Cryptocurrecies gebruiken distributed ledger technology of blockchains om informatie op te slaan. In eerste instantie ging het hier altijd om een balans van een digitale valuta die op wallets staan. Deze benadering kan inmiddels wel worden uitgebreid naar ‘elke soort van informatie-opslag’.

Om deze informatie op te slaan in de blockchain, is het van belang dat het netwerk moet instemmen met de content die wordt aangereikt. Dit netwerk bestaat uit veel deelnemers (vaak ook wel nodes of miners genoemd), die overal vanuit de wereld meedoen aan het proces van de verwerking van de inkomende informatie.

Om deze gedecentraliseerde data op een juiste manier te kunnen goedkeuren, is er een consensus nodig binnen het netwerk. Een consensus is eigenlijk iets als: een overeenstemming die door meerdere eenheden wordt ondersteunt. Deze overeenstemming staat gelijk aan een ‘proof of’ principe – het leveren van bewijs van juistheid.

Voor de data-transport binnen de blockchain is het van belang dat er een consensus is. Deze overeenstemming kan op veel verschillende manieren worden bereikt. Elke manier heeft zijn gevolgen voor de invulling van de miners/nodes binnen het netwerk is. Deze consensus mechanismen, kunnen per blockchain verschillend zijn. In dit artikel lees je over enkele bekende mechanismen.

Proof of Work (PoW)

Dit meest bekende mechanisme is bedacht door de grondlegger van bitcoin (BTC), Satoshi Nakamoto. Hierna zijn er veel verschillende cryptocurrencies gevolgd die gebruik hebben gemaakt van van dit mechanisme. Het PoW houdt in, dat de veiligheid binnen de blockchain door rekenkracht van de computers wordt onderhouden. Deze computers worden ook wel miners genoemd.

De miners lossen wiskundige functies, ook wel hashes genoemd, op. Voor een computer is dit eenvoudig, maar tegelijkertijd ook duur. Voor elk block worden deze deze berekeningen telkens herhaald. De computer die als eerste het antwoord heeft op de rekensom (of ook wel: het bewijs dat ze het nodige werk hebben gedaan – Proof of Work), heeft daarmee toestemming gekregen om een nieuw block met transacties aan de blockchain toe te voegen.

De vergoeding hiervoor is een nieuw stukje geminede bitcoin, met daarbij een totaal van de transactiekosten van het block. Deze kosten zijn betaald om de transactie te kunnen laten plaats vinden.

Reward per block

Elke 210.000 blocks, wordt de vergoeding gehalveerd. Op dit moment is de vergoeding 3.125 BTC voor een block, en dit is in mei 2024 voor het laatst gehalveerd. Alle informatie over deze halvering van de block-rewards is te vinden op bitcoinblockhalf.

Bij PoW is het duur om nieuwe transacties in de blockchain te krijgen, maar is het tegelijkertijd heel erg eenvoudig om te checken of deze transacties geldig zijn. De hele blockchain is namelijk compleet transparant. De miners verifiëren de complete blockchain. De transactie worden pas echt bevestigd als er na het block meerdere andere blocks zijn geplaatst.

Als een hacker wil proberen om het netwerk te beïnvloeden, moeten de blocks die op dit kwaadaardig geplaatste block volgen, ook door deze hacker ‘gemined’ worden. De enige manier waarop dat kan gebeuren, wordt een 51% attack genoemd: er is meer dan de helft van de totale hashrate van het netwerk nodig. Voor miners is het nagenoeg onmogelijk om dit te bereiken: het is enorm duur, en het is zeer onwaarschijnlijk dat het succesvol zal zijn.

Bij coins met een PoW-mechanisme en heel weinig miners in het netwerk, zal deze 51% dus makkelijker te behalen zijn dan bij bijvoorbeeld bitcoin. Bij Verge (XVG) is dit al meerdere malen gebeurd.

Bitcoin is een Proof of Work munt.

Proof of Stake (PoS)

Waar de PoW-methode enorme kosten met zich mee brengt (voor de aanschaf van de apparatuur en de energie), zijn er alternatieven bedacht. De Proof of Stake (PoS) is een alternatief dat de afgelopen jaren flink haar intrede heeft gedaan in de markt.

Bij PoS is niet de rekenkracht doorslaggevend, maar de hoeveelheid coins die je in bezit hebt. Hoe meer coins je staked, hoe groter de kans is dat je de transactie mag uitvoeren. Elke node is gekoppeld aan een wallet-adres, waarop deze coins gestaked zijn. Hoe meer coins hierop staan, hoe groter de kans is dat je de loterij wint voor het uitvoeren van een block.

Een hacker moet in dit geval dus meer dan 50% van al de coins in handen hebben om frauduleuze transacties te kunnen verwerken. En om deze in handen te kunnen krijgen, zal de prijs van de desbetreffende coin gegarandeerd enorm gaan stijgen. Daardoor is het voor een hacker nagenoeg onmogelijk om de 51% attack uit te voeren op het Proof of Stake mechanisme.

Ethereum is een Proof of Stake munt.

Leased Proof of Stake (LPoS)

In het klassieke PoS is het onwaarschijnlijk dat houders met een klein saldo een blok kunnen winnen – net zoals kleine miners met lage hashrate waarschijnlijk niet een blok in bitcoin kunnen minen. Het kan vele jaren duren voordat een kleine hodler het geluk heeft om een blok te genereren. Dit betekent dat veel hodlers met een laag saldo, geen node zijn en het beheer van het netwerk over laat aan de grotere spelers. Omdat netwerkbeveiliging beter is wanneer er meer deelnemers zijn, is het belangrijk om deze kleinere houders te stimuleren om deel te nemen.

LPoS bereikt dit door houders toe te staan hun saldo te leasen voor het uitvoeren van nodes. Het geleasede geld blijft volledig onder controle van de houder en kan op elk moment worden verplaatst of besteed (op welk moment het huurcontract eindigt). Eventuele beloningen worden evenredig verdeeld met de leasers. Dit is de aanpak die Waves gebruikt.

Combinatie van beide

Er zijn ook blockchains waar een combinatie van beide protocollen wordt gebruikt. In Matrix-AI-Network is de hoeveelheid coins die je staked van belang. Hoe meer coins je in bezit hebt, hoe groter de kans is dat je als miner in het netwerk mag fungeren. En door dit te combineren met speciaal ontwikkelde computer chips, kan dit een zeer effectieve methode zijn. Lees meer in het artikel dat we over MAN hebben geschreven.

Proof of Authority (PoA)

Tot slot behandelen we Proof of Authority. In sommige gevallen staat dit ook wel bekend als Proof of State, maar dit lijkt erg op Proof of Stake. Daarom is PoA een betere benaming voor deze consensus. In een Proof-of-Authority-gebaseerd netwerk, worden de blocks gevalideerd door goedgekeurde accounts. De validators, want zo worden ze vaak genoemd, draaien een software die het toelaat om transacties te plaatsen. Dit proces gebeurt automatisch en het heeft geen constante bewaking nodig van andere computers nodig. Door een reputatie-systeem is het voor een validator niet nuttig om een aanval te doen op het netwerk. De opgebouwde negatieve reputatie is gelinkt aan een identiteit. Zoals eerder genoemd: de validators zijn goedgekeurde accounts (vaak op een KYC basis).

Bij bijvoorbeeld Universa, moet een transactie door 90% van de validators zijn goedgekeurd, om in de blockchain terecht te kunnen komen. Daardoor is het nagenoeg onmogelijk om het netwerk te beïnvloeden. En als jouw software raar gedrag vertoont, word jij er met je identiteit direct uit gepikt. Voor een hacker is dit natuurlijk zeer onwenselijk.

VeChain is een Proof of Authority munt.

Er zijn nog veel meer soorten mechanismes: Proof of Identity, Proof of Time, Proof of Importance. Deze mechanismen zullen de komende weken nog voorbij komen. De informatie uit dit artikel is onder andere afkomstig van Waves, Newgenapps en hackernoon.