Bewijs van werk vs. Proof of Stake: waarom Bitcoin niet zal veranderen
Het consensusmechanisme van Bitcoin, proof of work (PoW), heeft de neiging om verdeeldheid te zaaien in de samenleving. Terwijl sommigen beweren dat het een kernaspect van het succes van Bitcoin is, beweren anderen dat het netwerk de meeste van zijn eigenschappen zou behouden en nieuwe voordelen zou behalen als het zou overschakelen naar alternatieve consensusmechanismen zoals proof of stake (PoS).
Deze discussie kwam deze week naar voren toen twee diametraal tegenovergestelde gebeurtenissen bijna gelijktijdig plaatsvonden: de jaarlijkse bijeenkomst van het World Economic Forum (WEF) in Davos, Zwitserland, en het Oslo Freedom Forum (OFF) in Oslo, Noorwegen.
Zowel Davos als Oslo organiseerden discussies over cryptocurrency, Bitcoin en de ontwerpen van beide. Geleid door de groeiende bezorgdheid over het milieu over de hele wereld, stond het energieverbruik van deze snelgroeiende technologie onvermijdelijk op de agenda.
De argumenten voor PoS Bitcoin
Gebaseerd op het onderwerp energieverbruik, tweette WEF eerder dit jaar dat, als Bitcoin naar PoS zou verhuizen, het "de impact op het milieu bijna zou kunnen elimineren".
De tweet bevatte een video met argumenten die voortkomen uit de campagne "Change The Code, Not The Climate" - een initiatief onder leiding van Greenpeace en de mede-oprichter van miljardair Ripple, Chris Larsen, om te lobbyen bij 50 belangrijke mijnwerkers, bedrijven en ontwikkelaars in de Bitcoin-industrie om te verhuizen het protocol weg van PoW in het voordeel van PoS.
De bewering dat Bitcoin een ander consensusprotocol zou kunnen gebruiken dat zowel beter is voor het milieu als een vergelijkbare mate van beveiliging mogelijk maakt, is niet nieuw. In januari bracht een cohort van Amerikaanse vertegenwoordigers dezelfde suggestie naar voren in een hoorzitting van het congres over bitcoin-mining.
Deze veronderstellingen worden echter betwist.
Het Bitcoin Policy Institute (BPI), een interdisciplinair cohort van economen, programmeurs, juristen, klimaatwetenschappers, filosofen en beleidsanalisten die onderzoek, feitencontrole en commentaar leveren op Bitcoin, heeft dit jaar twee feitencontrolenota's gepubliceerd over mythen en misverstanden over Bitcoin. Het energieverbruik van Bitcoin.
Naast het energiedebat - of Bitcoin echt zo schadelijk is voor het milieu, dat de BPI in zijn notities aanpakt - is er ook het veiligheidsdebat.
Bloomberg rapporteerde in maart over de campagne "Change The Code, Not The Climate" en vermeldde opmerkingen van Chris Bendiksen, een Bitcoin-onderzoeker bij CoinShares en "een van 's werelds toonaangevende experts op het gebied van Bitcoin-mining", volgens het rapport.
"Ik schat de kans dat Bitcoin ooit naar PoS gaat op precies 0%", zei Bendiksen. "Er is geen eetlust onder Bitcoiners om de beveiliging van het protocol te vernietigen door zo'n stap te zetten."
Een panel op OFF 2022 bracht soortgelijke zorgen naar voren. Het gesprek ging over Nic Carter, algemeen partner bij Castle Island Ventures, een durfkapitaalbedrijf in een vroeg stadium; Lyn Alden, oprichter van Alden Investment Strategy, een bedrijf voor aandelenonderzoek en investeringsstrategieën; en Darin Feinstein, oprichter van bitcoin mining en computerinfrastructuurbedrijf Core Scientific (Nasdaq: CORZ).
De drie panelleden behandelden onderwerpen als energieverbruik, de verschillen tussen PoW en PoS en waarom PoW nodig is voor Bitcoin. Maar laten we, voordat we ingaan op de argumenten, eens kijken wat een consensusmechanisme eigenlijk is.
Wat is een consensusmechanisme?
