Consensus, of overeenstemming, is een ontzettend belangrijk begrip in de wereld van blockchain. De termen worden vaak door elkaar gebruikt, maar het verschil tussen consensus algoritmen en protocollen is erg belangrijk. Voordat we het dus gaan hebben over de verschillende soorten consensus-algoritmen, is het belangrijk om het verschil tussen een algoritme en een protocol te weten.
Wat is een consesus algoritme?
Omdat (gedecentraliseerde) blockchains niet afhankelijk zijn van een centrale authoriteit, is het van belang dat de gedistribueerde nodes het met elkaar eens zijn over de geldigheid van transacties; hierbij komt het belang van de consensus-algoritmen om de hoek kijken. Een consensus-algoritme is dan ook niets anders dan een mechanisme waardoor er overeenstemming mogelijk is op een blockchain-netwerk. Het consensus algoritme zorgt er dus voor dat regels worden nageleefd en moeten de garantie geven dat alle transacties betrouwbaar zijn.
Omdat betrouwbaarheid en vertrouwen dé sleutelwoorden rondom blockchain zijn consesus algoritmen van cruciaal belang voor de integriteit en veiligheid van gedistribueerde systemen. Het eerste consensus-algortime Proof of Work (PoW), ontworpen door Satoshi Nakamoto, werd toegepast op Bitcoin.
Wat is een consensus protocol?
Een consensus protocol vormen de primaire regels van een gedistribueerd systeem. Het verschil met het algortime? Het protocol is het pakket van regels dat nageleefd moet worden en het algortime zorgt ervoor dat deze regels nageleefd worden.
In het geval van Bitcoin betekend dit dat bitcoin het protocol is en dat Proof of Work het consensus algrotime is. Dit betekend dat het Bitcoin-protocol bepaalt hoe de overdracht van gegevens plaatsvindt, nodes samenwerken en welke vereisten er zitten aan een succesvolle validatie. Het algortime is echter verantwoordelijk voor de verificatie van je saldo of handtekening, bevestigd transacties en voert de validatie uit.
Verschillende consensus algoritmen
De meest voorkomende consensus algortimen zijn Proof of Work en Proof of Stake, Maar ook Proof of Burn en Proof of Authority komen steeds vaker voor. Waarom het ene algortime beter is dan de ander, mag jezelf bepalen. We leggen hieronder genoemde algortime uit en geven je een aantal voor- en nadelen mee.
Proof of Work
Zoals eerder al benoemd, is PoW het eerste ontwikkelde consensus algortime. Niet alleen Bitcoin, maar ook vele andere cryptocurrencies maken er gebruik van. Bij een mining-proces is dit algortime van essentieel belang.
Tot het Pow-mining proces behoren vele hashing-pogingen, wat meer tests per seconde betekend bij een hogere rekenkracht. Miners die dus een hoge hash-snelheid hebben, hebben ook een grotere kans op het vinden van de juiste oplossing voor het volgende block of hash. Miners kunnen, in dit geval, alleen een nieuw block valideren en toevoegen aan de blockchain wanneer de nodes van het netwerk overeenstemming bereiken over de PoW-geldigheid van het geleverde block.
Proof of Stake
Als alternatief voor PoW, werd in 2011 het PoS consensus algortime ontwikkeld. Hoewel het doel van PoW en PoS hetzelfde is, zijn er wel degelijk verschillen aanwezig. Deze verschillen zitten hem vooral in de validatie van nieuwe blocken.
Waar er bij het PoW-mining proces rekenkracht een grote rol speelt tijdens de validatie, wordt de validatie bij PoS bepaald op basis van de investering in de cryptocurrency zelf. Een PoS-systeem kan het algoritme op verschillende manieren toepassen, maar in essentie wordt de blockchain beveiligd door een willekeurig verkiezingsproces dat rekening houd met de hoeveelheid cryptocurrency van een node en leeftijd van de munten. Ethereum zal waarschijnlijk in 2021 het Casper-protocol vrijgeven om het netwerk van PoW naar PoS te verplaatsen om de schaalbaarheid van het netwerk te vergroten.
Proof of Burn
De meeste systemen maken dus gebruik van PoW of PoS, daarentegen komen er steeds meer alternatieven. Proof of Burn (PoB) is er daar één van!
De validatie van blocks vereist in een PoB-netwerk veel minder energie. In essentie werkt PoB op het zelfde mechanisme als PoW, maar is het gebruik van (krachtige) computers en mininghardware overbodig. Miners hoeven geen fysieke investeringen te doen, omdat cryptocurrencies met opzet ‘verbrand’ worden en er wordt dus ‘virtueel’ geïnvesteerd. Simpel gezegd, minors vernietigen munten (virtuele rekenkracht) om hun verbondenheid aan het netwerk te tonen. Op deze manier verdienen het recht om transacties valideren. Hoe meer coins er vernietigd worden, des te hoger de kans om een block te valideren.
Proof of Authority
Het Proof of Authority (PoA) algortime is, in tegenstelling tot PoW of Pos, een veel efficiënter alternatief als het aan komt op het aantal transacties per seconde.
Het algoritme gebruikt de waarde van identiteiten. Validators maken dus geen gebruik van munten, maar gebruiken hun eigen reputatie. PoA-blockchains worden daarmee beveiligd door de validerende nodes, die willekeurig worden geselecteerd als betrouwbare entiteiten. Door het beperkte aantal validators is het systeem goed en schaalbaar. Blocks en transacties worden geverifieerd door vooraf goedgekeurde deelnemers en dienen als moderators van het systeem. Het algortime komt vooral tot zijn recht in de logistiek, waarbij het bijvoorbeeld gaat om toeleveranciers. De VeChainThor public blockchain is een voorbeeld waarbij PoA wordt toegepast.
Het belang van algrotimen en protocollen
De integriteit en veiligheid van een blockchain is zonder consensus algoritme niet te handhaven. Algoritmen zijn dé manier om overeenstemming te bereiken, tussen nodes, over de juistheid van een blockchain versie. Het is dus van cruciaal belang voor een goed werkende en betrouwbare blockchain.
