Bitcoin, konsensus och PoW vs PoS

Efter önskemål från våra läsare så riktar vi in oss lite mer på den obestridlige kungen av kryptovaluta.

"One coin to rule them all"

Grattis på 14 årsdagen Bitcoin! En finansiell revolution som föddes i spåren av den ekonomiska krisen 2008.

Lördagen den 3:e Januari 2009 vid cirka kl 13:15 så skapades det första blocket och man kan tro att block 1 kom ungefär 10 minuter senare men det var inte förrän hela sex dagar senare som block 1 skapades och exakt varför det blev så vet ingen utom Satoshi Nakamoto själv men teorier råder det inte brist på. Block 0 även benämnt som ”Genesis block” hårdkodades in i mjukvaran från början för att skapa en officiell startpunkt för kedjan som även kan valideras av alla noder då block 0 inte har någon input från föregående block och just på grund av denna hårdkodning så går det aldrig att spendera de 50 BTC som block 0 innehåller. Satoshi Nakamoto har hyllats för sin skapelse genom att användare av nätverket har skickat ”dricks” till den aktuella adressen under åren och den innehåller i skrivandes stund hela 68.56 BTC värt 12.33 miljoner SEK i dagens värde.

14 år är väldigt imponerande av en teknik och en idé som stormedia dödförklarat hela 466 gånger enligt watchguru och slår man ut det på 14 år blir det i snitt var 10:e dag, vilket kan kännas lite väl överdramatiserat med tanke på att kunskapen och användandet ökar mer eller mindre konstant och sedan ett par år bakåt har vi även börjat se hur länder deklarerat Bitcoin som ”Legal tender” och vi ser även genom åren hur alltmer stora företag och organisationer integrerar bitcoin i sin verksamhet så det är ytterst tveksamt för att inte säga omöjligt att utvecklingen kommer att stanna av under 2023 även om Bitcoin kommer att dödförklaras 36 gånger under den tiden enligt genomsnittet.

I och med att Ethereum gick över till Proof of Stake (PoS) ifrån Proof of Work (PoW) så kan det vara passande med en liten inblick i två av de absolut vanligaste och överlägset mest populära konsensusmekanismerna idag för att se hur de fungerar.

Vad är då en konsensusmekanism?

Wikipedia förklarar begreppet med "en överenskommelse mellan en grupp människor där konsensus syftar på själva överenskommelsen".

Det är just denna överenskommelse som gör att en blockkedja fungerar på ett säkert sätt och gör den pålitlig samtidigt som man undviker problem som till exempel ”double spend” vilket innebär att samma transaktion utförs två gånger. Konsensusmekanismen möjliggör en ”auktoritetslös” nätverksarkitektur så att verifierad data skall kunna flöda fritt och säkert mellan de deltagande noderna kan man säga och här kommer även begreppet BFT (Byzantine Fault Tolerance) in i bilden. BFT är något som används i både PoW och PoS och syftar på de ”Byzantiska generalernas problem”. Metaforen beskriver hur ett antal generaler i olika geografiska områden planerar en attack och behöver kommunicera med varandra för att koordinera attacken. Hur vet då varje general att ingen av de andra parterna sviker sin överenskommelse och skapar falska meddelanden för att förvilla de andra? Ett decentraliserat nätverk som inte har en central auktoritet kan aldrig fungera om de deltagande noderna inte kan lita på att informationen de tar emot är korrekt även om de inte litar på de övriga.

Proof of work (PoW) som är den mest produktionstestade av de båda metoderna samt även är den äldsta då den blev populär i och med födelsen av världens första kryptovaluta Bitcoin som tillämpade algoritmen. Proof of Work går simpelt ut på att miners i nätverket ”arbetar” för att hitta en lösning på ett pussel genom ”trial and error”. En miner gissar först på en lösning och kontrollerar sedan om den kan vara korrekt, ungefär som att den bygger ett riktigt enormt stort pussel fast upp och ner, för att sedan vända på det för att se om motivet blev korrekt. Det kan ta extremt lång tid för en enda miner att hitta korrekt lösning på pusslet och man går därför ihop i stora datacenter där alla noder samarbetar i ”pooler” med sin totala beräkningskraft (Hashpower) för att hitta en lösning. Ett block med tillhörande pussel tar c:a 10 minuter (Blocktid) att lösa och man justerar tiden med hjälp av svårighetsgraden. Svårighetsgraden innebär att man kan justera pusslet om det börjar bli för enkelt att lösa. Man gör det större och svårare om blocken blir lösta fortare än de 10 minuterna som specificerats samt motsatsen om det börjar ta för lång tid att lösa blocken och svårighetsgraden regleras ungefär varannan vecka.

