Proof of Stake, of afgekort PoS, is een consensus mechanisme dat door verschillende blockchains wordt gebruikt. Het algoritme is bedacht naar aanleiding van de nadelen van Proof of Work.
Binnen een netwerk dat Proof of Stake gebruikt, zijn er validators die nieuwe blokken aan de blockchain toevoegen. Om een validator te worden, moet je eerst geld in de vorm van cryptocurrency inzetten. Dit heet de ‘stake’ en kan vergeleken worden met een borg.
Hoe werkt Proof of Stake (PoS) consensus?
Bij een Proof of Stake blockchain bestaat het netwerk uit nodes en validators. Nodes zijn niet altijd een validator, validator zijn wel altijd nodes. Ze bewaren ook een kopie van de blockchain en controleren het werk van andere validators. Het verschil is dat een validator ook blokken mag toevoegen aan de blockchain. Om validator te mogen zijn, hebben ze een stake ingezet. Nodes hoeven geen stake in te zetten om zich aan te sluiten bij het netwerk.
Op basis van de omvang van de stake worden validators gekozen om een blok toe te voegen. Eerst moetgen ze alle transacties valideren. Zodra dit is gebeurd, zal het nieuwe blok worden gecreëerd en toegevoegd aan de blockchain. Hiervoor ontvangt de validator een beloning, deze bestaat uit de transactiekosten van gebruikers en nieuwe munten. Dit laatste is trouwens niet altijd het geval en kan per blockchain verschillen.
Veiligheid
De andere nodes in het netwerk van de blockchain controleren of de validator zijn werk goed uitvoert. Mocht het vermoeden bestaan dat een validator onterecht transacties goedkeurt, kan het netwerk hierover stemmen. Wanneer minimaal 51% van het netwerk het eens is met deze verdenking, zal de validator in kwestie gestraft worden. Deze straf kan per blockchain verschillen, maar bestaat vaak uit een boete. De boete wordt betaald van de stake die de validator heeft ingezet. Het is mogelijk dat de complete stake wordt afgenomen, waardoor de validator financieel geraakt wordt.
De stake kan daarom ook gezien worden als een bewijs van kredietwaardigheid. Een validator kan zijn betrouwbaarheid bewijzen door een hoge stake in te zetten. Des te hoger de stake, des te hoger het geldbedrag dat een validator bereid is te verliezen. Een validator zal dan beter zijn best doen. Het netwerk kiest natuurlijk graag een validator die betrouwbaar is, daaromworden validators met hogere stakes, sneller gekozen. Dit gaat eigenlijk ten koste van de decentralisatie. Want vooral rijken zullen in dat geval nieuwe blokken toevoegen. Dit kan zorgen voor een kloof tussen arm en rijk die steeds groter wordt.
Het resultaat is te vergelijken met de mining pools binnen Proof of Work. Hier vormen miners groepen (demining pools) om zo hun krachten te bundelen. Het resultaat is dat nieuwe blokken alleen toegevoegd worden door dezelfde mining pools en het netwerk centraler wordt.
Stakes uitbesteden
Je kunt het staken besteden aan een andere validator. In dat geval worden er cryptocurrency’s verstuurd naar een validator, die ze vervolgens gebruikt als stake. Dit zorgt ervoor dat deze validator een grotere kans heeft om verkozen te worden. De validator deelt vervolgens zijn beloningen met degenen die hun stake hebben uitbesteed. Ook dit kun je vergelijken met een mining pool binnen het Proof of Work netwerk: daar worden opbrengsten ook verdeeld onder alle deelnemers.
Het is niet geheel zonder risico’s. Wanneer de validator fouten maakt, kan hij bestraft worden met een boete. Deze boete wordt betaald met de stake, die ook bestaat uit de cryptocurrency’s van andere gebruikers. Zij verliezen dus ook hun stake wanneer de validator wordt bestraft. Daarom is het belangrijk om goed onderzoek te doen voordat er via een andere validator wordt gestaket.
Wat zijn de voor- en nadelen van Proof of Stake?
Proof of Stake wordt als tegenpool van Proof of Work gezien, omdat het verschillende problemen van PoW oplost in zijn algoritme. De nadelen van PoW, zijn dan vaak ook de grootste voordelen van Proof of Stake, zoals hieronder te zien is. Het Proof of Stake algoritme heeft echter ook een aantal nadelen.
Voordelen
- Duurzaam. Validators worden van tevoren gekozen, waardoor er maar één validator bezig is met het goedkeuren van transacties en toevoegen van blokken. De gebruikte energie wordt ook daadwerkelijk nuttig besteed.
- Snelle verwerkingstijd. Vergeleken met Proof of Work kunnen transacties ontzettend snel verwerkt worden, terwijl de transactiekosten ook nog lager zijn.
- Schaalbaar. De validators zijn niet met elkaar in strijd, waardoor het netwerk van een Proof of Stake algoritme veel schaalbaarder is dan bijvoorbeeld Proof of Work. Dit zorgt ervoor dat transacties ook snel verwerkt worden wanneer het aantal transacties toeneemt.
- Geen speciale hardware nodig om deel te nemen. Een validator heeft geen speciale,dure, hardware nodig. De validator wordt gekozen op basis van de stake die is ingezet.
Nadelen
- De rijken worden rijker. Om als validator te worden gekozen, moet hij een hoge stake inzetten. Dit zorgt ervoor dat de rijken steeds rijker worden.
