Cardano blockchain-protocol: waarom Proof-of-Stake?

Cardano blockchain Ouroboros Proof-of-Stake stakepool hoe functionerend PoA Proof of Africa

In dit artikel zullen we uitleggen welke Proof-of-Stake (PoS) -protocollen hun basisfunctionaliteit vergelijken met de bekende Proof-of-Work (PoW) -protocollen.

(Jun 17, 2020)

Proof-of-Work (PoW) -protocollen die momenteel de basis vormen voor de meeste cryptoprojecten zoals Bitcoin, Ethereum, Litecoin, Dash, enz.
Dit zal ons helpen beter te begrijpen waarom PoS-consensusalgoritmen lijkt een betere toekomst te hebben dan PoW in het crypto-ecosysteem en waarom Cardano besloot om zijn eigen op maat gemaakte protocol te ontwikkelen; Ouroboros .

Basis

Bitcoin gebruikt enorme hoeveelheden energie om zijn netwerk te beveiligen.
Maar waarom verbruikt het al deze energie en wat zouden de alternatieven kunnen zijn?

Het delven van nieuwe bitcoins en het beveiligen van het netwerk vereisen veel rekenkracht dankzij het algoritme genaamd “Proof-of-Work” (PoW).
Het Bitcoin PoW-algoritme werkt doordat alle knooppunten in het netwerk dezelfde cryptografische puzzel oplossen.
De knooppunten die de puzzel oplossen, worden miners genoemd en de eerste die de oplossing vindt, krijgt de beloning; een bepaald aantal bitcoin (s) (aantal neemt elke 4 jaar af na een “halvering”).

In 2011 werd een Bitcointalk -forumgebruiker genaamd QuantumMechanic stelde een techniek voor die hij proof-of-stake noemde.
Het idee is dat iedereen computers kan gebruiken de macht om met elkaar te concurreren met mijnbouw om het netwerk te beveiligen is verkwistend .
In plaats daarvan gebruikt proof-of-stake een verkiezingsproces waarin één knooppunt willekeurig wordt gekozen om de volgende blok.
Proof-of-stake (PoS) heeft geen miners maar heeft in plaats daarvan “validators” en het laat mensen blokken niet “minen”, maar blokken “mint” of “produceren”.

Blokvalidators worden niet volledig willekeurig gekozen.
Om validator te worden, moet een node een bepaald aantal van de native blockchain-tokens in het betreffende netwerk plaatsen (die kan worden gezien als een borg).
Als een knooppunt wordt gekozen om het volgende blok te valideren, controleert het de geldigheid van alle transacties binnen het blok .
Als alles klopt uit, meldt het knooppunt zich af op het blok en voegt het toe aan de blockchain; het heeft een nieuw blok geproduceerd.

Als beloning ontvangt de node alle of een deel van de kosten die aan elke transactie zijn gekoppeld, dat hangt af van PoS protocols .

De grootte van de inzet bepaalt de kans dat een validator wordt gekozen om het volgende blok te slaan. Hoe meer tokens je in het netwerk hebt ingezet, hoe meer kansen je hebt om een ​​nieuw blok te produceren.
Dit lijkt misschien oneerlijk omdat het de voorkeur geeft aan rijke entiteiten die veel tokens bezitten, maar feitelijk is het eerlijker dan PoW-protocollen.
Inderdaad, met PoW kunnen grote entiteiten / mijnbouwbedrijven profiteren van schaalvoordelen.
De prijs die ze betalen voor mijnbouwapparatuur en elektriciteit gaat niet lineair omhoog. Hoe meer ze kopen, hoe beter de prijzen zijn.
De prijs die ze betalen voor mijnbouwapparatuur en elektriciteit gaat niet lineair omhoog. In plaats daarvan, hoe meer ze kopen, hoe betere prijzen ze kunnen krijgen .

Bron : 3IQ Research Group
Bron: 3IQ Research Group

Energieverbruik

PoW-protocollen bieden meer voordelen voor de meest geavanceerde en beter uitgeruste mijnwerkers. Hoe hoger hun hash-snelheid (rekenkracht) is, hoe groter hun kans om het volgende blok te maken en de beloning te ontvangen.