Het consensusmechanisme van een cryptocurrency bepaalt hoe de deelnemers aan het netwerk de status van de blockchain bepalen - uiteindelijk, welke transacties geldig zijn en aan blokken kunnen worden toegevoegd en welke blokken geldig zijn en aan de keten kunnen worden toegevoegd.
Omdat cryptocurrencies gedecentraliseerd zouden moeten zijn, zijn ze idealiter samengesteld uit duizenden peers die met elkaar zijn verbonden en een netwerk vormen. Deze peers vertrouwen elkaar niet noodzakelijkerwijs, wat betekent dat ze niet hoeven te geloven in de waarheid van de berichten die elk van hen over het netwerk verzendt. En aangezien er geen centrale autoriteit is om de dienst uit te oefenen, moet er een standaardreeks richtlijnen zijn waarmee deze 'wederzijds wantrouwende' collega's het eens kunnen worden.
Er zijn tegenwoordig tal van verschillende consensusmechanismen die worden gebruikt door cryptocurrency-projecten, maar de twee meest populaire zijn PoW en PoS.
PoW of PoS?
PoW is het consensusmechanisme dat is bedacht door Satoshi Nakamoto in het Bitcoin-witboek. In de kern is het ontwerp van Bitcoin's PoW-systeem gebaseerd op Hashcash, dat in 1997 werd uitgevonden door Dr. Adam Back, een vroege cypherpunk en huidige CEO van Bitcoin-infrastructuurbedrijf Blockstream.
Degenen die nieuwe munten willen creëren in een PoW-gebaseerd netwerk, miners genoemd, doen samen ontelbare computerberekeningen per seconde om een geldig nummer te vinden voor het volgende blok op de blockchain. Dit nummer, de blokhash genoemd, is de uitvoer van een hash-functie die ze berekenen door deze te voeden met gegevens zoals transacties die wachten op bevestiging op het netwerk, een willekeurig getal dat een "nonce" wordt genoemd, een tijdstempel en andere soorten informatie. Mijnwerkers variëren deze variabelen om een hash te vinden die lager is dan een doel dat door het netwerk is ingesteld - een doel dat bekend staat als moeilijkheid; hoe lager het doel, hoe moeilijker het is om een geldig nummer te vinden.
Wanneer een miner een geldige hash vindt, stellen ze hun blokkering voor aan het netwerk door het naar knooppunten te verspreiden, wat de geldigheid van dat werk zal verifiëren - wat gemakkelijk is gedaan. Daarom moeten miners in Bitcoin zich houden aan de regels van het netwerk, die worden gecontroleerd door de knooppunten, om hun blokbeloning te ontvangen. Met andere woorden, miners hebben geen controle over Bitcoin, zoals vaak wordt gesuggereerd.
"PoW stelt iedereen in staat om te beslissen over de juiste staat van het grootboek zonder menselijk toezicht of bestuur", zei Carter tijdens het OFF-panel.
Omdat het bewijs van het werk en de energie die het voedt triviaal worden gecontroleerd op een niet-subjectieve, programmatische manier, zijn PoW-netwerken in staat om de menselijke component in het besluitvormingsproces te verwijderen.
Door te vertrouwen op energieverbruik, is PoW ook in staat een digitaal netwerk en zijn digitale geld aan de fysieke wereld te koppelen. Aangezien het consensusmechanisme real-world computers vereist om berekeningen uit te voeren die energie verbruiken, kan het netwerk reële kosten eisen voor degenen die deelnemen aan het creëren van nieuwe munten. In die zin is de waarde van Bitcoin op het absolute minimum altijd direct gekoppeld aan de kosten in de fysieke wereld waarin we leven.
Feinstein voerde aan dat het PoW-mijnsysteem van Bitcoin een evolutie is van het honderden jaren oude grootboeksysteem dat vertrouwt op een vertrouwde, gecentraliseerde autoriteit om gegevens en saldi bij te houden - die wordt gebruikt door banken en bijna alle andere boekhoudgerelateerde bedrijven om dit dag.
"Bitcoin creëerde een triple-entry [ledger] van het oude double-entry [ledger] en het grootboek controleert en schrijft on-chain", zei hij. "Het is een onveranderlijke grootboekinvoer die nooit kan worden gewijzigd."
