Proof of Work (PoW) en Proof of Stake (PoS) zijn de twee belangrijkste consensus mechanismen voor blockchains. Deze mechanismen zorgen ervoor dat computers in een blockchainnetwerk met elkaar kunnen samenwerken. Omdat beide algoritmes hetzelfde doel voor ogen hebben, worden ze vaak als ‘concurrentie’ van elkaar gezien.
Belangrijk om te weten: Ethereum is in september 2022 daadwerkelijk overgestapt van Proof of Work naar Proof of Stake, in een upgrade die bekend staat als “The Merge”. We leggen je in dit artikel uit wat Proof of Work en Proof of Stake is, en vertellen je ook wat de reden voor Ethereum was om over te gaan op PoS.
Wat is Proof of Work (PoW)?
Proof of Work, afgekort als PoW, is een consensus mechanisme dat door blockchains gebruikt wordt voor het bereiken van consensus binnen het netwerk. Het netwerk van een blockchain bestaat uit duizenden, al dan niet tien- of honderdduizenden computers. Deze computers moeten het natuurlijk wel met elkaar eens zijn wanneer ze zo efficiënt mogelijk willen werken.
Een netwerk dat gebruik maakt van Proof of Work bestaat uit computers die miners heten. De miners zijn bezig om alle transacties die gebruikers maken te verwerken. Er wordt dan gecontroleerd of de transacties wel gemaakt kunnen worden, en of ze geen fouten bevatten. De miners die alle transacties als eerste heeft verwerkt, mag de transacties als ‘blok’ toevoegen aan de blockchain.
De transacties worden dan samengevoegd tot een geheel, waarna de hash van het vorige blok wordt toegevoegd. Het nieuwe blok zal nu worden omgezet naar een hash, welke gebruikt gaat worden voor het eerstvolgende blok. Op deze manier ontstaat er een keten van blokken (de blockchain).
Beloning voor de snelste miner
Miners verwerken transacties niet zonder reden. Dat doen ze omdat de miner die als eerste alle transacties heeft verwerkt een beloning krijgt. Deze beloning is een vooraf bepaald aantal cryptomunten.
Naast het toevoegen van blokken zijn miners ook bezig met het uitvoeren van controles. Ze controleren bijvoorbeeld of een blok wel geldig is. Wanneer een miner claimt als eerste een nieuw blok klaar te hebben, controleren de andere miners of dit blok geldig is. Minimaal 51% van het netwerk moet instemmen met de geldigheid van het blok. Dit principe wordt het Byzantine Fault Tolerance (BFT) protocol genoemd.
Op het moment dat blijkt dat een blok niet geldig is en/of een miner probeert het netwerk met opzet te manipuleren, kan het netwerk ervoor kiezen de miner te verwijderen. Ook hiervoor zal een worden gestemd volgens het BFT-principe.
Bitcoin (BTC) is de bekendste gebruiker van Proof of Work. Ethereum gebruikte dit mechanisme tot september 2022, waarna het is overgestapt naar Proof of Stake.
De voordelen van Proof of Work
- Proof of Work heeft zich al op grote schaal bewezen. Bitcoin is de grootste en meest gebruikte blockchain ter wereld, welke gebruik maakt van PoW. Het is duidelijk dat het mechanisme op grote schaal werkt.
- Het PoW-mechanisme is ontzettend veilig. Omdat er veel computerkracht nodig is bij het verwerken van transacties, krijgen hackers geen kans om data te manipuleren.
De nadelen van Proof of Work
- Proof of Work is geen duurzaam mechanisme. Dit komt doordat duizenden miners tegelijkertijd hetzelfde blok verwerken, terwijl uiteindelijk slechts het werk van één miner wordt gebruikt;
- Miners moeten van steeds betere hardware gebruik maken om zo snel mogelijk transacties te kunnen verwerken. Hierdoor zijn er weinig nieuwkomers en bundelen miners hun krachten met andere miners in mining pools. Het netwerk van een PoW-blockchain is hierdoor een stuk minder decentraal dan ooit bedoeld was.
Wat is Proof of Stake (PoS)?
Proof of Stake, afgekort als PoS, is een consensus mechanisme dat wordt gezien als tegenhanger van Proof of Work. Dit algoritme wordt gebruikt door blockchain-netwerken voor de validatie van transacties en creatie van nieuwe blokken. De manier waarop dat gebeurd verschilt van Proof of Work.
De computers in het netwerk van een PoS-blockchain heten validators. Zij kunnen niet zomaar deelnemen aan het netwerk. Daarvoor moeten ze een aantal cryptomunten (de stake) vastzetten in het netwerk. Dit principe wordt staking genoemd. Vervolgens kiest het netwerk willekeurig een validator uit.
De kans om gekozen worden is groter wanneer ook de stake groter is. Dat is niet omdat ze de rijken mensen rijker willen maken, maar uit veiligheidsoverwegingen. Op het moment dat een validator een blok klaar heeft, wordt deze gecontroleerd door de andere validators. Wanneer blijkt dat het blok klopt, wordt deze toegevoegd aan de blockchain en ontvangt de validator een beloning.
Mocht blijken dat het blok niet klopt, zal de validator een boete ontvangen. Dit boetesysteem wordt gebruikt om ervoor te zorgen dat validators hun werk goed afleveren. Daar heeft de blockchain namelijk veel baat bij. Des te hoger de stake die een validator inzet, des te meer de validator te verliezen heeft. De kans dat iemand met opzet het netwerk zal manipuleren is dan erg klein.
De voordelen van Proof of Stake
- Proof of Stake heeft minder energie nodig om te kunnen werken. Validators worden van te voren gekozen, en daarom is er maar één validator bezig met de verwerking van transacties. PoS verbruikt een stuk minder energie — na de overstap daalde het energieverbruik van Ethereum met meer dan 99%.
- Proof of Stake is inmiddels bewezen schaalbaar. Sinds de overstap in 2022 draait Ethereum stabiel op Proof of Stake, wat aantoont dat het mechanisme ook op grote schaal werkt.
De nadelen van Proof of Stake
- Je hebt veel geld nodig om mee te kunnen doen als validator. Daarom is het vooral weggelegd voor mensen die al veel cryptomunten hebben. Je zou kunnen stellen dat de rijken uiteindelijk rijker worden, en de kloof tussen rijk en arm groeit.
- Discussie over centralisatie, omdat een relatief klein aantal grote validators (waaronder grote exchanges en staking-diensten) een fors deel van alle gestakete ETH beheert.
De verschillen tussen PoW en PoS
Proof of Work is het eerste consensus mechanisme voor blockchains. Daarom is Proof of Work al veel langer in gebruik, en heeft men dit mechanisme ook al op grotere schaal kunnen testen.
Het eerste verschil is dat de computers die transacties valideren in PoW miners heten, terwijl we ze in PoS validators noemen. De miners worden beloond voor de rekenkracht die ze leveren, terwijl validators worden beloond voor de stake die ze inzetten.
Miners zijn continu met elkaar aan het strijden om wie als eerst een nieuw blok klaar heeft. Binnen PoS wordt een validator van te voren gekozen. Er is dus altijd maar één validator in het netwerk bezig met de controle van transacties. Hierdoor is er veel minder energie nodig om een PoS-netwerk draaiende te houden, dan dat er bij PoW nodig is.
Waarom is Ethereum van Proof of Work naar Proof of Stake overgestapt?
In september 2022 voltooide Ethereum “The Merge”: de overstap van Proof of Work naar Proof of Stake. Dit was een van de belangrijkste upgrades in de geschiedenis van Ethereum.
De voornaamste reden voor de overstap was duurzaamheid: het energieverbruik van Ethereum daalde met meer dan 99% na de Merge. Er was al langere tijd kritiek op Proof of Work vanwege het hoge energieverbruik, wat de bredere adoptie van blockchaintechnologie in de weg stond.
Een tweede reden was schaalbaarheid. Het netwerk van Ethereum liep al lange tijd tegen zijn grenzen aan: transacties waren duur en traag tijdens drukke periodes. Proof of Stake vormt de basis voor latere schaalbaarheidsupgrades (zoals sharding en de groei van Layer 2-netwerken), waarmee Ethereum sindsdien stap voor stap goedkoper en sneller is geworden.
Conclusie
Proof of Work is een consensus mechanisme waarbij miners tegelijkertijd transacties controleren. De miner die als eerste alle transacties heeft gecontroleerd, ontvangt een beloning en mag zijn blok toevoegen aan de blockchain. Hier is echter ontzettend veel energie voor nodig, en het netwerk van een PoW-blockchain is minder schaalbaar.
Proof of Stake is daarentegen een stuk duurzamer omdat validators van te voren worden gekozen om een blok toe te voegen. Zij moeten hiervoor een stake inzetten, die je kunt vergelijken met een borg. Mochten ze de blockchain willen manipuleren, kan de stake worden afgepakt. Dit moet gelden als motivatie voor het leveren van goed werk.
Sinds de succesvolle overstap van Ethereum in 2022 heeft Proof of Stake bewezen ook op grote schaal betrouwbaar te werken, en is het voor veel nieuwere blockchains het standaard consensus mechanisme geworden.
Ontdek meer van Crypto-Gids
Abonneer je om de nieuwste berichten naar je e-mail te laten verzenden.