När en nod löser ett pussel så presenterar den direkt lösningen till de övriga noderna i nätverket som i sin tur kontrollerar om lösningen är korrekt. När noderna nått konsensus (kommit överens) om att lösningen är korrekt så adderas blocket till den befintliga blockkedjan och våra miners påbörjar arbetet med att hitta lösningen till nästa block. Om två eller flera giltiga lösningar presenteras samtidigt så kan de bildas grupperingar av noder som tycker olika. Detta kallas för en tillfällig ”fork”. Vad som händer då är att den gruppering som först hittar efterföljande block med hjälp av sina miners ”vinner”. Deras kedja blir den som har lagts mest PoW-arbete på och så snart de andra grupperingarna inser detta så kommer även de att byta kedja till den ”längsta”. Dessa forks blir sällan längre än 2-3 block och det är därför många väntar in 2-3 block för att anse att en transaktion är bekräftad av blockkedjan.

PoW är en väldigt energikrävande metod på grund av alla dessa beräkningar men det är även det som gör den så pass trygg och stabil. Bitcoin är backat av det arbete och den energi som krävs för att hålla nätverket uppe och fungerande vilket i ett miljömedvetet samhälle där spara energi har stort medialt fokus lätt kan leda till en felaktig bild av Bitcoins energianvändande. Man glömmer ofta bort hur mycket el de finansiella institutionerna idag använder sig utav i jämförelse med Bitcoin för ett mycket mer undermåligt ekonomiskt system som även är väldigt exkluderande. Det är just energin som gör Bitcoin så värdefull då kedjan har fått växa under lång tid och ökat enormt i hashpower vilket har gjort den mer eller mindre omöjlig att ”hacka”. Den totala kraften och energin som skulle krävas utifrån för att störa nätverket går med all sannolikhet inte att samla ihop. Incitamentet för någon som skulle lyckas samla tillräcklig kraft för att störa nätverket är i stället att använda den kraften på ett korrekt sätt. Det är bara om man följer spelreglerna som resterande noder i nätverket kommer att acceptera de block du producerar. En aktör som försöker störa nätverket eller förhindra transaktioner från att komma med i blockkedjan skulle troligen svartlistas och ignoreras och då är all den energi som denna aktör förbrukar förgäves.

PoS konsensus metod går ut på att ha ”låsta” (Stake) coins i sin plånbok för att validera block och minta nya coins istället för mining. Låser du 10 % av den totala mängden coins i sin plånbok så får du även 10 % av belöningen. Ofta behöver du låsa ett minimibelopp för att få delta vilket har gjort att du liknande mining pooler kan gå ihop med andra aktörer för att kunna få så stor insats som möjligt för att ha som stake i nätverket. Eftersom det inte är några beräkningar att utföra på samma sätt som PoW så drar det inte heller lika mycket energi. PoS är dock en metod som inte uppfattas som lika säker och trygg som PoW då den inte har hunnit testas i verkligheten på samma sätt som Proof of Work. PoS är även en metod som mycket enklare kan bli utsatt för en 51 % attack då det krävs ett innehav av coins i stället för hashpower vilket av vissa även anses vara mer centraliserande.

Debatten om vilken metod som är bäst lär pågå under många år framöver men jag tror att endast Bitcoin kommer vara det etablerade protokollet med PoW i framtiden då det är just den funktionen som gör valutan så värdefull och säker idag. En viktig aspekt som ofta glöms bort i debatten är att med tanke på elektrifieringen av hela samhället idag så krävs innovation och ett nytt sätt att tänka i energifrågan. Människan utvecklar lösningar på problem och nya metoder för ren energi är på horisonten. På samma sätt som ekonomikrisen 2008 födde Bitcoin så kommer energikrisen förändra vårt sätt att skapa energi vilket vi redan sett under 2022 när varenda husägare eller bostadsförening sneglat på solceller. Man kan likna det lite mot när datorspelen under lång tid drev på utvecklingen av datorer eftersom spelen krävde mer kraft än vad datorn kunde leverera vilket slutligen ledde till skapelsen av grafikkorten.

Framtiden ser ljus ut helt enkelt!