Interoperability - Proof of Work vs Proof of Stake [Deep dive Analysis]

Rajarshi Mitra

Proof of Work, Proof of Stake & Interoperability: A Quick Overview

De gids van vandaag zal kijken naar de twee factoren die een diepgaande impact kunnen hebben op het succes van een crypto-project: de keuze van het consensusmechanisme en hoe het interoperabiliteit bereikt. We zullen dus een diepgaande vergelijking maken tussen de twee meest prominente consensusalgoritmen in de crypto-ruimte - proof-of-stake (POS) versus proof-of-work (POW). We zullen kijken naar hun huidige status en toekomstverwachtingen op korte termijn. We zullen ook op zoek gaan naar interoperabiliteitsprojecten zoals RSK om interoperabiliteit te bereiken.

POW vs POS - en interoperabiliteit

Wat is Consensus?

Consensus is een dynamische manier om in een groep tot overeenstemming te komen. Terwijl de stemming alleen maar regelt voor een meerderheidsregel zonder rekening te houden met de gevoelens en het welzijn van de minderheid, zorgt een consensus er daarentegen voor dat er een akkoord wordt bereikt, wat de hele groep ten goede zou kunnen komen. Vanuit een idealistischer gezichtspunt kan Consensus worden gebruikt door een groep mensen verspreid over de hele wereld om een gelijkere en eerlijke samenleving te creëren.

Een methode waarmee consensus besluitvorming wordt bereikt, wordt „consensusmechanisme” genoemd.

Dus nu hebben we een consensus gedefinieerd: laten we eens kijken naar wat de doelstellingen van een consensusmechanisme zijn (gegevens afkomstig van Wikipedia).

Akkoord Zoekt: Een consensusmechanisme moet zoveel mogelijk overeenstemming van de groep tot stand brengen.

Samenwerking: Alle deelnemers moeten samenwerken om een resultaat te bereiken dat het beste belang van de groep op de eerste plaats plaatst.

Coöperatie: Alle deelnemers moeten hun eigen interesses niet op de eerste plaats zetten en als team meer werken dan individuen.

Egalitair: Een groep die probeert consensus te bereiken moet zo onpartijdig mogelijk zijn. Wat dit eigenlijk betekent dat elke stem gelijk gewicht heeft. De stem van een persoon kan niet belangrijker zijn dan die van een ander.

Inclusief: zoveel mogelijk mensen moeten betrokken worden bij het consensusproces. Het zou niet moeten zijn als regelmatig stemmen waarbij mensen geen zin hebben om te stemmen omdat ze geloven dat hun stem op de lange termijn geen gewicht zal hebben.

Participatief: Het consensusmechanisme moet zodanig zijn dat iedereen actief aan het algemene proces moet deelnemen.

Wat is krijgsgeef?

Bekend gemaakt door Bitcoin, POW is een consensusmechanisme dat byzantijnse fouttolerantie bereikt. Dus, hoe werkt dit proces? Laten we even snel kijken.

De mijnwerkers lossen cryptografische puzzels op om een blok te „minen” om toe te voegen aan de blockchain.

Dit proces vereist een enorme hoeveelheid energie en computationeel gebruik. De puzzels zijn ontworpen op een manier die het moeilijk maakt en belastend op het systeem.

Wanneer een mijnwerker de puzzel oplost, presenteren ze hun blok aan het netwerk ter verificatie.

Controleren of het blok al dan niet tot de keten behoort, is een eenvoudig proces.

Voordelen van POW

Een van de beste dingen over het POW-protocol is dat het extreem veilig is. Laten we eens kijken naar de beveiliging die wordt geboden door Bitcoin's POW.

Volgens berekeningen kan het maar liefst .4 miljard duren om de bitcoin blockchain te hacken met een succesvolle 51% aanval.

Zelfs als iemand de middelen heeft om zo'n aanval te lanceren, zullen ze de prijs van de BTC tanken, waardoor al hun investeringen zinloos zijn. Als zodanig is het de definitie van een nulsomspel.

Nadelen van POW

Dat gezegd hebbende, zijn er verschillende nadelen in het traditionele POW-protocol:

Het is een uiterst inefficiënt proces vanwege de enorme hoeveelheid energie en energie die het opeet.

