Een blockchain is een gedecentraliseerd peer-to-peer netwerk die alleen-append-data opslaat (toevoegen aan het einde van) en de integriteit van die informatie over het netwerk verifieert. Het collectief valideren van de juistheid van genoemde gegevens (consensus bereiken) is een van de bepalende kenmerken van een blockchain.
Het idee van een blockchain gaat terug naar in ieder geval de jaren 1990. De basistheorie was om gegevens over een netwerk van computers te kopiëren met behulp van een soort consensus algoritme om in te stemmen met eventuele toe te voegen gegevens. Gebruik vervolgens cryptografisch hasj-ketenen om de database vrijwel onveranderlijk te maken.
Ga voor meer informatie over blockchains en hashing naar ons Blockchain-artikel. Hieronder zullen we ons echter specifiek richten op de verschillende manieren waarop verschillende soorten blockchains consensus bereiken over gegevens die aan hun sequenties (ketens) van gegevens (blokken) worden toegevoegd via deze onderwerpen:
De belangrijkste verschillen in de verschillende consensusmechanismen van de blockchain draaien om hoe het recht om gegevens aan de blockchain toe te voegen wordt verdeeld onder netwerkdeelnemers, en hoe deze gegevens door het netwerk worden gevalideerd als een nauwkeurig overzicht van transacties.
De reeks computerprocessen die deze problemen oplossen, wordt het consensusalgoritme genoemd, dat, zoals vermeld, het mechanisme is dat verantwoordelijk is voor het veilig bijwerken van de gegevensstatus in een bepaald blockchain-netwerk.
Elk knooppunt (computer) in het netwerk verifieert en verwerkt onafhankelijk elke transactie en moet daarom toegang hebben tot de huidige staat van de database, de wijziging die door een bepaalde transactie wordt gevraagd en een digitale handtekening die de oorsprong en nauwkeurigheid van een transactie aantoont. De vraag is dan hoe alle knooppunten consensus (overeenstemming) bereiken over de gegevens. Het grootste probleem dat blockchains willen oplossen, wordt de "Het probleem van de Byzantijnse generaals'.
Dit probleem, dat al langer bestaat dan blockchain zelf, is in feite het volgende: hoe houd je een netwerk van entiteiten die op hetzelfde doel gericht zijn op één lijn, puur gebaseerd op berichten die tussen hen worden uitgewisseld, zonder dat de informatie wordt beschadigd door een kwaadwillende actor binnen het netwerk? Als iemand bijvoorbeeld probeert cryptocurrency via een netwerk te verzenden, hoe kunt u er dan zeker van zijn dat er niet met de transactiegegevens is geknoeid en dat deze niet zijn gewijzigd door een kwaadaardig knooppunt in het netwerk?
Dit is waar een consensusmechanisme binnenkomt om ervoor te zorgen dat het netwerk gesynchroniseerd blijft en dat er niet met de gegevens wordt geknoeid. Hieronder volgen enkele van de oplossingen die verschillende groepen hebben bedacht om dit resultaat te bereiken.
Proof of work is momenteel het meest populaire consensusmechanisme voor blockchains. Het 'proof of work' dat de naam beschrijft, is het proces waarmee het blockchain-netwerk bewijst dat a mijnwerker netwerkknooppunt (netwerkknooppunten die transacties in blokken groeperen en valideren) heeft het werk gedaan dat nodig is om een geldig blok (groep transacties) te maken. Hoewel het voor knooppunten moeilijk is om een geldig blok te genereren (het kost veel computerverwerkingskracht), is het voor het netwerk vrij eenvoudig om te verifiëren dat een blok geldig is.
Dit wordt allemaal gedaan door middel van wat wordt genoemd hash-functie, die een unieke digitale vingerafdruk creëert voor een bepaald gegeven. Omdat hashes erg gevoelig zijn voor verandering, en zelfs een kleine wijziging zal resulteren in een compleet andere hash-output, kunnen hashes worden gebruikt om blokken te valideren en te beveiligen.
Om een block als geldig te bevestigen, moeten miners twee hashes maken: een hash van alle transacties in het block en een hash die bewijst dat ze de energie hebben verbruikt die nodig is om het block te genereren door een speciale cryptografische puzzel op te lossen met een pre- niveau instellen van moeilijkheid. In het bijzonder is het de puzzel om een getal te vinden dat, wanneer het wordt gecombineerd met de gegevens in de transacties en door het hash-algoritme wordt geleid, een getal oplevert binnen een gespecificeerd bereik dat is ingesteld door het programma van de cryptocurrency.
De moeilijkheid van het oplossen van de puzzel wordt automatisch aangepast in PoW-systemen om een consistente tijdsperiode te creëren voor blokken met transacties die aan de blockchain moeten worden toegevoegd en om netwerkkosten en nieuw gecreëerde cryptocurrency-beloningen vrij te geven aan mijnwerkers.