"Dat is de beste boekhoudtechnologie die ooit door mensen is gemaakt", voegde hij eraan toe. "Dus alles wat bovenop dit Bitcoin-netwerk leeft, dat een boekhoudkundige innovatie is, zal beter zijn dan het oude systeem dat het vervangt."
PoS hanteert een andere benadering om consensus te vinden in een gedistribueerd grootboek. In plaats van energieverbruik te vereisen, zijn de kosten van deelname aan mijnbouw in een dergelijk netwerk gekoppeld aan het bedrag van het digitale geld van dat netwerk dat de deelnemer bezit.
Een knooppunt dat wil deelnemen aan het consensusmechanisme van een op PoS gebaseerde blockchain - om een validator te worden - moet een bepaald aantal munten van die blockchain die ze bezitten, "inzetten". Staking betekent iemands munten opsluiten als onderpand in de blockchain op een manier die het netwerk in staat stelt validators te straffen door een deel van of al hun munten te vernietigen als ze zich oneerlijk of lui gedragen.
Implementaties variëren, maar met het voorgestelde PoS-ontwerp van Ethereum als voorbeeld, selecteert het PoS-netwerk willekeurig een validator om een blok voor te stellen en ook een commissie van validators om de geldigheid van het voorgestelde blok te controleren en erover te stemmen.
Voorstanders van PoS beweren dat het inzetten van iemands munten genoeg kosten is om eerlijke deelname aan te moedigen, maar er zijn enkele tegengestelde argumenten.
Ten eerste bepalen PoS-netwerken een minimumaantal munten dat moet worden ingezet om een gebruiker te laten deelnemen aan het consensusmechanisme. Op Ethereum is dat bedrag 32 ETH. Kleinere spelers, hoewel ze kunnen deelnemen aan pools, worden daarom uitgesloten van het proces en degenen met grotere hoeveelheden geld krijgen de voorkeur. (Dit verschilt van bitcoin-miningpools omdat knooppunten valideren en elke deelnemer een knooppunt kan zijn.) Als gevolg hiervan zijn in PoS degenen die de status van het netwerk bepalen degenen met de grootste bezit van de munt van dat netwerk.
"Kortom, PoS vertrouwt op circulaire logica, waarbij de grootste munthouders de staat van het grootboek bepalen en de staat van het grootboek bepaalt wie de grootste munthouders zijn", zei Alden bij het panel.
Bijgevolg, hoewel er geen enkele centrale autoriteit is die de waarheid dicteert, stellen PoS-netwerken deze beslissingen uit aan een selecte groep grote munthouders. Dit is vergelijkbaar met gewone systemen vóór de uitvinding van cryptocurrencies, waarbij degenen met een groter belang in het systeem - grotere belanghebbenden - meer macht krijgen bij het nemen van beslissingen.
"PoS is gewoon een mooie manier om te verwijzen naar aandeelhoudersbeheer of een door belanghebbenden geleid systeem waarbij uw eigendom van het systeem in feite uw autoriteit van het systeem bepaalt", zei Carter. “Zo werkt SWIFT, hoe PayPal werkt. Zo werken banken. Dat zijn allemaal PoS-systemen.”
Degenen die vragen dat Bitcoin naar PoS verhuist, missen de verschillen tussen dat consensusmechanisme en PoW en hoe elk ernaar streeft om verschillende dingen te bereiken.
"PoS doet totaal andere dingen dan wat Bitcoin doet", zei Alden. "Bitcoin zonder energie, zonder het werk, is als vliegtuigen met de vlucht verwijderd, het haalt de belangrijkste innovatie weg van wat het zo nuttig maakt."
Door gebruik te maken van energie voor het bewijzen van werk en knooppunten om de geldigheid van het werk te bevestigen, kan Bitcoin apolitiek geld opleveren dat gelijke deelname mogelijk maakt en alle gebruikers gelijk behandelt.