Mensen en organisaties die zich sneller en krachtiger ASIC's kunnen veroorloven, hebben meestal een betere kans op mijnbouw dan de anderen. Als gevolg hiervan, Bitcoin is niet zo gedecentraliseerd als het wil zijn.

POW is niet geschikt voor het hosten van schaalbare toepassingen vanwege de inherente gebreken.

Andere POW-ketens zijn mogelijk niet in de buurt van zo veilig als Bitcoin vanwege een gebrek aan mijnactiviteit.

Wat is bewijs van inzet algoritme?

Bewijs van inzet zal het hele mijnbouwproces virtueel maken en mijnwerkers vervangen door validators. Validators vergrendelen tokens binnen het ecosysteem en verdienen vervolgens beloningen voor het afmelden op blokken. Dit is hoe het proces zal werken:

De validators zullen een deel van hun munten moeten opsluiten als inzet.

Daarna zullen ze beginnen met het valideren van de blokken. Dat betekent dat wanneer ze een blok ontdekken waarvan ze denken dat ze aan de keten kunnen worden toegevoegd, ze het valideren door er een weddenschap op te plaatsen.

Als het blok wordt toegevoegd, krijgen de validators een beloning die evenredig is aan hun weddenschappen.

Zoals u kunt zien, is het POS-protocol een stuk hulpbronvriendelijker dan POW. In POW moet je veel middelen verspillen om mee te gaan met het protocol. Het is in feite verspilling van hulpbronnen omwille van verspilling van hulpbronnen.

Bewijs van inzetmunten

Als u wilt weten over bewijzen van inzet munten, lees dan onze gids erover. Enkele van de populaire uitzetmunten zijn - EOS, Tron, Ethereum 2.0, DASH, TOP Network, enz.

Voordelen van POS

Stakes leidt tot afnemende tokensnelheid. Tokensnelheid is een term die wordt gebruikt om te meten hoe vaak een token wordt verhandeld en is omgekeerd evenredig met de netwerkwaarde. Omdat staking de tokens vergrendelt, voorkomt het dat ze herhaaldelijk worden verhandeld.

POS is minder verspilling dan POW omdat het geen echte bron gebruikt.

Inzetten kan ook een geweldige manier zijn om passief inkomen te verdienen. Sluit gewoon uw tokens op en kijk hoe uw investering wordt gewaardeerd.

Bewijs van inzet vs bewijs van werk

Proof of Work, Proof of Stake & Interoperability: A Quick Overview

De toekomst van POW en POS

Veel projecten die behoren tot Gen 3 en daarbuiten, zoals EOS, Cardano, TOP Network, enz., hebben het POS-protocol al goedgekeurd. Terwijl we verder gaan van pure cryptocurrencies naar full-on blockchain-ecosystemen, lijkt het erop dat POS, of op zijn minst een variatie ervan, het algoritme van keuze zal zijn. Echter, Bitcoin gaat de dominante cryptocurrency blijven en ze hebben geen ontwerpen van verder te gaan van POW.

Blockchain en interoperabiliteit

Nadat we het consensusvraagstuk hebben aangepakt, gaan we verder met het volgende grote probleem. Momenteel is interoperabiliteit een groot probleem. We hebben verschillende blockchain-platforms met verschillende vereisten. Vanaf nu is er geen handige en gedecentraliseerde manier om deze uitwisseling te laten plaatsvinden. Als u uw Cardano-tokens wilt vervangen door ethereum, moet u dit doen via een gecentraliseerde uitwisseling. Hoewel deze uitwisselingen vrij snel en efficiënt zijn, moeten bepaalde problemen worden overwogen elke keer dat u ze gebruikt:

Omdat de uitwisselingen gecentraliseerd zijn, zijn ze een belangrijke hotspot voor hackpogingen en activiteiten.

De beurzen zijn onderworpen aan de toepasselijke wetgeving van het land waarin zij zijn geregistreerd.

De beurs kan routinematig onderhoud doen, wat zou kunnen beslag leggen op handelsactiviteiten.

Dit is de reden waarom om te voorkomen dat verschillende blockchain-platforms silo's worden. Ze moeten weten hoe ze efficiënt met elkaar moeten communiceren. Aangezien Bitcoin en Ethereum de twee belangrijkste projecten in de ruimte zijn, is het zinvol om te begrijpen hoe deze twee van plan zijn om met elkaar te communiceren. Het project dat dit op dit moment mogelijk maakt, is RSK.

RSK-innovatie: Token Bridge

RSK heeft een tokenbrug gemaakt waarmee gebruikers ERC-20-tokens kunnen kruisen tussen RSK en Ethereum. Een slimme contractmaker kan kiezen om tokens via een netwerk te kruisen tijdens de uitvoering van het contract. Op deze manier kunnen ze profiteren van lagere kosten op het ene netwerk, terwijl ze profiteren van een snellere consensus over de andere keten.

Dit is hoe het werkt:

Het slimme brugcontract vergrendelt de originele tokens op de originele ketting.

De brug zendt een evenement uit en de federatie die de twee-weg pin in de sidechain regelt, neemt de informatie in het evenement en stuurt deze naar de brug op de andere keten.

Zodra meer dan 50% van de federatie-leden de transactie hebben gevalideerd, maakt de brug van de andere keten ERC777-tokens voor hetzelfde bedrag dat was vergrendeld in de andere keten

De ERC777-tokens zijn ERC20-compatibel en zijn veel functioneler.

Omdat RSK ook een tweerichtingsbrug met bitcoin heeft, stelt het Bitcoiners in staat om over te stappen op RSK en te communiceren met slimme contracten.

De brug decentraliseren: HawkClient

RSK heeft momenteel verschillende implementaties uitgevoerd om de brug te decentraliseren en verschillende netwerken met elkaar te verbinden. De eerste implementatie heet HawkClient, een interactief slim contractsysteem dat een slim contract in één host onderhoudt terwijl het wordt gesynchroniseerd met een buitenlandse blockchain.

Proof of Work, Proof of Stake & Interoperability: A Quick Overview

Kenmerken van HawkClient

Maakt de overdracht van informatie met een expliciete geldelijke waarde mogelijk

Twee HawkClient-systemen worden op een gespiegelde manier geïmplementeerd tussen twee blockchains. Dit stelt hen in staat om tokens over te zetten van de ene blockchain naar de andere.

Dit vermindert de grootte van de proefdrukken, maar laat de brug werken onder een cryptoeconomisch beveiligingsmodel. Zorg dus voor een hoog beveiligingsniveau terwijl u uw systemen onder druk zet.

Een HawkClient systeem heeft de volgende vier rollen:

Prover.

Verificator.

Geschatte Merkle Mountain Range (AMMR) Updater of AMMR-updater

Gebruikers.

Hoe werkt het systeem?

Een prover verbindt zich tot de externe blockchain en legt de toezegging in bij de verificateur.

De verificateur geeft een uitdaging aan en de prover beantwoordt deze door een HawkClient-proefdruk aan te maken.

Deze HawkClient-proefdruk heeft een geselecteerde subset van headers uit de hoofdketen en de koppelingsproeven.

Deze subset van headers wordt opgehaald door bemonstering over de cumulatieve moeilijkheidsruimte. Dit gebeurt op basis van een pseudo-random number generator is afgeleid van de uitdaging van de verificateur.

De verificateur laat andere proefpersonen toe om het bewijs aan te vechten of alternatieve proefdrukken te presenteren. Het netwerk selecteert de proefdruk met het hoogste cumulatieve bewijs van werk.

RSK Innovatie: Syncchains

Het is al lang bekend dat projecten interoperabiliteit en verschillende andere functionele functies kunnen bereiken door integratie van sidechain. RSK heeft echter verder het concept van sidechains met syncchains overgenomen, een nieuwe gefuseerde sidechain die snellere pinnen en peg-outs mogelijk maakt en tegelijkertijd beschermt tegen dubbele uitgaven. Een SyncChain vereist dat elke sidechain-client zowel een instantie van het mainchain-knooppunt als het sidechain-specifieke knooppunt uitvoert. De drie belangrijkste kenmerken van syncchains zijn als volgt:

Vertraagde dual-ouderschap.

Koppeling van transactie.

Coinbase verankering.

#1 Vertraagd dual-ouderschap

Dual ouderschap is een van de kernconcepten achter syncchains. Het idee is dat elk sidechain blok een sidechain ouder en een mainchain ouder moet hebben. RSK maakt gebruik van een variant van dual-ouderschap genaamd vertraagd dual-ouderschap (DDP). De mainchain ouder wordt ook wel een „checkpoint” genoemd. Met DDP wordt het controlepunt ingesteld op vertraging door een aantal blokken (laten we zeggen K) op basis van zowel tijdstempels als het aantal bevestigingsblokken van de hoofdketen.

Proof of Work, Proof of Stake & Interoperability: A Quick Overview

In het bovenstaande diagram is de waarde van de vertraging of K 3. Omdat drie blokken het controlepunt vertragen, wat neerkomt op ongeveer 3*10 = 30 minuten. Dus, waarom is er een vertraging hier in de eerste plaats? Beschouw dit:

Laten we aannemen dat de bloktijd voor de RSK-keten 30 seconden is.

Elk bitcoin blok wordt gedolven in 10 minuten. Dus, tussen twee blokken is de hoofdketen, 20 RSK-blokken worden gedolven in de zijketen.

Wat dit betekent is, dat als een enkele Bitcoin blok wordt vernietigd, het nadelig beïnvloedt 20 RSK blokken. Dit is de reden waarom de vertraging helpt bij het onderhouden van synchronisatie.

Proof of Work, Proof of Stake & Interoperability: A Quick Overview

Zoals je in het diagram hierboven kunt zien, had het kantelen van één blok geen effect op de RSK-keten.

Om dit vertraagde effect te creëren, vereisen syncchains een speciaal soort consensusalgoritme genaamd „Checkpoint Selection Algoritme” of CSA. Een CSA selecteert het controlepunt van de hoofdketen en ziet of het op de juiste manier is gevalideerd of niet. Een CSA baseert zijn beslissingen op de bloktijdstempels.

De SyncChain white paper presenteert twee RTA algoritmen:

.

MediAntiMe11: MediAntiMe11, vereist het bestaan van 5 Bitcoin blokken volgend op het blok om checkpoint. Het algoritme bepaalt de referentietijd van een bitcoinblok B om de mediaan van 11 blokken gecentreerd op B.

AdjustedTime: Dit algoritme stelt de referentietijd van een bitcoinblok B in om de recentere bloktijdstempel en de vorige blokreferentietijd te zijn.

#2 Peg-transactie koppelen

Alle peg-in en peg-out transacties zijn om de volgende redenen met elkaar verbonden:

Vermijd aanvallen waarbij de aanvaller de bitcoin en RSK blockchains reorganiseert om geld dubbel uit te geven vanaf het punt waar de aanvaller zelf heeft gekoppeld in of uit.

Beveiligt peg-outs en maakt peg-out dubbel-besteedt onhaalbaar.

Het volgende diagram toont een peg-in en een peg-out voor een klassieke federatieve sidechain.

Proof of Work, Proof of Stake & Interoperability: A Quick Overview

Er zijn twee dingen die u in gedachten moet houden over het bovenstaande diagram:

Een federatieve multi-sig beschermt de PEG-fondsen, en de partijen die de private sleutels van deze multisig hebben, worden functionarissen genoemd.

De rode lijn in het diagram bevat alle transacties die door functionarissen zijn ondertekend. Aangezien elk van de transacties één dummy input verbruikt en één dummy output maakt, is er slechts één niet-gebruikte transactieoutput of UTXO te allen tijde. Deze UTXO staat bekend als link token of „loken” en de rode lijn staat bekend als de loken keten.

PEG-ins

Proof of Work, Proof of Stake & Interoperability: A Quick Overview

Het bovenstaande diagram toont het peg-in proces.

Het bridge smart contract stelt functionarissen automatisch in staat om de munten die zijn ontvangen in de peg-in transacties door te sturen naar een andere UTXO. Het bridge smart contract heeft de controle over de peg-in en peg-out transacties.

De transactie die u van de bitcoin blockchain naar de sidechain verplaatst, staat bekend als de link-in transactie. De link-in verbruikt een loken en creëert een nieuwe loken

In het diagram initieert een gebruiker een transactie in de hoofdketen bij blok 1, om naar de zijketen te gaan. Deze beweging activeert verschillende acties over de brug waar sidechain blok A het blok 1 controlepunten.

Er wordt een wachttijd van drie sidechain blokken gestart.

