Wat is Proof of Stake (PoS)? Nieuwe Gids 2024

Vergeleken met standaard databases met een centrale autoriteit, blockchain is een peer-to-peer gedecentraliseerd netwerk waaraan iedereen kan deelnemen. Klassieke blockchain-systemen zijn gebouwd op cryptografie en vormen een sequentiële keten van gegevensblokken die achter elkaar worden geschreven. Ze hebben bepaalde fundamentele eigenschappen, afhankelijk van hoe ze in de blockchain worden geschreven.

Om het systeem goed te laten functioneren en gezien het feit dat blockchain-knooppunten onafhankelijk van elkaar zijn, moet elk knooppunt zich houden aan specifieke (maar uniforme) regels om blockchain-transacties te valideren en blokken in de keten te schrijven. Deze set regels staat bekend als het blockchain consensus algoritme.

In dit artikel onderzoeken we het Proof of Stake (PoS) consensusalgoritme, de voor- en nadelen ervan en hoe het verschilt van een ander, even populair consensusalgoritme dat bekend staat als Proof of Work. Tot slot leer je over enkele blockchainprojecten die gebaseerd zijn op het PoS-algoritme.

Wat is PoS consensus algoritme en hoe werkt het?

Proof of Stake (PoS) is een algoritme dat wordt gebruikt om het eigendom van digitale valuta te valideren binnen een totale pool van aandelen. Het PoS consensusalgoritme is het op één na populairste algoritme dat wordt geïmplementeerd in cryptocurrencies. Als idee werd het Proof of Stake-algoritme in 2011 voorgesteld op het Bitcointalk-forum en de cryptocurrency PeerCoin implementeerde het protocol voor het eerst in 2012.

Het algoritme vereist netwerkdeelnemers – eigenaars van cryptocurrency. Ze sluiten zich aan bij groepen en delegeren hun token-miningrechten aan een deelnemer die een pool van deelnemers vormt voor alle gedelegeerden. Zulke netwerkknooppunten worden validators genoemd.

Het Proof of Stake-systeem werd gecreëerd als alternatief voor Proof of Work, met als doel de nadelen ervan, zoals het enorme rekenkrachtverbruik, te overwinnen. Dit mechanisme vermindert het rekenwerk dat nodig is om transacties te valideren en blokken van het gedistribueerde grootboek te beschermen. De PoS-methode vervangt rekenkracht door inzet, waarbij het netwerk de mijnbouwcapaciteit van een individu bepaalt. Eigenaars zetten hun tokens in om de mogelijkheid te krijgen om nieuwe blokken te valideren en “validators” te worden.

Validators voeren het proces van het valideren van transacties uit, waarbij ze de correctheid van transacties binnen blokken verzekeren. Als de transactie correct is, voegen ze het blok toe aan de blockchain en ontvangen ze beloningen voor hun bijdrage. Als validators echter voorstellen om een blok toe te voegen met opzettelijk onjuiste gegevens, zullen ze als straf een aantal staked assets verliezen.

In een PoS-algoritme kunnen alle munten vooraf worden gegenereerd en vervolgens worden verdeeld onder de leden van het netwerk. Er zijn verschillende implementaties van PoS blockchain consensusmechanismen, die als volgt worden opgesomd PoS-systemen:

Gedelegeerd bewijs van inzet (DPoS)

Dit algoritme verschilt van het klassieke gedistribueerde grootboek consensus systeem PoS voornamelijk in een poging om het belangrijkste nadeel van het algoritme te overwinnen, namelijk het risico van centralisatie. In DPoS wordt het recht om cryptocurrency-transacties goed te keuren door tokenhouders gedelegeerd aan validators, die door de houders worden gekozen.

Elk netwerklid dat een bepaalde hoeveelheid cryptocurrency bezit, kan een validator worden. Desondanks kunnen stemmen voor die validator op elk moment worden ingetrokken om een andere validator te steunen. DPoS heeft echter ook nadelen. Het risico is met name een lage deelname van netwerkdeelnemers, waarna DPoS verandert in PoS, en collusie door vertegenwoordigers kan niet worden uitgesloten.

