Wat is het Ethereum Casper POS-protocol?

Terwijl Ethereum zich klaarmaakt om de Metropolis hard fork in de komende maanden uit te brengen, wordt er nog steeds veel gepraat over Casper en de overstap naar een Proof of Stake (POS) vanuit een Proof of Work (POW) mining protocol. Een interessante aanpassing van het GHOST-protocol (Greedy Heaviest-Observed Sub-Tree), Casper is het huidige voorstel van ontwikkelaars.

Deze update staat klaar om aanzienlijke wijzigingen aan te brengen in de kosten en snelheid waarmee gebruikers transacties kunnen uitvoeren op het Ethereum-netwerk. Dit is ook bijzonder belangrijk omdat de Bitcoin-blockchain tekenen van spanning vertoont en nog steeds verwikkeld is in interne verdeeldheid.

Bewijs van mijnbouw in de ring?

Proof of Stake is fundamenteel anders dan Proof of Work (PoW), waarbij de maker van een nieuw blok op een deterministische manier wordt gekozen op basis van zijn rijkdom of “inzet”. Dit verschilt van het PoW-algoritme, waarbij een netwerkdeelnemer of “mijnwerker” moet werken aan een gecompliceerd wiskundig probleem waarvoor middelen nodig zijn om het op te lossen.

Bij POW-mining, wanneer een miner een blokprobleem kan oplossen, wordt een bepaald aantal munten beloond voor het oplossen van het blok. Bij POS is er echter geen beloning voor het oplossen van een blok en krijgen de miners alleen transactiekosten.

Aangezien de mijnwerkers geen haast hebben om computerproblemen met PoW (die steeds moeilijker worden) op te lossen, kunnen PoS-transacties veel kosteneffectiever en efficiënter zijn.

De basis van het PoS-algoritme is gemakkelijk genoeg om te begrijpen, maar het Casper PoS-protocol is iets complexer dan dat.

Op borg gebaseerde authenticatie

In het geval van het Casper PoS-protocol wordt de “inzet” de “borgsom” genoemd. Netwerkdeelnemers of “knooppunten” zullen deze borgsom moeten plaatsen om de consensus te dienen. Dit wordt “bonding” genoemd en die knooppunten die al een borgsom hebben betaald, zijn bonded validators.

Het hele idee achter de borg is dat de mijnwerkers eerlijk worden gehouden. Als er iets is dat door het netwerk ongeldig wordt bevonden, verliezen ze hun aanbetaling. Hierdoor zijn er kosten verbonden aan slecht gedrag.

Consensus gokspellen

Het andere idee achter het Casper-protocol is om de bonded validators te laten “wedden” op hoe de consensus in het netwerk zal uitpakken. Bovendien verwacht het consensusproces van alle validators dat ze wedden op hoe zij denken dat alle andere deelnemers hun stortingen zullen inzetten..

Als ze in de juiste richting wedden, verdienen ze de aanbetaling samen met alle transactiekosten terug. Als ze het daarentegen niet eens kunnen worden over de consensus van het protocol, zullen ze minder van hun aanbetaling verdienen. Het doel hiervan is dat door talloze inzetrondes de inzetten uiteindelijk zullen convergeren.

Bovendien straft het Casper POS-protocol die knooppunten die hun weddenschappen op een dramatische manier veranderen. Bijvoorbeeld degenen die met een hoge waarschijnlijkheid wedden op het ene blok en dan een nog grotere kans wedden op het volgende. Dit wordt gedaan om ervoor te zorgen dat de knooppunten alleen wedden met de meeste kans op de blokken die volgens hen het dichtst bij de consensus liggen.

Bestrijding van knooppuntcensuur

Als het gaat om consensusprotocollen, is er natuurlijk altijd het risico dat een groep knooppunten probeert hun winst te maximaliseren ten koste van andere knooppunten. Om dit te voorkomen, vertrouwt het Casper PoS-protocol op het eigenbelang van de gevalideerde knooppunten zoals gegeven door de speltheorie-economie.

De beloning voor alle deelnemers is groter als 100% van alle consensusknooppunten akkoord gaat. Dit zal de knooppunten straffen die geen blokken maken in een door het protocol voorgeschreven volgorde. Casper kan blokken identificeren die op deze manier zijn gemaakt en zal de transactiekosten en aanbetalingen inhouden van de validators.