“Kijk, deze PoS-systemen werken prima. Ze zijn gewoon niet gedepolitiseerd. Ze laten niet zomaar iemand transacties uitvoeren', zei Carter, eraan toevoegend dat hij van mening is dat geld iedereen in staat moet stellen transacties uit te voeren, ongeacht of ze zich houden aan de politieke overtuigingen van het systeem of niet. "Dat is ons ontnomen omdat we financiën hebben gedigitaliseerd."
Deze discussie kwam deze week naar voren toen twee diametraal tegenovergestelde gebeurtenissen bijna gelijktijdig plaatsvonden: de jaarlijkse bijeenkomst van het World Economic Forum (WEF) in Davos, Zwitserland, en het Oslo Freedom Forum (OFF) in Oslo, Noorwegen.
Zowel Davos als Oslo organiseerden discussies over cryptocurrency, Bitcoin en de ontwerpen van beide. Geleid door de groeiende bezorgdheid over het milieu over de hele wereld, stond het energieverbruik van deze snelgroeiende technologie onvermijdelijk op de agenda.
De argumenten voor PoS Bitcoin
Gebaseerd op het onderwerp energieverbruik, tweette WEF eerder dit jaar dat, als Bitcoin naar PoS zou verhuizen, het "de impact op het milieu bijna zou kunnen elimineren".
De tweet bevatte een video met argumenten die voortkomen uit de campagne "Change The Code, Not The Climate" - een initiatief onder leiding van Greenpeace en de mede-oprichter van miljardair Ripple, Chris Larsen, om te lobbyen bij 50 belangrijke mijnwerkers, bedrijven en ontwikkelaars in de Bitcoin-industrie om te verhuizen het protocol weg van PoW in het voordeel van PoS.
De bewering dat Bitcoin een ander consensusprotocol zou kunnen gebruiken dat zowel beter is voor het milieu als een vergelijkbare mate van beveiliging mogelijk maakt, is niet nieuw. In januari bracht een cohort van Amerikaanse vertegenwoordigers dezelfde suggestie naar voren in een hoorzitting van het congres over bitcoin-mining.
Deze veronderstellingen worden echter betwist.
Het Bitcoin Policy Institute (BPI), een interdisciplinair cohort van economen, programmeurs, juristen, klimaatwetenschappers, filosofen en beleidsanalisten die onderzoek, feitencontrole en commentaar leveren op Bitcoin, heeft dit jaar twee feitencontrolenota's gepubliceerd over mythen en misverstanden over Bitcoin. Het energieverbruik van Bitcoin.
Naast het energiedebat - of Bitcoin echt zo schadelijk is voor het milieu, dat de BPI in zijn notities aanpakt - is er ook het veiligheidsdebat.
Bloomberg rapporteerde in maart over de campagne "Change The Code, Not The Climate" en vermeldde opmerkingen van Chris Bendiksen, een Bitcoin-onderzoeker bij CoinShares en "een van 's werelds toonaangevende experts op het gebied van Bitcoin-mining", volgens het rapport.
"Ik schat de kans dat Bitcoin ooit naar PoS gaat op precies 0%", zei Bendiksen. "Er is geen eetlust onder Bitcoiners om de beveiliging van het protocol te vernietigen door zo'n stap te zetten."
Een panel op OFF 2022 bracht soortgelijke zorgen naar voren. Het gesprek ging over Nic Carter, algemeen partner bij Castle Island Ventures, een durfkapitaalbedrijf in een vroeg stadium; Lyn Alden, oprichter van Alden Investment Strategy, een bedrijf voor aandelenonderzoek en investeringsstrategieën; en Darin Feinstein, oprichter van bitcoin mining en computerinfrastructuurbedrijf Core Scientific (Nasdaq: CORZ).
De drie panelleden behandelden onderwerpen als energieverbruik, de verschillen tussen PoW en PoS en waarom PoW nodig is voor Bitcoin. Maar laten we, voordat we ingaan op de argumenten, eens kijken wat een consensusmechanisme eigenlijk is.
Wat is een consensusmechanisme?
Het consensusmechanisme van een cryptocurrency bepaalt hoe de deelnemers aan het netwerk de status van de blockchain bepalen - uiteindelijk, welke transacties geldig zijn en aan blokken kunnen worden toegevoegd en welke blokken geldig zijn en aan de keten kunnen worden toegevoegd.