Als miners hun kansen nog verder willen vergroten, moeten ze zich verzamelen in zogenaamde “mining pools”. Door dit te doen, combineren ze hun hashing-tarieven en verdelen ze de beloning gelijkmatig over iedereen in de pool.
Dit heeft geleid tot een race waarin gestructureerde bedrijven het bouwen van vroege DIY-knooppunten hebben vervangen door grotere en grotere mijnbouwbedrijven te creëren die zijn uitgerust met speciale mijnbouwapparatuur (zoals als ASICs).

Volgens Digiconomist , gebruiken Bitcoin-mijnwerkers alleen al ongeveer 60 TWh elektriciteit, genoeg om een ​​heel land als Griekenland van stroom te voorzien (11 miljoen inwoners).

Bron: Digiconomist (Juni 2020)

Dus de verschillen tussen Proof-of-work en Proof-of-stake zijn behoorlijk belangrijk.
Proof-of-stake laat niet iedereen mijnen voor nieuwe blokken, dus er is geen concurrentie tussen validators en geen race om rekenkracht. Daarom verbruikt het aanzienlijk minder energie.
Als voorbeeld, en volgens Charles Hoskinson, CEO bij IOHK, zou de hele Cardano Blockchain kunnen worden aangedreven door slechts 10 kW te gebruiken (stroom nodig voor een paar huizen) wat het energieverbruik miljoenen keren zou verminderen in vergelijking met de Bitcoin-blockchain.

Decentralisatie

Zoals we hebben gezien hierboven, met proof-of-work-protocollen hebben we zoiets als mining farms waarin miners samenwerken om hun kansen te vergroten om nieuwe blokken te produceren en zo beloningen te verzamelen.
Inmiddels beheren deze pools grote delen van de bitcoin blockchain. Dat betekent dat ze op de een of andere manier het mijnbouwproces centraliseren en dat is gevaarlijk.
Als de grootste mijnbouwbedrijven zouden fuseren, zouden ze een meerderheidsbelang in het netwerk hebben en frauduleuze transacties . De gerelateerde blockchain zou onmiddellijk al zijn geloofwaardigheid verliezen en zou worden opgegeven.

Het opzetten van een node en het worden van een validator in een op proof-of-stake gebaseerde blockchain is een stuk goedkoper in vergelijking met een proof-of-stake-gebaseerde blockchain. op werk gebaseerde.
Geïnteresseerde mensen hebben geen enorme investering nodig in dure mijnbouwapparatuur en dus moedigt proof-of-stake meer mensen aan om een ​​knooppunt op te zetten, waardoor het netwerk meer gedecentraliseerd en ook veiliger wordt.

Samenvattend: Proof-of-Work-protocollen zetten mijnwerkers ertoe aan enorme hoeveelheden energie te gebruiken en het moedigt het gebruik van mijnbouwpools aan, waardoor de blockchain meer gecentraliseerd wordt in plaats van het oorspronkelijke doel van decentralisatie.

PoS-protocollen zijn meestal eerlijker dan PoW-protocollen die intrinsiek grote conglomeraten vermijden. Bovendien is elk PoS-protocol (zoals Cardano met zijn poolverzadigingsparameter ) kan aanvullende regels toevoegen om de overheersing van validators met te veel invloed in het netwerk te verminderen.
Hoofddoel is nog steeds hetzelfde: decentralisatie bereiken.

Schaalbaarheid

PoW-protocollen hebben bewezen een grote zwakte te hebben om massale acceptatie en bruikbaarheid als een wereldwijd betalingssysteem te voorkomen: schaalbaarheid.

Schaalbaarheid zelf bestaat uit drie hoofdproblemen die moeten worden opgelost:
– transacties per seconde,
– netwerkbandbreedte,
– opslag.

Transacties per seconde zijn de meest voor de hand liggende, en we zullen hier alleen op dit aspect focussen.
Het uitgangspunt is simpel : om een ​​cryptocurrency een wereldwijd betalingssysteem te laten worden, moet u in staat zijn om veel transacties per seconde af te handelen .

Ter vergelijking: het Visa-systeem kan tot 5000 transacties per seconde (TPS) uitvoeren. Bitcoin staat slechts 7 TPS toe.

Tijdens de cryptopomp van eind 2017 toonde een enorme toename in Bitcoin-transactievolumes de zwakte van het protocol; het duurde dagen voordat een transactie werd gevalideerd en in de blockchain. Het adoptiepotentieel van Bitcoin wordt momenteel belemmerd door de schaalbaarheid ervan.

