Wat is een consensus algoritme?

with 2 reacties

Steeds meer mensen raken geïnspireerd door de blockchain. Niet per se vanwege de verfijnde cryptocurrency-technologie, maar vooral vanwege de maatschappelijke, sociale en financiële mogelijkheden die het met zich meebrengt. Decentrale gedistribueerde netwerken maken de weg vrij voor een digitale infrastructuur waarmee de meest complexe, lastige, zakelijke en persoonlijke problemen kunnen worden opgelost. Echter zijn er ook een aantal zaken ten aanzien van de blockchain waar we toch echt niet al te gemakkelijk aan voorbij zouden moeten gaan, omdat achter de vele mogelijkheden en kansen, ook een aantal behoorlijke risico’s schuilgaan. Een van de belangrijkste aspecten van blockchaintechnologie is het zogenaamde consensus algoritme, het algoritme dat ervoor moet zorgen dat decentrale gedistribueerde grootboeken altijd up to date zijn.

Wheel of disruption
Blockchain is een disruptieve technologie

Disruptie op grote schaal

Hoe zullen die “decentrale” blockchain-structuren precies worden geïntegreerd binnen onze “centrale” samenleving, zonder al te veel negatieve disruptie voor overheden en bedrijfstakken? Is het überhaupt wel mogelijk om dergelijke digitale structuren op een soepele manier te verweven met onze bestaande systemen en processen. De blockchain is namelijk echt fundamenteel anders. Dat komt onder andere door de geavanceerde cryptocurrency-techniek en het consensusmechanisme, maar zeker ook door het transparante karakter ervan. Hoe gaan de wisselwerkingen tussen de verschillende industrieën straks verlopen? Als we de mogelijkheden van de blockchain eens goed onder het licht houden, dan kun je alleen maar vaststellen dat decentrale gedistribueerde netwerken die industrieën op grote schaal radicaal zullen transformeren, zoals we dat nog niet eerder gezien hebben.

Industrie 4.0 en blockchaintechnologie
Industrie 4.0 en blockchaintechnologie zullen de manieren van fabricage en distributie compleet veranderen

 

Digitale verbondenheid

Veel discussies over de blockchaintechnologie gaan vooral over digitale betalingseenheden zoals Ethereum, Bitcoin of andere cryptomunten maar de ware kracht van de blockchain ligt in de veelzijdigheid van de transacties. Onze wereld vandaag de dag is digitaal verbonden met alles en iedereen. Een kleine verandering aan processen of systemen aan de andere kant van de aardbol, kan al enorme gevolgen hebben voor onze eigen kleine leefwereld hier. Iedereen maakt op zijn of haar eigen manier gebruik van alle digitale mogelijkheden die wij op dit moment tot onze beschikking hebben. Iedereen heeft zijn eigen taak en in onze huidige economie is vaak duidelijk wie waar verantwoordelijk voor is, op welk moment dan ook.

De wereld digitaal verbonden.
Wat is Ethereum?

Consensusmechanisme

Een blockchain kan alleen maar functioneren met behulp van het consensus algoritme. Iedereen die ooit een huis heeft gekocht weet hoeveel verschillende partijen er bij een dergelijke aankoop betrokken zijn en iedere partij heeft uiteraard recht op zijn vergoeding. Met de blockchain zal de verdeling van de vergoeding aan derde partijen (de partijen die noodzakelijkerwijs dan nog van belang zijn voor bepaalde vormen van validatie of het verifiëren van sommige transacties) heel anders gaan verlopen. Niet de “centrale” instanties bepalen hoe verschillende zaken moeten worden uitgevoerd, maar het consensusmechanisme. En dat is echt een ander kopje thee en misschien zelfs wel een beetje eng.

Huis te koop
Een veranderende economie

IBM en blockchaintechnologie

IBM werkt op dit moment samen met verschillende grote banken aan de ontwikkeling van een blockchainplatform dat zich voornamelijk richt op de financiële wereld. Er wordt onderzocht welke decentrale applicaties (dapps) voor de bankensector kunnen worden ontwikkeld en hoe deze financiële dapps naadloos kunnen worden geïntegreerd in allerlei verschillende zakelijke processen. Er ontstaan toepassingen voor asset management, handel, verzekeringen, betalingssystemen en financiële applicaties die kunnen worden gekoppeld aan zogenaamd “smart property”. Daarnaast worden er smart contracts ontwikkeld voor de gezondheidszorg, de muziekindustrie, overheidsinstanties en de publieke zaak. Het gaat dan bijvoorbeeld om geboorteakten, huwelijksakten, overlijdensakten of persoonlijke identificatiemiddelen.

Arts, IBM Watson Health voor oncologie.
IBM Watson Health voor oncologie

Kunstmatige intelligentie en machine learning

De komende jaren zal de ontwikkeling van blockchainstructuren razendsnel gaan, onder invloed van de opkomende kunstmatige intelligentie en machine learning. Dat zal in zo’n hoog tempo gaan dat we ons heel goed moeten afvragen of die snelheid van blockchainintegratie wel verantwoordelijk is. Is onze maatschappij daar wel op berekend? Blockchain is een zeer geavanceerde techniek en we moeten er voor waken dat deze technologieën niet alleen begrijpelijk zijn voor specialisten, maar ook voor de gewone man of vrouw. En dat zal nog een behoorlijke kluif worden. Als blockchain op grote schaal wordt geïntroduceerd en ook daadwerkelijk onze wereldwijde economie volledig gaat hervormen, dan ontstaat er een risico dat deze techniek alleen echt begrepen wordt door een beperkte groep mensen. Als er dan dingen mis gaan dan kunnen er hele grote problemen ontstaan. Een blockchain is immers onveranderbaar.

Kunstmatige intelligentie
De website van Hanson Robotics

Hanson Robotics

Hanson Robotics is een toonaangevende ontwikkelaar op het gebied van robotica en kunstmatige intelligentie. De robots die zij de afgelopen jaren hebben ontwikkeld zijn soms bijna niet van echte mensen te onderscheiden. Volgens de ontwikkelaars bij Hanson Robotics zullen robots en kunstmatige intelligentie over niet al te lange tijd een alledaags onderdeel zijn van ons dagelijkse leven. Ze leven dan met ons samen, leren ons dingen, bedienen ons, zorgen voor de nodige entertainment en vormen een aangenaam gezelschap. Deze robots zullen zich onder ons bevinden zonder dat we dat in de gaten hebben. Ze zullen slim zijn, vriendelijk en verstandig.

Technologische singulariteit. How will machine intelligence touch our world?
De website van de Singularity University

SingularityNET

Dit is hoe Hanson Robotics de integratie van robots en kunstmatige intelligentie voor zich ziet, maar het blijft natuurlijk koffiedik kijken. Het is natuurlijk ook mogelijk dat kunstmatige intelligentie helemaal niet zou positief uitpakt en dat het uitmondt in een technologische singulariteit waar niemand meer vat op heeft. Hanson Robotics heeft SingularityNET ontwikkelt een platform dat zich richt op de integratie van kunstmatige intelligentie binnen decentrale gedistribueerde netwerken. De verwachtingen hiervan zijn hooggespannen.

