Wat is Proof of Work?
Proof of Work is letterlijk bewijs dat je het gevraagde werk hebt gedaan. Het werk dat je bij Proof of Work moet doen is het raden van een hele grote waarde, bij Bitcoin is dat uit een range van 256 bits. Dit is dan een waarde van 2258 oftewel 2 tot de 258e macht. Als je deze waarde (getallen tussen 0 en 9 en letters tussen a en f) wilt raden, ben je wel even bezig.
Daarom doen alle miners samen er ongeveer tien minuten over om dit getal te raden. Miners ruilen hun rekenkracht dus in voor het recht om af en toe een nieuw blok te mogen toevoegen aan een Proof of Work blockchain. Dit systeem werkt nog steeds goed. Straks gaan we wat dieper hierop in.
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.
Waar komt Proof of Work vandaan?
Proof of Work werd al in 1993 verzonnen door Cynthia Dwork en Moni Naor om denial-of-service aanvallen (DDoS) of spam op een netwerk te voorkomen door “some work” van een serviceaanvrager te eisen, meestal verwerkingstijd (dit maakt een aanval dus kostbaar).
In 1997 verzon Adam Back het HashCash Proof of Work algoritme. Hiermee wilde hij e-mail spam en DDoS (Distributed Denial of Service) aanvallen bestrijden door een beetje rekenkracht te eisen van de afzender van een bericht. Door deze kleine ingreep werd het versturen van spam en het lamleggen van een server opeens kostbaar en onrendabel.
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“.
Bitcoin Proof of Work
Proof of Work is de eerst verzonnen vorm voor het maken (minen) van een nieuw blok op de blockchain van een cryptocurrency, zoals bij Bitcoin. Het is een consensus algoritme, waarbij ieder blok gevalideerd moet worden door miners en nodes. Als beloning voor het “werk” dat ze gedaan hebben (de oplossing vinden) mogen miners nieuwe munten creëren en de transactiekosten uit de afgelopen blokperiode incasseren. De miners krijgen een vooraf vastgestelde hoeveelheid van de cryptocurrency waar ze aan “werken”. De belangrijkste reden voor het bestaan van Proof of Work is het tegengaan van manipulatie van gegevens, door een hoge prijs te zetten op fraude.
Wat is Bitcoin minen?
Er staat zo veel informatie in de voorgaande alinea dat we toch even wat dieper op de materie in moeten gaan. Ieder blok bij Bitcoin (en andere Proof of Work blockchains) kan pas worden gemaakt als een miner de waarde raadt van het 256 bits protocol (in het geval van Bitcoin). Om een idee te krijgen om hoeveel mogelijkheden het gaat hebben we het getal (nog zonder de letters dus) eens uitgeschreven, zodat je weet om welke grootte het gaat:
115.792.089.237.316.195.423.570.985.008.687.9078.532.6998.466.564.056.4039.457.584.007.913129.639.936
Dat is 2258 als je het uitrekent. Gooi je er ook nog letters tussen a en f doorheen, dan krijg je een idee hoe moeilijk het wel niet is om zo’n waarde te raden. Het is al een wonder dat überhaupt iemand het raadt! Omdat er zoveel miners zijn, lukt het ze met hele snelle computers. Iedere tien minuten. Al meer dan 15 jaar lang. Alle rekenkracht van alle miners samen noemt men de hashrate. Hiermee kan worden berekend door de Bitcoin blockchain welke moeilijkheidsgraad er moet zijn.
Wat moet een miner nou eigenlijk raden?
Miners moeten een nonce (number used once) gebruiken en deze aan de gegevens van een nieuw te maken blok toevoegen. Deze nonce en gegevens gaan ze hashen. Ze blijven dit doen via brute force (een voor een uitproberen, maar dan zo snel als je miner aankan), totdat ze een waarde hebben gevonden die voldoet aan de vereisten, zoals een bepaald aantal nullen aan het begin van de uitkomst van de hash bij Bitcoin. Zodra ze er een gevonden hebben, delen zij dit mee aan de andere miners en nodes. Wordt dit blok goedgekeurd, dan mag hij een nieuw blok maken en de beloning voor zijn werk opstrijken. Door dit proces is het gegarandeerd dat elk blok een unieke hash krijgt.
Als het de miners meer tijd kost dan tien minuten, zal de moeilijkheidsgraad omlaag gaan. Hierdoor wordt de oplossing sneller gevonden. Komen er steeds meer miners bij? Dan wordt de oplossing moeilijker gemaakt. Op deze manier kunnen Proof of Work blockchains zich op een hele slimme manier aanpassen aan het aantal miners en de rekenkracht die zij hebben. Deze rekenkracht wordt bijgehouden door de blockchain en ongeveer elke 2 weken aangepast, zodat de blokperiode van tien minuten per blok nauwelijks verandert.
Bitcoin maakt gebruikt van het HashCash mining protocol met het 256 bits Secure Hashing Algorithm (SHA). Je weet nu dus ook wat daarmee bedoeld wordt.
Bitcoin blokperiode
Bitcoin werkt met een blokperiode van 10 minuten, zodat na 210.000 blokken (ongeveer 4 jaar) een halving kan plaatsvinden, waarbij nog maar half zo veel nieuwe munten worden gemaakt per blok. Dit heeft Satoshi Nakamoto zo geregeld, omdat hij wil dat in 2140 de laatste Bitcoin zal worden gemined met Proof of Work. In dit systeem zullen in de eerste 20 jaar sinds 2009 veruit de meeste Bitcoin al gemined zijn. Slechts pakweg 1 miljoen Bitcoin zullen in de meer dan 100 jaar daarna nog nieuw gemunt worden. De meeste Proof of Work blockchains werken met zo’n halving.
Hoe werkt een consensus mechanisme?
Een consensus mechanisme is een manier om overeenstemming te verkrijgen over een nieuw blok. Stel een miner vindt de oplossing, dan moet iedereen die het netwerk bijhoudt deze oplossing ook accepteren. Zogenaamde nodes en miners stemmen of het blok correct is. Als meer dan 51% van deze groep de oplossing accepteert dan is er consensus of overeenstemming en dan mag de miner die de oplossing gevonden heeft het blok gaan maken.
Een node is een computer die de blockchain van Bitcoin bijhoudt, zonder dat hij minet. Hij beoordeelt iedere keer of een blok geldig is en houdt de Bitcoin database bij. Hierdoor is het aantal computers dat een blok keurt veel groter en wordt de blockchain veel veiliger, omdat er zo veel computers stemmen. Een ongeldig blok goedgekeurd krijgen is daarom erg kostbaar en komt tegenwoordig niet meer voor bij Bitcoin.
De gelukkige miner zet de transacties van de afgelopen blokperiode in het nieuwe blok, samen met de nieuwe Bitcoin munten en eventuele andere data en voegt hem toe aan de blockchain. Zo is de blockchain van Bitcoin weer een blok groter en is de database weer op orde. De nieuwe staat van de blockchain wordt uitgedeeld aan iedereen die hem bijhoudt (daar komt de naam distributed ledger of gedistribueerde database vandaan) en het is tijd voor de miners om te gaan werken aan het volgende blok.
Genesis block Bitcoin
In het eerste blok (block 0) van de Bitcoin blockchain, het genesis block, stond een boodschap aan de wereld:
“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks”
Dit was een soort politiek commentaar op de financiële crisis van 2008. Verder werd er nog 50 Bitcoin gestuurd (de blokbeloning in het begin) naar een adres waar het niet uitgegeven kan worden (burn address). Het volgende blok werd pas 5 dagen later gemined. Sommige mensen menen dat dit een verwijzing is naar het boek Genesis van de Bijbel, waar het creatieproces ook 6 dagen duurt.
Er staat een identificerende hash (een grote waarde) in, namelijk: 000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f
Keten van blokken
Alle volgende blokken hebben ook een hash die ze identificeert, maar ze hebben ook allemaal een hash die naar het vorige blok verwijst, zodat de kenmerkende keten ontstaat die bij een blockchain hoort. Door deze hash kan men de database van de blockchain vastleggen en is de volgorde niet te veranderen. Het eerste blok heeft geen voorganger, dus staat er ook maar 1 hash in.
In elk blok staan ook de transacties uit de afgelopen blokperiode, plus een aantal specifieke zaken, zoals die boodschap in het genesis block en nieuwe zaken in de tegenwoordige tijd. Zo kun je tegenwoordig ook NFT’s op de Bitcoin blockchain zetten (Inscripties – Ordinals) en ook andere data in de vorm van Bitcoin Runes. Maar de hoofdmoot blijft toch de nieuwe munten en de transacties, dit is de basis van een blockchain.
