Tijd om de diepte in te duiken op deze mooie zondag. Sinds ‘The Merge’ is Ethereum overgestapt op proof of stake. Het doel van Ethereum is om de computer te zijn die alle computers verbindt: een wereldcomputer.
Hoe kan Ethereum deze rol op zich nemen, en wat is de rol van proof of stake?
Een ding is zeker, het energieverbruik van Ethereum is aanzienlijk gedaald. Dit zegt Vitalik Buterin, de founder van Ethereum:
Ethereum Virtual Machine
Ethereum werd in 2015 voor het eerst wereldcomputer genoemd. Dit werd onderbouwd doordat Ethereum een wereldwijd gedeeld platform is dat bestaat uit een netwerk van duizenden computers. Deze hebben allemaal lokaal een kopie opgeslagen van de Ethereum Virtual Machine (EVM), de naam van de blockchain van Ethereum.
Deze computers worden nodes genoemd, wellicht dat je deze term kent van het Bitcoin netwerk, daar wordt ook met nodes gewerkt.
Van blokproducent naar node
De wereldcomputer vordert in eenheden die bekend staan als blokken, deze bevatten transacties of andere acties (zoals het uitvoeren van een smart contract) binnen de EVM. Een blokproducent maakt een blok en stuurt het naar het netwerk.
Dat netwerk is een containerbegrip voor alle nodes bij elkaar, en als nodes deze blokken ontvangen, voeren ze deze in hun kopie van de EVM in en synchroniseren deze met de leider.
Het netwerk moet het gezamenlijk eens worden over welke blokken toegevoegd worden. Dit wordt in de cryptowereld consensus genoemd. Consensus wordt bereikt als minimaal 51% van het netwerk het nieuwe blok goedkeurt.
Ethereum had proof of work
De eerste 7 jaar van zijn leven gebruikte Ethereum proof of work (PoW) als manier om consensus te bereiken. Maar halverwege september 2022 is Ethereum overgestapt op proof of stake (PoS)
PoW is uitgevonden voor Bitcoin door Satoshi Nakamoto in 2008. Dit consensusmechanise is gebaseerd op energieverslindende wiskundige puzzels; elk node creëert een nieuw blok en racet om een van deze puzzels af te maken.
De eerste die de puzzel oplost, stelt zijn blok (met de oplossing) voor.
De rest van de nodes verifiëren het blok en de puzzel. Als beide geldig zijn, verwijderen ze hun blok en voegen ze de nieuwe toe aan hun lokale kopie van de bitcoin blockchain. Dan beginnen ze aan een nieuw blok te werken.
Deze ‘puzzels’ vormen de hoeksteen van PoW. De enige manier om ze op te lossen is door veel krachtige machines te laten draaien en enorme hoeveelheden elektriciteit uit te geven.
Verschil met proof of stake van Ethereum
PoS vervangt deze puzzels en maakt het systeem stukken eenvoudiger: blokaanbieders mogen om de beurt een blok voorstellen. Dat werkt zo:
- Een node wordt willekeurig gekozen om een blokindiener te worden
- De blokaanbieder zendt een blok uit naar het netwerk
- Het netwerk verifieert het blok
Dit systeem pakt het dus anders aan dan proof of work, waarbij bewijs geleverd wordt dat je werk (elektriciteit) hebt geleverd is vervangen door vertrouwen.
Vertrouwen door inzet
Maar het hele idee van crypto is dat je eigenlijk niemand meer hoeft te vertrouwen, en dat code en de meerderheid dicteren wat de waarheid is. Er wordt nogal wat van iemands vertrouwen gevraagd:
Vertrouw erop dat elke indiener geldige blokken zal voorstellen, vertrouw erop dat het netwerk eerlijk zal verifiëren, vertrouw op optimale netwerkomstandigheden…
Daarom werkt Ethereum met PoS. Die S staat voor stake, ofwel inzet van waarde. Iedereen die als node optreedt, moet iets inzetten als onderpand om betrokkenheid en eerlijkheid te garanderen
Om een node te worden op Ethereum, moet 32 ethers worden vastgezet als inzet in een depositocontract. Daarna komt de node in aanmerking voor slashing.
Ethereum gebruikt slashing
Slashing is een proces in twee delen:
- Leg economische straffen op voor slecht gedrag door de inzet van de nodes te verminderen, in het ergste geval wordt de volledige inzet van minimaal 32 ethers afgenomen.
- De dader met geweld uit het netwerk van nodes verwijderen
Slashing komt bijna nooit voor en gebeurt alleen wanneer kwaadwillende nodes het netwerk aanvallen, of als er een fout in het protocol is. Toch is slashing het primaire handhavingsmechanisme en de reden waarom Ethereans PoS veilig vinden.
Maar alleen slashing is niet genoeg om het netwerk van Ethereum te beveiligen.
Aanval op Bitcoin kost bakken met geld
Een kerndynamiek van PoW is de hoge moeilijkheidsgraad van de puzzels om blokken toe te mogen voegen aan de keten. Een nieuw blok maken waar het netwerk het niet mee eens is, en deze te laten accepteren als waarheid is erg moeilijk. Laat staan van twee blokken of zelfs meer.
Om de blockchain van bitcoin aan te vallen met valse blokken, moet een aanvaller een echte beperking overwinnen: energie en 51% van de nodes op het netwerk. Dat kost bakken met geld.
Bij Ethereum draait het niet om het overwinnen van een tastbaar goed zoals energie, maar telt alleen een stemming of een blok wel of niet geldig is. Deze stemmen worden uitgebracht door nodes.
Beschermen tegen foute blokken en foute stemmen
Een stem wordt een attest genoemd. Door een attest te ondertekenen, brengt de nodes zijn of haar inzet in gevaar: als het blok ongeldig blijkt, dan worden deze nodes geslashed.
Op deze manier wordt het netwerk van Ethereum niet alleen beschermd tegen een eventueel vals ingediend blok van indieners, maar ook tegen die van elke attester.
Ethereum telt in epochs en slots
Nodes stemmen eens per tijdperk (epoch) op de geldigheid van blokken. Een tijdperk bestaat uit 32 slots, die elke een blok bevatten. Een slot duurt gemiddeld 12 seconden en in die korte tijd kunnen indieners blokken inschieten. Na 32 slots stemmen nodes over de geldigheid van de blokken en de bijbehorende transacties.
Dus: elke 6,4 minuten stemmen alle nodes of de blockchain nog geldig is en het juiste pad bewandelt. Hierbij staan alle vastgezette ethers van een node (minimaal 32) op het spel voor slashing.
Tijd voor wat actuele statistieken, de meeste komen van beaconcha.in:
- er zijn 441620 nodes
- een node heeft gemiddeld 33,85 ETH vastgezet
- in totaal zijn 14.131.718 ETH vastgezet
- tegen de huidige ethereum koers is dat 19 miljard euro
- dat is 12,18% van de totale waarde van alle ethers
Ethereum en de duurzame wereldcomputer
Een maand geleden stapte Ethereum over op proof of stake. In aanloop naar deze verandering steeg de koers van ethereum naar 2000 euro. Inmiddels is de hype gaan liggen en middels deze uitleg hopen we dat je de huidige staat van het netwerk beter begrijpt.
Maar het is nog te vroeg om PoS op Ethereum een succes of mislukking te noemen. De overgang is in ieder geval succesvol geweest en zorgt ervoor dat Ethereum dichter bij komt bij zijn originele visie: een duurzame wereldcomputer.