Machine learning workflow diagram
De website van Google DeepMind

Op welke manier gaan blockchain en kunstmatige intelligentie een wisselwerking met elkaar aan?

“Intelligente” transacties komen eraan. Of we dat nu willen of niet. Gezien de enorme voordelen is die ontwikkeling denk ik ook niet meer tegen te houden. De combinatie van kunstmatige intelligentie en blockchaintechnologie biedt een digitale infrastructuur voor the internet of things en maakt de weg vrij voor de vierde industriële revolutie. Google DeepMind ontwikkelt een systeem voor auditing in de gezondheidszorg, waarmee data op een veilige manier kan worden gedistribueerd naar alle belanghebbenden, terwijl de kunstmatige intelligentie deze gegevens op een hele vernuftige manier analyseert. Hierdoor kunnen dan bijvoorbeeld bepaalde medische voorspellingen ten aanzien van een ziekteverloop worden gedaan. Je kunt je wel voorstellen welke mogelijkheden dat allemaal met zich meebrengt. Behandelplannen kunnen dan veel specifieker worden toegespitst op de patiënt.

Internet of things
De blockchain als digitale infrastructuur voor decentrale slimme apparaten

De algoritmen in de schoolbanken

Als blockchaintechnologie en kunstmatige intelligentie samensmelten, dan kunnen zij een “schild” vormen tegen cyberaanvallen. Bij machine learning kunnen algoritmen namelijk worden “getraind” om automatisch real-time bedreigingen op te merken. De algoritmen leren in dat geval van het gedrag van de aanvallers. Er kan direct een schild worden opgeworpen. Ondertussen ontmantelen de decentrale gedistribueerde blockchains de ingebouwde kwetsbaarheden van “centrale” databases. Dat houdt in dat een aanvaller zich toegang moet verschaffen tot meerdere ingangen in plaats van één. Dat maakt een cyberaanval direct een stuk moeilijker.

Cyber security

Blockchain-as-a-service

Microsoft heeft de ambitie om de allerbeste Blockchain-as-a-Service aan te bieden aan het mainstream publiek, via de cloud. Hiermee ontstaat een digitale basisstructuur voor iedereen om op een relatief goedkope en toegankelijke manier met blockchaintechnologie te gaan experimenteren, aan de hand van herbruikbare templates. De modules van Microsoft’s Blockchain-as-a-Service zijn niet gecodeerd door Microsoft zelf, maar zijn gebaseerd op de publieke blockchain van Ethereum, die is voorzien van een brede database voor ontwikkelaars. Ethereum kan (in tegenstelling tot een aantal andere blockchains) een interactie aangaan met Azure, het cloud computingplatform van Microsoft. Ook concurrenten zoals IBM bieden op dit moment Blockchain-as-a-Service aan.

Blokken
Microsoft’s Blockchain as a Service

Blockchain gehypet

Blockchain en kunstmatige intelligentie kunnen ook bijdragen aan de ontwikkeling van een “rechtstreekse” democratie. Decentrale gedistribueerde netwerken en kunstmatige intelligentie kunnen samen gigantisch veel data wereldwijd transporteren en daarbij de elektronische stemmen na bijvoorbeeld landelijke verkiezingen, exact monitoren en deze in real-time aan de bevolking publiceren. Dergelijke toepassingen zijn zeker nog toekomstmuziek, maar absoluut niet ondenkbaar. Sommige technologieën worden in korte tijd heel erg populair en zo “gehypet” vanaf de allereerste dag dat ze ontstaan, maar blijken uiteindelijk niet geschikt voor integratie op hele grote schaal. Andere technologieën komen langzaam op, worden mondjesmaat en stap voor stap in verschillende industrieën geïntegreerd, en blijken uiteindelijk de ideale oplossing voor een heleboel specifieke problemen. Hoe we de blockchain en kunstmatige intelligentie in dit licht moeten zien is nog moeilijk te zeggen, maar samen zorgen ze wel voor een zee aan mogelijkheden!

Consensus ahead, consensus algoritme.

Consensus algoritmen voor gedistribueerde netwerken

Er wordt veel onderzoek gedaan naar consensus algoritmen voor gedistribueerde systemen. Wellicht heb je al weleens gehoord van Paxos of Raft algoritmen. De blockchain implementeert echter een ander algoritme: het proof-of-work consensus algoritme dat verwerkt is in blokken. Een consensus algoritme is een proces waarmee binnen een blockchainnetwerk overeenstemming kan worden bereikt. De algoritmen zijn speciaal ontworpen om “vertrouwen” te bewerkstelligen tussen “onbetrouwbare” computernodes in het netwerk. Deze algoritmen lossen het zogenaamde “consensus-probleem” op en zijn dus een van de meest belangrijke elementen van gedistribueerde systemen.

Peer to peer, nodes, consensus algoritme.

Fault-tolerant-technologie

Om die consensus te bereiken is het noodzakelijk dat consensus algoritmen er al bij voorbaat vanuit gaan dat sommige processen en systemen ontoegankelijk zijn en dat bepaalde communicatie tussen verschillende nodes verloren zal gaan. Daarom moeten consensus algoritmen “foutbestendig” zijn. Door deze zogenaamde “fault-tolerant-technologie” kunnen computer systemen, elektronische processen en netwerken ongehinderd blijven functioneren, als er onverhoopt binnen de blockchain ergens een kink in de kabel is. Deze foutbestendigheid voorkomt ook dat er problemen ontstaan die te maken hebben met de software of de logica. Hierdoor is er geen sprake meer van een “single point of failure” en blijven systemen gewoon functioneren als er problemen ontstaan.

Blockchain, a shared single source of truth
De blockchain biedt nieuwe kansen en mogelijkheden. Maar wat zijn de risico’s van decentrale gedistribueerde netwerken op grote schaal?

Het consensus algoritme zorgt voor synchronisatie tussen de nodes

Een consensus algoritme neemt automatisch aan dat maar een gedeelte van de nodes binnen de blockchain zal reageren en vereist bijvoorbeeld een minimale reactie van 51 procent van de nodes. Consensus algoritmen zijn dus onmisbaar voor toepassingen binnen blockchains. Ze bepalen of een gedistribueerde transactie mag worden uitgevoerd of juist niet. De algoritmen wijzen nodes aan als “hoofd node” voor bepaalde gedistribueerde taken en zorgen voor synchronisatie tussen de nodes, waardoor de blockchain altijd up to date blijft.