Toename aantal miners Bitcoin
In de begindagen was er weinig animo om te minen, omdat Bitcoin nauwelijks waarde had. Toen Bitcoin opeens flink wat waard werd, ontplofte het aantal miners, want iedere keer als je de oplossing vond kreeg je behoorlijk wat munten die samen heel wat waard waren. Hierdoor kwam er een race om de snelste te zijn en werden er steeds snellere en duurdere machines uitgevonden om Bitcoin te minen. Deze gebruiken heel veel stroom, waardoor minen een erg dure sport is geworden. Inmiddels gebruikt het minen naar Bitcoin evenveel stroom in een jaar als alle Zweden bij elkaar verbruiken!
Doordat het minen van een blok zo moeilijk is geworden, zijn er mining pools ontstaan, die hun rekenkracht bundelen. Samen heb je dan zo veel rekenkracht dat er veel meer kans is dat iemand uit het netwerk de beloning opstrijkt, die dan verdeeld wordt over alle deelnemers. Als lone miner ben je inmiddels zo goed als kansloos om een blok te vinden, dit kun je vergelijken met het winnen van de loterij.
Proof of Work van Bitcoin is eigenlijk verzonnen om the man in the middle oftewel tussenpersonen uit te schakelen. De bedoeling ervan is om peer to peer (tussen gelijken) waarde uit te wisselen in een elektronisch cashsysteem.
Proof of Work op alle blockchains
Proof of Work levert een decentraal opgeslagen en bijgehouden blockchain op. De miners en nodes houden de database immers samen bij en zij komen van over de hele wereld. Zodra er een verandering is, sturen zij elkaar de nieuwe database op. Deze verandering wordt vastgelegd op de blockchain en kan niet meer veranderd worden. Daarom is een blockchain betrouwbaar: hij is onveranderbaar na vastlegging en wordt bijgehouden door computers die niet bij een centraal geleide organisatie horen.
Een Proof of Work blockchain wordt ook permissieloos genoemd. Niemand hoeft te vragen of hij mee mag doen. Je start een node op en je mag zo de database gaan bijhouden. Het kan niet verboden worden. Tegenwoordig kan minen wel verboden worden, maar dat is meestal omdat het zo veel stroom kost.
Proof of Work wordt ook trustless genoemd. Dit refereert aan het feit dat nodes en miners elkaar niet hoeven te vertrouwen om toch een correcte database bij te houden. Zo lang meer dan 50 procent van de miners en nodes eerlijk zijn, is vertrouwen in elkaar niet noodzakelijk. Het systeem van Proof of Work heeft vertrouwen er in gebakken. Dit wordt wel security by design genoemd. Het systeem is veilig, omdat het protocol daarvoor zorgt.
Decentrale blockchain
Het voordeel ten opzichte van centraal geleide organisaties en bedrijven is dat er geen single point of failure is. Als een aantal nodes of miners uitvallen, gaat de show gewoon door. Als de server(s) van een centraal geleide identiteit uitvalt, ligt de hele boel plat. Ook kan een Proof of Work blockchain heel wat corruptie of foutieve entiteiten absorberen, terwijl in centraal geleide bedrijven een paar rotte appels of zelfs maar 1 de boel in de soep kunnen laten lopen op allerlei gebieden, zoals veiligheid, betrouwbaarheid of de boel draaiend houden.
Centraal geleide bedrijven hebben vaak ook hoge bedrijfskosten en die worden doorberekend aan klanten, waardoor ze relatief duur zijn. Ze hebben ook de neiging om censuur te plegen en niet iedereen toe te laten.
Rentabiliteit Proof of Work
In de meeste landen is het niet rendabel meer om op Proof of Work munten te minen. Daarvoor is de apparatuur te duur, stroom te duur en is er te veel concurrentie. Een korte blik op Whattomine toont je dat het redelijk zinloos is om op de meeste Proof of Work munten te minen. De enige uitzondering is Monero. Deze kun je nog als solo miner rendabel proberen binnen te harken.
Over het algemeen hebben Proof of Work blockchains nogal wat problemen met schaalbaarheid. Zo kan de Bitcoin blockchain ongeveer 7 transacties per seconde verwerken. Daar wordt wel aan gewerkt, maar dat is eigenlijk veel te weinig. Als het druk is lopen de transactiekosten dan ook op, omdat gebruikers die de hoogste transactiekosten (gas fees) bieden als eerste aan de beurt zijn. Bied je weinig gas fees, dan kan het zijn dat je heel lang op je transactie moet wachten of dat hij helemaal niet verwerkt wordt.
Welke munten werken met Proof of Work?
We gaan ze natuurlijk niet allemaal noemen, daarvoor ga je naar CoinGecko! De hoogst genoteerden zijn: Bitcoin, Dogecoin, Bitcoin Cash, Zcash, Monero, Litecoin en Ethereum Classic. Deze staan allemaal in de top 100. Er zijn nog steeds meer dan 100 cryptocurrencies die werken met Proof of Work, maar Proof of Stake heeft inmiddels veruit de voorkeur gekregen, vanwege veel minder energieverbruik en eenvoud.
Tijd voor wat varianten van Proof of Work.
Proof of Elapsed Time
Variant van Proof of Work, waarbij via een loterij miners getrokken worden die een nieuw blok mogen 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.
Uitgevonden door Intel Corporation in 2016 en samen met Linux en IBM ontwikkeld. Kenmerken:
- KYC.
- Random tijd voor iedere node waarin hij niks doet.
- De miner met de kortste random tijd wint de loterij en minet een blok.
- 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 blokken, bijvoorbeeld double spending blokken, 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 blokken, alsmede het voorgaande blok. Wordt dit bevestigd dan is er consensus en mag hij een nieuw blok aan het netwerk toevoegen.
Voorbeeld: Arweave.
Proof of Work met algoritme RandomX
Dit is een variant van Proof of Work, waarbij decentraliteit heel hoog in het vaandel staat. Het wordt gebruikt door Monero. Dit algoritme heet ASIC-resistent, hetgeen zoveel betekent dat iemand met een dure ASIC (Application Specific Integrated Circuit) miner niet mee kan doen. Het algoritme bevoordeelt zelfs CPU’s. Daardoor kan iedereen meedoen.
Je moet nog steeds lastig te vinden waardes raden, maar een sterke processor is bij Monero de beste keuze. Je kunt dan solo minen, maar je kunt ook meedoen aan een mining pool, waardoor je veel regelmatiger kleine beetjes Monero krijgt en zo een stabiel inkomen verdient. Meestal verdien je op de laatste manier meer, tenzij je een geluksvogel bent.
Proof of Coverage
Helium werkt met het Proof of Coverage protocol, waarbij ze checken of hotspots zijn waar ze claimen te zijn. Hotspots moeten 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:
- Challenger: eens per 300 blokken volgt er een PoC challenge.
- 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.
- 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 Coverage is geen klassiek Proof of Work systeem, maar het is ook geen Proof of Stake. Je kunt het dan ook een afzonderlijk consensus mechanisme noemen.
Proof of Stake
Een volledig andere aanpak is Proof of Stake. Deze vorm wordt steeds populairder als middel om een blockchain te beveiligen en nieuwe munten te maken.
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 is gaan werken wordt het protocol steeds bekender, al is het al een tijdje de cryptowereld aan het veroveren met coins als Cardano, Polkadot, Solana en Tezos.
Hoe werkt Proof of Stake?
Proof of Stake is het broertje van Proof of Work. Bij Proof of Stake moet je bewijzen dat je genoeg munten hebt om een beloning te ontvangen. Maar je moet ook andere zaken regelen op een blockchain om de beloning in ontvangst te mogen nemen. Als je mee wilt doen met Proof of Stake zul je niet alleen heel veel munten moeten kopen van een Proof of Stake blockchain en die in een smart contract opsluiten, je zult ook software moeten draaien en een krachtige computer moeten kopen om zo’n blockchain draaiende te houden. Je moet ook altijd online zijn. Doe je alles goed dan kun je ook veel extra munten verdienen.
Proof of Stake is ook een manier om een blockchain te beveiligen. Wie mee wil doen heet een validator, hij valideert dan nieuwe blokken en als hij dat goed doet krijgt hij een beloning. Een validator is het equivalent van een miner. Hij heeft heel veel munten van die blockchain at stake, hetgeen betekent dat ze ook weer afgenomen kunnen worden als hij zijn werk niet goed doet. De validator heeft er dus alle belang bij om zijn werk goed te doen, want anders komt zijn stake in gevaar.
Boete of slash
Als hij blokken goedkeurt die fout zijn of corrupt krijgt hij automatisch een boete via dat smart contract, dit noemen ze een slash (deze kan wel niet zo goed gitaar spelen). Ook kan hem dan het recht worden afgenomen om blokken te keuren en daarvoor nieuwe munten te krijgen. Dit systeem zorgt ervoor dat validators wel uitkijken dat ze wat fout doen, want ze willen niet dat hun munten afgepakt worden en dat ze met dure en waardeloze machines opgescheept komen te zitten. Door dit slimme economische systeem werkt een Proof of Stake blockchain ook zo goed. Je hoort vrijwel nooit over een aanval op zo’n blockchain, omdat het gewoon geen goed idee is om foutieve blokken goed te keuren.
Zelf munten staken
Veel mensen denken dat je meedoet met Proof of Stake als je munten vastzet op een exchange. Je bent dan heus geen blokken aan het keuren, dat doet de exchange voor je. Ze noemen dat een soort Delegated Proof of Stake, waarbij de exchange het lastige werk opknapt voor jou als validator. Jij krijgt een beloning voor het vastzetten van diezelfde munten en de exchange vraagt dan een kleine vergoeding voor zijn werk als validator aan jou. De vergoeding kan flink uiteen lopen, dus vergelijk vooral de percentages die je ergens krijgt als je munten wilt gaan staken.
Bij Proof of Stake moet meestal een meerderheid van de validators een blok goedkeuren voordat het op de blockchain mag verschijnen, maar er zijn ook blockchains die met 33 procent of zo werken. Dit doen zij om wat sneller consensus te bereiken en een snellere blockchain te verkrijgen. Het is onmogelijk om zonder fouttolerantie te werken, dus 100 procent zul je nooit zien. Het kan altijd dat een validator offline is of “zijn dag niet heeft”. Daarom werkt een consensus mechanisme met lagere percentages dan 100, ook bij Proof of Work.
Verschil Proof of Stake met Proof of Work
In principe mag iedereen een validator worden, maar dit is niet aan te raden voor de minder technische mensen onder ons. Niet alleen moet je ontzettend veel munten kopen van een Proof of Stake blockchain, je moet ook heel veel weten. Bovendien is het lastig om “klanten” te krijgen als individu, voor een exchange is het natuurlijk een stuk eenvoudiger om de gedelegeerde te spelen. Het risico op waardeverlies door devaluatie van de munt is ook groot.
Proof of Stake blockchains zijn meestal sneller dan Proof of Work blockchains en de transactiekosten zijn veel lager. Ook verbruikt Proof of Stake veel minder energie dan Proof of Work. Het consensus mechanisme heeft een hoge mate van logica, waardoor corrupte blokken zeer zeldzaam zijn. Hierdoor kiezen veel nieuwe blockchains voor Proof of Stake.
Een ander verschil tussen de twee is dat Proof of Stake netwerken de mensen met de meeste munten bevoordelen en bij Proof of Work de mensen met de meeste rekenkracht. Om het nog een beetje eerlijk te houden gebruikt Proof of Stake vaak het zogenaamde randomized toekennen van een validator om een nieuw blok toe te voegen, anders zouden slechts een paar nodes alle transacties valideren.
Tijd om wat varianten te benoemen.
Delegated Proof of Stake
Bij deze subvorm van Proof of Stake worden er mensen gedelegeerd om blokken 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 validators 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. 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!
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 stakers (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 blok is afhankelijk van het aantal tokens dat men in bezit heeft. Gebruikers worden gerandomiseerd en geheim gekozen om blokken te valideren en voor blokken te kiezen. Iedereen kan gekozen worden, maar als je meer coins hebt wordt je sneller gekozen. 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 munten 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 munten vast (bonding) om het valideren van nieuwe blokken te beïnvloeden tegen vergoeding. Hoe meer munten je weg zet, hoe meer stemkracht 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.
Leased Proof of Stake
Waves werkt hier mee. Je moet op zijn minst 1.000 Waves hebben om een node te zijn; dat zijn heel wat golven. Nodes kunnen Waves leasen van stakers om zo blokken te minen en toe te voegen aan de blockchain. Deze leasers krijgen dan een gedeelte van de opbrengsten hiervan.
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. De node bezitter kan zelfs zijn eigen voorwaarden stellen.
Als leaser kun je altijd de lease stoppen en overstappen naar 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 blok 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 blok 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 blokken 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.
PoA vs PoW
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 die van China. Laat VeChain daar nou net vandaan komen.
Ook organisaties die betrouwbare validatoren die ze kennen nodig hebben, zoals banken, kunnen goed overweg met een Proof of Authority blockchain.
Proof of History
Solana is bekend vanwege zijn Proof of History concept. Als transacties goedgekeurd moeten worden zal er een timestamp vastgelegd 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 transactieblok. Solana staat bekend om zijn snelheid en goedkope transacties.
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. Dit kan ook een afzonderlijk consensus mechanisme genoemd worden.
Proof of Importance
Earnest wist daar al alles van in de vorige eeuw.
NEM. Proof of Importance (PoI) is een mechanisme waarmee je bepaalt welke nodes een blok 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. 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.
Dit is een bijzonder raar klinkend systeem, dat daarom ook weinig navolging heeft gekregen.
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 blok goedkeuren of zo.
Het consensus algoritme kiest zelf een node uit om een blok te valideren. Als je een goed blok maakt gaat je score omhoog, maak je een foutief blok 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, die hier bekend staat als de leider, van een ronde door een verifieerbare willekeurige functie. De leider schrijft het nieuwe blok op de Stacks blockchain en munt de opbrengst: nieuw gemaakte Stacks voor het blok, 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. Erg gecompliceerd allemaal, hoor! Hoort niet per se bij PoS of PoW.
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 blok valideren en dus minen. Het doel hiervan is om netwerkactiviteit te genereren en bepaalde coins meer waarde te geven.
Voorbeeld: Slimcoin.
FAQ – Veelgestelde vragen over Proof of Work
1. Wat is Proof of Work?
Proof of Work (PoW) is een consensusmechanisme waarbij computers complexe berekeningen uitvoeren om transacties te verifiëren en nieuwe blokken aan de blockchain toe te voegen.
2. Hoe werkt Proof of Work?
Miners lossen een soort cryptografische puzzels op. De eerste die de oplossing vindt, mag een nieuw blok toevoegen en ontvangt een beloning. Dit proces maakt het netwerk veilig en moeilijk te manipuleren.
3. Waarom gebruikt Bitcoin Proof of Work?
Bitcoin gebruikt PoW omdat het extreem veilig en gedecentraliseerd is. Het kost veel energie om een aanval uit te voeren, waardoor het netwerk moeilijk te saboteren is.
4. Is Proof of Work energie‑intensief?
Ja. PoW vereist veel rekenkracht en dus energie. Dit is een veelbesproken kritiekpunt, al komt een groot deel van de mining tegenwoordig uit hernieuwbare energiebronnen.
5. Wat is het verschil tussen Proof of Work en Proof of Stake?
Bij PoW beveiligen miners het netwerk met rekenkracht. Bij Proof of Stake gebeurt dit door crypto vast te zetten (staken). PoS is energiezuiniger, maar PoW wordt vaak als robuuster gezien.
6. Kun je met Proof of Work geld verdienen?
Ja, miners verdienen block rewards en transactiekosten. Maar winst hangt af van hardware kosten, stroomprijzen en de moeilijkheidsgraad van het netwerk.
7. Welke cryptocurrencies gebruiken Proof of Work?
Bekende PoW‑coins zijn Bitcoin, Litecoin, Dogecoin, Monero en Kaspa. Veel nieuwe projecten kiezen echter voor Proof of Stake.
Conclusie
Proof of Work is slechts 1 methode om nieuwe munten op een blockchain te krijgen en de database bij te houden. Zijn grote “concurrent” is Proof of Stake. Er zijn echter talloze consensus mechanismen verzonnen om deze zaken te regelen. De meeste daarvan heb je nu wel gehoord.
Varianten van nieuwe munten op de blockchain krijgen, zoals simpelweg alle munten in één keer creëren via een platform als Pump.fun en dergelijke of het verkopen via een ICO laten we buiten beschouwing, omdat er geen validators of miners aan te pas komen.
Proof of Work is een erg sterk protocol dat heel veilig is. Daarom zal Bitcoin er naar verwachting nog lang mee werken, tenzij er iets bijzonders gebeurt, zoals kwantum computers. Maar dat zien we dan wel weer!
