Als het over blockchain gaat, stuit men vaak op de termen “proof of work” en “proof of stake”. Wat betekenen deze concepten precies?

Voor een duidelijke beschrijving van deze concepten, is eerst wat uitleg vereist over blockchain, de technologie achter Bitcoin (BTC) en andere cryptomunten.

• Héél kort gezegd is de blockchain een gedecentraliseerde database. Er is niet één partij die alle informatie beheert. Dat doen alle participanten in het netwerk.
• De informatie die in een blockchaindatabase wordt toegevoegd, moet worden goedgekeurd door de participanten in het netwerk. Zij worden ook wel de “nodes” genoemd.
  • Nodes zijn een verbinding tussen gigantisch veel computers.
• Nodes moeten allemaal akkoord gaan met de transactie (consensus), voordat de transactie daadwerkelijk plaatsvindt.
• Er zijn verschillende methodes bij het goedkeuringsproces. De bekendste is de “proof of work”-methode. Deze wordt bijvoorbeeld voor een van de bekendste toepassingen van blockchain gebruikt: Bitcoin.

Maar hoe werkt dat “bereiken van consensus” precies? Hoe wordt een transactie goedgekeurd en aan de chain toegevoegd?

Proof of work

• Bij proof of work worden de nodes in het netwerk “miners” genoemd. Zij zijn – zoals eerder aangehaald – bezig om transacties die op de blockchain worden gedaan te valideren. Dat doen miners door een lastige, wiskundige puzzel op te lossen. 
• In de transactie staat verschillende informatie. Denk aan uw “public key”, de “timestamp” (datum en tijd), de “public key” van de ontvanger en de waarde van de transactie.
• Alle transacties komen bij elkaar in een blok. Zo wordt dit over het hele netwerk verspreid. 
• Miners gaan vervolgens aan de slag om de transactie in het blok te controleren.
  • Zo kijken ze of u wel genoeg saldo heeft om crypto te kunnen versturen, en of de public keys kloppen. Klopt er iets niet? Dan wordt de transactie niet geaccepteerd.
• Uiteindelijk gaat het erom dat miners het controleren van de transacties zo snel mogelijk uitvoeren. Degene die namelijk als eerste de oplossing van de complexe wiskundige puzzel heeft gevonden, en dus alle transacties heeft gevalideerd, is de winnaar en mag een nieuwe blo(c)k aan de blockchain toevoegen. 
• Om de oplossing te vinden, is veel rekenkracht vereist. Je kunt het vergelijken met een hangslot met cijfercode, meent Business Insider. De miners proberen telkens door andere codes in te vullen het slot open te krijgen.
• Als beloning krijgt de miner hiervoor cryptomunten die nog niet bestonden. 
  • Omdat deze cryptomunten nieuw zijn, en dus nog niet bestonden, wordt dit proces minen genoemd. Nodes zijn dus mijnwerkers die delven naar nieuwe cryptomunten.

Proof of work is ingebouwd in het ontwerp van Bitcoin, en overgenomen door andere cryptomunten, waaronder Ethereum. Een van de nadelen van dit systeem is echter dat er veel elektriciteit en machines nodig zijn die aan een probleem werken om het op te lossen.

Het grote nadeel van het immense energieverbruik, eerder dit jaar aangekaart door Elon Musk, zou er niet zijn bij “proof of stake”. Maar wat houdt dát dan precies in?

Proof of stake

• Het doel van PoS is hetzelfde als dat van PoW; transacties valideren en nieuwe blokken toevoegen aan de blockchain. De manier waarop dit verloopt is anders.
• Bij proof of stake worden nodes geen miners, maar “validators” genoemd. 
• Ook hier worden transacties op het netwerk gestuurd, waarna deze gevalideerd moeten worden.
• Hier geldt echter niet dat degene die het snelst is een beloning krijgt. 
• Om validator te worden, moet je namelijk eerst een geldbedrag als borg inzetten. Dit bedrag noemen we de “stake”, en het proces noemen we “staken”, wat gebeurt in de vorm van cryptomunten.
• Hoe meer cryptomunten je kunt staken, hoe hoger de kans is dat je als validator transacties mag valideren en blokken kunt toevoegen aan de blockchain. 
• Door een geldbedrag als borg in te zetten, is er meer zekerheid dat een validator zijn werk goed zal doen. Mochten deze zich niet aan de afspraak houden, verliest hij namelijk de borg.
  • Bij proof of work controleren nodes elkaar op het werk dat ze afleveren. 

Samenvattend: Bij proof of work krijgt de miner die de winnaar is nieuwe cryptomunten. Bij proof of stake bestaat de beloning voor validators niet uit nieuwe cryptomunten. De beloning bestaat namelijk uit alle transactiekosten die zijn betaald.

Bij proof of work is het de computerkracht die iemand heeft die bepaalt of hij als winnaar zal eindigen. Bij proof of stake bepaalt de borg of iemand een nieuw blok mag toevoegen aan de blockchain. Proof of stake is dus energiezuiniger.

Implementatie? Intussen zijn Ethereum-ontwikkelaars een aparte set upgrades aan het bouwen, het lang verwachte Ethereum 2.0. Deze set zal draaien op proof of stake en uiteindelijk samensmelten met het hoofdnetwerk van Ethereum. Onder meer Cardano en Polkadot hebben al een proof of stake netwerk lopen.

Dit artikel kadert in een artikelenreeks die alle weetjes over de cryptomarkt poogt te verzamelen: Crypto 101. Hou onze website dus zeker in de gaten voor toekomstige stukken!

Eerder verschenen in deze reeks:

• 4 begrippen die u moet kennen om de cryptokoersgrafieken juist te interpreteren
• Wat zijn smart contracts en hoe werken ze?
• Wat is de beste crypto wallet om mijn cryptomunten te beveiligen?

(jvdh)