Proof-of-Work versus Proof-of-Stake: wat is het verschil?

Proof-of-Work en Proof-of-Stake zijn consensusmechanismen, of algoritmen, waarmee blockchains veilig kunnen werken. Deze consensusmechanismen houden blockchains veilig door alleen echte gebruikers nieuwe transacties te laten toevoegen.

Ze werken door degenen die willen deelnemen te laten bewijzen dat ze een soort hulpbron, zoals geld of energie, aan de blockchain hebben besteed. Dit helpt mensen eruit te filteren die mogelijk niet oprecht of toegewijd zijn aan het netwerk. Het belangrijkste verschil tussen proof-of-work en proof-of-stake is de manier waarop ze kiezen wie transacties aan de keten kan toevoegen.

Feiten op een rij:

• Proof-of-work en proof-of-stake zijn algoritmen, ook wel consensusmechanismen genoemd, die blockchains helpen de synchronisatie van gegevens te behouden en veilig te blijven.
• Deze algoritmen bepalen welk knooppunt (computer) in het netwerk het volgende transactieblok aan de keten kan toevoegen.
• Beide mechanismen hebben bewezen succesvol te zijn in het onderhouden van blockchains, hoewel ze elk nadelen hebben.

Wat is proof-of-work?

Proof-of-work is een systeem waarbij computers tegen elkaar strijden om als eerste complexe puzzels op te lossen. 

Dit proces wordt gewoonlijk mijnbouw genoemd, omdat de energie en hulpbronnen die nodig zijn om de puzzel te voltooien, kunnen worden beschouwd als het digitale equivalent van het echte proces van het winnen van edele metalen uit de aarde. 

Nathaniel Popper's boek, Digitaal goud, gebruikt een geweldige analogie om proof-of-work in het Bitcoin-systeem te beschrijven:

“... het is relatief eenvoudig om 2,903 en 3,571 te vermenigvuldigen met een stuk papier en potlood, maar veel, veel moeilijker om erachter te komen welke twee getallen met elkaar kunnen worden vermenigvuldigd om 10,366,613 te krijgen.”

Met behulp van deze analogie kunnen we ons voorstellen dat een mijnwerker in het Bitcoin-netwerk moet uitzoeken welke twee getallen kunnen worden vermenigvuldigd om 10,366,613 te bereiken, door combinaties van getallen te raden totdat hij het juiste antwoord vindt. Zodra een computer bepaalt dat 2,903 kan worden vermenigvuldigd met 3,571 om 10,366,613 te krijgen, presenteert hij dit aan de andere computers in het netwerk, die gemakkelijk kunnen verifiëren dat 2,903 en 3,571 inderdaad 10,366,613 opleveren als ze worden vermenigvuldigd. 

Wanneer een mijnwerker deze “puzzel” oplost vóór andere mijnwerkers, mag hij een nieuw blok (een groep transacties) maken en dit uitzenden naar het netwerk van knooppunten, die vervolgens individueel audits van het bestaande grootboek en het nieuwe blok zullen uitvoeren. Als alles klopt, wordt het nieuwe blok aan het vorige blok gekoppeld, waardoor een chronologische reeks transacties ontstaat. De miner wordt vervolgens beloond met bitcoins voor het leveren van zijn hulpbronnen (energie).

Proof-of-work, mijnbouw en beveiliging

Mijnbouw vereist veel elektriciteit en beveiligt het netwerk door ervoor te zorgen dat alleen degenen die kunnen bewijzen dat ze middelen hebben verbruikt, het recht krijgen om een ​​nieuwe reeks transacties aan de blockchain toe te voegen.

Hierdoor is het moeilijk, tijdrovend en duur om een ​​proof-of-work-systeem zoals dat van Bitcoin aan te vallen. Aanvallers zouden mijnbouwapparatuur moeten aanschaffen en opzetten en moeten betalen voor de elektriciteit om de apparatuur te laten werken. Ze zouden dan concurreren om de puzzel op te lossen en proberen een blok transacties met valse bitcoins aan de keten toe te voegen.

Mocht de snode miner de puzzel eerst met succes oplossen, dan zouden ze proberen een nieuw blok transacties naar de rest van het netwerk te zenden. De knooppunten van het netwerk zouden dan een audit uitvoeren om de legitimiteit van het blok en de transacties erin te bepalen.

Terwijl de knooppunten het nieuwe blok vergelijken met de vorige versie van het grootboek, zouden ze de valse bitcoins opmerken en zou het blok als ongeldig worden beschouwd op basis van consensusregels. 

Proof-of-work maakt het onmogelijk om bitcoin te vervalsen, tenzij een snode mijnwerker meer dan 50% van het hele netwerk controleert. Dit betekent 51% van zowel de cumulatieve rekenkracht van mijnwerkers, bekend als de hashrate, als van de knooppunten in het netwerk. Op deze manier kan de slechte actor een slecht blok naar het netwerk uitzenden en ervoor zorgen dat hun knooppunten het blok naar de keten accepteren. 

Gezien hoe groot het netwerk van Bitcoin is gegroeid en hoeveel energiemijnwerkers bijdragen aan het proof-of-work-systeem, zou een dergelijke aanval vandaag de dag vrijwel onmogelijk zijn. 

Als een overheid, bedrijf of andere entiteit voldoende middelen zou verzamelen om met succes meer dan 50% van het netwerk te vormen met de bedoeling het aan te vallen, zouden de echte deelnemers van het netwerk waarschijnlijk een nieuwe tak van de keten creëren, ook wel bekend als een vork , waardoor de vorige keten en de aanval erop nutteloos worden.

Wat is Proof-of-Stake?

In het proof-of-stake-systeem worden validators (het proof-of-stake-equivalent van miners) gekozen om een ​​blok te vinden op basis van het aantal tokens dat ze in hun bezit hebben, in plaats van dat er sprake is van willekeurige concurrentie tussen miners om te bepalen welk knooppunt een blok kan toevoegen. blok. 

In dit systeem vervangt het ‘stake’-bedrag, of de hoeveelheid crypto die een gebruiker bezit, het werk dat mijnwerkers doen bij het proof-of-work. Dit beveiligt het netwerk omdat iemand die wil deelnemen en beloningen wil verdienen, de cryptocurrency moet kopen en vasthouden om gekozen te worden om een ​​blok te vormen. 

Deelnemers moeten geld uitgeven en een aantal financiële middelen aan het netwerk besteden, vergelijkbaar met hoe mijnwerkers elektriciteit moeten verbruiken in een proof-of-work-systeem. Degenen die geld aan munten hebben uitgegeven om deze beloningen te verdienen, hebben een gevestigd belang bij het voortdurende succes van het netwerk. 

Proof-of-stake voorkomt aanvallen en valse munten met in wezen hetzelfde mechanisme als proof-of-work. In plaats van 51% van de mining-hashrate en knooppunten te controleren, zoals bij proof-of-work, zouden aanvallers van een proof-of-stake-systeem ten minste 51% van het aanbod van de munt moeten bezitten en ten minste 51% van de knooppunten van het netwerk moeten controleren.

Voor- en nadelen van Proof-of-Work en Proof-of-Stake

Proof-of-work-professionals uitgelegd

Gezonde concurrentie en hernieuwbare energie

De concurrentie bij het minen van Bitcoin is hevig. Mijnbouwbedrijven zijn voortdurend op zoek naar de meest efficiënte manieren om te mijnen om hun kosten te verlagen. Dit proces beloont inherent degenen die de goedkoopste vormen van energie kunnen vinden en nieuwere technologie kunnen bedenken om snellere en efficiëntere chips voor de mijnbouw te maken. 

Naast dat dit de cryptocurrency-mining ten goede komt, kan de concurrentie tussen chipfabrikanten resulteren in doorbraken in computerhardware die kunnen worden overgedragen naar andere industrieën buiten de crypto-mining.

Opgesloten energie 

Cryptomining stelt gebieden in staat hun gevangen energie te benutten en deze om te zetten in een of andere vorm van waarde, die vervolgens kan worden overgedragen of gebruikt om andere projecten te financieren, waardoor uiteindelijk economische activiteit in afgelegen gebieden kan worden gegenereerd.

Een praktijkvoorbeeld hiervan zijn de Chinese provincies Sichuan en Yunnan. Deze provincies hebben intense natte seizoenen die enorme hoeveelheden hernieuwbare waterkracht kunnen produceren. Helaas hebben de provincies geen mogelijkheid om deze energie naar andere gebieden te transporteren en te verkopen.

De provincies begonnen uiteindelijk bitcoin te minen om overtollige energie te benutten en deze om te zetten in een of andere vorm van verhandelbare waarde. In september 2019 was China dat wel verantwoordelijk voor meer dan 70% van de hashrate van Bitcoin vanwege deze goedkope stroombronnen. China verbood later cryptomining omdat het zijn fiat digitale valuta wilde creëren. De beweging dwong de massale uittocht van mijnwerkers naar andere gebieden waar stroom goedkoop is. Als gevolg, Kazachstan werd een mijn-hotspot naast Iran en de Verenigde Staten.

Security

Tot nu toe is proof-of-work de meest beproefde manier geweest om consensus en veiligheid binnen een gedistribueerd openbaar netwerk te behouden. Dit komt omdat proof-of-work de initiële kosten van hardware en de voortdurende uitgaven van middelen vereist, in plaats van een enkele initiële uitgave om deel te nemen.

Bitcoin werd gelanceerd in 2009 en heeft een stijging van meer dan 99.98% uptime. Op het moment van schrijven zijn er slechts twee gevallen van downtime geweest: één keer in augustus 2010 en één keer in maart 2013. Deze twee incidenten werden opgelost met opt-in software-updates voor knooppunten – omdat netwerkdeelnemers dankzij het consensusmechanisme allemaal besloten deze updates waren in het belang van het collectieve netwerk.

Proof-of-work nadelen uitgelegd

Energieverbruik

Bitcoin en andere proof-of-work blockchains, zoals Ethereum, verbruiken aanzienlijke hoeveelheden energie om dit beveiligingsmodel aan hun netwerken te leveren. Bitcoin verbruikt meer stroom dan landen zoals Oekraïne, Noorwegen en anderen. Milieuactivisten hebben dat gedaan betoogde dat dit volkomen verspillend en onnodig is. 

WeerleggingHoewel deze systemen enorme hoeveelheden energie verbruiken, slagen veel critici er niet in om de soorten energie die voor de mijnbouw worden gebruikt te evalueren en stellen ze in plaats daarvan het hoge energieverbruik ervan gelijk aan een grote ecologische voetafdruk. Studies hebben echter aangetoond dat bitcoin-mijnwerkers verschillende energiebronnen gebruiken bij hun activiteiten. Sommige schattingen hebben aangetoond dat hernieuwbare energie de dominante gebruikte vorm is, variërend tussen 50% meer dan 70% van het totale gebruikte vermogen. 

Het is belangrijk op te merken dat veel van deze onderzoeken alleen rapporteren over mijnbouwbedrijven en andere activiteiten die willen deelnemen aan onderzoeken.

E-Waste

Elektronisch afval is misschien wel de meest geldige kritiek op het verbruik van hulpbronnen door het bitcoin-netwerk. Proof-of-work miners draaien over het algemeen 24/7 op vol vermogen. Soms hebben slechte omstandigheden, zoals vochtigheid, hoge temperaturen en onvoldoende ventilatie, gevolgen voor mijnbouwfaciliteiten en verkorten ze de levensduur van de apparatuur.

Bovendien ontwikkelen ASIC-chipfabrikanten voortdurend nieuwere, effectievere chips. Wanneer deze innovatie plaatsvindt, worden oude chips minder effectief in het winnen van blokken dan nieuwere chips. Uiteindelijk worden de oudere chips uitgefaseerd en worden ze e-waste. 

Weerlegging: De huidige ASIC-mijnchips gaan doorgaans tussen de drie en vijf jaar mee. En hoewel nieuwe chips uiteindelijk de oudere chips zullen vervangen, zullen ze waarschijnlijk langer meegaan omdat ze efficiënter worden en beter bestand zijn tegen hoge temperaturen en langdurige hashing.

Traceerbaarheid

Een zorg bij cryptomining is dat het vatbaar kan zijn voor censuur. Dit is al gebeurd in plaatsen als China, waar het delven van cryptocurrency verboden was. Het enorme stroomverbruik kan worden achterhaald via elektriciteitsmetingen of zelfs thermische camera's. Dit vermogen om te traceren waar cryptomining plaatsvindt, stelt anti-cryptoregimes in staat deze praktijk hard aan te pakken. 

Als een land mijnbouw alleen zou toestaan ​​aan degenen die een bepaalde licentie hebben verkregen, zou het de decentralisatie kunnen ondermijnen door niet toe te staan ​​dat het netwerk volledig openbaar is.

Weerlegging: Buiten China lijken landen over de hele wereld in zekere zin pro-crypto te zijn. Sommige landen proberen mogelijk de mijnbouw te reguleren, zodat licenties vereist zijn. Zolang er echter nog steeds mijnwerkers in afgelegen gebieden zijn die deze praktijk voortzetten, zou dit monopolisering en censuur moeten helpen voorkomen.

Proof-of-stake-professionals uitgelegd

Efficiënt

Proof-of-stake-systemen zijn aanzienlijk energiezuiniger dan proof-of-work-systemen. De hardwarevereisten van veel proof-of-stake-systemen zijn gelijk aan die van gemiddelde of lager dan gemiddelde laptops op de huidige markt. Validatorsoftware is ook niet erg veeleisend voor de meeste proof-of-stake-systemen. 

Verhoogde doorvoer

In proof-of-stake worden validators gekozen om een ​​blok te vinden op basis van het aantal tokens dat ze hebben, in plaats van een competitie tussen miners om een ​​puzzel op te lossen. De tijd die het proof-of-stake-algoritme nodig heeft om een ​​validator te kiezen, is aanzienlijk sneller dan de proof-of-work-concurrentie, wat hogere transactiesnelheden mogelijk maakt.

Hoewel dit waar is, worden alle blockchains, of ze nu proof-of-stake zijn of niet, vertraagd door het proces waarbij knooppunten op democratische wijze tot consensus komen nadat een validator het nieuw gevonden blok naar hen heeft uitgezonden. 

Weerstand tegen censuur

In tegenstelling tot proof-of-work, dat veel energie en een aanzienlijke fysieke aanwezigheid vereist, kunnen proof-of-stake-validators op kleine laptops draaien. Dit betekent dat er in de hoek van een koffieshop een validator zou kunnen zijn die een derde van een wereldwijd gedistribueerd monetair netwerk controleert, in plaats van een pakhuis vol duizenden zoemende computers.

Lagere toetredingsdrempel

Proof-of-stake-validators hoeven slechts één keer geld uit te geven om deel te nemen. Het enige wat ze hoeven te doen is genoeg tokens kopen om blokken te winnen in het proof-of-stake-model. Daarentegen moet een mijnwerker in een proof-of-work-systeem mijnbouwapparatuur aanschaffen en deze voor onbepaalde tijd draaiende houden, met energiekosten die kunnen fluctueren. Hierdoor kunnen meer mensen deelnemen die anders niet zouden kunnen deelnemen.

Proof-of-stake nadelen uitgelegd 

Op grote schaal niet bewezen

Er moet nog een proof-of-stake-systeem zijn dat kan worden geschaald naar de omvang van bijvoorbeeld Bitcoin of Ethereum. Om deze reden zijn proof-of-stake-systemen nog niet zo gedecentraliseerd of veilig als toonaangevende proof-of-work-systemen.

Weerlegging: Hoewel proof-of-stake-systemen nog niet zo groot zijn geworden als netwerken zoals die van Bitcoin, is er geen reden waarom dit in de loop van de tijd niet meer mogelijk zou zijn. Proof-of-stake-systemen kunnen het potentieel hebben om verder te schalen dan waartoe proof-of-work-systemen in staat zijn, aangezien er een lagere toetredingsdrempel is en er geen gespecialiseerde hardware nodig is om ze uit te voeren.

Coin consolidatie

Consolidatie van munten tussen slechts een paar validators is het meest voorkomende argument tegen proof-of-stake-systemen. De aard van proof-of-stake stimuleert de accumulatie van munten om de kans op het winnen van een blok en het ontvangen van een beloning te vergroten. 

Tokenmarkten kunnen ook in het nauw worden gedreven door een entiteit met diepe zakken, waardoor ze een meerderheid aan tokens kunnen vergaren. Bij de meeste proof-of-stake-systemen kunnen afzonderlijke entiteiten een willekeurig aantal validators maken, en omdat er weinig financiële kosten vooraf zijn verbonden aan het maken van validators, kan iemand die de meerderheid van de tokens beheert, de meerderheid van het hele netwerk controleren.

Dit maakt de initiële distributie van proof-of-stake munten uiterst belangrijk. Sommige nieuwere proof-of-stake-munten verkopen tokens aan investeerders voordat ze openbaar beschikbaar zijn. In sommige gevallen hebben deze token-verkopen 40% of meer van de maximale token-voorraden gemaakt, waardoor durfkapitaalbedrijven en andere vroege investeerders een aanzienlijk voordeel hebben ten opzichte van anderen bij het verdienen van netwerkbeloningen.

Weerwoord: Het is waar dat proof-of-stake makers van blokken voornamelijk kiest op basis van de omvang van hun inzet, maar sommige blockchains beginnen al methoden te implementeren om dit risico van centralisatie te verminderen. Sommige omvatten het toevoegen van ‘muntleeftijd’, of hoe lang de inzet is vastgehouden, en een zekere mate van randomisatie aan het algoritme. Dit zorgt ervoor dat de omvang van de inzet niet de enige factor is bij het bepalen van de blokvorming en dat kleinere validators een kans hebben om te winnen. 

Sommige blockchains hebben het ook zo gemaakt dat validators die een bepaalde drempel voor munten overschrijden, steeds minder beloningen gaan ontvangen. Dit stimuleert stakers om hun inzet te delegeren aan kleinere validators, waardoor tokens over meer validators worden verspreid, waardoor de decentralisatie en veiligheid toenemen.

Minder robuuste beveiliging

Zoals hierboven vermeld, kan het hebben van een lagere toegangsdrempel voor netwerkdeelnemers helpen het aantal validatoren te verhogen en, bij uitbreiding, decentralisatie, maar het gemakkelijker maken om deel uit te maken van het netwerk kan ook de veiligheid ervan verminderen. 

Als een slechte speler een proof-of-work-netwerk wil aanvallen, moet hij genoeg hardware kopen om het grootste deel van het netwerk te vertegenwoordigen, en dan moeten ze betalen om het allemaal te laten draaien. Het dubbele beveiligingssysteem van de initiële kosten van apparatuur en de doorlopende energiekosten maakt een aanval op het netwerk minder realistisch. Proof-of-stake-systemen hebben alleen initiële initiële kosten om deel te nemen, waardoor ze meer vatbaar zijn voor aanvallen.

De huidige hashrate van Bitcoin bedraagt ​​bijna 200 miljoen tera hashes per seconde. Bitmain's topklasse ASIC-mijnwerker, de S19J, kan 88 tera-hashes per seconde uitvoeren. Volgens die maatstaf zouden er grofweg 1.2 miljoen van deze chips nodig zijn om slechts de helft van het Bitcoin-netwerk te vormen. De huidige prijs van deze ASIC is $10,390 per eenheid, wat betekent dat het grofweg $12.5 miljard zou kosten om voldoende mijnwerkers aan te schaffen om de helft van het Bitcoin-netwerk te vormen, om vervolgens enorme vergoedingen te betalen om de machines te laten draaien. 

Als een snode acteur daarentegen een proof-of-stake-keten zou willen aanvallen, bijvoorbeeld Avalanche, dan zou hij meer dan de helft van de tokens moeten kopen (ongeveer $ 19 miljard tegen huidige prijzen) en genoeg validators moeten opzetten om meer dan de helft goed te maken. het netwerk (630 validators bij de huidige validator van Avalanche) tellen). Omdat proof-of-stake-validators niet per se dure hardware of tonnen energie nodig hebben om te draaien, hebben aanvallers alleen de initiële kosten voor het kopen van tokens in plaats van doorlopende energiekosten. 

Weerwoord: De initiële kosten om een ​​proof-of-stake-netwerk van voldoende omvang aan te vallen, worden zo hoog dat het probleem van het niet hebben van lopende kosten langzaamaan irrelevant wordt. Om bijvoorbeeld het meerderheidsbelang in Avalanche te worden, is tegen de huidige prijzen al bijna $ 20 miljard nodig. Hoe populairder deze blockchains worden en hoe meer houders van een proof-of-stake-netwerkmunt er zijn, hoe moeilijker het is om deze aan te vallen. 

Veelgestelde vragen 

Wat is Proof-of-Work? 

Proof-of-Work is een tool die een blockchain beveiligt en helpt bij het bijhouden van nauwkeurige informatie (transacties). Het maakt gebruik van een race tussen computers om te zien wie als eerste een complexe puzzel kan oplossen. Winnaars van deze race mogen vervolgens een nieuw transactieblok aan de keten toevoegen. Het oplossen van deze puzzel kost veel energie, waardoor de kans groter is dat de deelnemers oprecht zijn. Degenen die winnen worden beloond met bitcoin.

Wat is een bitcoin-mijnwerker? 

Een bitcoin miner is een computer die deelneemt aan de competitie om puzzels op te lossen in proof-of-work blockchains. Ze gebruiken daarbij grote hoeveelheden energie en worden beloond met bitcoin als ze alle anderen verslaan bij het oplossen van de puzzel. Het wordt mijnbouw genoemd omdat de benodigde energie en hulpbronnen kunnen worden beschouwd als het digitale equivalent van het echte proces van het winnen van edele metalen uit de aarde.

Wat is Proof-of-Stake?

Proof-of-Stake is een hulpmiddel om een ​​blockchain te beveiligen en te helpen nauwkeurige informatie bij te houden. Het maakt gebruik van een algoritme dat kiest wie het volgende transactieblok aan de keten kan toevoegen op basis van het aantal tokens dat in bezit is.  

Wat is een validator in proof-of-stake?

Een validator is het proof-of-stake-equivalent van een miner in proof-of-work. Validators zijn knooppunten in een blockchain-netwerk die hun tokens "inzetten" of verpanden aan het netwerk. Validators worden gekozen om nieuwe transactieblokken te maken op basis van het aantal tokens dat ze bevatten. Andere tokenhouders die geen validator zijn, kunnen hun bezit delegeren aan een validator om een ​​deel van de beloningen te krijgen die een validator verdient wanneer ze worden gekozen om een ​​nieuw transactieblok te creëren.

De post Proof-of-Work versus Proof-of-Stake: wat is het verschil? verscheen eerst op Blokwerken.

• Coinsmart. Europa's beste Bitcoin- en crypto-uitwisseling.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. GRATIS TOEGANG.
• CryptoHawk. Altcoin-radar. Gratis proefversie.
• Bron: https://blockworks.co/proof-of-work-vs-proof-of-stake-whats-the-difference/