpele uitvoerders, waardoor Orion heel efficiënt en schaalbaar is.

Proof of Participation

Hierbij word je beloond voor je bijdragen aan het netwerk. Iedere node krijgt een score. Als je op 0 uitkomt word je er uit gekieperd. Meestal heb je dan iets corrupts gedaan, zoals een foutief block goedkeuren of zo.

Het consensus algoritme kiest zelf een node uit om een block te valideren. Als je een goed block maakt gaat je score omhoog, maak je een foutief block dan daalt je score. Dit wordt bepaald door de andere nodes.

Voorbeeld: ZooBC.

Proof of Transfer

Proof of Transfer is het eerste consensus algoritme tussen twee blockchains. Bitcoin is hierin de basis chain en Stacks de connected chain. In PoX wordt het kiezen van de leider op de Bitcoin blockchain gedaan. In plaats van elektriciteit te verbruiken met Proof of Work gebruikt PoX Bitcoins die al gemined zijn als een “proof of computation”. Miners representeren de kosten van het minen in Bitcoin.

Transfer staat hierbij voor het overhevelen van coins om de leider te worden. STX miners bieden op het leider worden van de volgende ronde. Het protocol selecteert de winnende miner, aka de leider, van een ronde door een verifieerbare willekeurige functie. De leider schrijft het nieuwe block op de Stacks blockchain en munt de opbrengst: nieuw gemaakte Stacks voor het block, fees voor de smart contracts en de transacties.

Bitcoin die gebruikt is voor het bieden om de leider te worden gaan naar productieve Stacks houders die meehelpen met de consensus.

Proof of Storage

Bewijs dat je iets volledig vanaf je computer runt.

Voorbeeld: Gala Games.

Proof of Burn

Dit is een wat raar opgezet systeem. Als je coins verbrandt door ze bijvoorbeeld naar een verkeerd adres of een burn adres te versturen mag je een nieuw block valideren en dus minen. Het doel hiervan is om netwerkactiviteit te genereren en bepaalde coins meer waarde te geven.

Voorbeeld: Slimcoin.


Mocht je nog een of ander Proof of Shit protocol kennen dat nog niet genoemd is, dan kun je dit op het forum melden. Heb ik weer wat te schrijven.