Matt Cutts over Google Search en PageRank, Consensus algoritme.
Matt Cutts over Google Search en PageRank

Google’s PageRank

Het consensus algoritme ondersteunt ook nu al veel verschillende processen en systemen in onze “centrale” digitale wereld. Een goed voorbeeld daarvan is Google’s PageRank waarmee webpagina’s kunnen worden geclassificeerd en getoond in de zoekresultaten. PageRank verwijst naar de algoritmische methode waarmee Google de pagina’s “rankt”, maar ook naar de numerieke waarde (score) die aan webpagina’s wordt meegegeven. Bitcoin, Ethereum en alle andere cryptocurrency-platformen zijn afhankelijk van consensus algoritmen om overeenstemming te bereiken tussen de nodes. Iedere node houdt een kopie van het gedistribueerde grootboek bij en alle updates en validaties binnen het netwerk worden gelijktijdig doorgevoerd.

Bitcoin en het consensus algoritme.
Hoe werken Bitcoin transacties?

Bitcoin en proof of work

Bitcoin gebruikt het proof of work algoritme om de veiligheid binnen het netwerk te waarborgen. Hierbij worden mechanismen gebruikt die ervoor zorgen dat de inspanningen van “mining” worden vertegenwoordigd, binnen de blokken die door de “miner” worden aangeleverd. Speciale software op de computers van de miners stelt hen in staat om ingewikkelde algoritmen op te lossen, die de transactie binnen de blockchain mogelijk maken. Het blok is een zogenaamde “hash proof of work” die wordt geproduceerd tijdens een zeer intensief proces. Hoewel iedereen blokken kan toevoegen aan het grootboek, is de hoeveelheid aan computerkracht die nodig is om “onechte” consensus te bewerkstelligen veel te groot. Het dus loont niet de moeite voor partijen met minder goede bedoelingen.

Hyperledger Fabric en het consensus algoritme
Wat is Hyperledger Fabric?

Byzantine fault tolerance en proof of stake

Een ander consensus algoritme is het “Byzantine fault tolerance algoritme”. Dit algoritme wordt onder andere toegepast bij de Corda blockchain en Hyperledger Fabric. Daarnaast kennen we nog het proof of stake algoritme, dat een alternatief moet bieden voor het proof of work mechanisme en het “gedelegeerde proof of stake” algoritme. Dit laatste consensus algoritme zorgt voor een stevig, flexibel en snel consensus protocol.

Nodes, blockchainnetwerk, consensus algoritme

Tegenstrijdigheid binnen de Byzantine Fault Tolerance

Het consensus-systeem binnen een blockchain kan alleen maar goed functioneren als ook daadwerkelijk alle elementen binnen het netwerk met elkaar in harmonie zijn. Het kan echter voorkomen dat bepaalde elementen binnen de blockchain niet op de juiste wijze functioneren of zelfs uitvallen. Dit heeft dan negatieve gevolgen voor het consensus-mechanisme. Componententen binnen de blockchain die niet goed functioneren, zorgen altijd voor tegenstrijdigheid binnen de Byzantine Fault Tolerance.

Generaal

Byzantine Generals Problem: een denkbeeldig leger

Om te kunnen begrijpen wat Byzantine Fault Tolerance nu precies is moet je bekend zijn met het begrip: “Byzantine Generals Problem”. Dit probleem is uit te leggen aan de hand van een denkbeeldig leger. Hierbij moet je je een aantal generaals voorstellen die ieder hun eigen “Byzantijnse” leger aanvoeren. Echter beschikken deze generaals niet over deugdelijke en betrouwbare communicatiemiddelen, om hun plannen met elkaar in overeenstemming te brengen. Ondanks dat deze generaals niet goed in staat zijn om met elkaar te kunnen communiceren, moeten zij toch belangrijke strategische beslissingen nemen, om een vijandelijke stad te kunnen veroveren. Maar hoe gaan ze dat doen?

Leger, militairen

Overeenstemming tussen de generaals zonder goede communicatie

Het is nog niet zo gemakkelijk voor de generaals om samen tot een goed aanvalsplan te komen, als er tussen hen bijna geen contact mogelijk is. Toch zal iedere betrokken generaal een beslissing moet nemen. Gaan we aanvallen of is het verstandiger om het leger zo snel mogelijk terug te trekken? Welke beslissing de legeraanvoerders ook nemen is in principe niet van belang, zolang de generaals het maar met elkaar eens zijn (overeenstemming) over het uit te voeren plan. De strategische plan van aanpak moet vervolgens door iedere generaal tegelijkertijd worden uitgevoerd. Een genomen beslissing kan niet meer worden teruggedraaid. Indien één legeraanvoerder de kluit belazert en foutieve informatie aanlevert, dan is de hele strategie gedoemd te mislukken.

Soldaat

Sabotage en informatie die verloren gaat

Het bereiken van overeenstemming tussen de generaals zonder goede communicatie is dus erg lastig. Daarnaast bestaat het risico dat sommige generaals zullen proberen om de boel te saboteren, omdat zij net even iets andere belangen hebben dan de andere generaals. Zij kunnen dan bijvoorbeeld onjuiste informatie verzenden via de gebrekkige communicatiekanalen of proberen om de zaak volledig en doelbewust te saboteren. Naast doelbewuste sabotage kunnen vanwege de slechte communicatie, berichten ook per ongeluk verloren gaan.

Megafoon, communicatie

Ondeugdelijke communicatiekanalen

Niet alleen kunnen de generaals van de denkbeeldige Byzantijnse legers de zaak saboteren, maar er kan ook iets mis zijn met de communicatiekanalen zelf. In dat geval zouden de communicatiemiddelen zelf verantwoordelijk kunnen zijn voor sabotage, door het versturen van onjuiste en misleidende informatie.

Nodes, uitleg blockchain.

Voor de consensus is een meerderheid nodig van deugdelijke en zuivere nodes

Stel je nu eens voor dat iedere generaal een blockchain-node vertegenwoordigt. Alle nodes (generaals) binnen het blockchainnetwerk moeten met elkaar overeenstemming bereiken over de actuele staat van het netwerk (de toestand van het Byzantijnse leger, de toestand van de vijand en de situatie in de stad die veroverd moet worden). Dat betekent dus dat alle nodes (generaals) het met elkaar eens moeten zijn over welke beslissingen er moeten worden genomen, om er voor te zorgen dat de blockchain goed functioneert. Het decentraal gedistribueerde grootboek functioneert alleen door de aanwezigheid van ongeveer ⅔ meerderheid van deugdelijke en zuivere nodes (generaals).

Chain

Bestand tegen de invloed van onbetrouwbare nodes

De consensus is dus belangrijk om ervoor te zorgen dat de meerderheid van de generaals (nodes), het met elkaar eens zijn over de te voeren wederzijdse strategie. Hierdoor kan worden voorkomen dat onbetrouwbare generaals (nodes) de zaak kunnen saboteren. De Byzantine Fault Tolerance binnen de consensus algoritmen zorgt er dus voor dat het blockchainnetwerk bestand is, tegen de invloed van onbetrouwbare nodes (generaals). Met andere woorden: ook wanneer niet alle nodes op de juiste wijze functioneren of doelbewust foutieve informatie verspreiden, dan heeft dit geen nadelige gevolgen voor de juiste werking van de blockchain.

Cenralised, decentralised, distributed

 

Het consensus algoritme zorgt voor decentralisatie

De blockchain is een andere manier voor het organiseren van databases. Alle informatie wordt binnen cryptografisch versleutelde blokken vastgelegd. Deze blokken worden vervolgens binnen het netwerk gedistribueerd. Echter bevindt de “decentralisatie” van het netwerk zich niet in de blockchain zelf. Het zijn de consensus algoritmen die voor deze decentralisatie zorgen. Zonder de consensus algoritmen is het bereiken van overeenstemming binnen het digitale ecosysteem niet mogelijk. Het Byzantine Fault Tolerance algoritme is slechts één van de rekenkundige stelsels waarmee de consensus kan worden bereikt, maar er zijn er nog veel meer. Vooralsnog zijn er geen consensus algoritmen die universeel toepasbaar zijn binnen ieder type blockchain.

Bitcoin miner, consensus algoritme

 

Bij Proof of Work ligt de verantwoordelijkheid voor de staat van het netwerk bij de miners

Het bekendste consensus algoritme is Proof of Work. Dit algoritme is op dit ogenblik (januari 2018) het meest gebruikte consensus-mechanisme binnen blockchains en wordt onder andere gebruikt door het Bitcoin-netwerk. Bij deze vorm van consensus zorgen individuele “miners” met hun nodes voor onderhoud aan de blockchain. Door het uitvoeren van ingewikkelde wiskundige berekeningen en het aandragen van oplossingen, kunnen er transacties binnen het netwerk worden uitgevoerd. Dat betekent dan ook dat de verantwoordelijkheid voor de staat van de blockchain bij deze miners ligt. Het draait bij de consensus in principe om twee belangrijke vragen:

  • Hoe worden beslissingen precies genomen?
  • Hoe moeten die beslissingen precies worden uitgevoerd?

 

Why? Why not?

 

Input zonder de output

De wiskundige berekeningen vereisen een heleboel rekenkracht. De zogenaamde “hash functie” zet hierbij een willekeurige lange rij cijfers om, in een unieke handtekening van 128 of 256 bits. Bij “hashing” wordt van alle data een unieke “hash-code” gemaakt, die niet kan worden teruggerekend naar de originele code. Het draait er bij de hash functie om dat de juiste “output” kan worden gevonden, zonder de input te kennen. De hoeveelheid “werk” die door een individuele miner wordt verricht bepaalt de kans voor het minen van een blok binnen het netwerk, maar ook de hoogte van de beloning in cryptocurrency’s. Op dit moment is er veel discussie over de Proof of Work en de mate van decentralisatie van dit consensus-mechanisme. “Mining pools” waarbij meerdere clients bijdragen aan het generen van blokken, zorgen ervoor dat een blockchainnetwerk meer en meer een “centraal” karakter krijgt. En dat baart veel mensen zorgen.

Blockchain

 

Vertraagde transacties en een onderbroken workflow

De consensus binnen een blockchain is afhankelijk van betrouwbare data. Wanneer er binnen het netwerk gecompliceerde problemen ontstaan, dan duurt het erg lang voordat er een nieuw blok kan worden gecreëerd. De transactie wordt vertraagd en de algehele “workflow” wordt onderbroken. Wanneer een probleem echter te “eenvoudig” wordt voor het blockchainnetwerk, dan is het systeem veel kwetsbaarder voor DDoS-aanvallen. De miners voeren de wiskundige berekeningen uit en voegen blokken toe aan de blockchain, die vervolgens worden gevalideerd. Het is onmogelijk om vooraf te bepalen hoe moeilijk die berekening zal zijn. Voor een groot gedeelte zal dat afhangen van het maximale aantal deelnemers, de minimale hoeveelheid computerkracht en de totale belasting van het netwerk.

Litecoin logo, cryptocurrency.

Litecoin en Proof of Work

De nieuwe blokken die binnen het netwerk worden gevalideerd bevatten de hash functie van het voorgaande blok, waardoor er een extra beveiligingslaag ontstaat. Wanneer een miner de wiskundige berekeningen succesvol heeft opgelost, dan is het nieuwe blok gegenereerd en wordt de transactie bevestigd. Zoals eerder aangegeven wordt het Proof of Work consensus algoritme gebruikt door het Bitcoin-netwerk. Het duurt bij Bitcoin ongeveer tien minuten voordat er een nieuw blok kan worden aangemaakt. Ook bij Litecoin werkt dit mechanisme ongeveer hetzelfde. Echter heeft Litecoin de mogelijkheid om een hoger volume aan transacties te ondersteunen, dan bij het Bitcoin-netwerk mogelijk is. Doordat er binnen het netwerk van Litecoin meerdere blokken kunnen worden aangemaakt, kan de blockchain ook meer transacties verwerken. En dat betekent automatisch ook snellere bevestigingstijden voor cryptohandelaren.

Wereldkaart, China

De Chinese invloed op de Bitcoin is sterk toegenomen

Ook Ethereum maakt de overstap van Proof of Work naar Proof of Stake. Ethereum doet dat onder andere omdat dit zorgt voor een energiezuiniger consensus-mechanisme. Er is dan immers veel minder computerkracht nodig en er hoeven geen investeringen meer te worden gedaan in mega-dure mining hardware. Daarnaast is er bij Proof of Stake ook veel minder technische kennis nodig om aan de blockchain te kunnen deelnemen. Een ander belangrijk voordeel van Proof of Stake is het voorkomen van machtsblokken van “centrale” partijen zoals hele grote servercentra. We zien momenteel dat China verantwoordelijk is voor ongeveer 70% van de hashrate binnen het Bitcoin-netwerk en dat betekent dan ook dat de Chinese invloed op de Bitcoin-blockchain sterk is toegenomen.

The logo of Ethereum. Melting icicle. Het logo van Ethereum. Smeltende ijspegel.

Ethereum en Constantinople

Halverwege februari 2019 wordt door Ethereum de hard fork “Constantinople” uitgevoerd. Dit is een onderhouds- en optimalisatie-upgrade en zorgt voor een aantal kleine, maar zeer technische verbeteringen. Deze hard fork is nodig voor de upgrade van het Proof of Stake consensus algoritme “Casper”. Er zijn een aantal belangrijke redenen voor Ethereum om over te schakelen van PoW naar PoS. In de eerste plaats is dat het vergroten van de schaalbaarheid. Met Proof of Work is het vergroten van de schaalbaarheid erg lastig. Daarnaast is het verbeteren van de veiligheid een drijfveer, omdat er bij PoW een groot risico is van 51% aanvallen door hele grote “mining kartels”. Ook slurpt PoW enorm veel energie die uiteraard op een veel betere manier zou kunnen worden benut, dan puur voor het genereren van computerkracht.

Ijsblokjes, ijsbeer.

De Ijstijd

Ook de complexiteit van Ethereum gaat veranderen. Door het aanpassen van deze “difficulty” zullen de inspanningen van de miners uiteindelijk niet meer winstgevend zijn. Het wegvallen van de miners zorgt voor “bevriezing” van het Ethereum blockchainnetwerk. De Ethereum-community spreekt inmiddels al van een “ijstijd”. Het is dan ook de bedoeling dat gebruikers verhuizen naar de nieuwe blockchain, zodra de hard fork is uitgevoerd. Een andere belangrijke verandering is een aanpassing van het beloningssysteem. Het “traditionele” PoW mining-proces zal voorlopig nog onderdeel zijn van de Ethereum blockchain, maar de blokbeloning wordt op termijn verlaagd van 3 ETH naar 2 ETH. Wanneer Ethereum volledig is overgestapt naar PoS ontvangen de miners geen blokbeloning meer, maar in plaats daarvan ontvangen zij de transactievergoeding.

Blockchain, blokhoogte

Wat zijn Uncle Blocks?

Uncle Blocks zijn oudere blokken en voorgangers (tot maximaal 6 blokken terug) van het huidige blok. Deze uncle blocks dragen bij aan de veiligheid van het hoofdnetwerk, maar worden niet beschouwd als “canonical truth” voor de desbetreffende blokhoogte. Een blockchain wordt gevormd door een alsmaar groeiende ketting van blokken, met daarin alle informatie over de vorige transacties. De miners minen doorlopend nieuwe blokken volgens het mining-protocol van Ethereum. De nieuw gevonden blokken worden na verificatie toegevoegd aan de ketting en de miner die het nieuwe blok gevonden heeft, krijgt vervolgens een beloning. De blokhoogte geeft de lengte van de ketting aan en neemt toe, iedere keer wanneer er een blok aan wordt vastgeplakt.

Blokken van de blockchain, consensus algoritme

 

Consensus tussen de nodes

Het kan soms voorkomen dat twee verschillende miners tegelijkertijd hetzelfde blok proberen te genereren. In dat geval zal de blockchain de blokken niet direct accepteren en ontstaat er een vertraging. Er ontstaat dan een twijfelachtige situatie binnen het netwerk. Want welk blok moet er nu aan het hoofdnetwerk van de blockchain worden toegevoegd? De nodes binnen het netwerk moeten vervolgens proberen om hierover consensus te bereiken.

Ethereum

Beloning

De afgewezen blokken zijn de blokken die een lager aandeel hebben in de Proof of Work en vormen de eerder genoemde Uncle Blocks. Echter zijn deze Uncle Blocks wel geldige blokken en de miners die deze blokken hebben gegenereerd, worden ook gewoon beloond voor hun inspanningen. De beloning voor een Uncle Block is 2.625 ETH. De aangewezen blokken hebben een groter aandeel in de PoW en worden als geldig blok toegevoegd aan de Ethereum blockchain. Voor ieder nieuwe blok dat met succs wordt gegenereerd, ontvangt een miner nu nog een beloning van 3 ETH en na Constantinople wordt dat dus teruggebracht tot 2 ETH.

Casper the friendly ghost

 

In hoeveel fasen wordt Casper uitgevoerd?

De hard fork Constantinople moet het blockchainnetwerk van Ethereum dus klaarstomen voor het Proof of Stake consensus algoritme Casper. Dit consensus-mechanisme zal in twee fasen worden gerealiseerd:

 

  • Casper the Friendly Finality Gadget (FFG)
  • Casper the Friendly GHOST

Blockchain

Wat is Casper the Friendly Finality Gadget?

Friendly Finality Gadget (FFG) is het eerste gedeelte van de Casper upgrade en is voorgesteld door Ethereum-oprichter Vitalik Buterin. Door FFG ontstaat er binnen de Ethereum blockchain een hybride consensus-mechanisme van zowel Proof of Work als Proof of Stake. Hierbij zal de PoW blijven functioneren zoals vanouds, maar ieder vijftigste of honderdste blok zal worden gemined door middel van Proof of Stake. Dit wordt zo gedaan om uiteindelijk de overgaan van PoW naar PoS eenvoudiger te maken.

Ketting, chain.

Wat is Casper the Friendly GHOST?

Casper the Friendly GHOST is ontwikkeld door Ethereum’s Vlad Zamfir. Het is een consensus-mechanisme dat nodes helpt om de juiste beslissingen te nemen binnen het Ethereum netwerk.

Netwerk nodes

Wat is Sharding?

Een andere belangrijke upgrade is “Sharding”. Het idee achter Sharding is dat de nodes binnen het netwerk van Ethereum alleen een gedeelte van het gedistribueerde register opslaan. De transparantie en de verantwoording worden hierbij gegarandeerd door de onderliggende wiskundige berekeningen, op een manier waarbij alle nodes binnen de blockchain, de data  van elkaar kunnen vertrouwen. Het hoofdnetwerk van Ethereum zal worden verdeeld in aparte ketens (shards), die verbonden zijn met elkaar en met het hoofdnetwerk. Sharding moet parallel uitgevoerde transacties soepel laten verlopen. Ook moet Sharding bijdragen aan een toename van de bandbreedte en een hogere transactiesnelheid, waardoor de schaalbaarheid van Ethereum wordt vergroot.

Blockchain nodes

Wat zijn de voordelen van het consensus algoritme Casper?

  • Casper zorgt voor minder energieverspilling.
  • Het risico op 51% aanvallen wordt kleiner.
  • Er kan sneller consensus worden bereikt tussen de blockchain nodes.
  • Het netwerk van Ethereum wordt verder gedecentraliseerd en wordt minder afhankelijk van miners.
  • Casper draagt bij aan het vergroten van de schaalbaarheid.

Hacker

Proof of Work maakt een hack in principe onrendabel

Het Proof of Stake consensus algoritme heeft niet alleen maar voordelen. Veel mensen binnen de blockchain community vinden juist dat deze manier van consensus zorgt voor “centralisatie”, omdat de deelnemers met de meeste cryptocurrency’s, in principe ook de meeste inspraak hebben. Daarnaast kun je je afvragen of Proof of Stake wel even veilig is als Proof of Work. Het Proof of Work consensus algoritme zorgt tenslotte voor een hoge moeilijkheidsgraad voor het oplossen van wiskundige berekeningen, waardoor de blockchain beter is beschermd tegen DDoS-aanvallen. Wanneer hackers de consensus-mechanismen binnen het blockchainnetwerk willen aanvallen, dan moeten zij daar heel veel moeite voor doen. Dat kost niet alleen ontzettend veel tijd, maar ook de kosten zullen voor de hackers erg hoog zijn, waardoor een hack doorgaans niet rendabel is.

CPU, processor

Er is behoefte aan een goedkope duurzame energiebron

Een blockchain ecosysteem bestaat uit miljoenen aangewezen (designated) microchips die continu aan het “hashen” zijn. In het Bitcoin-netwerk vinden er ongeveer 20 miljard hashes per seconden plaats. De miners binnen het netwerk gebruiken meestal microchips die speciaal voor “hashing” ontworpen zijn. Met het oog op de klimaatverandering is de enorme hoeveelheid energie die nodig is voor het mining proces, geen goede optie voor de toekomst. Duurzaamheid is bij Proof of Work-systemen dan ook ver te zoeken. Het energieprobleem dat speelt bij Proof of Work maakt de ontwikkeling van andere consensus-mechanismen noodzakelijk.

Blockchainnetwerk

Met een 51% aanval kan een meerderheid de controle overnemen

Een 51% aanval betekent dat een meerderheid van de deelnemers binnen een blockchainnetwerk, de controle zou kunnen krijgen en vervolgens de computerkracht binnen het digitale ecosysteem zou kunnen overnemen. Wanneer een deelnemer binnen de blockchain de beschikking heeft over voldoende computerkracht, dan kan hij of zij de volgorde binnen het netwerk en de data aanpassen. De transacties kunnen dus worden gemanipuleerd en aanvallers kunnen door hun activiteiten onterecht beloningen ontvangen.

Pijlen, twee richtingen, hard fork

Aansluiting bij één van de afsplitsingen

Stel nu dat Lieke een aantal crypto coins verzendt naar Tim via een blockchainplatform. Lieke is betrokken bij de aanval op het netwerk, maar Tim niet. De transactie wordt uitgevoerd, maar de aanvallers zorgen er door middel van een hard fork voor, dat geen enkele hoeveelheid cryptocurrency’s meer kan worden verzonden. Bij de hard fork splitst de blockchain in tweeën en de miners sluiten zich aan bij één van de aftakkingen. Deze miners beschikken vervolgens over de meeste computerkracht. Ze kunnen in dat geval voorkomen dat nieuwe blokken aan het netwerk worden toegevoegd en Tim ontvangt geen rooie rotcent. Een 51% aanval is meestal niet erg bevorderlijk voor de reputatie van een blockchainnetwerk en heeft direct een negatieve invloed op de koers van de desbetreffende cryptocurrency.

Virtuele valuta

Is het Proof of Stake consensus algoritme dan zoveel beter dan het Proof of Work consensus algoritme?

Zo zwart-wit kun je het niet stellen. Beide consensus algoritmen hebben voor- en nadelen. Bij Proof of Stake wordt ieder nieuw blok binnen het netwerk gevalideerd, voordat er een ander blok aan het gedecentraliseerde grootboek wordt toegevoegd. Bij Proof of Stake kunnen miners aan het mining-proces deelnemen op basis van hun crypto-bezit. Dat betekent dat hoe meer virtuele valuta je bezit, hoe hoger je kansen liggen om nieuwe blokken aan de blockchain te mogen toevoegen. Bij dit consensus algoritme worden de miners vooraf gekozen. Dit proces is volledig willekeurig, maar niet iedere miner kan deelnemen aan de “staking”. Alleen wanneer je in het bezit bent van een specifieke hoeveelheid cryptomunten (in je wallet), dan kun je worden gekwalificeerd als node binnen het blockchainnetwerk.

Blockchain, Ethereum, Constantinople hard fork

Bij Proof of Stake worden nieuwe blokken gegenereerd op basis van crypto-bezit

Nieuwe blokken worden dus gegenereerd op basis van de virtuele valuta in je wallet en wanneer je bijvoorbeeld 5% van alle cryptocurrency’s bezit, dan mag je vervolgens 5% van de nieuwe blokken genereren. Blockchains maken gebruik van verschillende Proof of Stake consensus algoritmen. Bij alle PoS-algoritmen worden de nieuwe blokken op dezelfde manier aan het netwerk toegevoegd en ontvangt iedere miner een beloning en een deel van de transactievergoeding. Voor dit proces is dus veel minder energie nodig. Er zijn verschillende manieren waarop je aan een “staking” kunt deelnemen. Als de noodzakelijke hoeveelheid crypto-coins te hoog is om deel te nemen aan de Proof of Stake, dan kun je besluiten om deel te nemen aan een “pool”.

Reward. Beloning van de miners met Ether.

Virtuele valuta uitlenen of zelf deelnemen?

Deelname aan een pool kan op twee manieren. In de eerste plaats kun je je virtuele valuta uitlenen aan een andere gebruiker die graag wil deelnemen aan de pool en de behaalde winst vervolgens met jouw deelt. Wanneer je kiest voor deze aanpak is het uiteraard heel belangrijk dat je aan de “staking” deelneemt met een betrouwbare partner. Een andere manier van staking is zelf deelnemen aan een pool. De winst binnen de pool wordt dan gedeeld door alle deelnemers, op basis van de hoeveelheid virtuele valuta.

Blockchain, cryptocoins, consensus algoritme

Welke Byzantine Fault Tolerance consensus algoritmen kunnen we onderscheiden?

 

 

Welke cryptcurrency’s maken gebruik van Proof of Stake?

Sommige cryptocurrency’s hanteren een hybride model en maken gebruik van zowel Proof of Work en Proof of Stake. Coins die in ieder geval al gebruikmaken van PoS zijn:

  • Dash
  • NEO
  • PIVX
  • Reddcoin (RDD)
  • Stratis (STRAT)
  • Neblio (NEBL)
  • QTUM
  • OkCash
  • NavCoin (NAV)
  • Peercoin (PPC)
  • BitShares (BTS)
  • MintCoin (MINT)
  • Lisk (LSK)
  • Novacoin (NVC)
  • ARK
  • Bean Cash (BEAN)
  • Qora
  • Decred (DCR)
  • OKCash (OK)

Blockchainnetwerk

Welke variaties van Proof of Stake kunnen we onderscheiden?

Alsof Proof of Stake nog niet ingewikkeld genoeg is, kunnen we dit consensus algoritme nog onderverdelen in een aantal andere variaties:

  • Delegated Proof of Stake (DPoS)
  • Leased Proof of Stake (LPoS)
  • Proof of Elapsed Time (PoET)

Delegate, man, schrijven, pen

Wat is Delegated Proof of Stake?

Delegated Proof of Stake (DPoS) is een solide, snel, efficiënt en gedecentraliseerd consensus algoritme dat een andere vorm van flexibiliteit aan het blockchainnetwerk toevoegt. Het probleem bij Proof of Stake, waarbij crypto-bezit een belangrijke factor is, wordt met Delegated Proof of Stake op een democratische manier opgelost. Iedere component binnen de blockchain kan namelijk een “delegate” worden en worden gemachtigd om een bijdrage aan de PoS te leveren. Bij het Delegated Proof of Stake consensus algoritme worden de miners of validators (de nodes) aangeduid als: “delegates”. Een cryptocurrency die gebruikmaakt van DPoS is Lisk.

Man met gestapelde blokken.

Wat is Leased Proof of Stake?

Ook Leased Proof of Stake (LPoS) is een nieuw consensus algoritme dat voor het eerst werd gebruikt door het platform Waves. De oorspronkelijke PoS had een aantal beperkingen voor wat betreft de “staking”. Individuele gebruikers met een gelimiteerde hoeveelheid virtuele valuta konden vaak niet deelnemen aan het proces. Om de blockchain te onderhouden bleef er dus een specifieke groep deelnemers over, waardoor er sprake was van een “centrale” digitale infrastructuur. Leased Proof of Stake zorgt ervoor dat ook de bezitters van kleine hoeveelheden coins kunnen deelnemen aan de “staking”.

Blokketen, blockchain, consensus algoritme

Wat is Proof of Elapsed Time?

Een ander consensus algoritme is Proof of Elapsed Time (PoET). Dit algoritme wordt door veel blockchain-experts gezien als één van de meest veelbelovende mechanismen. Dit consensus algoritme wordt voornamelijk gebruikt voor gesloten (permissioned) netwerken. Het netwerk is alleen toegankelijk als daar toestemming voor is verleend. PoET gebruikt een bijzondere tactiek voor het realiseren van transparantie binnen de hele blockchain. Daarnaast vereist PoET een identificatie-protocol voordat miners aan het netwerk kunnen deelnemen. Proof of Elapsed Time wordt toegepast bij Hyperledger Sawtooth.

Blockchainnetwerk

Alternatieve consensus algoritmen

Naast de Proof of Work algoritmen en de Proof of Stake algoritmen, zijn er nog andere consensus-modellen ontwikkeld:

  • Proof of Activity (PoA)
  • Proof of Importance (PoI)
  • Proof of Capacity (PoC)
  • Proof of Burn (PoB)
  • Proof of Weight (PoWeight)

 

Activity

Wat is Proof of Activity?

Bij de ontwikkeling van Proof of Activity (PoA) stelden blockchain-ontwikkelaars zich de volgende vraag: is het niet mogelijk om Proof of Work en Proof of Stake te combineren en deze consensus algoritmen met elkaar te laten concurreren? Proof of Activity is een hybride mechanisme, dat de beste eigenschappen van PoW en PoS met elkaar combineert. Proof of Activity biedt een solide weerstand tegen hackers. Bij deze vorm van consensus begint het mining proces op dezelfde manier als bij een Proof of Work algoritme.

Blockchain, consensus algoritme

Blokken met een volledige transactie

De miners lossen de puzzels op en krijgen vervolgens een beloning. Er is echter een groot verschil tussen PoW en PoA. Bij Proof of Work genereren de miners blokken met een volledige transactie. Bij Proof of Activity minen de miners alleen een “sjabloon” van de blokken. Deze sjablonen bevatten twee zaken: de “header-informatie” en het adres van de miners, waar de beloning naartoe moet.

Blockchain, Proof of Activity

Hoe werkt Proof of Activity?

Wanneer de miners deze sjablonen hebben gemined, dan wordt het systeem omgevormd tot Proof of Stake. De “header-informatie” binnen de blokken verwijst naar willekeurige deelnemers. Deze deelnemers valideren vervolgens de vooraf geminede (pre-mined) blokken. Hoe meer cryptocurrency’s een validator bezit, hoe groter de kans is dat hij of zij een nieuw blok valideert. Een nieuw blok kan alleen aan het blockchainnetwerk worden toegevoegd na deze validatie.

Blockchainnetwerk, nodes, consensus algoritme

Geen oplossing tegen dubbele ondertekening

Bij Proof of Activity worden zowel de miners als de validators beloond met een eerlijk deel van de transactievergoeding. Er is veel optimisme over dit consensus algoritme, maar ook dit consensus-protocol heeft zijn gebreken. Proof of Activity biedt geen oplossing tegen het “dubbel ondertekenen” van validators en er wordt nog steeds een grote hoeveelheid energie verspild. Decred is een van de cryptocurrency’s die gebruikmaakt van PoA.

Harvesting, oogsten

Wat is Proof of Importance?

Proof of Importance (PoI) is een consensus algoritme dat we vooral kennen van de cryptocurency NEM (XEM). Dit consenus-mechanisme is een geavanceerdere versie van het Proof of Stake protocol. Bij PoI draait het om het zogenaamde: “harvesting (oogsten)”. Bij harvesting wordt door het consensus-protocol bepaald of een specifieke node in aanmerking komt (en dus belangrijk genoeg gevonden wordt) om te worden toegelaten binnen de blockchain of juist niet.

Oogst, stroo

De frequentie van het oogsten

De frequentie waarmee er met een node “geoogst” wordt is hierbij bepalend. Een node die veel geoogst heeft, heeft ook meer kans om aan het gedecentraliseerde grootboek te worden toegevoegd. In ruil voor de oogst ontvangt de desbetreffende node de transactievergoeding. Om deel te kunnen nemen aan het oogsten moeten deelnemers minimaal 10.000 XEM op hun account hebben staan.

Man achter computer

Wat is Proof of Capacity?

Proof of Capacity (PoC) is een upgrade van het orginele Proof of Work consensus algoritme. Bij PoC draait het voornamelijk om het zogenaamde: “plotting (uitzetten)”. Bij dit mechanisme moeten deelnemers hun computerkracht en harde schijfruimte beschikbaar stellen nog voordat zijn gaan minen. Door Proof of Capacity kan de Proof of Work sneller worden uitgevoerd.

Zandloper, timer

Een bloktijd van vier minuten

Met PoC wordt het mogelijk om binnen vier minuten een nieuw blok te genereren, terwijl het met de reguliere PoW ongeveer tien minuten duurt, voordat er een nieuw blok aan het netwerk kan worden toegevoegd. Proof of Capacity probeert het “hashing probleem” van Proof of Work op te lossen. Hoe meer oplossingen of “plots” de deelnemers op hun computer hebben, hoe groter de kans om te kunnen concurreren met andere miners.

hash functie

Hoe werkt Proof of Capacity?

De nodes binnen het blockchainnetwerk fungeren als miners. De miners voegen een aantal transacties samen in één blok. Aan dit blok wordt vervolgens een willekeurig getal toegevoegd: de “nonce”. PoC hanteert twee concepten: plotting en mining. Door het “plotten” van de harde schijf van een computer wordt er in principe een nonce gecreëerd. De nonce van het Proof of Capacity consensus algoritme, verschilt van de nonce die bij het Bitcoin-netwerk wordt gehanteerd. Bij PoC moeten zowel je ID en data worden gehasht, totdat de nonces worden opgelost. Iedere Nonce heeft 8.192 hashes samengebundeld (scoops) en iedere ID kan maximaal 4.095 scoops ontvangen.

Harde schijf

4.095 scoops op de harde schijf

Naast plotting wordt er ook gemind op de harde schijf. Deelnemers kunnen tussen de 0 en 4.095 scoops ontvangen en opslaan op de harde schijf. Ze krijgen een bepaalde tijd om de nonces op te lossen en een nieuw blok te genereren. Wanneer het de miners lukt om de nonce eerder op te lossen dan concurrerende miners, dan worden zij beloond met een blok. Mining op de harde schijf is duurzamer (verbruikt minder energie), dan de originele Proof of Work. Er hoeft geen dure hardware meer te worden aangeschaft, omdat er met Proof of Capacity gemined kan worden op de harde schijf van een gewone computer.

Maleware op computer

Misbruik en besmetting met mining malware

Toch is ook PoC niet zonder nadelen, want het mining proces veroorzaakt behoorlijk wat overtollige hardeschrijfruimte. Het consensus-mechanisme zal de miners met meer opslagruimte verkiezen boven de miners met minder opslagruimte. Hierdoor komt het gedecentraliseerde concept in gevaar. Daarnaast zou Proof of Capacity kwetsbaar zijn voor hackers die het systeem eenvoudig kunnen misbruiken en besmetten met mining malware. PoC wordt gebruikt door de virtuele valuta BURST.

Aansteker, branden, burn

Wat is Proof of Burn?

Proof of Burn (PoB) is een indrukwekkend consensus algoritme. Om de veiligheid van de Proof of Work crypto coins te kunnen waarborgen, wordt een gedeelte van de virtuele valuta verbrand. Het proces begint zodra de miners een bepaalde hoeveelheid cryptocurrency’s versturen naar een zogenaamd “eater adress”. Dit eater adress kan de coins op geen enkele manier spenderen. De blockchain houdt precies bij welke crypto-munten er worden verbrand, waardoor niemand ze meer kan uitgeven. De deelnemer die de coins laat verzengen krijgt een beloning. Het is uiteraard jammer van de “afgefikte” cryptocurrency’s, maar de Proof of Burn maakt de blockchain op de lange termijn veiliger en bestendiger tegen aanvallen van hackers. En in dat opzicht is dat dus winst.

Vuur, verbranding

Adressen worden willekeurig gegenereerd

Om cryptocurrency’s te verbranden worden ze naar het eater adress verzonden. Deze adressen worden willekeurig gegenereerd. Een eater adress beschikt niet over een private sleutel, dus geen enkele deelnemer kan zich toegang verschaffen tot dat adres, om daar vervolgens de virtuele valuta te spenderen. De coins die worden verbrand zijn ontoegankelijk en voor altijd verloren en binnen de blockchain bestempeld als zijnde verbrand. Het Proof of Burn consensus algoritme zorgt voor meer stabiliteit binnen het netwerk en bevordert het decentrale karakter, waardoor er een efficiënter gedistribueerd grootboek ontstaat. Slimcoin (SLM) is een cryptocurrency die gebruikmaakt van het PoB consensus algoritme.

InterPlanetary File System (IPFS) logo

Wat is Proof of Weight?

Proof of Weight (PoWeight) is een consensus algoritme dat kan worden gezien als een verbetering van het Proof of Stake algoritme. Zoals al eerder gezegd draait het bij PoS om de hoeveelheid cryptocurrency’s die een deelnemer bezit. Hoe meer coins, hoe hoger de kansen liggen om meer cryptocurrency’s te ontdekken. Deze gang van zaken maakt het systeem in meer of mindere mate partijdig. Proof of Weight probeert die partijdigheid op te lossen en hanteert een aantal andere criteria, dan alleen maar te kijken naar de hoeveelheid coins die iemand bezit. Deze criteria worden geïdentificeerd als zogenaamde “weighted factors”. Er wordt bijvoorbeeld ook gekeken naar de hoeveelheid IPFS data, Proof of Space Time, Proof of Replication en Proof of Reputation.

Mensen verbonden binnen een blockchainnetwerk

De stimulans bij Proof of Weight ontbreekt

De grote voordelen van Proof of Weight zijn onder andere de flexibiliteit en de schaalbaarheid. Echter is het geen algoritme dat snel door grote crypto coins zal worden geadopteerd. Het is namelijk erg lastig om deelnemers te stimuleren om aan het netwerk deel te nemen, omdat er geen beloning wordt toegekend. De cryptocurrency Filecoin (FIL) maakt gebruik van PoWeight.

Bitcoin miner, Proof of Work, consensus algoritme

PoW kan een risico inhouden voor de decentrale gedistribueerde eigenschap van de blockchain

Consensus algoritmen maken de blockchain en cryptocurrency’s zeer veelzijdig. Dat wil echter nog lang niet zeggen dat deze algoritmen allemaal al prima functioneren. Proof of Work wordt door veel blockchain-experts gezien als een risico voor het decentrale gedistribueerde karakter, omdat de miners zich uiteindelijk kunnen verenigen in grote pools, binnen bepaalde geografische gebieden. De grote mining farms in China zijn daar een goed voorbeeld van. De komende jaren zullen we nog allerlei nieuwe consensus-mechanismen de revue zien passeren, die een alternatief bieden voor de PoW en zullen bestaande algoritmen verder worden geoptimaliseerd.

Blockchain

 

Op de hoogte blijven van de ontwikkelingen op het gebied van de blockchaintechnologie? Meld je dan nu aan voor onze blogpost!

 

Meld je aan voor de blogpost!
Ik ga ermee akkoord dat mijn naam en e-mailadres worden gedeeld met Mailchimp.
Met de blogpost van Uitleg Blockchain blijf je automatisch op de hoogte van de nieuwste ontwikkelingen omtrent de blockchain technologie.
We hebben een hekel aan spam. Uw e-mailadres zal niet worden verkocht of gedeeld met anderen (afgezien van het marketing automation platform dat wij gebruiken voor onze e-maillijst).

2 Responses

  1. Harold van den Hauten
    | Beantwoorden

    Hoe werkt een consensus mechanisme in een gesloten blockchain, bv gezondheidszorg of overheid, waar grote partijen (verzekeraar, ziekenhuis) en kleine (patienten/butgers) in een BC zitten? wie is hier de miner, hoe wordt die gecompenseerd en hoe moet de patient/burger dit alles vertrouwen?

    • CPN Darren
      | Beantwoorden

      Beste Harold,

      Dit is zijn hele goeie vragen. Want inderdaad: hoe onafhankelijk en decentraal zijn gesloten blockchains nu eigenlijk echt?

Leave a Reply