Wat is Proof of History (PoH)? - Uitleg over dit consensus algoritme

Proof of History (PoH) is het consensus mechanisme dat door de blockchain van Solana (SOL) wordt gebruikt. De ontwikkelaars achter Solana hebben dit mechanisme zelf bedacht, net als veel andere technieken die door deze blockchain worden gebruikt.

Dit algoritme is te vergelijken met Proof of Stake (PoS), omdat het hierop is gebaseerd. Toch zitten er een paar grote verschillen tussen deze twee mechanismes. Dit verschil zit vooral in de manier waarop beide mechanismes de tijd van een gebeurtenis bepalen. Dat had je misschien ook wel kunnen halen uit de naam van dit algoritme.

In dit artikel leggen we je uit wat Proof of History is, hoe het werkt en welke blockchains gebruik maken van dit consensus mechanisme.

Bekijk snel

In onderstaande video, van AllesOverCrypto zelf, vertellen we je meer over wat Solana is.

Uit welk probleem is Proof of History ontstaan?

Een van de grootste problemen die blockchains ervaren, is dat het netwerk van de blockchain overeen moet komen over de datum en tijd van een gebeurtenis. Misschien klinkt dat apart, omdat ieder blok natuurlijk een timestamp krijgt, wat de datum en tijd van creatie bepaald. Toch zien we dat dit probleem groter is dan je misschien denkt.

Er wordt ook wel eens gezegd dat de belangrijkste functie van Proof of Work het dienen als gedecentraliseerde klok is. Iedereen in het netwerk zal immers overeen moeten komen dat iets op een bepaalde datum en tijd is gebeurd, en dat is best lastig als een netwerk uit tienduizenden miners bestaat.

In onderstaande video wordt in een paar minuten uitgelegd wat een timestamp is. Mocht dit nog niet duidelijk voor je zijn, is het aan te raden om deze video te bekijken.

Andere gedecentraliseerde systemen hebben dit probleem opgelost door middel van een centraal tijdsysteem. Google gebruikt bijvoorbeeld voor al zijn datacenters ter wereld een centrale klok. Deze klok wordt erg goed onderhouden door ontwikkelaars van Google. Het mag namelijk niet gebeuren dat ook maar één server één milliseconde voor of achter loopt. Dit zou desastreuze gevolgen hebben voor de datacenters.

Het zojuist beschreven probleem is nog groter voor blockchains. Een node kan namelijk niet zomaar uitgaan van de tijd die wordt geleverd door een externe bron. Dit komt doordat een node zeker is of deze tijd ook daadwerkelijk klopt. Het kan immers gebeuren dat deze externe bron gehackt is, waardoor er een verkeerde tijd wordt aangeleverd.

Dit is overigens een veelvoorkomend probleem binnen de blockchain technologie. Het is namelijk altijd lastig om ervoor te zorgen dat informatie die wordt aangeleverd klopt. Er is namelijk geen mens in het spel die dit kan controleren, omdat de blockchain volledig gedecentraliseerd werkt. Dit betekent dat de blockchain er zelf voor moet zorgen dat de informatie die het ontvangt kan controleren, alvorens het als de waarheid beschouwd kan worden. Gelukkig zijn er steeds meer projecten die een oplossing proberen te ontwikkelen voor dit probleem, zoals Chainlink (LINK).

Median timestamp

Hashgraph heeft dit probleem opgelost met een 'median timestamp'. Deze oplossing houdt in dat alle data in het netwerk wordt voorzien van een signature van de node, waarna een super-node voor de timestamp zorgt. Data kan pas aan de blockchain worden toegevoegd zodra de super-node de data van een timestamp heeft voorzien. Hierna kan de data pas worden doorgestuurd naar de rest van het netwerk, die het vervolgens zal bewaren.

Hoe Hashgraph dit heeft opgelost klinkt misschien als een slim idee. Toch zit er een groot nadeel aan. Deze manier van werken is namelijk ontzettend traag, en zorgt ervoor dat het lang duurt voordat een transactie is verwerkt door het netwerk van Hashgraph. Daarom vond het team achter Solana dat de 'median timestamp' niks voor Solana zou zijn. De blockchain moest immers snel transacties kunnen verwerken.

Wat is Proof of History (PoH) en hoe werkt het?

Proof of History is het consensus algoritme dat is bedacht door de ontwikkelaars van Solana (SOL), en wordt tot op heden ook alleen door deze blockchain gebruikt. Het is voortgekomen uit het probleem dat hierboven is beschreven.

Proof of History zorgt ervoor dat de tijd wordt opgeslagen door bepaalde gebeurtenissen in een volgorde te plaatsen. Stel je eens voor dat je een foto neemt van De Telegraaf die vandaag op de deurmat is gevallen. Deze foto is het bewijs dat de foto is genomen ná dat deze versie is gepubliceerd. Het is immers onmogelijk om een foto van deze krant te nemen wanneer de krant eigenlijk nog niet is uitgekomen.

Of wat als je aanwezig bent bij een voetbalwedstrijd, en je neemt een foto. Deze foto is het bewijs dat de foto tijdens de voetbalwedstrijd is genomen. Het is namelijk onmogelijk om van te voren of achteraf een foto te maken van dezelfde voetbalwedstrijd, omdat deze nog niet is begonnen of nog niet is afgelopen.

Dit is de manier waarop Proof of History werkt. Echter worden er bij dit consensus mechanisme geen foto's genomen van gebeurtenissen. In plaats daarvan wordt er gebruik gemaakt van een bepaalde hash. Deze hash is gebaseerd op eerdere gebeurtenissen, waardoor het onmogelijk wordt dat de hash voor of na deze gebeurtenis is ontwikkeld.

Verifiable Delay Function

Proof of History is in feite een Verifiable Delay Function, wat geen nieuw begrip is in de IT-wereld. Laten we eens gaan kijken naar wat een Verifiable Delay Function is, zodat we uiteindelijk ook beter zullen begrijpen hoe Proof of History eigenlijk werkt.

Een Verifiable Delay Function heeft een bepaald aantal nummers en gebeurtenissen nodig die eerder hebben plaatsgevonden. Op basis hiervan wordt er door middel van het SHA256 hashing algoritme een output gecreëerd. Deze output is openbaar, en kan door iedereen geverifieerd worden. Hierdoor kan een heel netwerk aan nodes controleren of de uitkomst van de Verifiable Delay Function wel klopt, en of een node dus ook op de juiste manier zijn werk aan het uitvoeren is.

De blockchain van Solana kan meer dan 60.000 transacties per seconde verwerken. Dit is een ontzettend groot aantal, vooral wanneer we het vergelijken met Ethereum, dat nog geen 20 transacties per seconde kan verwerken. Daarom wordt Solana door veel mensen ook wel een Ethereum-killer genoemd.

De hoge schaalbaarheid van Solana is voornamelijk te danken aan het Proof of History mechanisme, maar natuurlijk ook aan de andere technieken en protocollen die door het team achter Solana zijn ontwikkeld. Denk bijvoorbeeld aan Sealevel en Turbine.

In onderstaande video geeft Solana zelf meer uitleg over het Proof of History consensus mechanisme.

Welke blockchains gebruiken Proof of History?

Tot op heden gebruikt alleen de blockchain van Solana het Proof of History consensus mechanisme. Zij zijn ook degenen die dit mechanisme hebben bedacht, omdat ze zagen dat het herkennen van tijd in andere systemen niet soepel verliep.

Des te groter een blockchain netwerk is, des te meer moeite het netwerk heeft om tijd te bepalen. Een groot netwerk zal dan namelijk continu met elkaar moeten communiceren om zeker te zijn over de tijd. Dit kost natuurlijk ontzettend veel tijd, waardoor het netwerk sloom wordt.

Voor de ontwikkelaars van Solana was dit geen optie, omdat hun blockchain razendsnel transacties zou moeten kunnen verwerken.

De voor- en nadelen van Proof of History

Hieronder zie je de belangrijkste voor- en nadelen van het Proof of History consensus mechanisme.

Voordelen

• Door Proof of History duurt het minder lang om de tijd te bepalen binnen een heel blockchain netwerk dan andere systemen, zoals bij Hashgraph het geval is;
• Proof of History is een stuk duurzamer dan een algoritme als Proof of Work (PoW), omdat het niet gebruik maakt van miners, maar van validators;
• Proof of History is een ontzettend schaalbaar mechanisme dat ontzettend snel grote aantallen transacties kan verwerken. Daarbij betalen gebruikers lage transactiekosten, omdat het netwerk erg schaalbaar is;
• Je hoeft niet te beschikken over speciale mining apparatuur om deel te nemen aan het netwerk van Proof of History, omdat het netwerk gebruik maakt van validators.

Nadelen

• In 2021 is Solana meerdere keren doelwit geweest van een hack. Volgens de CIO van Solana, Justin Bons, waren deze aanvallen het gevolg van kwetsbaarheden in het Proof of History protocol. Dit geeft aan dat het Proof of History mechanisme nog niet genoeg op grote schaal getest is om als veilig bevonden te worden;
• Proof of History is zoals hierboven gezegd nog niet op grote schaal getest. Dat zorgt er niet alleen voor dat we nog niet genoeg over de veiligheid weten, maar ook dat het onzeker is of dit mechanisme wel op grote schaal zal werken;
• Op dit moment zijn er minder dan 1200 validators actief binnen het netwerk van Solana, waardoor het maar de vraag is of dit consensus mechanisme wel zo decentraal is.

Het verschil tussen Proof of History en Proof of Stake

Proof of History lijkt veel op Proof of Stake. Dit komt doordat Proof of History is voortgekomen uit Proof of Stake. De basis van beide algoritmes is hetzelfde. Beide algoritmes maken namelijk gebruik van validators die zorgen voor de validatie van transacties en creatie van nieuwe blokken.

Het grote verschil tussen deze twee algoritmes is echter de manier waarop de tijd wordt bepaald. Proof of Stake maakt gebruik van de timestamp-functie. Dit houdt in dat iedere node de timestamp gebruikt die door het netwerk wordt doorgegeven. Dit zorgt ervoor dat het netwerk langzamer werkt, omdat de tijd eerst door het netwerk heen moet gaan.

Bij Proof of History is dat niet nodig, omdat het gebruik maakt van de Verifiable Delay Function, dat de tijd bepaald op basis van gebeurtenissen uit de geschiedenis. Deze gebeurtenissen worden geanalyseerd, waarna er een hash-functie ontstaat die door iedereen te verifiëren is. Deze hash wordt toegevoegd aan ieder blok dat door het netwerk wordt geproduceerd. Het kost vrijwel geen tijd om op deze manier de tijd te bepalen, waardoor de blockchain van Solana op dit moment ontzettend schaalbaar is.

In onderstaande video leg ik uit wat Proof of Stake is en hoe dit consensus algoritme werkt.

Conclusie

Proof of History is een consensus mechanisme dat is gebaseerd op Proof of Stake, maar de manier om tijd te bepalen heeft aangepast. De tijd wordt nu bepaald op basis van gebeurtenissen uit de geschiedenis. Deze gebeurtenissen worden omgezet in een hash, die alleen kan ontstaan uit wat er eerder is gebeurd. Het is onmogelijk om de hash te vervalsen.

Solana is de enige blockchain die gebruik maakt van Proof of History. Zij ondervinden verschillende voordelen aan Proof of History. Zo is de blockchain ontzettend schaalbaar, en kan het tot 60.000 transacties per seconde verwerken. PoH zorgt er namelijk voor dat het minder tijd kost om de tijd van een transactie te bepalen.

Toch zitten er ook een aantal nadelen aan Proof of History. Zo is dit mechanisme nog nooit op grote schaal getest, en weten we niet of het in dat geval nog steeds zo goed werkt. Daarbij zijn er in het verleden al meerdere kwetsbaarheden en hacks gevonden in Solana, die deels veroorzaakt werden door Proof of History. We weten dus ook nog niet helemaal zeker of Proof of History een veilig consensus mechanisme is. We zullen het meer tijd moeten geven om daar achter te komen, 

Wil je na het lezen van dit artikel nog meer weten over Proof of History, 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 Banu Sevim