Meer specifiek is de beloning of opbrengst die de bonded validators verdienen een lineaire functie in het aantal validators dat deelneemt aan dit consensusspel.

Mogelijke impact op transacties per seconde

Zoals velen hebben aangehaald, zal de overstap naar het Casper POS-protocol de snelheid van de transacties waarschijnlijk aanzienlijk verbeteren. De aard van de blockchain van Casper zorgt ervoor dat de bloktijden veel lager zijn dan traditioneel het geval is met PoW-algoritmen.

Dit komt omdat de validators geen beloning krijgen voor het oplossen van een blok, maar alleen transactiekosten verdienen. Als zodanig worden ze gestimuleerd om de gaslimiet op de blokken te verhogen. Deze validators, die een verhoogde serverbelasting aankunnen, zullen echter nog steeds rekening moeten houden met de andere validators die het misschien niet kunnen bijhouden.

Zoals we hierboven vermeldden, wanneer de langzamere validators niet synchroon lopen, wordt de individuele beloning voor de miners van clearing blocks verminderd. Daarom zullen de validators de limiet van de blokgrootte alleen op gecontroleerde wijze verhogen.

Bij POW-mining zullen de miners meestal veel meer hardware aanschaffen om ze een voorsprong te geven in de berekeningen. Als het gaat om POS zoals het Casper-framework, hoeven de servers alleen maar meer transacties af te handelen. Ze zullen dan een prikkel hebben om in meer rekenkracht te investeren.

Transactiesnelheden zijn ook iets hoger omdat POS het gebruik van light-client-software mogelijk maakt. In tegenstelling tot POW, is het niet nodig om block headers te downloaden om transacties te valideren en te beveiligen. De validators op het netwerk hebben veel van de consensusoverhead genomen.

Gevolgen van systeemcrashes & Splitst

Het Casper-protocol kan nog steeds werken, zelfs als het hele netwerk crasht en de meeste knooppunten offline gaan. Het enige dat nodig is, is een gebonden validator om nog steeds online weddenschappen te plaatsen en zelf blokken te produceren. Het is duidelijk dat meer deelnemers beloningen verhogen, maar een actieve validator wordt nog steeds gestimuleerd om blokken te produceren voor een lagere beloning dan voor helemaal niets.

Het Casper POS-protocol maakt ook herstel mogelijk van netwerkpartities of -splitsingen. Als er ooit een splitsing in het netwerk is geweest, zal Casper die transacties uitvoeren die weddenschappen hebben ontvangen op de partitie met het hoogste niveau van deelname. Zodra er weer verbinding is, zullen de validators terugkeren en de blokken op de partitie voltooien met meer deelname van de validator.

Theorie versus praktijk

Vanaf nu is het Casper POS-protocol nog steeds een theoretisch concept en moet het nog worden uitgerold door de Ethereum Foundation. Wanneer de stichting eindelijk de harde vork van Metropolis vrijgeeft, leggen ze een deel van de basis voor de uiteindelijke overstap naar een POS-algoritme.

Hoewel er geen twijfel over bestaat dat POS-mijnbouw kosteneffectiever en sneller zal zijn, zijn er velen die van mening zijn dat het niet noodzakelijk zo veilig is als POW. Dit komt omdat een snode actor die een PoW-protocol wil aanvallen, een aanzienlijk bedrag zal moeten investeren. Volgens sommige berekeningen is het bedrag dat nodig zou zijn meer dan ze zouden kunnen stelen.

POS, aan de andere kant, is slechts een algoritme en moet als zodanig 100% kogelvrij zijn om te slagen. Dit komt omdat, tenzij er aanzienlijke sancties zijn om het netwerk aan te vallen, een POS-aanval goedkoper en lonender zou zijn als het zou slagen.

Het Casper-protocol is bedoeld om die kloof te overbruggen en aanzienlijke kosten te creëren voor elk van de validators om het netwerk aan te vallen. Bovendien zal een POS-protocol zoals Casper betekenen dat de beruchte 51% aanval kon niet voorkomen. Als een slechte acteur 51% van de munten zou proberen op te kopen, zou dit de prijs opdrijven. Volgens Vitalik Buterin

Economische finaliteit wordt bereikt in Casper door van validators te eisen dat ze deposito’s indienen om deel te nemen, en hun deposito’s wegnemen als het protocol bepaalt dat ze op een of andere manier hebben gehandeld die in strijd is met een aantal regels (‘slashing conditions’)

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me