Kennisbank
Kennisbank
Wat is proof of work?
Proof of Work (PoW) is een essentieel concept binnen de blockchain-technologie en cryptocurrencies. Maar wat houdt Proof of Work precies in en welke digitale valuta maken er gebruik van? In dit kennisbankartikel duiken we dieper in dit consensusmechanisme, dat wordt gebruikt om de veiligheid en betrouwbaarheid van blockchain-netwerken te waarborgen. We bespreken niet alleen hoe Proof of Work werkt, maar ook welke cryptocurrencies er gebruik van maken.
Daarnaast bekijken we de voor- en nadelen van dit mechanisme en gaan we in op de veelbesproken vergelijking tussen Proof of Work en een andere populaire methode: Proof of Stake (PoS). Na het lezen van dit artikel ben je volledig op de hoogte van de werking, toepassingen, en uitdagingen van Proof of Work, en kun je de verschillen met andere consensusmodellen beter begrijpen.
Wat is proof of work?
Proof Of Work (PoW) is een consensus mechanisme dat wordt gebruikt door verschillende blockchains. Bitcoin was de eerste blockchain die Proof of Work gebruikte, waarna het door blockchains als Litecoin en Ethereum ook in gebruik werd genomen. Ethereum is er inmiddels vanaf, maar daar komen we later op terug in het artikel.
Bij een Proof of Work blockchain bestaat het netwerk uit miners. Deze miners gaan met elkaar de strijd aan om als eerste alle transacties te valideren, om vervolgens een nieuw blok toe te voegen aan de blockchain. Dit proces wordt ook wel minen genoemd.
Wanneer het een miner lukt om alle transacties te valideren, ontvangt de miner een beloning in de vorm van de cryptocurrency waarvoor ze aan het minen zijn. Stel dat je besluit om bitcoin (BTC) te gaan minen, ontvang je ook als beloning BTC.
Bij Proof of Work moeten miners complexe cryptografische puzzels oplossen om zo alle transacties te kunnen valideren. Het vinden van de juiste oplossing voor deze puzzel is een willekeurig proces en om de transacties te kunnen valideren hebben miners veel computerkracht nodig.
Hoe meer computerkracht, hoe makkelijker het wordt om als eerste de juiste oplossing gevonden te hebben. Door betere hardware te gebruiken, kan de computerkracht opgevoerd worden. Daarbij moet er ook genoeg stroom zijn, want er is heel veel energie nodig om als miner mee te kunnen doen in een PoW-netwerk.
Dan hebben de miners nog te maken met een moeilijkheidsfactor. De Proof of Work hash is de juiste oplossing voor de ingewikkelde cryptografische puzzel die door de computer moet worden opgelost. Deze oplossing bestaat uit een 64-cijferig getal in een speciaal formaat dat hexadecimaal wordt genoemd. Dat is een combinatie van cijfers en letters van A tot F.
Bij deze puzzel zijn twee termen van belang: de block header en de nonce. De block header kan je zien als een samenvatting van de belangrijkste informatie in het blok, zoals gegevens over de transacties of het tijdstip waarop het blok is aangemaakt. Het is een soort vingerafdruk van het blok en de computer gebruikt dit om de puzzel op te lossen.
De nonce is een willekeurig getal dat de computer steeds verandert om een oplossing te vinden. De computer probeert allerlei waarden voor de nonce uit, in de hoop dat een bepaalde uitkomst voldoet aan de eisen van de puzzel.
De puzzel werkt als volgt: de computer berekent steeds een hash, een 64-cijferig resultaat, door de block header en de nonce samen te gebruiken. Dit resultaat moet kleiner of gelijk zijn aan een bepaalde waarde die is vastgesteld door de moeilijkheidsfactor.
Hoe hoger de moeilijkheidsfactor, hoe lastiger het is om een geschikte hash te vinden. Als er veel miners (computers die meedoen aan het oplossen van de puzzel) actief zijn, wordt de moeilijkheidsgraad automatisch hoger, zodat de tijd om een nieuw blok toe te voegen ongeveer gelijk blijft.
Wist je dat de moeilijkheidsgraad van bitcoin elke 14 dagen aangepast wordt? Satoshi Nakamoto heeft ervoor gezorgd dat niet alle bitcoins in een relatief korte tijd gemined zouden kunnen worden door miners.
Voor het succesvol minen van een bitcoin-blok krijg je nu als miner een beloning van 3,125 BTC. Deze beloning wordt ongeveer elke vier jaar gehalveerd in proces dat de halving wordt genoemd. De volgende halving zal in 2028 plaatsvinden, waarna de beloning zal dalen naar 1,5625 BTC.
