Algoritmen en protocollen zoals gebruikt in Blockchain - crypto.news

Er zijn nauwelijks onderdelen van blockchain die belangrijker zijn dan algoritmen en protocollen. Een meer definitieve uitdrukking voor beide zou zijn: ‘zij zijn de motoren van blockchain’. Toen Bitcoin in 2009 aan de wereld werd geïntroduceerd, werden termen als consensusprotocol steeds gebruikelijker bij het publiek. Het is de enige manier waarop gedecentraliseerde systemen het eens kunnen worden over de uitvoering van een proces.

Definitie van sleutelbegrippen

Allereerst: wat is een algoritme? Wat is een protocol? Een algoritme verwijst naar een reeks regels of processen die moeten worden gevolgd tijdens een proces voor het oplossen van problemen zoals berekeningen. Ze zijn vooral toepasbaar in, maar niet beperkt tot, computers.

Een protocol daarentegen is de vaste procedure of het systeem van regels dat de implementatie van iets regelt. Een consensusprotocol is op zijn beurt bedoeld om te bepalen wat een blockchain op een bepaald moment moet bevatten. Het belangrijkste van wat wordt bepaald, is of een blok dat wordt toegevoegd, het blok is waarover alle knooppunten in het netwerk het eens zijn. De termen consensusprotocol en consensusalgoritme kunnen door elkaar worden gebruikt.

Het consensusprotocol/consensusalgoritme 

Zoals vastgesteld speelt een consensusprotocol een sleutelrol bij het bepalen welke blokken aan een blockchain worden toegevoegd. Het is deze vaststelling via overeenkomsten door alle knooppunten in het blockchain-netwerk dat het netwerk wordt genoemd dat een transactie verifieert. 

Het proces is onmisbaar voor blockchain, dat werkt als een systeem van gedecentraliseerde grootboeken. Het is ook wat de integriteit van de blockchain verzekert, waardoor het voor een actor erg moeilijk wordt om het systeem te bedriegen of te hacken. Je moet de aanvalsregel van 51% verslaan om een ​​blok te kunnen veranderen en het systeem te kunnen bedriegen. Dat is zeer onwaarschijnlijk, vooral voor elk groot blockchain-netwerk, aangezien men duizenden computerknooppunten tegelijk moet controleren. Het is echter geen onmogelijkheid.

De belangrijkste soorten consensusprotocollen

Er bestaat echter geen uniform consensusprotocol. De ruimte zelf heeft door de jaren heen enorme innovaties en veranderingen bereikt. Elk nieuw consensusprotocol geeft de blockchain zijn kenmerken en soms een voorsprong op eerdere blockchain-systemen. De sleutel tot de randen is hoe de blockchain de kwetsbaarheid van 51% van de aanvallen oplost of hoe de transactiesnelheid kan worden verbeterd. Hieronder staan ​​de twee belangrijkste soorten consensusprotocollen.

Bewijs van het werk

Het proof of work-consensusprotocol was het eerste dat in blockchain werd gebruikt, nadat het in de eerste blockchains zoals Bitcoin en Litecoin zat. Het protocol werkt om transacties te valideren via de berekening van hash-waarden. 

Om een ​​hashwaarde te berekenen, moet een mijnwerker een moeilijke cryptografische puzzel oplossen. Het proces beoogt een bepaald aantal volgnullen in de hashwaarde. Het getal dat de hashwaarde genereert met het opgegeven aantal volgnullen in de hashfunctie wordt de nonce genoemd.

Het consensusprotocol is ontworpen voor openbare grootboeken zonder toestemming. Om consensus te bereiken wordt de rekenkracht van de knooppunten in het systeem gebruikt om een ​​cryptografische puzzel op te lossen en de hashes te genereren. 

Blokken zijn lineair gerangschikt en vertegenwoordigen elk een groep transacties. Elke transactie in het blok wordt gevalideerd en digitaal ondertekend met behulp van de privé- en openbare sleutels van elke gebruiker.

nadeel

PoW is zeer veeleisend als het om stroom gaat. Het proces van het minen van Bitcoin verbruikt bijvoorbeeld meer stroom dan de Republiek Argentinië. Andere nieuwere protocollen verbruiken in vergelijking minder energie.

Bewijs van inzet

Het proof of stake-protocol is ook een van de oudste die in blockchain wordt gebruikt. Ethereum, de op een na grootste blockchain, markeerde de opkomst van topspelers die voor het protocol kozen. 

In tegenstelling tot proof of work worden er door miners geen hashes gegenereerd. Om een ​​transactie te valideren, krijgt elke miner een blok toegewezen. Zij moeten op hun beurt een bepaald deel van hun cryptobezit opzij zetten om te beginnen met valideren. Het proces staat bekend als staking, vandaar de naam proof of stake. Bij het succesvol valideren van een transactie ontvangt de mijnwerker de crypto die hij eerder had ingezet, evenals transactiekosten.

De mijnwerkers die de validatie uitvoeren, worden geselecteerd op basis van hun economische belang binnen het blockchain-netwerk. Door dit te doen kan het protocol mijnbouwcentra decentraliseren en elke deelnemer aan de blockchain een kans bieden. Het overmatige elektriciteitsverbruik is beperkt.

nadeel

PoS vergroot de kwetsbaarheden in de beveiliging. Een aanvaller moet iets meer dan 50% van alle knooppunten controleren, vergeleken met 51% in PoW. Er is ook een mogelijkheid van een omkopingsaanval. Een aanvaller kan de transactie van een slachtoffer ongedaan maken en vervolgens aanvallers omkopen om de transactie te valideren.

Ander gebruik van algoritmen en protocollen in Blockchain

Hoewel consensusprotocollen de primaire toepassing zijn van protocollen en algoritmen in een blockchain, zijn er ook andere gebruiksscenario’s. De eerste is bij het uitvoeren van transacties. Crypto-handelsalgoritmen voeren handelsorders uit met behulp van geautomatiseerde handelsinstructies. De instructies zijn voorgeprogrammeerd en ontworpen om rekening te houden met belangrijke variabelen zoals tijd, handelsvolume en prijzen.

Het andere gebruik van algoritmen is in de vorm van slimme contracten. Het zijn zelfuitvoerende contracten tussen twee partijen en worden rechtstreeks in de code van het programma geschreven. Ze zijn onmisbaar in de gedecentraliseerde financiële ruimte, die momenteel de meest levendige ruimte in blockchain is. Het is verantwoordelijk voor de creatie van tokens en hun ingrijpende innovaties, zoals Non-Fungible Tokens (NFT's)

wegnemen

Algoritmen en protocollen zijn misschien wel het belangrijkste aspect van cryptocurrencies. Ze vormen de ruggengraat van de meest elementaire blockchain-operaties.

Via consensusprotocollen bepalen algoritmen en protocollen hoe transacties worden gevalideerd door het grote netwerk van gedecentraliseerde knooppunten. Ze verbeteren de beveiliging van de blockchain zelf en maken deze fraudebestendig. De twee belangrijkste consensusprotocollen, de Proof of Work en de Proof of Stake, worden goed uitgelegd. Er bestaan ​​er nog veel meer, zoals het Bewijs van de Ruimte, het Bewijs van de Verstreken Tijd, enz.

Handelsalgoritmen en slimme contracten vertegenwoordigen de andere manieren waarop algoritmen van vitaal belang zijn voor blockchains. Dergelijke kennis is cruciaal voor iedereen die geïnteresseerd is in Blockchain-technologie.