Omdat cryptocurrencies gedecentraliseerd zouden moeten zijn, zijn ze idealiter samengesteld uit duizenden peers die met elkaar zijn verbonden en een netwerk vormen. Deze peers vertrouwen elkaar niet noodzakelijkerwijs, wat betekent dat ze niet hoeven te geloven in de waarheid van de berichten die elk van hen over het netwerk verzendt. En aangezien er geen centrale autoriteit is om de dienst uit te oefenen, moet er een standaardreeks richtlijnen zijn waarmee deze 'wederzijds wantrouwende' collega's het eens kunnen worden.
Er zijn tegenwoordig tal van verschillende consensusmechanismen die worden gebruikt door cryptocurrency-projecten, maar de twee meest populaire zijn PoW en PoS.
PoW of PoS?
PoW is het consensusmechanisme dat is bedacht door Satoshi Nakamoto in het Bitcoin-witboek. In de kern is het ontwerp van Bitcoin's PoW-systeem gebaseerd op Hashcash, dat in 1997 werd uitgevonden door Dr. Adam Back, een vroege cypherpunk en huidige CEO van Bitcoin-infrastructuurbedrijf Blockstream.
Degenen die nieuwe munten willen creëren in een PoW-gebaseerd netwerk, miners genoemd, doen samen ontelbare computerberekeningen per seconde om een geldig nummer te vinden voor het volgende blok op de blockchain. Dit nummer, de blokhash genoemd, is de uitvoer van een hash-functie die ze berekenen door deze te voeden met gegevens zoals transacties die wachten op bevestiging op het netwerk, een willekeurig getal dat een "nonce" wordt genoemd, een tijdstempel en andere soorten informatie. Mijnwerkers variëren deze variabelen om een hash te vinden die lager is dan een doel dat door het netwerk is ingesteld - een doel dat bekend staat als moeilijkheid; hoe lager het doel, hoe moeilijker het is om een geldig nummer te vinden.
Wanneer een miner een geldige hash vindt, stellen ze hun blokkering voor aan het netwerk door het naar knooppunten te verspreiden, wat de geldigheid van dat werk zal verifiëren - wat gemakkelijk is gedaan. Daarom moeten miners in Bitcoin zich houden aan de regels van het netwerk, die worden gecontroleerd door de knooppunten, om hun blokbeloning te ontvangen. Met andere woorden, miners hebben geen controle over Bitcoin, zoals vaak wordt gesuggereerd.
"PoW stelt iedereen in staat om te beslissen over de juiste staat van het grootboek zonder menselijk toezicht of bestuur", zei Carter tijdens het OFF-panel.
Omdat het bewijs van het werk en de energie die het voedt triviaal worden gecontroleerd op een niet-subjectieve, programmatische manier, zijn PoW-netwerken in staat om de menselijke component in het besluitvormingsproces te verwijderen.
Door te vertrouwen op energieverbruik, is PoW ook in staat een digitaal netwerk en zijn digitale geld aan de fysieke wereld te koppelen. Aangezien het consensusmechanisme real-world computers vereist om berekeningen uit te voeren die energie verbruiken, kan het netwerk reële kosten eisen voor degenen die deelnemen aan het creëren van nieuwe munten. In die zin is de waarde van Bitcoin op het absolute minimum altijd direct gekoppeld aan de kosten in de fysieke wereld waarin we leven.
Feinstein voerde aan dat het PoW-mijnsysteem van Bitcoin een evolutie is van het honderden jaren oude grootboeksysteem dat vertrouwt op een vertrouwde, gecentraliseerde autoriteit om gegevens en saldi bij te houden - die wordt gebruikt door banken en bijna alle andere boekhoudgerelateerde bedrijven om dit dag.
"Bitcoin creëerde een triple-entry [ledger] van het oude double-entry [ledger] en het grootboek controleert en schrijft on-chain", zei hij. "Het is een onveranderlijke grootboekinvoer die nooit kan worden gewijzigd."
"Dat is de beste boekhoudtechnologie die ooit door mensen is gemaakt", voegde hij eraan toe. "Dus alles wat bovenop dit Bitcoin-netwerk leeft, dat een boekhoudkundige innovatie is, zal beter zijn dan het oude systeem dat het vervangt."