Sommige projecten ontwikkelden protocollen (zoals Cardanos Ouroboros) die dit oplossen door PoS in plaats van PoW te gebruiken.
Zoals we hebben gezien, doet het Cardano PoS-protocol dat wel niet iedereen toestaan ​​om te concurreren door nieuwe blokken te produceren. In plaats daarvan kiest het netwerk een paar knooppunten om de volgende blokken te slaan; die knooppunten worden “slotleiders” genoemd.
Om dit allemaal te laten werken, verdeelt Cardano de tijd in tijdperken en die in sleuven.
Sleuven worden gedefinieerd als een korte tijdsperiode waarin één blok kan worden gemaakt.
Het netwerk kiest vervolgens een slotleider voor elk slot, en dit is de enige die het blok voor dat specifieke slot kan produceren.
Slotleiders luisteren naar nieuwe transacties, verifiëren ze en plaatsen ze vervolgens in een nieuw blok .
Deze techniek maakt Cardano zeer schaalbaar omdat het protocol het aantal slots per epoch zou kunnen verhogen en bovendien meerdere epochs parallel zou kunnen draaien indien nodig.

Directeur van het Blockchain Laboratory van Edinburgh University, Aggelos Kiayias, zegt dat Cardano schaalbaarheid protocol, Ouroboros Hydra , zou een bijna oneindig aantal transacties per seconde mogelijk maken, wat de huidige belangrijkste barrière voor massale acceptatie van cryptovaluta zou doorbreken.

51\% aanvallen

Een ander probleem kan optreden in een blockchain-systeem als men de meeste tokens koopt, bezit of controle heeft over de meeste tokens en ze in het netwerk inzet. Hij kan het vervolgens effectief manipuleren door neptransacties toe te staan ​​en goed te keuren.
Dit wordt de 51\% -aanval genoemd en wordt ook besproken als een zwak punt van PoW-algoritmen.

Als een enkele mijnwerker of een groep mijnwerkers 51\% van het hashvermogen kan verkrijgen, kunnen ze de blockchain effectief controleren en manipuleren.

Bewijs- aan de andere kant kan deze aanval zeer onwaarschijnlijk maken, maar dit hangt af van de totale waarde van een cryptocurrency.
Net als in juni 2020, als Bitcoin zou overschakelen naar PoS, zou het verwerven van 51\% van alle munten meer kosten dan 85 miljard dollar. Dus de aanval van 51\% is minder waarschijnlijk met PoS.
In de tussentijd zou het vasthouden van 51\% van ada slechts meer dan 1 miljard dollar kosten … Dat maakt jonge PoS-projecten bijzonder zwak in hun vroege ontwikkelingsfase.

Hoe Cardano deze problemen aanpakt?

Kortom: proof-of-stake consensus pakt een aantal problemen aan in vergelijking met proof-of-work, maar brengt ook enkele extra risicos met zich mee die moeten worden beoordeeld , begrepen en verzacht.

Vanaf het begin werkten de Cardano-teams in die richting om de belangrijkste problemen die werden vastgesteld bij het uitvoeren van een PoS-protocol te onderschrijven en om ze op te lossen.
Om dit te doen, gebruikte Cardano een andere benadering dan andere cryptocurrency-projecten, omdat het is opgebouwd rond peer-reviewed papers . Met andere woorden, een academische benadering.

Dus in plaats van een whitepaper te schrijven en deze rechtstreeks in code te implementeren, zorgt het Cardano-team ervoor dat experts uit de hele wereld world las hun artikelen, verbeter ze en ga akkoord met het resultaat . Dat verzekert de kwaliteit en robuustheid van het protocol, maar kost ook veel tijd en houdt verband met de always delayed-tag die bij het Cardano-project blijft hangen.

Tijdens de verschillende testfasen voerden ontwikkelteams hun onderzoek uit en bleek in staat om de meeste van de hierboven genoemde problemen aan te pakken.
Voor de release van Shelley (zomer 2020) zijn de meeste parameters getest en bepaald om zo veel mogelijk beveiliging op het netwerk te brengen.
Bovendien zijn al deze parameters instelbaar in de tijd en geven ze het protocol alle nodige autonomie voor zijn evolutie en aanpassing aan toekomstige behoeften: decentralisatie, veiligheid, nuchterheid en schaalbaarheid .

Bewijs van Afrika [POA] is een door stakepool aangedreven Afrikaanse adoptie-driver .

Lees meer over onze init iatives hier .

Volg ons op Twitter hier .

Neem deel aan de discussie op onze Telegram-chat hier .

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *