Wat is Proof of Work (PoW)? - Een uitleg over dit consensus algoritme

Zoals je waarschijnlijk wel weet, is Bitcoin (BTC) 's werelds eerste cryptocurrency. Het is de eerste valuta die gebruik maakt van de blockchaintechnologie. De blockchain bestaat uit verschillende deelnemers, die ervoor zorgen dat transacties verwerkt kunnen worden.

Dit moet natuurlijk wel allemaal in goede banen begeleid worden. Anders wordt het immers een mooi rommeltje. Daarom wordt er gebruik gemaakt van een consensus algoritme, dat zorgt voor de samenwerking binnen de blockchain.

Bitcoin maakt gebruik van het Proof of Work (PoW) consensus algoritme. In dit artikel leg ik je op een toegankelijke manier uit wat Proof of Work is, hoe het werkt en welke blockchains gebruik maken van dit algoritme. Ook zal ik je vertellen wat het verschil tussen Proof of Work en Proof of Stake (PoS) is.

Ben je nog niet zo bekend met consensus algoritmes? Dan is het goed om voor het lezen van dit artikel onderstaande video te bekijken. Hierin legt Barton (van Blockchain Zoo) uit wat een consensus algoritme is.

Bekijk snel

Wat is Proof of Work (PoW) en hoe werkt het?

Proof of Work is 's werelds bekendste en meest gebruikte consensus algoritme. Dit komt doordat het ook het eerste consensus algoritme voor blockchains was; Bitcoin maakt namelijk gebruik van Proof of Work.

Binnen dit algoritme zorgen nodes en miners ervoor dat het netwerk van de blockchain transacties kan valideren, en iedereen zijn taken uitvoert volgens de regels. Laten we eerst eens kijken naar het verschil tussen deze nodes en miners, zodat het makkelijker wordt op Proof of Work te begrijpen.

Het netwerk van een blockchain bestaat uit ontzettend veel nodes. Deze nodes zijn in feite machines (computers of servers) die aan elkaar verbonden zijn. Samen vormen zij het netwerk van de blockchains. Zulke nodes voeren verschillende functies uit, zoals het controleren van andere nodes. Ook stemmen nodes op bepaalde keuzes die gemaakt moeten worden.

Deze nodes kunnen ook miners zijn. Het is niet zo dat iedere node een miner is, maar iedere miner is wel een node. Miners zijn machines binnen een Proof of Work blockchain die transacties valideren en blokken toevoegen aan de blockchain.

Op het moment dat alle transacties voor een blok over het netwerk zijn verstuurd, gaan alle miners zo snel mogelijk aan het werk om deze transacties te valideren. Zo kijken ze bijvoorbeeld of iemand wel genoeg cryptomunten in zijn bezit heeft om een transactie te kunnen maken. Of dat iemand wel de juiste private key gebruikt.

Hoe doen ze dat dan? Deze miners moeten een wiskundige puzzel oplossen, welke vrij complex uit te leggen is. Eerder schreef ik al een artikel over hoe deze puzzel in elkaar steekt, welke je hier kunt lezen.

Alle miners doen dit zo snel mogelijk, omdat de miner die als eerste alle transacties heeft goedgekeurd, de winnaar is. Op het moment dat een miner klaar is, gaan de nodes in het netwerk controleren of alles wel klopt. Dit doen ze op basis van het Byzantine Fault Tolerance (BFT) principe: minimaal 51% van het netwerk moet het er mee eens zijn voordat er iets gebeurt.

Wanneer de uitkomst is goedgekeurd, mag de miners zijn transacties samenvoegen tot een blok, welke vervolgens aan de blockchain wordt toegevoegd.

Ieder blok heeft een eigen hash. Dit is een soort code die uniek en afhankelijk is aan de inhoud van het blok. Ieder nieuw blok bevat de hash van het laatste blok. Hierdoor ontstaat er een keten van blokken die aan elkaar zijn verbonden, waardoor het onmogelijk is om de inhoud aan te passen.

Wanneer iemand later de inhoud van één van de blokken aanpast, zullen alle hashes veranderen. Een hash is immers gebaseerd op de inhoud van een blok. Ook wanneer er maar één bit wordt aangepast, ziet de hash van het blok er geheel anders uit.

Wil je meer weten over Proof of Work? In onderstaande video van AllesOverCrypto legt Matt je uit wat PoW is en hoe het werkt.

Hoe is Proof of Work ontstaan?

Proof of Work is bedacht door Satoshi Nakamoto en in 2009 ontstaan bij de lancering van Bitcoin. In de white paper van Bitcoin werd beschreven hoe Proof of Work werkt, en welke problemen het zou moeten oplossen. Hier lees je de gehele white paper, waarin ook wordt uitgelegd hoe Proof of Work zou moeten werken.

Nadat Bitcoin gebruik maakte van Proof of Work, zijn er steeds meer blockchains bijgekomen die gebruik gingen maken van dit algoritme. Verder in dit artikel bespreek ik welke bekende blockchains gebruik maken van het Proof of Work algoritme.

Welke blockchains gebruiken Proof of Work?

Proof of Work is dus het meest voorkomende consensus algoritme onder blockchains. Dit komt mede doordat het ook het allereerste consensus algoritmes voor blockchains was. Hieronder zie je een lijst van de blockchains die gebruik maken van Proof of Work.

• Bitcoin (BTC) - Iedere 10 minuten wordt er een nieuw blok toegevoegd aan de blockchain van Bitcoin.
• Dogecoin (DOGE) - Iedere 60 seconde wordt er een nieuw blok toegevoegd aan de blockchain van Dogecoin.
• Ethereum 1.0 (ETH) - Ethereum 1.0 maakte gebruik van Proof of Work. In 2021 is de blockchain overgegaan op Proof of Stake met het ingaan van Ethereum 2.0.
• Litecoin (LTC) - Litecoin is de eerste hard fork die uit Bitcoin is ontstaan, en iedere 2.5 minuten wordt er een nieuw blok toegevoegd aan de blockchain van Litecoin.
• Bitcoin Cash (BCH) - Iedere 10 minuten wordt er een nieuw blok toegevoegd aan de blockchain van Bitcoin Cash.
• Ethereum Classic (ETC) - Ethereum Classic is de originele versie van Ethereum (het is een versie die zelfs traditioneler is dan Ethereum 1.0).
• Monero (XMB) - Iedere 2 minuten wordt er een nieuw blok toegevoegd aan de blockchain van Monero.
• Dash (DASH) - Iedere 2.6 minuten wordt er een nieuw blok toegevoegd aan de blockchain van Dash.

De nadelen van Proof of Work

Wanneer je bovenstaande lijst met blockchains ziet, valt je misschien wel iets op. Alle blockchains zijn namelijk vrij oud, aangezien ze zijn ontstaan in de beginperiode van blockchain en cryptocurrency.

Dit komt door de vele nadelen die aan het Proof of Work algoritme kleven. Daarom kiezen nieuwe blockchains er vaak voor om gebruik te maken van Proof of Stake, of een variant die op dit algoritme is gebaseerd. Hieronder staan de grootste nadelen van het Proof of Work consensus algoritme.

Niet duurzaam

De grootste kritiek op Proof of Work is omtrent de duurzaamheid van dit algoritme. Alle miners in het netwerk gaan namelijk op hetzelfde moment dezelfde transacties valideren. Dit kost, zoals je waarschijnlijk wel kunt voorstellen, ontzettend veel stroom. Vervolgens wordt er maar één miner gekozen waarvan het werk ook daadwerkelijk iets bijdraagt aan de blockchain.

Dit betekent dat 9.999 van alle 10.000 stroom aan het verspillen is. De energie van slechts één miner wordt maar benut. Daarom zijn er veel blockchains die om deze reden gebruik maken van Proof of Stake, waarbij de validator (zo heet de 'miner' in een PoS-netwerk) van te voren al wordt gekozen.

Niet decentraal genoeg

De miners met de meeste computerkracht heeft de grootste kans om als eerste alle transacties te hebben gevalideerd. Omdat hardware ieder jaar steeds beter wordt, hebben miners altijd de beste en meeste hardware nodig om zo veel mogelijk computerkracht te kunnen leveren. Hierdoor ontstaan er veel 'mining farms': grote serverruimtes vol met computers die aan het minen zijn.

Ook zijn er veel miners die hun krachten bundelen in een mining pool. Een mining pool is een groep miners die samen transacties valideren. Op deze manier hebben ze een grotere kans om als eerste te zijn. De beloning wordt vervolgens verdeeld onder alle deelnemers in de mining pool, op basis van de bijdrage die ze hebben geleverd.