PoS hanteert een andere benadering om consensus te vinden in een gedistribueerd grootboek. In plaats van energieverbruik te vereisen, zijn de kosten van deelname aan mijnbouw in een dergelijk netwerk gekoppeld aan het bedrag van het digitale geld van dat netwerk dat de deelnemer bezit.
Een knooppunt dat wil deelnemen aan het consensusmechanisme van een op PoS gebaseerde blockchain - om een validator te worden - moet een bepaald aantal munten van die blockchain die ze bezitten, "inzetten". Staking betekent iemands munten opsluiten als onderpand in de blockchain op een manier die het netwerk in staat stelt validators te straffen door een deel van of al hun munten te vernietigen als ze zich oneerlijk of lui gedragen.
Implementaties variëren, maar met het voorgestelde PoS-ontwerp van Ethereum als voorbeeld, selecteert het PoS-netwerk willekeurig een validator om een blok voor te stellen en ook een commissie van validators om de geldigheid van het voorgestelde blok te controleren en erover te stemmen.
Voorstanders van PoS beweren dat het inzetten van iemands munten genoeg kosten is om eerlijke deelname aan te moedigen, maar er zijn enkele tegengestelde argumenten.
Ten eerste bepalen PoS-netwerken een minimumaantal munten dat moet worden ingezet om een gebruiker te laten deelnemen aan het consensusmechanisme. Op Ethereum is dat bedrag 32 ETH. Kleinere spelers, hoewel ze kunnen deelnemen aan pools, worden daarom uitgesloten van het proces en degenen met grotere hoeveelheden geld krijgen de voorkeur. (Dit verschilt van bitcoin-miningpools omdat knooppunten valideren en elke deelnemer een knooppunt kan zijn.) Als gevolg hiervan zijn in PoS degenen die de status van het netwerk bepalen degenen met de grootste bezit van de munt van dat netwerk.
"Kortom, PoS vertrouwt op circulaire logica, waarbij de grootste munthouders de staat van het grootboek bepalen en de staat van het grootboek bepaalt wie de grootste munthouders zijn", zei Alden bij het panel.
Bijgevolg, hoewel er geen enkele centrale autoriteit is die de waarheid dicteert, stellen PoS-netwerken deze beslissingen uit aan een selecte groep grote munthouders. Dit is vergelijkbaar met gewone systemen vóór de uitvinding van cryptocurrencies, waarbij degenen met een groter belang in het systeem - grotere belanghebbenden - meer macht krijgen bij het nemen van beslissingen.
"PoS is gewoon een mooie manier om te verwijzen naar aandeelhoudersbeheer of een door belanghebbenden geleid systeem waarbij uw eigendom van het systeem in feite uw autoriteit van het systeem bepaalt", zei Carter. “Zo werkt SWIFT, hoe PayPal werkt. Zo werken banken. Dat zijn allemaal PoS-systemen.”
Degenen die vragen dat Bitcoin naar PoS verhuist, missen de verschillen tussen dat consensusmechanisme en PoW en hoe elk ernaar streeft om verschillende dingen te bereiken.
"PoS doet totaal andere dingen dan wat Bitcoin doet", zei Alden. "Bitcoin zonder energie, zonder het werk, is als vliegtuigen met de vlucht verwijderd, het haalt de belangrijkste innovatie weg van wat het zo nuttig maakt."
Door gebruik te maken van energie voor het bewijzen van werk en knooppunten om de geldigheid van het werk te bevestigen, kan Bitcoin apolitiek geld opleveren dat gelijke deelname mogelijk maakt en alle gebruikers gelijk behandelt.
“Kijk, deze PoS-systemen werken prima. Ze zijn gewoon niet gedepolitiseerd. Ze laten niet zomaar iemand transacties uitvoeren', zei Carter, eraan toevoegend dat hij van mening is dat geld iedereen in staat moet stellen transacties uit te voeren, ongeacht of ze zich houden aan de politieke overtuigingen van het systeem of niet. "Dat is ons ontnomen omdat we financiën hebben gedigitaliseerd."