Een hash is een eenrichtingsfunctie. Het kan niet worden teruggedraaid. Op deze manier kan worden bevestigd dat elk blok werk heeft vereist om het te genereren. Elk blok bevat ook de hash van het vorige blok, dus zodra alle blokken in de blockchain zijn gecombineerd, is het vrijwel onmogelijk om ze aan te passen, aangezien al het werk dat is gedaan om elk afzonderlijk blok in de blockchain te genereren, opnieuw moet worden gedaan.
Samenvattend, een mijnwerker maakt een blok met geldige transacties en voert vervolgens het PoW-algoritme erop uit om een geldige hash te vinden, waarbij hij tegen alle andere mijnwerkers racet om de puzzel eerst op te lossen. Wanneer een geldig blok wordt gegenereerd door een dergelijke actie, wordt het blok toegevoegd aan de blockchain en ontvangt de mijnwerker netwerkkosten en nieuw gemaakte cryptocurrency.
Er worden verschillende hash-algoritmen gebruikt voor PoW-consensusmechanismen, waarvan de meest voorkomende zijn SHA-256 (bijv Bitcoin) en scrypt (bijv. Litecoin). Anderen zijn onder meer SHA-3, CryptoNight, Blake-256, Quark, script-jane en hybride systemen die meer dan één hashfunctie gebruiken.
Hoewel PoW theoretisch bijna onmogelijk te hacken is, omdat het bronnen in de fysieke wereld gebruikt om het netwerk te beveiligen, is dit ook waar een van de grootste kritiekpunten vandaan komt: de gebruikte bron is elektriciteit, en veel ervan.
In feite, wetenschappelijk tijdschrift Moederbord Vice, meldt dat 1.6 Amerikaanse huishoudens een dag lang van stroom kunnen worden voorzien door een enkele Bitcoin-transactie. Tegen 2020 zou Bitcoin evenveel elektriciteit kunnen verbruiken als het hele land Denemarken. En dat is slechts één cryptocurrency (zij het de meest populaire).
Vanuit efficiëntie- en milieuperspectief is dit niet ideaal en zou het erg moeilijk zijn om op te schalen naar algemeen gebruik. Om het nog erger te maken, zijn de rekenkracht en elektriciteitskosten die nodig zijn om concurrerend te blijven in de mijnbouw in de loop van de tijd dramatisch gestegen. Dit heeft geleid tot een aanzienlijke centralisatie van mijnnetwerken, aangezien alleen de grootste en machtigste organisaties echt kunnen concurreren.
Een paar grote bedrijven en miningpools domineren nu de meest populaire blockchains, wat volledig in strijd is met het oprichtende decentralisatieprincipe van blockchains.
Naast de twijfelachtige ethiek van dit probleem, leidt centralisatie ook tot een mogelijk beveiligingsprobleem, een aanval van 51%. Dit is wanneer een mijnwerker, waarschijnlijk een pool of een groot conglomeraat, 51% van de rekenkracht van een blockchain-netwerk controleert. Als dit ooit zou gebeuren, zouden ze het hele netwerk kunnen verstoren door echte transacties ongeldig te maken of hun eigen frauduleuze transacties te valideren om geld te "verdubbelen" (door hetzelfde geld meer dan eens te gebruiken).
Gelukkig zijn deze problemen met PoW niet zonder mogelijke oplossingen.
PoS is gebaseerd op de aanname dat wanneer knooppunten in het netwerk belanghebbenden zijn (dat wil zeggen, wanneer ze de valuta van de gegeven blockchain bezitten), ze een prikkel zullen hebben om eerlijk en goedaardig te blijven in het exploiteren van netwerkknooppunten.
PoS werkt door miners die een deel van hun eigen cryptocurrency vergrendelen, zodat ze niet kunnen worden gebruikt in speciale 'staked'-accounts. Knooppunten die tokens hebben uitgezet, kunnen vervolgens transactieblokken verifiëren, net als in PoW-systemen, maar de cryptografische berekeningen die nodig zijn om blokken te verifiëren, zijn veel eenvoudiger (en vereisen daarom veel minder computervermogen). In plaats van gecompliceerde puzzels te gebruiken die voordelen geven aan krachtigere computers zoals in PoW, zijn PoS-systemen zo gestructureerd dat knooppunten met meer cryptocurrency een grotere kans hebben om de cryptografische puzzel op te lossen.
Op deze manier, hoewel PoS efficiënter is dan PoW, lost het het probleem van centralisatie van mijnbouwvermogen niet volledig op, aangezien het risico logischerwijs is dat de valuta die door dergelijke systemen wordt gebruikt, nog steeds in steeds minder handen zal worden geconcentreerd.
Een van de andere belangrijke problemen van PoS is het 'niets op het spel'-probleem, waarbij miners misschien niets te verliezen hebben door te stemmen op meerdere blockchain-geschiedenissen in het geval van een fork (een blockchain die in tweeën wordt gesplitst). In het geval van een vork is de meest lucratieve strategie voor een miner om op elke ketting te minen, en dus beloningen te krijgen, ongeacht welke vork door het netwerk wordt herkend.
Dit zou er in theorie toe kunnen leiden dat het netwerk nooit een consensus bereikt, of tot dubbele uitgaven waarbij een aanvaller mogelijk een transactie kan verzenden, vervolgens een splitsing van de blockchain kan starten vanaf het ene blok achter de transactie en het geld naar zichzelf kan sturen in plaats van waar het eerder naartoe is gestuurd. Dit is meer mogelijk in een PoS-systeem dan in PoW, aangezien de kosten van het werken aan meerdere ketens veel lager zijn.
Een probleem dat PoS wel helpt te verminderen, is het probleem van 51%. Zelfs als een mijnwerker 51% van een cryptocurrency zou bezitten, zou het niet in hun belang zijn om een systeem aan te vallen waarin ze een meerderheid van de aandelen bezaten. Hierbij wordt natuurlijk geen rekening gehouden met kwaadwillende, goed gefinancierde actoren die misschien koste wat het kost een blockchain-netwerk willen neerhalen.
Enkele voorbeelden van blockchains die dit consensusmechanisme gebruiken, zijn NEO, Stellar en Cardano.
Met klassieke PoS is het onwaarschijnlijk dat mijnwerkers met een klein saldo een blok minen, net zoals PoW-mijnwerkers met weinig computerkracht waarschijnlijk geen blok zullen minen. Dit zou niet alleen als minder eerlijk kunnen worden beschouwd, het kan ook leiden tot een minder veilig netwerk, want als kleine mijnwerkers beter gestimuleerd zouden worden, zou het netwerk meer knooppunten hebben en dus veiliger zijn.
LPoS stimuleert minder krachtige knooppunten door hen in staat te stellen hun cryptocurrency-saldi te leasen aan "uitzetknooppunten" die meer uitgezet tokens hebben en bijgevolg een grotere kans hebben om een geldig blok te minen. Alle munten die aan dergelijke knooppunten worden verhuurd, verhogen het "gewicht" van het uitzetknooppunt, wat de kans vergroot om een blok aan de blockchain toe te voegen. Beloningen die door uitzetknooppunten worden ontvangen, worden vervolgens proportioneel verdeeld tussen alle leasers. Leasers kunnen hun tokens op elk moment nog steeds verplaatsen of uitgeven, waardoor ze als het ware automatisch "de huurovereenkomst verbreken".
Op deze manier kan de kwestie van centralisatie van mijnbouw en / of monetaire macht beter worden beperkt door alle knooppunten het potentieel te geven om mijnbeloningen te verdienen.
Het belangrijkste voorbeeld van een project dat dit type consensusalgoritme gebruikt, is Waves.
In DPoS gebruiken houders van cryptocurrency-token hun saldi om een lijst met knooppunten te kiezen die blokken kunnen uitzetten om toe te voegen aan de blockchain. Met de nog te lanceren EOS blockchain, bijvoorbeeld, zullen er 21 "block producer nodes" zijn die door het netwerk worden gekozen.
Hoewel dit enkele problemen oplost, zoals de mogelijkheid dat er sprake is van forks (alle knooppunten zullen niet overschakelen naar een vork die niet is afgerond door 15 van de 21 producer-knooppunten), en schaalbaarheidsproblemen die optreden bij PoW en PoS, een DPoS-blockchain is per definitie meer gecentraliseerd en biedt niemand toegankelijke toegangspunten om blokken te minen en beloningen te verdienen.
Projecten die dit type consensusmechanisme gebruiken, zijn onder meer Bitshares en EOS.
Blockchains hoeven geen genoegen te nemen met slechts één type consensusmechanisme. Het meest populaire type hybride keten is de PoW / PoS-hybride, die doorgaans een initiële PoW-consensus op een beperkte manier gebruikt en vervolgens PoS gebruikt om blokken te valideren die aan de blockchain zijn toegevoegd. Het gebruik van PoS lost het aanvalsprobleem van 51% op terwijl er minder energie wordt verbruikt; PoW lost het probleem met niets op en zorgt tegelijkertijd voor een andere laag van blockchain-onveranderlijkheid.
Peercoin is een blockchain die deze hybride methode gebruikt.
PoI is vergelijkbaar met PoS, maar het consensusmechanisme houdt ook rekening met andere factoren om knooppunten een voordeel te geven bij het minen van blokken.
Met NEM, de eerste blockchain die PoI implementeert, worden knooppunten bijvoorbeeld beloond voor hun productiviteit in het netwerk, inclusief hun saldo, het aantal en de waarde van transacties, naast andere 'reputatie'-factoren.
In dit consensusmechanisme publiceert elk knooppunt een openbare sleutel. Transacties die door het knooppunt gaan, worden ondertekend door het knooppunt en geverifieerd, en zodra er voldoende identieke antwoorden binnen het netwerk zijn bereikt, wordt er een consensus bereikt dat de transactie geldig is. Dit eenvoudige mechanisme vereist geen hash-kracht en is vooral handig voor opslagsystemen.
PBFT heeft twee potentiële problemen. Allereerst moeten alle betrokken partijen het eens worden over de exacte lijst van vertrouwde deelnemers. Ten tweede wordt het lidmaatschap van een dergelijk overeenkomstensysteem doorgaans bepaald door een centrale autoriteit. Hoewel deze factoren het misschien niet geschikt maken voor een openbare, gedecentraliseerde cryptocurrency, kan het nuttig zijn voor andere zaken, zoals particuliere platforms voor het houden van digitale activa.
PBFT is het consensusmechanisme dat door Hyperledger wordt gebruikt.
Voordat blockchains op de markt kwamen, was er geen praktische manier om ervoor te zorgen dat gegevens in een gedistribueerd netwerk (bijvoorbeeld een grootboek voor digitale valuta) beveiligd zouden blijven tegen manipulatie door kwaadwillende of gecompromitteerde knooppunten. Met de geboorte van Bitcoin en PoW ging een hele nieuwe generatie programmeurs en ingenieurs aan de slag om dit probleem op te lossen.
Als resultaat zijn er veel consensusmechanismen ontstaan, waarvan de meeste beweren hetzelfde (Byzantijnse generaal) probleem op te lossen. Omdat blockchain nog een relatief nieuw veld is, is het onduidelijk welke consensusmechanismen zichzelf het nuttigst zullen blijken te zijn en welke uit de gratie zullen raken. Zoals het er nu uitziet, zijn verschillende consensusmechanismen een van de fundamentele factoren die verschillende cryptocurrencies differentiëren.
Bron: https://unhashed.com/cryptocurrency-coin-guides/blockchain-consensus-mechanisms/
- 2020
- 51% aanval
- toegang
- Account
- Actie
- Voordeel
- Overeenkomst
- algoritme
- algoritmen
- Alles
- Het toestaan
- onder
- rond
- aanwinst
- Grootste
- Bitcoin
- blockchain
- Cardano
- kansen
- verandering
- Munten
- Gemeen
- Bedrijven
- computers
- computergebruik
- Overeenstemming
- consumeren
- Kosten
- cryptocurrencies
- cryptogeld
- Valuta
- Actueel
- Huidige toestand
- gegevens
- Database
- dag
- Decentralisatie
- gedecentraliseerde
- digitaal
- Digitaal actief
- digitale valuta
- ontwrichten
- doeltreffendheid
- elektriciteit
- energie-niveau
- milieu
- EOS
- ethiek
- Event
- eerlijk
- Voordelen
- vergoedingen
- Voornaam*
- Focus
- vork
- functie
- gefinancierde
- fondsen
- Vrijgevigheid
- Groep
- houwen
- hachee
- hashing
- Hoe
- HTTPS
- Hybride
- Hyperledger
- idee
- Laat uw omzet
- informatie
- belang
- betrokken zijn
- problemen
- IT
- sleutel
- Groot
- leiden
- Grootboek
- Niveau
- Beperkt
- Lijst
- Litecoin
- Hoofdstroom
- Meerderheid
- maken
- Zaken
- Mijnwerkers
- Mijnbouw
- Mijnbouw Pools
- geld
- Meest populair
- beweging
- Nabij
- NEM
- NEO
- netwerk
- netwerken
- knooppunten
- werkzaam
- Overige
- perspectief
- platforms
- zwembad
- Zwembaden
- Populair
- PoS
- PoW
- energie
- privaat
- geproduceerd
- producent
- produktiviteit
- Programma
- project
- bewijs
- bewijst
- publiek
- public Key
- reeks
- Rapporten
- hulpbron
- Resources
- Beloningen
- Risico
- Schaalbaarheid
- Scale
- Wetenschap
- veiligheid
- reeks
- Delen
- gedeeld
- Eenvoudig
- Klein
- So
- Oplossingen
- OPLOSSEN
- besteden
- Uitgaven
- spleet
- inzet
- staking
- begin
- Land
- blijven
- Stellar
- mediaopslag
- winkels
- Strategie
- Stap over voor slechts
- system
- Systems
- niet de tijd of
- teken
- tokens
- tolerantie
- onderwerpen
- transactie
- Transacties
- ons
- waarde
- Stemming
- golven
- Wat is
- WIE
- Wikipedia
- binnen
- Mijn werk
- Bedrijven
- wereld