Cryptocurrencies die draaien op proof of work
Er zijn verschillende blockchains die gebruik maken van het Proof of Work consensusmechanisme. Daarbij hebben we voor jou de belangrijkste op een rijtje neergezet:
Bitcoin: deze kan natuurlijk niet ontbreken in het rijtje van Proof of Work. Het was de eerste blockchain die Proof of Work gebruikte. Ondertussen is het netwerk van Bitcoin zo groot dat het voor individuele miners het enorm lastig is om nog mee te kunnen doen.
Hierdoor zijn er verschillende mining-pools binnen het netwerk van bitcoin. Zij bundelen hun krachten samen om zo meer computerkracht te leveren. Sommige crypto-handelaren geven aan dat het netwerk van Bitcoin niet meer zo decentraal is zoals het ooit was bedoeld. Dat komt doordat nu vooral de mining pools nieuwe blokken toevoegen aan de blockchain.
Dan gaan we verder naar de tweede cryptocurrency, Ethereum. We hebben het dan over het zogenoemde Ethereum 1.0, dat gebruikmaakt van het Proof of Work. In 2021 begon Ethereum met de upgrade naar Ethereum 2.0, waarbij ze de overstap maakte naar Proof of Stake.
De derde cryptocurrency die werkt op het Proof of Work is Bitcoin Cash. Het is een hard fork die ontstaan is uit de blockchain van Bitcoin. Deze hard fork ontstond toen er onenigheid was tussen miners over de SegWit-update. De blocksize bij Bitcoin Cash is veel groter dan bitcoin, wat zorgt voor een vergroting van de schaalbaarheid.
Kort na het ontstaan van Bitcoin, ontstond Litecoin als hard fork van Bitcoin. Litecoin werd gelanceerd om als beter betaalmiddel te dienen. Doordat er aanpassingen op de blockchain zijn gemaakt, kunnen er meer transacties tegen goedkopere prijzen verwerkt worden.
Voordelen proof of Work
PoW biedt verschillende voordelen voor blockchain-netwerken:
- Beveiliging: het hoge energieverbruik en de complexiteit van het proces maken het moeilijk voor kwaadwillenden om de controle over het netwerk over te nemen.
- Decentralisatie: PoW bevordert een gedecentraliseerd netwerk, omdat iedereen met de juiste hardware kan deelnemen aan het mining-proces.
- Transparantie en integriteit: PoW zorgt ervoor dat transacties permanent en onveranderlijk in de blockchain worden vastgelegd. Dat gebeurt zodra een blok is gemined en toegevoegd.
- Bewezen technologie: PoW is het eerste en langste gebruikte consensusmechanisme, met bitcoin als het meest bekende voorbeeld. De werking van PoW gedurende meer dan tien jaar heeft bewezen dat het een betrouwbare methode is om blockchain-netwerken veilig te houden.
Nadelen Proof of Work
PoW biedt ook verschillende nadelen voor blockchain-netwerken:
- Hoog energieverbruik: het is ook gelijk één van de grootste nadelen van PoW is het enorme energieverbruik. Het minen van nieuwe blokken vereist veel rekenkracht, wat leidt tot een hoog energieverbruik. Wanneer de energie niet afkomstig is van niet-hernieuwbare bronnen, kan dit negatieve gevolgen hebben op het milieu.
- Centralisatie van mining: ondanks dat PoW ontworpen is om decentralisatie te bevorderen, kan mining worden gedaan in landen waar elektriciteit goedkoop is. Bovendien kunnen grote bedrijven ook een groot deel van het minen oppakken. Dit kan leiden tot centralisatie, wat de veiligheid van het netwerk kan verslechteren.
- Kosten voor miners: de benodigde hardware is vaak duur en kan snel verouderen. Bovendien zijn de elektriciteitskosten hoog, wat de winstgevendheid van kleinere miners enorm kan beperken.
- Langzamere transactietijden: vergeleken met andere consensusmechanismen, zoals Proof of Stake, kan PoW langzamer zijn bij het verwerken van transacties. Bij bitcoin wordt elke 10 minuten een blok gemined.
Proof of Stake versus Proof of Work
Wat zijn de verschillen tussen proof of stake en proof of work?
Het belangrijkste verschil tussen PoW en PoS ligt in het proces van valideren van transacties en het toevoegen van nieuwe blokken aan de blockchain. PoW houdt in dat gebruikers complexe cryptografische puzzels oplossen, terwijl PoS afhankelijk is van het inzetten van crypto’s.
Bij PoW krijgt de eerste miner die de puzzel oplost de beloning, wat kan leiden tot een competitieve omgeving, en het grote nadeel: het enorme energieverbruik. Bij PoS is dit anders en is het minder energie-intensief. Bovendien maakt het meer deelname mogelijk, omdat er geen gespecialiseerde hardware is vereist.
