Consensus algoritme - Wat is het en welke zijn er?

Een consensus algoritme dat efficiënt en veilig is heb je nodig om een blockchain goed te laten werken. Dit algoritme zorgt ervoor dat het volgende blok in de blockchain de enige echte versie van de waarheid is en dat kwaadwillenden de ketting van blokken niet door de war kunnen brengen. 

Vier bekende algoritmes om deze consensus (overeenstemming) uit te voeren zijn Proof of Work (Bitcoin), Proof of Stake (NEO), Delegated Proof of Stake (Bitshares) en Proof of Importance (NEM). Hieronder lees je de verschillen ertussen.

Navigeer snel

• Proof of Work
• Proof of Stake
• Delegated Proof of Stake
• Proof of Importance

Consensus algoritme Proof of Work

Proof-of-work bestond al voor de komst van Bitcoin en is een protocol dat het voornaamste doel heeft om cyber attacks te voorkomen. Een voorbeeld van een cyber attack is een DDoS aanval waarbij men een website traag of onbereikbaar wil maken. PoW is dus niet een nieuw idee maar de manier waarop Satoshi Nakamoto dit heeft gecombineerd met cryptographic signatures, merkle trees en P2P networks is zeer innovatief. Met deze innovatie creëert hij een distributed trustless concensus waarmee het double-spending probleem wordt opgelost.

Hoe werkt het?

Veel cryptocurrency's, waaronder Bitcoin, Ethereum en Dash gebruiken het consensus algoritme Proof-of-Work. Om coins te verdienen is het nodig om moeilijke puzzels op te lossen met kostbare computerapparatuur, dit wordt mining genoemd. Miners ontvangen coins van de desbetreffende cryptomunt wanneer zij een puzzel oplossen. Daarnaast controleren en verifiëren miners ook de transacties die gedaan worden. De fees die mensen betalen om deze transacties uit te voeren gaat naar de miners als vergoeding voor hun werkzaamheden. Doordat de miners intensief werk leveren om puzzels op te lossen, transacties te controleren en deze te verifiëren, wordt er gesproken van de Proof-of-Work methode. De volgende video zal de uitleg verduidelijken:

Wat zijn de voordelen?

• In een Proof-of-Work-netwerk kan iedereen meebeslissen over belangrijke veranderingen die worden doorgevoerd binnen het systeem. De meerderheid van de stemmen is verdeeld over de miners, ontwikkelaars en andere belangrijke leden binnen de community. Op deze manier voorkom je dat er een paar mensen het voor het zeggen hebben. Dit is bijvoorbeeld wel het geval bij het Proof-of-Stake systeem.

Wat zijn de nadelen?

• Proof-of-Work is een kostbare methode waar veel stroom voor nodig is.
• De stroom wordt veelal betaald met fiatgeld en daarmee drukt het de prijs van de cryptocurrency. De coins die gemined worden, worden namelijk meteen verkocht voor fiatgeld om zo de stroom te kunnen betalen. Doordat er steeds meer coins op de markt komen, worden ze minder waard.

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

Consensus algoritme Proof of Stake

Een reactie op de intensiviteit van het minen

Proof-of-Stake is geïntroduceerd met de komst van Blackcoin in het jaar 2014. Het werd duidelijk dat Bitcoinmining steeds langzamer en duurder werd en de oplossing werd gepresenteerd in de vorm van de Proof-of-Stake-methode. In plaats van het gebruiken van computerkracht, gebruikt PoS de schaarste van de coin zelf. Door middel van het staken (inzetten) van je eigen coin kan je een nieuwe block oplossen. Voorbeelden van cryptocurrency's die PoS gebruiken zijn NEO, Lisk, Peercoin en BitShares.

Hoe werkt het?

Je koopt coins van de desbetreffende cryptocurrency en houdt ze in je balans. Je kan ervoor kiezen om deze coins in je stakebalans te plaatsen, zodat je kunt gaan beginnen met staken. Hoe meer coins je hebt en hoe langer je ze in je stakebalans hebt staan, hoe meer coins je zal verdienen met staken. Het blijft wel een soort loterij. De ene dag zal je meer coins verdienen dan de andere dag. Kies je ervoor om de coins alleen in je wallet te houden en er niet mee te gaan staken? Dan krijg je 1% rente over het bedrag dat je in je wallet hebt staan. Prima manier dus om het als spaarrekening te gebruiken. Ieder jaar komt er dus op zijn minst 1% meer coins bij.

Wat zijn de voordelen?

• Je hebt geen geavanceerde computerapparatuur nodig en de kosten blijven daarmee laag.
• Er ligt geen druk op de prijs zoals dat wel het geval is bij PoW.
• Er zijn al meerdere gevallen geweest van een 51% attack op een PoW systeem, dit is nog nooit gebeurd bij een PoS-systeem.

Wat zijn de nadelen?

• Hoe langer je coins in je stake balans hebt staan, hoe meer je ermee kan verdienen. Dit is een mooi voordeel, maar direct ook een nadeel. Het stimuleert namelijk dat mensen coins gaan verzamelen in plaats van ermee te betalen en de mogelijkheid om ermee te betalen is uiteindelijk van groot belang voor het bestaan van de cryptomunt.
• PoS maakt rijke mensen rijker. Hoe meer geld je hebt om te staken, hoe meer je zult verdienen.
• Doordat grote aandeelhouders (mensen met veel coins) zowel het technische als het economische aspect van het netwerk bepalen, wordt hiermee een monopoly gecreëerd. Zij hebben een grote inspraak op veranderingen die in het systeem worden doorgevoerd. Deze manier van werken staat haaks op de principes van een distributed ledger-based cryptocurrency waarbij een centrale autoriteit juist niet aan de orde hoort te zijn.

In onderstaande video legt Matt je uit wat Proof of Stake is en hoe dit consensus algoritme werkt.

Consensus algoritme Delegated Proof of Stake

Delegated Proof of Stake (DPoS) is in 2014 bedacht door de blockchain engineer Dan Larimer. Hij realiseerde dat het miningproces van Bitcoin teveel energie kostte en uiteindelijk in handen zal komen van een paar grote mining pools. Daarnaast is het netwerk erg sloom en daar wilde de heer Larimer wat aan doen. Hij besloot om een nieuw consensus algoritme te ontwikkelen. Eentje dat weinig energie gebruikt, snel werkt en waarbij de veiligheid hoog in het vaandel staat. De naam van het algoritme is Delegated Proof of Stake, met de afkorting DPoS. 

Om DPoS te laten werken heb je vijf ingrediënten nodig:

1. Blockchain
2. Cryptocurrency
3. Community
4. Computers
5. Regels

Hoe werkt het?

Binnen de community van een cryptoproject dat DPoS als algoritme heeft, willen veel mensen tot de groep van delegates behoren die het netwerk mogen beveiligen. Delegate is het Engelse woord voor afgevaardigde of vertegenwoordiger. 
Deze mensen stellen zichzelf verkiesbaar en de leden van de community mogen hun stem uitbrengen. De stem gaat naar degene waarvan zij willen dat hij of zij het netwerk gaat beveiligen. De top 100 met de meeste stemmen zullen worden bestempeld als 'delegate' en kunnen aan de slag gaan om het netwerk te beveiligen. Voor het uitvoeren van deze dienst krijgen zij betaald. De overige mensen zullen als back-up worden gebruikt, mocht er iemand van de 100 uitvallen. 

De kracht van iemands stem is afhankelijk van hoeveel tokens zij hebben. De stem van iemand met meer tokens in zijn wallet weegt zwaarder dan van iemand met minder tokens. Wanneer een delegate onderpresteert, dan kunnen mensen hun stem ook weer intrekken. Hierdoor kan diegene zijn status als delegate verliezen en is hij eigenlijk gewoon ontslagen. Dit maakt ruimte voor iemand uit de back-up groep. 

Voorbeelden van projecten die DPoS gebruiken:

• Bitshares
• Ark
• EOS
• lisk
• Steem

Wat zijn de voordelen?