Leased Proof of Stake (LPoS)

Bij dit type PoS worden eigendomsbewijzen geleased. Het is een pool van netwerkdeelnemers die hun aandelen leasen aan deelnemers met een grote hoeveelheid cryptocurrency en zo een knooppunt vormen. Dankzij de geleasede cryptocurrency hebben netwerkdeelnemers de kans om hun deel van de cryptocurrency te verdienen aan mijnbouwknooppunten; anders is de kans op beloningen klein vanwege het kleine aandeel netwerkdeelnemers in de hele markt voor een bepaalde cryptocurrency.

Het proces van het delven van cryptocurrencies gebaseerd op PoS-consensus wordt smeden genoemd. Het houdt in dat er een masterknooppunt wordt aangemaakt op een speciale computer die meestal altijd verbonden is met het internet. Op de dedicated computer draait een cryptocurrency wallet met de minste cryptocurrency. Het is alleen winstgevend voor masternodes om cryptocurrencies te gebruiken met een verwaarloosbare lage populariteitswaarde. Als hun waarde stijgt, kun je een grote eigenaar worden en je masterknooppunt exploiteren.

• Proof of Stake is een protocol voor het toevoegen van nieuwe blokken en het valideren van transacties.
• PoS is milieuvriendelijker en sneller, maar het neigt gecentraliseerd te zijn – wie een kritieke hoeveelheid tokens bezit, kan het netwerk controleren.
• PoS-systemen werden gecreëerd als alternatief voor Proof of Work, met als doel de nadelen ervan, zoals het enorme energieverbruik, te overwinnen.

Kernpunten

Voor- en nadelen van het Proof of Stake (PoS) algoritme

Naarmate cryptografische technologieën zich ontwikkelen, ontstaan er steeds meer verschillende consensusalgoritmen, die elk beter moeten zijn dan de vorige om de ontwikkeling van blockchainnetwerken te stimuleren. Proof of Stake, als een van de populairste consensusmechanismen vandaag de dag, heeft zijn voor- en nadelen.

Voordelen van Proof of Stake (PoS) algoritme

Dit consensusalgoritme heeft veel indrukwekkende voordelen.

1. Milieuvriendelijk

De duurzaamheid van cryptografische technologie is een heikel punt, omdat de processen voor het delven van nieuwe munteenheden en het onderhouden van andere belangrijke processen van het blockchain-systeem (waaronder verschillende consensusalgoritmen, waarvan PoS er één is) veel energie verbruiken. In tegenstelling tot andere soorten algoritmen is PoS een energie-efficiënt algoritme dat geen hoog verbruik heeft door de optimalisatie van de wiskundige modellen waarop het consensusmechanisme werkt. Dit maakt het mogelijk om het energieverbruik te verminderen en de milieu-impact van het mijnproces aanzienlijk te verkleinen.

2. Hoog beveiligingsniveau

Een 51%-aanval is een aanval op een blockchainnetwerk. Het wordt gekenmerkt door één persoon, groep of organisatie die controle krijgt over de meerderheid van de hashing rate (hashingkracht) van het netwerk. In dit geval zou de aanvaller de macht hebben om transacties te herschikken of te verwijderen. Door transacties te verwijderen kan de aanvaller bijvoorbeeld cryptocurrencies dubbel uitgeven. De aanvaller kan ook transactiebevestigingen of mining door andere miners verhinderen, wat kan leiden tot netwerkstoringen.

In het geval van het PoS-algoritme zou men, om een “51% aanval” uit te voeren, meer dan de helft van alle circulerende munten van een cryptocurrency moeten bezitten, wat neerkomt op een aanzienlijke som geld. Zelfs als een aanvaller zo’n aanzienlijk bedrag zou verzamelen, zou de aanval economisch onredelijk worden.

3. Lage commissies

Commissiekosten worden vaak een obstakel voor miners. Tot op zekere hoogte is mijnbouw met PoS-systemen de beste keuze voor veel experts in het delven van nieuwe blokken in een gedistribueerd grootboeknetwerk. Het systeem valideert transacties snel, heeft lage commissiekosten en is gemakkelijk om mee te werken, waardoor het hoge rendementen mogelijk maakt bij het delven van nieuwe blokken in het blockchainnetwerk. Vergeleken met het Proof of Work (PoW) consensus systeem, biedt PoS zeer lage kosten voor het delven van nieuwe blokken, wat nog steeds afhankelijk is van het blockchain netwerk.

Nadelen van het Proof of Stake (PoS) algoritme

Laten we het nu hebben over de nadelen van dit consensusalgoritme.

1. Hoge mate van centralisatie

Deze fondsen zijn meestal in handen van een paar mensen. Het is bijvoorbeeld moeilijk om een prijs te kiezen voor een ICO die het maximale aantal kopers zal aantrekken en er tegelijkertijd voor te zorgen dat een grote hoeveelheid fondsen niet in de handen van één persoon valt. Naarmate de valuta accumuleert, krijgen nodes een grote hoeveelheid verwerkingskracht in het netwerk. Grote eigenaren kunnen stemmen om te beslissen over de verdere ontwikkeling van het netwerk (zoals in NEO, enz.). Dit heeft voor veel miners een negatieve impact op de geloofwaardigheid van dit consensusmechanisme.

2. Het “Nothing at Stake” probleem

Het werkbewijs van de deelnemers wordt gegarandeerd door fysische wetten. Als ze schuldig zijn, kunnen ze de apparatuur niet “breken” en de elektriciteit terugkrijgen. Dit is een aanzienlijke straf – ze verspillen elektriciteit en verdienen geen geld. Bij Proof of Stake bestaat de straf alleen binnen het systeem: onethische spelers verliezen de deposito’s die ze bevroren hebben. Zodra gebruikers geld opnemen, zijn ze immuun. Dit is het “niets op het spel” – de dreiging van het creëren van een currency fork door zijn fondsen te verwijderen.

3. Beperking

Om als validator deel te nemen aan het netwerk, moet je een cryptocurrency kopen, waarvoor je fiatvaluta moet uitgeven – dat wil zeggen, je moet op de een of andere manier in deze business investeren. Soms kunnen de vereisten van het netwerk hoog zijn en kan niet iedereen het zich veroorloven. Aan de andere kant, hoe hoger het aantal validators, hoe groter de kans dat ze worden geselecteerd om een transactieblok te verifiëren. Er is echter altijd een kans: sommige blokken worden niet door één persoon gecontroleerd, maar bijvoorbeeld door een groep mensen tegelijk. Top validators kopen doelbewust tokens en consolideren ze om zoveel mogelijk geld te verdienen.

Verschillen tussen PoS en PoW?

Proof of Work is een consensus die het oplossen van complexe wiskundige problemen vereist. Daarom worden miners gedwongen om

zeer krachtige, veel energie verbruikende apparatuur. De manier waarop Proof of Stake werkt is anders. Mining wordt gedaan door wat valuta van de portemonnee in te zetten. Hoe meer ze hebben, hoe groter de kans dat ze transactie-validators worden, blokken toevoegen aan het netwerk en beloningen verdienen. Maar er zijn nog andere verschillen tussen de twee consensusmechanismen.

Kenmerken van PoW Consensus

De belangrijkste taak van miners is het oplossen van complexe wiskundige problemen om nieuwe hashwaarden te genereren voor de blokken die verbonden moeten worden. Ze worden gevormd op basis van de hashwaarde van het vorige blok, waardoor de hele keten wordt geverifieerd. Wie het probleem sneller oplost, ontvangt een beloning in de vorm van cryptocurrency.

Blockchains gebaseerd op deze consensus hebben ernstige kwetsbaarheden. Als miners met een hash rate groter dan 50% van de totale netwerk hash rate in het gedistribueerde grootboek verschijnen, kunnen zij de blockchain controleren. Dit is de 51% aanval die hierboven besproken is.

Bij het gebruik van de consensus “proof of work,” ontvangen miners inkomsten uit het toevoegen van nieuwe blokken. Ze betalen ook een deel van de commissie die in rekening wordt gebracht wanneer gebruikers transacties uitvoeren op het platform.

Kenmerken van PoS Consensus

Bij het gebruik van “proof of ownership” fungeren netwerkknooppunten als validators. De inzet van geld op hun rekeningen is een belofte en garantie voor het bestaan van validators in het netwerk en de correctheid van hun knooppunten.

Eerst kunnen knooppunten met meer munten een blok hechten en transacties verifiëren. Voordat een consensus tussen blokken wordt bereikt, wordt de munt in de portemonnee van de gebruiker bevroren. Het hele proces verloopt automatisch. Validators worden betaald voor deze activiteit.

Ten tweede bestaat bij PoS-consensus nog steeds het risico van een “51%-aanval”. Hiervoor moet de “rogue” node echter minstens 51% van alle circulerende munten bezitten. Met andere woorden, het heeft geen zin om dit te doen. Als iemand zoveel munten wil kopen, zal het de koers verhogen. Als het bedrag opnieuw wordt ingesteld, zal het instorten.

Ten derde beloont het systeem geverifieerde transacties binnen de PoS consensus worden betaald door het netwerk. Verificatie is sneller en het netwerk werkt efficiënter dan zijn consistente “proof of work” tegenhanger.

Bekende blockchains die het Proof of Stake consensusmechanisme gebruiken

De meeste post-Ethereum blockchains gebruiken het Proof of Stake consensusmechanisme. Gewoonlijk wordt elk mechanisme aangepast aan de behoeften van het netwerk. We zullen er hieronder dieper op ingaan. Ethereum zelf is nu overgestapt op Proof of Stake consensus met de Ethereum 2.0 update.

Ethereum

Ethereum is een algemeen smart contract platform dat gebruikt wordt om gedecentraliseerde applicaties te draaien. De primaire waarde is niet de eigen Ether (ETH), maar de mogelijkheid die de EVM virtuele machine biedt.

Ether werkte voorheen op het PoW-algoritme, waarvoor constant complexe wiskundige problemen opgelost moesten worden. Om dit te doen, creëerden miners enorme farms met krachtige computerapparatuur, die megawatts aan elektriciteit verbruikten. Met de overgang naar PoS hoeft er alleen geld te worden opgeslagen in een Ethereum portemonnee die verbonden is met het internet om transacties te valideren. Mijnboerderijen zijn niet langer nodig, waardoor het energieverbruik gelijk is aan dat van een heel land.

Polkadot

Polkadot is een netwerkprotocol gebaseerd op het PoS consensus algoritme dat de overdracht van alle gegevens tussen blockchains mogelijk maakt (niet alleen tokens). Dit betekent dat het netwerk een echte multi-chain toepassingsomgeving is waar dingen als cross-chain registratie en inter-chain berekening mogelijk zijn. Laten we het vereenvoudigen: in het Ethereum-netwerk vindt de toewijzing van registraties alleen plaats tussen gebruikers binnen een bepaald netwerk (keten). In Polkadot daarentegen wordt informatie opgeslagen op apparaten die over alle geïntegreerde netwerken in het protocol lopen.

Lawine

Avalanche (AVAX) is een innovatief smart contracts platform gecreëerd door Ava Labs. Het is een blockchain voor algemeen gebruik die prioriteit geeft aan decentralisatie, veiligheid en schaalbaarheid terwijl het de kosten verlaagt en snelle transacties biedt.

Het Avalanche-netwerk bestaat uit drie onafhankelijke blockchains: X Chain, C Chain en P Chain. Elke keten heeft een afzonderlijk doel, wat verschilt van de methodes die gebruikt worden door Bitcoin (BTC) en Ethereum (ETH), waar alle knooppunten alle transacties controleren. De scheiding van deze rekentaken geeft Avalanche een hogere verwerkingscapaciteit zonder de decentralisatie op te offeren.