- Validators geven hun stake niet uit. Een validator heeft er meer baat bij om munten te staken in plaats van ze uit te geven. Dit zorgt ervoor dat een groot gedeelte van de munten niet rond gaat, zoals in een normale en gezonde economie wel het geval is.
- Heeft zichnog niet lang en op grote schaal kunnen bewijzen. Proof of Stake is een vrij nieuw algoritme dat nog niet door de grootste en bewezen blockchains wordt gebruikt. Het is daarom afwachten hoe dit algoritme werkt wanneer het op grote schaal wordt gebruikt.
- Aanwijzingen voor problemen met veiligheid. Er zijn aanwijzingen dat er problemen met de veiligheid van dit algoritme zijn. De meeste blockchains die dit algoritme gebruiken moeten maatregelen nemen om deze problemen te voorkomen. Mede doordat dit algoritme zich niet op grote schaal heeft kunnen bewijzen, is er nog weinigkennis over de veiligheid.
Proof of Stake vs. Proof of Work
Proof of Stake wordt vaak vergeleken met Proof of Work. Dit komt omdat deze twee algoritmes de meest gebruikte consensus mechanismen zijn. De laatste jaren is Proof of Stake met een opmars bezig en wordt dit algoritme door verschillende blockchains verkozen boven Proof of Work. Hieronder staan de belangrijkste verschillen tussen Proof of Stake en Proof of Work.
- Bij Proof of Stake zijn het validators die blokken toevoegen, terwijl bij Proof of Work miners zorgen voor de creatie van nieuwe blokken.
- Proof of Stake beloont validators op de stake die ze inzetten en bij Proof of Work worden miners beloond op basis van hun computerkracht.
- Er gaat meer energie verloren bij een Proof of Work blockchain omdat veel miners computerkracht leveren die uiteindelijk niet gebruikt wordt. Het Proof of Stake algoritme wordt daarom gezien als een duurzamer algoritme.
- Er is geen speciale hardware nodig om als validator mee te doen in een Proof of Stake netwerk. Validators worden namelijk beoordeeld op de grootte van de stake die ze kunnen inzetten.
Welke blockchains gebruiken het Proof of Stake algoritme?
Waar eerst Proof of Work nog een veelgebruikt algoritme was, maken steeds meer blockchains gebruik van het Proof of Stake consensus algoritme. Onderstaande cryptocurrency’s zijn de belangrijkste blockchains die het Proof of Stake algoritme gebruiken.
Ethereum
Eerder gebruikte Ethereum nog het Proof of Work algoritme, maar sinds zijn upgrade naar Ethereum 2.0 die begon in 2021 is het bezig met een transitie naar Proof of Stake. Dit kwam omdat Ethereum veel problemen had met de schaalbaarheid. Gebruikers betaalden hoge transactiekosten tot soms enkele honderden dollars, terwijl het vaak lang duurde voordat een transactie werd goedgekeurd.
Proof of Stake moet zichzelf nog bewijzen binnen Ethereum, omdat de blockchain nog niet volledig overgeschakeld is op dit algoritme.
Cardano
De blockchain van Cardano maakt gebruik van een consensus algoritme genaamd Ouroboros, dat is gebaseerd op Proof of Stake. Het team achter Cardano vond het nodig om Proof of Stake te voorzien van een aantal aanpassingen, om zo een betere veiligheid te kunnen garanderen.
Algorand
De blockchain van Algorand maakt gebruik van het Proof of Stake mechanisme, waardoor er tot wel 1.000 transacties per seconde verwerkt kunnen worden. Even ter vergelijking: de blockchain van Bitcoin kan tot vijf transacties per seconden verwerken.
Tezos
Tezos is een open-source blockchain waarmee gebruikers snel transacties kunnen uitvoeren. De blockchain biedt ook ondersteuning voor smart contracts, waardoor ontwikkelaars een eigen applicatie (dApp) op de blockchain kunnen creëren. Er wordt gebruik gemaakt van het Proof of Stake mechanisme, waardoor de blockchain erg schaalbaar is.
Conclusie
Proof of Stake is een consensus algoritme dat door verschillende blockchains wordt gebruikt zoals Cardano, Ethereum 2.0, Algorand en Tezos. Er zijn verschillende redenen waarom ze dat doen.
Bij een Proof of Stake mechanisme zijn validators binnen het netwerk aan het werk om transacties te verifiëren en blokken aan de blockchain toe te voegen. Van te voren worden validators uitgekozen, op basis van de stake die ze hebben ingezet. Des te hoger de stake, des te hoger de kans om verkozen te worden als validator. Mocht een validator vervolgens foutieve transacties goedkeuren om de blockchain te manipuleren, kan het netwerk overgaan op bestraffing. Deze straf bestaat meestal uit een boete, die wordt betaald met de ingezette stake. Er staat dus veel op het spel wanneer een validator een hoge stake inzet. Daarom worden validators met een hoge stake eerder gekozen dan validators met een lage stake, omdat zij over het algemeen veel te verliezen hebben. Dit maakt ze betrouwbare validators.
Deze manier zorgt er wel voor dat de rijken steeds rijker worden. Validators die te weinig geld hebben, maken minder kans op het verdienen van geld met valideren. Ook heeft dit algoritme zichzelf nog niet op grote schaal kunnen bewijzen. Ethereum zal de eerste blockchain zijn die dit mechanisme op grote schaal gaat gebruiken.