Wat is Proof of History?
- 7 minute read
Cryptocurrencies maken gebruik van een consensusalgoritme, wat een methode is om de blockchain en het grootboek van een cryptocurrency te beveiligen. De duizenden cryptocurrencies die er op het moment zijn gebruiken een weide variatie aan consensusalgoritmes, elk met zijn eigen voor- en nadelen. Anatoly Yakovenko, oprichter van Solana, heeft voor het Solana netwerk een uniek consensusalgoritme ontworpen, genaamd Proof of History. Dankzij dit consensusalgoritme is Solana enorm in bekendheid en populariteit gestegen. Door Proof of History te vergelijken met andere consensusalgoritmen gaan we bekijken hoe “superieur” het proof of history consensus is.
Inhoudsopgave
- Wat zijn consensusalgoritmes?
- Proof of History (PoH)
- Een voorbeeld van Proof of History
- Nadelen van Proof of History
- Conclusie
Wat zijn consensusalgoritmes?
Voordat we dieper duiken in het Proof of History consensus is het goed om een beeld te krijgen van de meest voorkomende consensusalgoritmes. De meeste cryptocurrencies vandaag de dag maken gebruik van het Proof of Work en Proof of Stake consensusalgoritme.
Proof of Work (PoW)
Het Proof of Work (PoW) is het eerste consensusprotocol ooit gebruikt, namelijk bij Bitcoin, de allereerste cryptocurrency. Bij een PoW consensus concurreren ‘miners’ met elkaar op het netwerk om gecompliceerde wiskundige puzzels op te lossen. Hoewel de puzzels moeilijk op te lossen zijn is het gemakkelijk de juiste oplossing te verifiëren. Wanneer een miner de oplossing heeft gevonden zend hij een blok met de oplossing naar het netwerk. Alle andere miners dienen te verifiëren of de oplossing correct is. Dit proces wordt keer op keer herhaalt waardoor de blokken op het netwerk een ketting gaan vormen (vandaar de naam blockchain).
Het minen en valideren van de oplossingen bij het PoW concensus is een energieverslindende onderneming, doordat er duizenden computers over de hele wereld bezig zijn zo snel mogelijk de oplossing te vinden. Door de penibele situatie die omtrent het klimaat heerst, vinden veel mensen daarom dit consensus immoreel. Op het moment zijn er weinig alternatieven om PoW minder energieverslindend te maken, hierdoor daalt de populariteit in dit consensus zeer snel.
Proof of Stake (PoS)
Door het energieverslindende karakter van het Proof of Work is Ethereum op het moment in transitie om van het Proof of Work naar het Proof of Stake (PoS) consensus over te stappen. Bij Proof of Stake zijn miners vervangen voor validators. Validators staken (bewaren) een bepaalde hoeveelheid tokens van desbetreffende cryptocurrency op het netwerk. Personen die een bepaalde hoeveelheid tokens staken, stemmen over de blokvalidatie. Als een meerderheid van de validators instemt voor de geldigheid van het blok, wordt deze aan de blockchain toegevoegd. De blokvalidatie in een Proof of Stake consensus wordt dus gedaan door middel van stemmingen, in tegenstelling tot het Proof of Work, waar de blokvalidatie gedaan wordt door middel van het oplossen van puzzels.
Bij Proof of Stake geldt normaliter de regel: hoe meer tokens je staked, hoe meer kans je als validator hebt om geselecteerd te worden. Wanneer de validator is geselecteerd moeten zij een blok voorstellen (of ‘smeden’). Als dit blok geldig is verklaard door andere gebruikers, krijgt de validator een beloning die bestaat uit de fees van de transacties van dat blok. Een blok smeden is veel minder energieverslindend doordat hierbij veel minder rekenkracht van computers aan te pas komt. Dit maakt het Proof of Stake veel milieuvriendelijker dan zijn tegenhanger.
Proof of Stake is in tegenstelling tot Proof of Work minder beveiligd, omdat de veiligheid bij Proof of Stake bepaald wordt door mensen in plaats van door computers (die wiskundige problemen oplossen). Maar is Proof of Stake dan niet veilig? Jawel, het Proof of Stake consensus mag echt wel gezien worden als een veilig consensusprotocol. Dat komt omdat mensen die validator zijn namelijk een flink bedrag in desbetreffende cryptocurrency hebben geïnvesteerd, waardoor nauwelijks geneigd zijn bij het saboteren van het systeem.
Hoewel de kans minimaal is, bestaat de kans dat bij het Proof of Stake een groepje validators toch te macht pakt zodat ze het systeem kunnen saboteren. Hiervoor moeten wel meer dan 51% van de validators instemmen met het plan om te saboteren. Met 51% van de stemmen kunnen validators namelijk de stemming beïnvloeden en wordt ook wel een “51% attack” genoemd. Deze aanvallen zijn uiterst zeldzaam en worden in de praktijk eigenlijk nooit gerealiseerd omdat bij bekende en “betrouwbaardere” cryptocurrencies zelden meer dan 51% van de tokens in handen zijn van kwaadwillende.
Proof of History (PoH)
Solana (SOL) combineert het Proof-of-Stake met Proof-of-History (PoH) waardoor het een uniek hybride consensusalgoritme heeft gecreëerd. Belangrijk karaktereigenschap van Proof of History is dat de blockchain enorm snel is, maar tegelijkertijd op decentrale wijze haar veiligheid kan garanderen.
Hoe werkt Proof of History?
Bij Proof of History worden tijdstempels gemaakt die bewijzen dat een blok op een bepaald tijdstip is gecreëerd. Bekijk het via deze analogie: wanneer jij op de olympische spelen een atletiekwedstrijd bezoekt en daar een foto van maakt, creëer jij een bewijs dat de foto tijdens desbetreffende wedstrijd is genomen. Niet ervoor, niet erna, want de wedstrijd speelde op een specifieke tijd af. Met Proof of History maak je in principe een historisch verslag dat bewijst dat een gebeurtenis op een specifiek tijdstip heeft plaatsgevonden.
Alle gebeurtenissen en transacties op de Solana blockchain worden gehasht met de SHA256-hashfunctie. Deze functie neemt een input en produceert een unieke output die uiterst moeilijk te voorspellen is. Solana neemt de output van een transactie en gebruikt die als input voor de volgende hash. De volgorde van de transacties is nu ingebouwd in de gehashte uitvoer.
Dit hashingproces creëert een lange, ononderbroken keten van gehashte transacties. Deze eigenschap maakt een duidelijke, verifieerbare volgorde van transacties die een validator aan een blok toevoegt, zonder de noodzaak van een conventionele tijdstempel. Hashing heeft ook een bepaalde tijd nodig om te voltooien, wat betekent dat validators gemakkelijk kunnen controleren hoeveel tijd er is verstreken.
Een voorbeeld van Proof of History
Aan de hand van een voorbeeld laten we je zien hoe Proof of History werkt. Bijvoorbeeld, we hebben drie transacties, namelijk A, B en C. Solana voert elk van deze transacties in volgorde door zijn consensus protocol, Proof-of-History. Proof of History neemt als invoer de transactie en de interne klok die objectief de volgorde van de transacties meet, dus het gaat als volgt:
PoH (A, tijdstempel 0) -> hash: versleutelde versie van A op tijdstempel 0
PoH (B, tijdstempel 1) -> hash: versleutelde versie van B op tijdstempel 1
PoH (C, tijdstempel 2) -> hash: versleutelde versie van C op tijdstempel 2
Doordat alles vast staat in tijdstempels levert dit een objectieve maatstaf op. Zowel het feit dat elke transactie heeft plaatsgevonden, als het feit in welke volgorde elke transactie heeft plaatsgevonden. Wanneer transactie B zou worden ingevoerd op tijdstempel 0, zou de gehele blockchain beïnvloedt worden.
Door deze objectieve veiligheid hoeven mensen niet betrokken te zijn tijdens het valideren. Hierdoor gaat het valideren velen malen sneller dan bij Proof of Work en Proof of Stake. Solana kan theoretisch gezien transactiesnelheden van 50.000 per seconde halen (TPS), waar Bitcoin met Proof-of-Work tussen de 5 à 7 TPS haalt en Ethereum rond de 30 TPS komt. Ethereum is op het moment druk bezig om de overstap te maken van Proof of Work naar Proof of Stake, wat hun TPS in de toekomst ten goede zal komen
Bekijk onderstaand YouTube video voor een visuele uitleg over Proof of History.
Nadelen van Proof of History
De potentie van Proof-of-History is erg groot, maar net als bij elk consensusalgoritme zitten er ook nadelen aan. Als je mee wilt doen als validator bij Solana moet jouw hardware voldoen aan strenge eisen (lees; specificaties). Voldoe je niet aan die eisen, dan wordt je uitgesloten van het consensus. Hiermee wordt de decentralisatie van Solana aanzienlijk beperkt, aangezien niet iedereen de mogelijkheid heeft om als validator mee te doen. Kijkend naar een Proof-of-Stake validator, voldoet elke standaard computeruitrusting waardoor iedereen in theorie kan meedoen aan de consensus, dus vele mate meer gedecentraliseerd.
Waar de transactiesnelheden een groot voordeel zijn bij Solana, is het tegelijkertijd ook een belemmering in sommige opzichten. De tienduizenden transacties zorgen namelijk voor enorme hoeveelheden gegevens. 1 transactie is ongeveer 250 kilobyte (kb). 50,000 transacties per seconde van 250kb staat gelijk aan ongeveer 40 petabyte (oftewel 40 miljoen gigabyte) aan gegevens per jaar. Dat is een ontzettend hoog verbruik en vele bedrijven, laat staan particulieren, kunnen deze hoeveelheid aan gegevens niet opslaan. In theorie klinken de 50.000 transacties per seconde zeer interessant, maar om het in de praktijk te laten werken moeten hier eerst nog oplossingen voor de hoge datacapaciteit verzonnen worden.
Conclusie
Desalniettemin toont het Proof-of-History consensus enorme potentie. De consensus werkt sneller en energievriendelijker dan vele andere algoritmen, zoals een Proof of Work. Dankzij de tijdstempels is het valideren van een blok enorm veilig aangezien tijd een gegeven is. Natuurlijk, ook bij Proof-of-History zitten er nadelen aan het consensus. Zo wordt er vele rekenkracht van de hardware van validators en datacapaciteit vereist om Proof-of-History succesvol te laten draaien.
Desondanks staat Proof of History er goed op in de markt. Investeerders hebben vertrouwen in Proof of History wat laat blijken uit het feit dat Solana in de top 10 cryptocurrencies is doorgedrongen op basis van marktkapitalisatie en steeds meer ontwikkelaars bouwen applicaties op het netwerk van Solana. Of Proof-of-History de basis gaat vormen voor veel andere cryptocurrencies moet nog blijken, maar dat wij het de komende jaren met bovengemiddelde interesse gaan volgen staat vast.