Proof-of-work проти Proof-of-Stake: який краще?

[TL; DR]
🔹 Найпопулярніші механізми консенсусу в блокчейні - доказ роботи та доказ стейкінгу.

🔹 З механізмом консенсусу доказ роботи валідатори повинні вирішувати складні математичні задачі для підтвердження транзакцій.

🔹 Механізм підтвердження частки володіння вимагає, щоб валідатори здійснювали стейкінг мінімальної кількості своїх нативних криптовалют.

🔹 Дуже важко сказати, що краще, механізм консенсусу доказу стейкінгу чи доказу роботи, оскільки вони мають свої переваги та недоліки.

Вступ

У традиційному фінансовому секторі банки та інші фінансові установи вручну реєструють всі транзакції. У більшості випадків вони використовують програмне забезпечення для захоплення потрібних даних.

Однак на блокчейн-комп’ютеризованих системах підтверджуються та реєструються всі транзакції. Дві основні системи для підтвердження та реєстрації транзакцій, які відбуваються на блокчейні, - це системи консенсусу доказу роботи та доказу застейкання.

Об’єкт Підтвердження роботи Механізм консенсусу (PoW) використовує обчислювальну потужність для вирішення складних криптографічних рівнянь для підтвердження всіх транзакцій. Процес вирішення складних математичних проблем для підтвердження транзакцій називається майнінг криптовалюти і призводить до виробництва нових монет або токенів.

Майнери, які успішно вирішують математичні задачі, отримують винагороду у вигляді нативного токену або монети блокчейну. Наприклад, майнери на Біткойн блокчейн отримує свою винагороду у вигляді BTC.

Навпаки, механізм консенсусу доказу стейкінгу (PoS) використовує валідаторів, які утримують великі кількості застейканих токенів, для підтвердження всіх транзакцій. Наприклад, Ethereum Блокчейн використовує механізм доказу стейкінгу, який вимагає від валідаторів застейкати свої ETH. В основному, стейкінг криптовалюти - це процес зобов’язання або блокування криптовалюти для підтвердження точної інформації на блокчейні. На взаємовигідних умовах валідатори отримують винагороду у вигляді власної монети або токена блокчейну.

Розуміння механізму консенсусу

Успішні блокчейни залежать від безпечних та надійних механізмів консенсусу. Основним чином, механізм консенсусу є засобом встановлення єдиної правди в блокчейні, такому як Блокчейн Ethereum і Bitcoin. Сторони, які мають право на перевірку транзакцій, домовляються про те, що дані є правильними і записують їх у блокчейн.

Що таке механізм доказу роботи?

The доказ роботи консенсус механізми, прийняті Біткоїн захищає мільярди доларів криптовалюти. Як вже зазначалося, цей метод полягає в розв’язанні складних математичних задач як засобів підтвердження транзакцій, що відбуваються на блокчейні.

Комп’ютери або вузли, які вирішують математичні головоломки, називаються майнерами. Також механізми консенсусу доказу роботи включають алгоритми, призначені для перевірки транзакцій та їх додавання до блокчейну.

Доказ роботи механізм консенсусу - Raincom

Майнер, який вирішує проблему, додає новий блок у мережу і отримує за це винагороду. Важливо зазначити, що майнери - це спеціалізовані машини з великими обчислювальними можливостями. Наразі, найкращі майнери в галузі - це спеціалізовані інтегральні схеми для конкретних застосувань (ASIC). Суть в тому, що ми не можемо майнити криптовалюти за допомогою наших звичайних комп’ютерних систем.

Процес вирішення криптографічних головоломок використовує багато електроенергії, обчислювальної потужності та займає багато часу. Це також включає інші витрати, пов’язані з загальною інфраструктурою, системами охолодження та робочою силою. Крім того, існує інтенсивна конкуренція у вирішенні математичних проблем.

Через труднощі та витрати, пов’язані з майнінгом криптовалюти, блокчейни винагороджують майнерів криптовалютою вартістю тисяч доларів. Наприклад, за додавання одного блоку до Bitcoin в мережі інвестор отримує 6,25 BTC.

Доказ роботи переваги та недоліки

Що таке доказ стейкінгу (PoS)?

Доказ частки є другим за популярністю механізмом консенсусу. По суті, PoS був створений для подолання основних обмежень механізму proof-of-work. Ключовими недоліками PoW є низька швидкість транзакцій і обмежена масштабованість.

Для того, щоб інвестор став мережевим валідатором, він/вона повинен застейкати необхідну мінімальну суму криптовалюти, яка виступає гарантією проти нечесної поведінки. Якщо валідатор схвалює неправильну транзакцію, блокчейн спалить його/її застейкану криптовалюту.

Мережа випадковим чином вибирає валідатора для транзакції на основі кількості застейканої криптовалюти. Також враховується період, протягом якого були застейкані токени.

Інвестори, які не мають необхідної мінімальної суми, можуть приєднатися до стейкінгових пулів, де вони спільно беруть участь у процесі валідації транзакцій. Polkadot, Cardano та Блокчейн Ethereum це приклади блокчейнів, які використовуйте механізм доказу стейкінгу.

Блокчейн Ethereum Доказ стейкінгу

Об’єкт Ефіріум блокчейн є однією з мереж, які використовують механізм консенсусу доказу стейкінгу. Щоб стати валідатором, потрібно застейкати принаймні 32 ETH. Валідатор також повинен мати три програми, які підтримують процес валідації. Це валідатор, клієнт консенсусу та клієнт виконання.

До речі, довго Ethereum Блокчейн використовував механізм консенсусу доказу роботи до того, як у вересні 2022 року перейшов до доказу стейкінгу. Основною причиною цього оновлення було зменшення споживання енергії блокчейну та покращення масштабованості. Варто зауважити, що функція механізмів консенсусу полягає в затвердженні точних транзакцій, які відбуваються в мережах. Однак вони відрізняються за тим, як працюють процеси валідації.

Відмінність між доказом роботи та доказом стейкінгу

Доказ роботи проти доказу стейкінгу - Deltaexchange

Тепер, коли ми обговорили механізм консенсусу доказу роботи та доказу стейкінгу, давайте порівняємо їх.

Яка краща: механізм консенсусу доказу роботи і один з доказу стейкінгу?

Правда в тому, що механізм консенсусу доказу роботи та доказу стейкінгу мають свої переваги та недоліки. В результаті, важко зробити висновок, що один кращий за інший. Однак, давайте коротко розглянемо три ключові області, які відрізняють їх.

Ступінь централізації

В порівнянні блокчейни, які використовують здається, механізми консенсусу доказу стейкінгу більш децентралізовані, ніж ті, що залежать від механізмів доказу роботи. Механізм доказу стейкінгу дозволяє багатьом користувачам брати участь у блокчейні, оскільки вони можуть застейкати будь-яку кількість криптовалюти, яку вони мають.

Користувачі, які не можуть дозволити собі мінімальну кількість криптовалюти, необхідну для того, щоб стати валідаторами, можуть приєднатися до пулів стейкінгу. Кількість валідаторів для блокчейнів, які використовують механізм консенсусу доказу роботи, порівняно мала, оскільки їм доводиться придбати дороге обладнання для майнінгу, таке як ASIC. Крім цього, вони повинні нести інші витрати, такі як вартість електроенергії.

Безпека мережі

Можливість атаки на 51% на блокчейнах, які використовують механізм доказу стейкінгу, менша, ніж в мережах, які покладаються на доказ роботи. Це тому, що немає економічної вигоди в здійсненні атаки, оскільки блокчейн може спалити їх токени.

Також, оскільки є багато інвесторів з застейканими токенами, малоймовірно, що окрема особа або невелика група інвесторів зможе накопичити необхідну суму для виконання атаки.

В принципі, з механізмом консенсусу доказу роботи дуже важко для кількох майнерів контролювати більше 50% обчислювальної потужності блокчейну. Однак, атакувальники можуть досягти більше 50% обчислювальної потужності блокчейнів з невеликою ринковою капіталізацією.

Споживання енергії

Майнінг криптовалюти вимагає багато енергії, що робить його дуже дорогим. Технічно, обчислювальна потужність, необхідна для вирішення криптографічної головоломки, споживає багато електроенергії. Таким чином, екологи ведуть кампанію проти криптомайнінгу.

Доказ роботи витрати енергії - Thenextweb

Проте блокчейни, які використовують механізм доказу стейкінгу, не споживають багато енергії. Наприклад Блокчейн Ethereum можна це зрозуміти. Коли Ethereum блокчейн змінив механізм доказу роботи на доказ стейкінгу, його споживання електроенергії зменшилося на 99,9%.

Вищезазначене порівняння, здається, свідчить про те, що механізм консенсусу за доказом стейкінгу кращий, ніж механізм за доказом роботи. Однак, для того, щоб зробити такий висновок з впевненістю, потрібно більше часу, оскільки механізм консенсусу за доказом стейкінгу був протестований лише протягом короткого періоду і на меншому масштабі, ніж механізм за доказом роботи.

Висновок

Існує кілька механізмів консенсусу блокчейну. Однак, найбільш популярними є механізми доказу роботи та доказу стейкінгу. Варто зазначити, що механізм доказу роботи використовує майнінг криптовалюти як засіб підтвердження транзакцій, тоді як доказ стейкінгу покладається на валідаторів, які застейкують певну кількість криптовалют.

Питання щодо відмінностей між PoW і PoS

Чому потрібен доказ роботи для Bitcoin?

Proof of Work – це механізм консенсусу, де валідатори вирішують складні математичні завдання як засіб перевірки транзакцій та додавання їх у блокчейн. Це перевірений і надійний метод захисту блокчейн-мережі, такої як Bitcoin мережа. Вона запобігає можливі атаки зловмисників, таких як хакери, і запобігає подвійному витрачанню BTC.

Як доказ роботи відрізняється від доказу стейкінгу?

Основна різниця полягає в тому, що доказ роботи ґрунтується на вирішенні криптографічних рівнянь для підтвердження транзакцій та їх додавання до блокчейну. У кожному випадку вузол, який має найбільшу обчислювальну потужність, може схвалити транзакцію. Однак з механізмом доказу стейкінгу валідатори повинні заблокувати велику кількість місцевої криптовалюти, щоб підтверджувати транзакції в блокчейні. Крім того, валідатор, який утримує найбільшу кількість заблокованих токенів, має найбільше ймовірності схвалити транзакцію та додати її до мережі.

Чому PoS краще, ніж PoW?

Спочатку доказ роботи і доказ стейкінгу схожі тим, що вони є механізмами консенсусу, які використовуються для перевірки та додавання транзакцій до блокчейнів. За допомогою PoW учасники мережі використовують велику обчислювальну потужність, що споживає багато енергії, для перевірки транзакцій. Однак, PoS вимагає від учасників мережі заморозити певну кількість власної криптовалюти на мережі, щоб перевірити та додати транзакції до блокчейну. Тому PoS не споживає стільки енергії, як PoW. Крім того, PoS є більш масштабованим, швидшим та дешевшим, ніж PoW.

Чи Біткойн використовувати доказ роботи або доказ стейкінгу?

Біткоін використовує механізм консенсусу доказу роботи, де учасники мережі вирішують складні математичні рівняння для схвалення транзакцій та їх додавання до мережі. Цей процес використання обчислювальної потужності для вирішення криптографічних рівнянь та створення нових монет називається майнінгом. На відповідь, блокчейн нагороджує перший вузол, який вирішує рівняння, 6,25 BTC.

В чому різниця між доказом роботи та доказом повноважень?

Механізм консенсусу доказу повноважень призначає роль валідаторів невеликій кількості учасників мережі. Однак, у механізмі доказу роботи валідатори використовують свою обчислювальну потужність для вирішення складних математичних задач як засіб підтвердження транзакцій. Оскільки валідатори, використовуючи механізм доказу роботи, конкурують у вирішенні складного рівняння, блокчейн винагороджує лише того, хто підтверджує транзакцію.