De bridge beveelt de federatie-functionarissen in blok B de link-in transactie te ondertekenen en uit te zenden.

Na de uitzending verbruikt het protocol onmiddellijk de peg-in fondsen en verplaatst ze naar het uiteindelijke multi-sig Peg-adres.

De sidechain-munten worden nu vrijgegeven in blok A.

De gebruiker kan de sidechain niet uitkoppelen totdat de link-in transactie is opgenomen in de mainchain.

PEG-outs

Proof of Work, Proof of Stake & Interoperability: A Quick Overview

In standaard beproeving of work sidechains kan de volledige atomiciteit van peg-in en peg-outs niet worden bereikt zonder de medewerking van de mijnwerkers. Theoretisch gezien, als de aanvaller snel in en uit de hoofd- en zijketen beweegt, kunnen ze erin slagen om zowel de mainchain als sidechain-tokens te houden.

Om de onhaalbaarheid van peg-out double-besteedt te garanderen, is het noodzakelijk om toe te voegen aan de Nakamoto Consensus in de sidechain. Volgens IOVlabs' onderzoek bereiken drie verschillende protocollen dat samen met M.A.D. (Mutually Assured Destruction) en onvoorwaardelijke garanties.

Peg-out voor een meer-Populous-Chain-Wins (MPCW) SyncChain

Peg-out voor T-gesynchroniseerde (TS) SyncChain

Peg-out voor een GHOST-CSC (niet T-gesynchroniseerde) SyncChain

#3 Coinbase verankering

Volgens IOvlabs, een gemakkelijke manier om transacties te verankeren aan een specifiek blok door het toevoegen van een nieuwe opcode aan het Bitcoin-protocol - OP_CHECK_INPUT_BLOCK_HASH. Deze code ontvangt een block hash als argument en ongeldig het blok als het niet overeenkomt met de hash. Echter, aangezien deze opcode beperkt bewegende transacties, het zou bitcoins minder fungibel te maken, wat het niet acceptabel zal zijn door de Bitcoin gemeenschap. Een alternatieve optie met een minder effect op de fungibiliteit zou OP_CHECK_INPUT_BLOCK_TIME zijn. De opcode maakt de transactie ongeldig als het blok dat overeenkomt met de gebruikte invoer een tijdstempel heeft die hoger is dan het opcode-argument.

Men kan echter hetzelfde resultaat bereiken zonder nieuwe opcode, door in de peg-outtransacties te consumeren als een output van een coinbase-transactie die bestaat in een blok B tussen de linkout en de peg-out transactieblokken. Dit is te zien in de onderstaande afbeelding.

Proof of Work, Proof of Stake & Interoperability: A Quick Overview

Deze peg-out transactie zou ongeldig zijn als B wordt teruggedraaid, en de enige manier om de koppeling te verwijderen zou zijn om terug te keren naar B.

Er is echter één groot nadeel van coinbase verankering. Deze muntbase-transactie-outputs hebben een looptijd van 100 blokken, die een vertraging van 100 blokken introduceert voor de peg-out. Om de peg-out aan een coinbase te binden, kan RSK verzoeken dat RSK fusiemijnwerkers een extra output opneemt die een bedrag 1 satoshi betaalt aan een specifiek federatie-adres en dat satoshi wordt verbruikt in de peg-out transactie.

Tijdens het gebruik van het algoritme AdjustedTime duurt het hele peg-outproces voor betalingen met een lage waarde slechts 12 minuten. Daarentegen zouden hoogwaardige betalingen coinbase verankering vereisen, en zou daarom gemiddeld 16 uur duren (100 bitcoinblokken).

Conclusie - POW vs POS en interoperabiliteit

Deze gids zou u wat duidelijkheid moeten geven over hoe projecten als RSK interoperabiliteit willen integreren. Daarvoor vertelden we je over het verschil tussen POS en POW en de verschillende kwaliteiten die ze zeer wenselijk maken. Als u vragen hebt, geluid dan af in de opmerkingen hieronder.

Like what you read? Give us one like or share it to your friends and get +16

1,021
Hungry for knowledge?
New guides and courses each week
Looking to invest?
Market data, analysis, and reports
Just curious?
A community of blockchain experts to help

Get started today and earn 128 bonus blocks

Already have an account? Sign In