Proof of Work vs Proof of Stake

Nieuwkomers in de wereld van cryptocurrency hebben vaak moeite met het begrijpen van een mining mechanisme en de werking hiervan. Het begrijpen van een cryptografisch algoritme dat nieuwe munten mined en degenen beloont die hebben bijgedragen aan het onderhoud van de blockchain, kost enige uitleg en is geen voor de hand liggend concept.

Proof of Work

Binnen het Proof of Work consensus concurreert iedere node om het getal te achterhalen die nodig is voor de validate van een block. Het willekeurig raden van het getal is de meest efficiente manier om een block te valideren. De computer die dit getal probeert te achterhalen maakt gebruik van grote rekenkracht, hierdoor kan de computer vaker raden per seconde en wordt de kans om het getal te achterhalen vergroot. Deze willekeurige getallenreeks, die miners proberen te achterhalen, wordt de nonce genoemd. Alle data van de block worden samen met het nummer dat is geraden door een cryptografische hash gehaald. Wanneer deze informatie overeenkomt met de huidige moeilijkheidsgraad, was het getal dat de minende computer ingestuurd heeft naar het netwerk correct.

De moeilijkheidsgraad van het minen wordt automatisch aangepast door het netwerk. Mocht een deel van het netwerk niet deel kunnen nemen aan het raden van de nonce, leidt dit tot een daling van de totale hash rate. Wanneer dit gebeurt zal de moeilijkheidsgraad dalen, zodat de gemiddelde tijd die nodig is om een block te minen consistent blijft. Een stijging van de hashrate zal resulteren in een verhoging van de moeilijkheidsgraad.

Wanneer een miner ervan overtuigd is dat hij het juiste getal geraden heeft, stelt hij het getal voor aan het netwerk. De andere miners combineren deze data dan met hun block. Wanneer 51% van de miners bepalen dat het getal correct is, wordt de block toegevoegd en wordt de miner beloond door middel van de eigen currency van het platform. Besluit meer dan 51% dat het getal onjuist is, dan wordt de block niet gemined en worden er geen beloningen uitgekeerd.

Proof of Work zorgt ervoor dat elke node zich eerlijk gedraagt. Oneerlijke nodes betalen kosten voor het minen zonder kans op beloningen.

Nadelen van Proof of Work

Voor het minen van een block in een Proof of Work mechanisme is computerkracht nodig en dat kost weer energie. Het Proof of Work mechanisme is daarom ook een mechanisme wat veel energie kost.

Een ander probleem met Proof of Work is dat mensen in het begin konden minen vanaf hun computer. Tegenwoordig is mining echter uitgegroeid tot een grootschalige activiteit voor bedrijven die gebruik maken van zogenaamde mining farms waar duizenden toegewijde computers staan met maar één doel: crypto minen. Dit resulteert in een verhoogde moeilijkheidsgraad, dit maakt het voor mensen die vanaf hun eigen computer minen onmogelijk om als eerste de nonce te raden. Kortom, door de hoge vereisten zal de hash rate gecontroleerd worden door een selecte groep, wat een grote impact heeft op de decentralisatie van het netwerk.

Proof of Stake

Het Proof of Stake mechanisme is een nieuwer en onbewezen consensus mechanisme dat is voorgesteld als alternatief op het Proof of Work mechanisme. Het Proof of Stake mechanisme moet de schaalbaarheids- en kostenproblemen oplossen van Proof of Work. Met Proof of Stake wordt het raden onnodig, waardoor er geen computerkracht meer nodig is en het energieverbruik minimaal wordt. Proof of Stake-consensus gebruikt een systeem waarbij nodes elk betalen of staken om transacties te valideren. Wanneer het tijd is voor groepsconsensus, krijgen nodes de mogelijkheid om munten te vergrendelen en dus te staken.

Een willekeurige node wordt geselecteerd en de hash van de block van deze node wordt aan alle andere deelnemers getoond. Alle andere nodes kunnen inzetten over de geldigheid van de blocktransacties. Wanneer de meerderheid van de nodes het eens is met het voorgestelde block, wordt de willekeurige node beloond, net als iedereen die op de node hebben gewed. ls de meerderheid het er niet mee eens is, verliest de willekeurige node zijn inzet, krijgt het geen beloning en wordt een nieuwe node willekeurig geselecteerd om zijn blockgegevens te delen. De speltheoretische prikkel tot eerlijkheid en nauwkeurigheid blijft gehandhaafd, alleen de manier waarop die wordt afgedwongen is veranderd. Het belangrijkste verschil met deze consensus is dat er nooit wordt gerekend tijdens de consensus, er wordt alleen ingezet en elk soort apparaat kan inzetten, ongeacht de rekenkracht.

In tegenstelling tot het Proof of Work principe, dat je beloont voor het werk dat je hebt verricht, zal Proof of Stake je belonen voor het aantal munten dat je in bezit hebt. Door Proof of Stake hebben mensen een reden om de munten vast te houden en worden hiervoor beloond. Bovendien worden de risico‘s van centralisatie geminimaliseerd, omdat de mensen met het meeste mining potentie of kapitaal niet langer de controle hebben. Het is echter belangrijk dat de opkomst van staking pools niet als een verassing mag komen.

51%-aanvallen zijn een klein probleem voor het Bitcoin-netwerk omdat je meer dan 51% van de rekenkracht op het netwerk moet hebben. Voor een 51%-aanval binnen een Proof of Stake-netwerk zou de kwaadwillende actor de meerderheid van alle cryptocurrency van het netwerk moeten controleren, wat duur is en ook riskant, omdat de crypto waarde zal verliezen wanneer bekend wordt dat hij wordt aangevallen.

Omdat de prikkels anders zijn, verandert het proof of stake-algoritme in wezen de hele structuur van de markt voor een cryptocurrency. Alleen al door de cryptocurrency vast te houden kun je extra munten verdienen.

Sommige blockchains zoals NEO en Dash maken al gebruik van een Proof of Stake-consensusmechanisme. Maar ook de alom bekende Ethereum blockchain gaat binnenkort over op een hybride Proof of Stake mechanisme.

De risico‘s van Proof of Stake (PoS)

Net zoals bij iedere oplossing, zijn er risico‘s verbonden aan de mogelijke implementatie van Proof of Stake-algoritmen. Het grootste risico van een Proof of Stake systeem is dat de slechte spelers niet op dezelfde manier gestraft kunnen worden als in het Proof of Work systeem. Slechte spelers kunnen interest blijven innen terwijl ze stemmen op verschillende blocks, en worden op geen enkele manier geschaad. Om het Proof of Stake systeem volledig te laten functioneren, zal dit probleem uiteindelijk moeten worden opgelost, maar tegelijkertijd toont het Proof of Stake systeem veel potentie.