Hierdoor ontstaan er enkele grote groepen die blokken aan de blockchain toevoegen. Dit helpt niet bepaald mee met de decentralisatie van het netwerk. Het zou beter zijn als er veel meer 'kleine' miners zouden zijn, zodat het netwerk veel meer verspreid is.

Het verschil tussen Proof of Work en Proof of Stake

In dit artikel ben je al een aantal keer 'Proof of Stake' (afgekort: PoS) tegengekomen. Dit is net zoals Proof of Work een bepaalde type consensus algoritme dat door blockchain gebruikt kan worden. Ondanks dat Proof of Work op dit moment nog steeds het bekendste algoritme is, wint Proof of Stake steeds meer terrein op dit gebied.

Dit komt doordat het minder last heeft van de nadelen die aan Proof of Work kleven. Net hadden we het al over de duurzaamheid en decentralisatie van Proof of Work. Ik zal je uitleggen wat het verschil tussen Proof of Work en Proof of Stake is, zodat je ook beter begrijpt waarom steeds meer nieuwe blockchains voor een PoS-variant kiezen.

Het eerste verschil is dat een Proof of Work netwerk gebruik maakt van miners, terwijl een netwerk dat Proof of Stake gebruikt validators heeft, die zorgen voor het toevoegen van blokken aan de blockchain. 

Een miner moet de meeste computerkracht leveren om de snelste te zijn die alle transacties heeft gevalideerd. Bij een PoS-netwerk wordt de validator al van te voren gekozen. Dit gebeurt op basis van de stake die de validator heeft ingezet. De stake is een soort borg die je betaalt aan het netwerk in de vorm van cryptomunten. Hoe hoger de stake is, hoe groter de kans dat je door het netwerk wordt gekozen om het volgende blok toe te voegen.

Op het moment dat het netwerk vindt dat een validator zijn werk niet goed genoeg doet, kunnen ze besluiten om de validator te straffen. In dat geval wordt een deel van de stake afgepakt, of kan het netwerk ervoor kiezen om de validator uit het netwerk te verwijderen.

Doordat er bij een PoS-netwerk niet wordt gestreden om wie de snelste is, wordt er veel minder stroom gebruikt binnen dit netwerk dan bij een PoW-blockchain. Ook hoeven validators geen grote en dure hardware aan te schaffen om transacties te kunnen valideren. Hierdoor is het vaak goedkoper om als validator aan de slag te gaan, ondanks dat je een stake in zult moeten zetten.

Wil je de informatie die je zojuist hebt gelezen over het verschil tussen PoW en PoS nog eens op je laten inwerken door middel van een video? Dan raad ik je aan om onderstaande video te bekijken. Hier wordt meer uitleg gegeven over het verschil tussen deze twee consensus algoritmes.

Conclusie

Proof of Work is op dit moment nog het bekendste consensus algoritme voor blockchains. Dit komt doordat het ook het eerste consensus algoritme is, dat al sinds het ontstaan van Bitcoin wordt gebruikt.

Bij dit algoritme gaan miners aan de slag met het valideren van transacties. Dit doen ze zo snel mogelijk, omdat de miner die alle transacties al eerst heeft gevalideerd een nieuw blok mag toevoegen aan de blockchain. Hier zal de miner een beloning voor ontvangen.

Ondanks dat het door veel verschillende blockchains wordt gebruikt, zoals Bitcoin, Litecoin en Monera, is er toch veel kritiek op dit algoritme. Zo is er veel stroom nodig om het netwerk te laten draaien, wat de blockchain niet bepaald duurzaam maakt. Ook ontstaan er vaak grote mining pools omdat miners krachten willen bundelen zodat ze meer kans hebben op het toevoegen van blokken. Dit zorgt voor meer centralisatie binnen de blockchain.

Wil je na het lezen van dit artikel nog meer weten over Proof of Work, of een ander consensus algoritme? Stel dan je vragen in onze AllesOverCrypto Facebookgroep en dan beantwoorden onze experts al jouw vragen. 

Heb je andere crypto gerelateerde vragen? Het makkelijkste is om jouw vraag in onze FAQ op te zoeken. Wat je ook kan doen, is dat je jouw vraag + "AllesOverCrypto" googelt. Je zult dan snel uitkomen bij een van onze andere artikelen die over dat onderwerp gaan, zodat je weer snel meer kunt leren over dat onderwerp.

Header afbeelding door Visual Generation