Zo ziet het bitcoin netwerk er onder de motorkap uit

Proof of Work (PoW) is het consensus algoritme voor bitcoin (BTC). Het wordt gebruikt om transacties te bevestigen en om blocks te produceren voor de blockchain.

Met PoW concurreren zogenaamde miners met elkaar om blocks te verwerken en daar krijgen zij een beloning voor. Proof of Work zorgt ervoor dat dit alles eerlijk gebeurt.

Koop gemakkelijk en snel Bitcoin bij Bitvavo. Ga aan de slag en betaal geen handelskosten voor je eerste aankoop tot €1.000 !

De transacties worden in de blockchain gestopt, de openbare en decentrale boekhouding wordt bijgehouden door tienduizenden knooppunten (nodes) overal ter wereld. Elke node kan de transacties controleren, als iemand probeert vals te spelen komt dan merkt de rest van het netwerk dat.

Consensus

Je spreekt van consensus wanneer een groep of gemeenschap gezamenlijk overeenstemming bereikt. Miners moeten op het protocolniveau ‘bewijs van werken’ leveren om beloond te worden en transacties te mogen verwerken.

Bitcoin en Proof of Work lossen niet alle problemen in de wereld op, maar wel een oud computerprobleem. Het probleem van de Byzantijnse generaals. Dit gedachte experiment is bedoeld om te laten zien hoe moeilijk het is om veilig te communiceren via een onbetrouwbare link.

De twee generaals kunnen alleen met elkaar communiceren middels een boodschapper die door vijandig gebied moet lopen. Het experiment vraagt hoe zij tot een overeenstemming kunnen komen voor een tijd om een aanval te lanceren.

Een lastige beslissing, want de boodschapper kan van alles overkomen. Hij kan bijvoorbeeld worden gevangen. Het is een niet op te lossen probleem in een situatie van de twee Byzantijnse generaals.

Maar met Proof of Work heeft bitcoin er een goede oplossing voor: iedereen controleert elkaar en er zijn geen derde partijen nodig om transacties en de echtheid van bitcoin te verifiëren. Iedereen die dat wil, kan dat zelf doen.

Dit neemt het gevaar die een derde partij (een boodschapper of dienstverlener) kan brengen weg. En dat is fijn, want we hebben het hier over jouw eigen geld. Waarom zou je daar nog extra instanties voor willen vertrouwen?

Wiskundige puzzels

Miners moeten voor hun bitcoin bewijzen dat zij hebben gewerkt. Het Proof of Work mechanisme maakt gebruikt van hash functies. De hardware van bitcoin miners moeten de juiste oplossing vinden voor een (relatief) eenvoudige puzzel.

Zij krijgen de output, maar moeten de input (de sleutel/oplossing) raden. Er zit voor miners niets anders op dan zoveel en zo snel mogelijk alle mogelijkheden af te gaan. Raad je het goed? Dan vind je het block en krijg je een beloning (de block reward) en mag je de transactiekosten innen van de transacties die je verwerkt.

Het goede antwoord is een specifieke hash (een reeks cijfers en letters). Als jij de juiste sleutel aanlevert, dan weet de rest van het netwerk dat je het nodige werk hebt geleverd. Je hebt dus recht op dat block.

De moeilijkheid van de hash wordt om de 2016 blocks (~2 weken) aangepast. Zo probeert het protocol de uitgifte van bitcoin volgens schema te laten verlopen. Het heeft ook als doel om de ‘blocktijd’ op de 10 minuten te houden.

Deze mechaniek is eigenlijk het beste te omschrijven als een loterij: lever je meer werk (laat je je hardware beter werken dan de rest) dan maak je meer kans op het goede lot. Heb je het lot uit de loterij? Dan ‘win’ je deze ronde en begint het riedeltje weer opnieuw.

Iedereen die mee doet op het netwerk gaat akkoord met deze regelset.

Waarom is dit systeem er?

Door Proof of Work is niet degene met het meeste geld baas op het netwerk. Iedereen controleert elkaar en door de concurrentie op het gebied van mining. Op het gebied van goede hardware en goedkope energie vindt er een constante strijd plaats tussen miners.

De hardware gebruikt veel energie en verzet daarmee veel werk om blocks te genereren. Om een transactie in een block te krijgen, moet de verzender verzendkosten betalen.

Dit zorgt ervoor dat het vol spammen van de bitcoin mempool een korstige aangelegenheid wordt. Proof of Work voorkomt dus dan het netwerk constant onder vuur ligt door denial-of-service attacks.

Het systeem garandeert de veiligheid van het netwerk. Er is ook spraken van constante concurrentie. Is er iemand met betere hardware en goedkopere energie? Dan is de kans groot dat je als miner je eigen positie ook moet versterken om bij te blijven.

Aanvallen

Partijen die bitcoin willen aanvallen moeten van goede huizen komen. In theorie kan er een zogenaamde 51%-aanval worden uitgevoerd. Daarvoor heb je 51% van de hashpower van het netwerk nodig. Wanneer dit op wonderbaarlijke wijze lukt, kun je bijvoorbeeld jouw bitcoin dubbel uitgeven.

Dat klinkt als een plausibel idee, maar is bijzonder lastig en kost erg veel geld. Het minen van bitcoin gebeurd op grote schaal met specifieke hardware die alleen hiervoor gemaakt is.

Dat is overigens ook nog een gevaar, buiten het protocol om, centralisatie van de productie voor bitcoin mining hardware.

Een 51%-attack kost je een hoop geld en energie, zonder dat je er veel voor terug krijgt. Wat je ook kunt doen? Meedoen met bitcoin en geld verdienen.

Wanneer een ‘double spending’ actie plaatsvindt, zorgt dat ervoor dat de basis onder bitcoin relatief snel wegvalt. Mogelijk stort daardoor de prijs in. De vraag is dan: wat heb je aan die dubbel uit te geven BTC? Niet veel.

Andreas Antonopoulos legde het jaren geleden al goed uit, een 51%-aanval op bitcoin is een kostbare onderneming die weinig op gaat leveren. Mocht er toch een partij zijn die het voor elkaar krijgt, dan kun je als netwerk de kwaadwillende miners gewoon uitsluiten.

Proof of Work

Proof of Work is een van de belangrijkste pijlers van bitcoin. Het zorgt ervoor dat miners het netwerk beveiligen, dat iedereen zich aan de regels houdt én het lost het probleem van de Byzantijnse generaals op.

Het is een onmisbare schakel voor een decentrale oplossing voor geld. Zonder Proof of Work zou BTC niet kunnen werken.

Wil je op de hoogte blijven over alle ontwikkelingen? Kom dan eens langs in onze Telegram chat, en download ook vooral onze Android Nieuws app of iOS Nieuws app!