• Het verhoogt de snelheid en schaalbaarheid, het is daardoor sneller dan Proof of Work en Proof of Stake
• De structuur verhoogt de veiligheid en integriteit van de blockchain
• Er is geen speciale apparatuur nodig om een gebruiker of delegate te worden
• Het verbruikt minder energie dan Proof of Work

Wat zijn de nadelen?

• Het is gemakkelijker om een 51% attack op een cryptoproject met DPoS uit te voeren. Dit komt doordat het netwerk door minder verschillende mensen draaiende wordt gehouden. 
• Als een land bestaat uit veel onverschillige mensen, dan heb je de kans dat er een verkeerd parlement wordt gekozen. Zo is dit ook het geval bij Delegated Proof of Stake. Als de community zomaar zijn stem uitbrengt en niet goed kijkt naar de delegate zelf, dan kan het zijn dat straks het netwerk wordt beveiligd door mensen die niet bekwaam genoeg zijn
• De rijke mensen, mensen die meer munten bezitten, hebben een zwaardere stem in het proces dan iemand met minder munten. Hierdoor hebben de rijken het voor het zeggen en is het maar de vraag of dit goed is.
• Wanneer de macht in handen ligt van maar 100 mensen, hoe decentraal is het netwerk dan nog? Het zou kartelvorming in de hand kunnen werken, waarbij een handjevol mensen de macht hebben over het gehele netwerk. 

De volgende video legt het consensus mechanisme in 1 minuut uit. Hier noemen ze een delegate een witness. 

Consensus algoritme Proof of Importance

Het gaat allemaal om reputatie

In onze samenleving is reputatie een belangrijke factor bij het vertrouwen van een bedrijf of persoon. Opmerkelijk echter is dat deze factor nooit eerder is gebruikt binnen een monetair systeem. De komst van de cryptocurrency NEM heeft hier verandering in gebracht. De ontwikkelaars hebben reputatie opgenomen in de blockchain met een gedecentraliseerde consensus algoritme genaamd Proof-of-Importance.

Hoe werkt het?

Proof-of-Importance is een algoritme waarbij iedere aangesloten computer de blockchain in de gaten houdt. Wanneer wordt geconstateerd dat er geld wordt overgemaakt, dan zal de computer dit vertellen aan alle andere computers die het stuk voor stuk ook weer doorvertellen. Zodra iedere computer het weet en akkoord geeft, zal de transactie worden opgenomen in de blockchain. De aangesloten computers die dit proces faciliteren hebben de kans om hier geld voor te ontvangen. Hoe hoger de reputatie van een computer, hoe meer geld verdiend kan worden. Dit wordt harvesting genoemd. Je reputatie stijgt wanneer je veel vested money (geld dat je al langer in bezit hebt) hebt en vaak trades maakt. Ook is dit afhankelijk van naar wat voor accounts je deze trades maakt. Hoe beter de reputatie van het account waarmee je trade, hoe sneller je reputatie stijgt.

De Proof-of-Importance zorgt ervoor dat alles goed beveiligd blijft tegen hackers en dat de blockchain goed blijft werken. Proof-of-Importance kan bijvoorbeeld iemand ervan weerhouden meer uit te geven dan dat hij/zij in bezit heeft.

Voordelen van PoI

• Een nadeel bij PoS is dat rijke mensen rijker worden. Binnen PoI is dit niet het geval doordat reputatie is toegevoegd. Hierdoor zal iemand met veel geld om te staken niet direct meer verdienen. Het is namelijk van belang om naast veel geld ook veel trades te doen en het is ook nog eens belangrijk naar welke accounts deze trades worden gemaakt. Het overtraden tussen tien accounts van jezelf heeft minder effect dan het traden met accounts van andere mensen. Daarnaast is het van belang dat vested money wordt getrade en niet unvested money. Unvested money heeft namelijk geen invloed op de importance van een account.

Nadelen van PoI

Op dit moment zijn er nog geen nadelen te noemen over het Proof-of-Importance systeem.

De volgende video van 4 minuten legt Proof of Importance nog eens uit: