Wat is Proof of Stake (PoS)? - Een uitleg over dit consensus algoritme

Proof of Stake (Pos) is één van de meest gebruikte consensus algoritmes voor blockchains. Sinds Ethereum (ETH) over is gegaan naar Ethereum 2.0, maakt ook de een-na-grootste blockchain ter wereld gebruik van Proof of Stake. Het is daarom des te belangrijker om te begrijpen wat Proof of Stake is, en hoe dit algoritme werkt.

Eerst zal ik je vertellen wat Proof of Stake is, wat het verschil met Proof of Work (PoW) is en hoe dit algoritme werkt, waarna ik je vertel welke blockchains gebruik maken van Proof of Stake. Er zijn overigens verschillende varianten van dit algoritme, waar ik kort meer over ga vertellen.

Voordat je begint met het lezen van dit artikel, is het belangrijk dat je weet wat een consensus algoritme is. Daar lees je in dit artikel meer over. Wil je liever niet een ander artikel lezen? Dan kun je ook onderstaande video bekijken, waar in enkele minuten wordt uitgelegd wat een consensus algoritme is.

Bekijk snel

Wat is Proof of Stake (PoS) en hoe werkt het?

Proof of Stake (PoS) is een consensus algoritme dat door blockchains wordt gebruikt om transacties te valideren en blokken toe te voegen aan de blockchains. Zoals je misschien al weet, bestaat een blockchain uit een netwerk van verschillende machines. Deze machines zijn allemaal met elkaar verbonden, en hebben een kopie van de geschiedenis van de blockchain op hun harde schijf staan.

Een machine die transacties valideert binnen een PoS-netwerk, wordt een validator genoemd. Om een validator te worden, moet je geld (in de vorm van cryptomunten of tokens) inzetten. Dit wordt ook wel de stake genoemd, en is te vergelijken met een soort borg.

Er zijn namelijk ook kwaadaardige validators, die transacties accepteren die eigenlijk niet geaccepteerd mogen worden. Dit kan bijvoorbeeld een eigen transactie zijn waarin geld wordt verzonden dat helemaal niet in eigen bezit is. Of er zijn validators die een groot deel van de tijd offline zijn, waardoor het netwerk niet naar behoren kan werken.

Op het moment dat je als validator iets doet dat tegen de regels ingaat, zoals het valideren van foutieve transacties, kunnen de nodes binnen het netwerk een straf opleggen. Deze straf bestaat uit een boete, die wordt betaald van de stake die een validator heeft ingezet. Hierdoor kan het dus een duur grapje worden, omdat je in de meeste gevallen een groot bedrag moet inzetten als stake.

Het is niet zo dat je geen cryptomunten of tokens kunt staken wanneer je geen groot geldbedrag in je bezit hebt. Je kunt jouw munten of tokens namelijk ook staken via een andere validator. Het is belangrijk om in dat geval goed onderzoek te doen naar de validator, want het gaat niet altijd zonder risico's.

Wanneer een validator waar jij geld op hebt ingezet een fout maakt, kan het zo zijn dat jij jouw geld kwijt bent. Daartegenover staat dat wanneer een validator een beloning ontvangt voor zijn werk, jij hier ook een deel van zult krijgen. De hoogte van dit deel is afhankelijk van de hoogte van de stake. Hoe meer geld je inzet, hoe groter de kans is dat je een hogere beloning krijgt.

Het is tegenwoordig ook mogelijk om via verschillende crypto exchanges te staken (zoals Binance of Bitvavo), zodat je jouw munten of tokens niet hoeft over te zetten naar een apart adres.

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

Het verschil tussen nodes en validators

Net had ik het over nodes. Laat ik even duidelijk maken wat het verschil tussen nodes en validators is, omdat dit nog wel eens door elkaar wordt gehaald.

Nodes zijn machines die ook deel uit maken van het netwerk. Zij controleren bijvoorbeeld of andere deelnemers van het netwerk goed genoeg meedoen. Ook hebben ze een kopie van de blockchain op hun machine staan. Zo kunnen ze controleren of alle andere deelnemers de juiste kopie op hun machine hebben staan.

Echter, een node is niet altijd een validator. Dat betekent dat een node niet altijd meedoet om transacties te valideren en blokken toe te voegen. Je kunt een node dus zien als het eerste level binnen een blockchainnetwerk.

Een validator is wel altijd een node. Dit is dus het tweede level binnen het netwerk van de blockchain. Een validator voert namelijk ook de taken van een node uit, terwijl een node niet altijd de taken van een validator uitvoert.

Het verschil tussen Proof of Stake en Proof of Work

Proof of Stake is niet het bekendste consensus algoritme dat er is. Er is een ander algoritme dat bekender is, en ook vaker wordt gebruikt door blockchains. Dat is Proof of Work. Het is belangrijk dat het verschil tussen deze twee algoritmes duidelijk is, omdat veel mensen deze twee nog wel eens door elkaar halen.

Om te beginnen is het belangrijk om te weten dat machines die transacties valideren binnen een PoS-netwerk validators heten, terwijl deze machines in een PoW-netwerk miners heten.

Het grootste verschil tussen deze twee algoritmes is dat validators worden beloond op basis van de stake die ze inzetten, terwijl miners worden beloond op basis van de rekenkracht die ze leveren. Bij een PoW-blockchain zijn miners met elkaar aan het competeren om wie het snelst alle transacties heeft gevalideerd. De winnaar mag een nieuw blok aan de blockchain toevoegen, en ontvangt hiervoor een beloning.

Dit betekent dat alle miners binnen een netwerk bezig zijn om dezelfde transacties te valideren. Uiteindelijk is er maar één miner waarvan zijn inspanning ook daadwerkelijk iets toevoegt aan de blockchain. Er gaat dus ontzettend veel energie verloren bij het minen. 

Proof of Stake verbruikt minder energie, omdat validators van te voren al worden gekozen. Hierdoor is er maar één validator die een inspanning hoeft te leveren, waarvan de inspanning ook nog eens daadwerkelijk iets toevoegt aan de blockchain.

Wil je de informatie die je zojuist hebt gelezen nog eens op je laten inwerken door middel van een video? Dan raad ik je aan om onderstaande video te bekijken. Hier wordt ook ingegaan op het verschil tussen Proof of Stake en Proof of Work.

Verschillende varianten van Proof of Stake

Een blockchain hoeft niet per se de traditionele variant van Proof of Stake te gebruiken. Het is namelijk een protocol dat op verschillende manieren gebruikt kan worden. Hierdoor zijn er ontzettend veel verschillende varianten bedacht op het Proof of Stake mechanisme, waarvan onderstaande varianten de meest bekende en gebruikte zijn.

Leased Proof of Stake (Leased PoS)

Het kan voorkomen dat je niet genoeg cryptomunten of tokens hebt om een validator te worden. De kosten kunnen namelijk erg hoog oplopen. Het is daarom ook mogelijk om cryptomunten/tokens te verzenden naar een validator die jouw inzet gebruikt om het te staken.

De beloning die de validator ontvangt, wordt verdeeld onder de deelnemers die tokens hebben ingezet op desbetreffende validator. Hoe meer tokens je inzet, des te hoger de beloning zal zijn. Toch gaat het niet zonder enige risico's. Er zijn namelijk ook validators die oplichters zijn, en er met de tokens vandoor gaan. Doe daarom altijd goed onderzoek naar de prestaties van een validator, voordat je zomaar munten en tokens overmaakt.

Hybrid Proof of Stake (HPoS)

Er zijn verschillende blockchains die gebruik maken van een combinatie tussen Proof of Stake en Proof of Work. Dit wordt ook wel Hybrid Proof of Stake, of hybrid Proof of Work genoemd. Op deze manier kan er gebruik worden gemaakt van de voordelen van beide protocollen, waardoor de blockchain een stuk krachtiger is dan wanneer het maar gebruik maakt van één protocol.

Delegated Proof of Stake (DPoS)

De meest gebruikte variant is zonder enige twijfel Delegated Proof of Stake. Bij dit protocol zijn er een enkel aantal validators die transacties valideren. Dit is maar een kleine groep aan validators, welke in dit geval delegates worden genoemd.

Delegates worden gekozen door alle tokenhouders. Zij mogen namelijk stemmen op de nodes waarvan zij denken dat ze de beste delegates zouden zijn. Hoe meer je staked binnen het netwerk, des te hoger de macht van jouw stem is.

In onderstaande video wordt er iets dieper ingegaan op Delegated Proof of Stake.

Overige varianten

• Liquid Proof of Stake (LPoS)
• Proof of Stake Voting (PoSV)
• Bonded Proof of Stake (BPoS)
• Pure Proof of Stake (PPoS)
• Masternode staking
• Delegated Byzantine Fault Tolerance
• Anonymous Proof of Stake (ZPoS)

Welke blockchains gebruiken Proof of Stake?

Proof of Stake is op Proof of Work na het meest gebruikte consensus algoritme ter wereld. Er zijn daarom ook veel verschillende blockchains die gebruik maken van dit algoritme (of een variant hierop, zoals je net hebt kunnen lezen). Laten we eens gaan kijken naar de bekendste blockchains die Proof of Stake gebruiken als consensus algoritme voor hun blockchain.

• Peercoin (PPC) - Dit was de eerste cryptocurrency die gebruik maakte van het Proof of Stake algoritme, dat is ontworpen in 2012.
• Blackcoin (BLK) - Na Peercoin was Blackcoin één van de eerste cryptocurrencies die gebruik maakte van het Proof of Stake mechanisme.
• Nxt (NXT) - Ook Nxt maakt gebruik van het Proof of Stake algorithm.
• Firo (FIRO) - Voorheen heette het ZCoin, maar Firo maakt ook gebruik van Hybrid Proof of Stake.
• Cardano (ADA) - De blockchain van Cardano maakt gebruik van een variant die is gebaseerd op het Proof of Stake algoritme.
• Algorand (ALGO) - Algorand maakt gebruik van Pure Proof of Stake (PPoS), wat een variant op Proof of Stake is.
• Polkadot (DOT) - Er wordt door Polkadot gebruik gemaakt van een hybride consensus mechanisme met Proof of Stake.
• Solana (SOL) - Solana gebruikt een eigen algoritme genaamd Tower Consensus, dat is gebaseerd op Proof of Stake.
• Avalanche (AVAX) - Snowflake is het consensus algoritme van de Avalanche blockchain, en is op Proof of Stake gebaseerd.
• Tron (TRON) - Tron maakt gebruik van Delegated Proof of Stake (DPoS), wat is gebaseerd op Proof of Stake.
• Ethereum (ETH) - Sinds zijn oprichting maakte Ethereum gebruik van Proof of Work, maar deze blockchain is in 2021 overgegaan op het gebruik van Proof of Stake, toen de upgrade Ethereum 2.0 werd uitgevoerd.
• DASH (DASH) - Dash maakt gebruikt van Hybrid Proof of Stake.
• Waves (WAVES) - De blockchain van Waves maakt gebruik van Leased Proof of Stake.
• EOS (EOS) - EOS maakt gebruik van Delegated Proof of Stake (DPoS), wat is gebaseerd op Proof of Stake.

Ondanks dat dit een lange lijst is, eindigt het hier nog niet. Er zijn namelijk nog tientallen andere blockchains die ook gebruik maken van Proof of Stake, of een variant op dit algoritme.

Wanneer je nu een project tegenkomt dat van dit algoritme gebruik maakt, weet je in ieder geval hoe het netwerk van deze blockchain in elkaar zit. In onderstaande video wordt alles nog eens duidelijk uitgelegd, zodat je niet meer vergeet wat Proof of Stake is.

Conclusie

Proof of Stake is één van de meest gebruikte consensus algoritmes binnen de blockchainwereld, op Proof of Work na. Toch is het niet ondenkbaar dat dit ooit gaat veranderen. De meeste nieuwe blockchains maken namelijk gebruik van het Proof of Stake mechanisme. Dit komt voornamelijk door de voordelen die dit algoritme biedt ten overstaande van andere algoritmes.

Er wordt door het Proof of Stake algoritme namelijk veel minder stroom verbruikt dan het Proof of Work mechanisme. Ook zorgt dit algoritme ervoor dat de blockchain schaalbaarder is dan een PoW-blockchain, terwijl de veiligheid van de blockchain niet achteruit gaat.

Niet gek dat veel blockchains dus al gebruik maken van Proof of Stake, zoals Peercoin, Cardano, Algorand, Avalanche en Solano. Of ja, ze maken niet allemaal gebruik van de traditionele variant. Veel blockchains hebben namelijk een eigen variant ontwikkeld op het Proof of Stake mechanisme. Omdat er steeds meer nieuwe blockchains bijkomen, zal ook de lijst aan PoS-varianten blijven groeien.

Wil je na het lezen van dit artikel nog meer weten over Proof of Stake, 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.

Afbeeldingen door OpturaDesign en VectorV