Solana

Solana is een innovatief cryptocurrency systeem ontworpen om schaalbare gedecentraliseerde applicaties (DApps) te ondersteunen. Een belangrijk onderscheidend kenmerk van Solana is het Proof of Stake (PoS) consensus systeem ondersteund door Tower Consensus. Het is een variant van het Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) systeem, dat gedistribueerde netwerken in staat stelt om consensus te bereiken, zelfs in de aanwezigheid van kwaadaardige nodes.

Tower Consensus vermindert de rekenkracht die nodig is voor het valideren van transacties door deze synchrone klok te gebruiken, omdat het niet langer tijdstempels van eerdere transacties hoeft te berekenen. Dit helpt Solana om een betere doorvoer te bereiken dan de meeste concurrenten.

Cardano

Cardano is een gedecentraliseerd en schaalbaar open-source gedistribueerd grootboekplatform gebaseerd op Proof of Stake. Het is een van de meest stabiele, betrouwbare en wiskundig geverifieerde blockchains van ons tijdperk – het draait al meer dan vijf jaar zonder onderbreking. De oprichting van Cardano was bedoeld om vergelijkbare taken uit te voeren, zoals het lanceren van slimme contracten en het maken van DApps. In het bijzonder de ontwikkeling en het gebruik van het Proof of Stake (PoS) protocol verheffen Cardano

slimme contracten naar een nieuw niveau, door een hoge verwerkings- en transactiesnelheid te bieden, DApps beschikbaar te maken voor alle deelnemers en interoperabiliteitsproblemen met de rest van de blockchain aan te pakken.

Binance Smart Chain (BSC)

Binance Smart Chain (BSC) is een smart contract blockchain netwerk gelanceerd door de toonaangevende wereldwijde cryptocurrency exchange Binance. Het werd officieel gelanceerd in september 2020 met als doel het leveren van high-performance, low-cost gedecentraliseerde financiële (DeFi) diensten en een applicatie-ontwikkelingsplatform.

BSC is een blockchainnetwerk parallel aan Binance Chain, met het Proof of Stake (PoS) consensusmechanisme. Vergeleken met Binance Chain heeft BSC een hogere transactie doorvoer en lagere transactiekosten, terwijl het ook smart contract functionaliteit biedt, waardoor ontwikkelaars verschillende gedecentraliseerde applicaties (DApps) en digitale activa kunnen bouwen.

Polygoon

Polygon is een Ethereum-schalingsnetwerk gericht op het aanpakken van schaalbaarheids-, interoperabiliteits- en gebruikerservaringsproblemen op het Ethereum-netwerk. Het stond oorspronkelijk bekend als Matic Network voordat het werd omgedoopt tot Polygon.

Polygon biedt een efficiënte oplossing om hogere transactiesnelheden, lagere transactiekosten en een betere gebruikerservaring te bereiken door verschillende technologieën en gelaagde structuren te gebruiken.

Basis

Base blockchain is een platform dat efficiënte, veilige en transparante oplossingen biedt voor de handel in digitale activa, gebruikers een gedecentraliseerde handelsomgeving biedt via blockchaintechnologie en de efficiëntie, veiligheid en transparantie van transacties garandeert.

Bottom Line

De ontwikkeling van gedistribueerde grootboektechnologie heeft een heel ecosysteem gecreëerd dat bestaat uit onderling verbonden cryptografische trends, die elk in een verbazingwekkend tempo evolueren. PoS- en PoW-consensusalgoritmen behoren tot de populairste algoritmen van dit moment en helpen bij het systematiseren van het mijnproces. Ze zullen in de toekomst zeker een belangrijke bijdrage leveren aan het creëren en ontwikkelen van nieuwe, meer geavanceerde consensussystemen, waardoor digitale technologie naar een heel nieuw niveau wordt getild.