Ключевые выводы

  • Proof of Work (PoW) и Proof of Stake (PoS) являются двумя наиболее широко используемыми алгоритмами консенсуса блокчейна. Ключевое отличие заключается в том, как каждый выбирает участника, который будет валидировать следующий блок транзакций.

  • В PoW майнеры конкурируют, используя вычислительную мощь для решения криптографических задач. В PoS валидаторы выбираются на основе количества криптовалюты, которую они заморозили (заблокировали) в сети.

  • Ethereum завершил свой переход от PoW к PoS в сентябре 2022 года в обновлении, известном как "Слияние". Биткойн продолжает использовать PoW.

  • Оба механизма имеют компромиссы: PoW предлагает длинный трек-рекорд безопасности; PoS предлагает меньшее потребление энергии и более быструю окончательность, но сталкивается с другими вопросами централизации и безопасности.

Binance Academy courses banner

Введение

Блокчейны полагаются на механизмы консенсуса, чтобы обеспечить согласие всех участников относительно того, какие транзакции являются действительными. Без общего метода достижения согласия децентрализованная сеть не смогла бы предотвратить мошенничество или манипуляции. Proof of Work (PoW) - самый старый механизм консенсуса, используемый Биткойном с 2009 года. Proof of Stake (PoS) был предложен в 2011 году и реализован в 2012 году, и с тех пор стал доминирующей моделью для большинства новых блокчейн-сетей.

Оба механизма преследуют одну и ту же цель: защитить блокчейн от недействительных транзакций и двойных трат. Они значительно различаются в том, как это достигается, кто может участвовать и какие ресурсы требуются.

Что такое Proof of Work (PoW) и как это работает?

Proof of Work - это алгоритм консенсуса, принятый сетью Биткойн для предотвращения двойных трат. Он существовал до Биткойна, но был адаптирован и реализован Сатоши Накамото в белой книге Биткойна, опубликованной в 2008 году.

В сети PoW майнеры собирают действительные транзакции, конкурируют за производство действительного блока и транслируют его в сеть. Полные узлы затем независимо проверяют, что блок и его транзакции соответствуют правилам протокола. Первый майнер, который находит действительное решение, получает право добавить следующий блок в блокчейн и получает вознаграждение за блок в ответ. Награды за блок состоят из вновь сгенерированной криптовалюты плюс комиссии за транзакции.

На Биткойне вознаграждение за блок в настоящее время составляет 3.125 BTC (уменьшено с 6.25 BTC после уменьшения в апреле 2024 года на блоке 840,000). Количество новых биткойнов за блок сокращается вдвое примерно каждые четыре года в событии, известном как уменьшение, и это продолжится, пока общий лимит в 21 миллион BTC не будет достигнут около 2140 года.

Безопасность сетей PoW обеспечивается стоимостью вычислений. Переписывание блокчейна требует от атакующего повторного выполнения всей работы, уже выполненной, что является чрезмерно дорогим на крупных сетях, таких как Биткойн.

Что такое Proof of Stake (PoS) и как это работает?

Proof of Stake - это алгоритм консенсуса, представленный в 2011 году как альтернатива Proof of Work. Вместо того чтобы конкурировать с вычислительной мощностью, участники, называемые валидаторами, блокируют (ставят) определенное количество родной криптовалюты сети в качестве залога. Протокол затем выбирает валидаторов для предложения и подтверждения новых блоков, обычно взвешенных по количеству замороженных средств.

Валидаторы получают вознаграждения в виде комиссий за транзакции (и в некоторых сетях, дополнительных эмиссий токенов) из блоков, которые они валидируют. Чем больше монет заморожено, тем выше вероятность быть выбранным. В отличие от майнеров PoW, валидаторы не нуждаются в специализированном оборудовании. Многие сети PoS могут быть валидированы с менее специализированным оборудованием, чем майнинг PoW, хотя требования значительно варьируются в зависимости от блокчейна. Валидаторы Ethereum могут работать на относительно скромном оборудовании, но некоторые высокопроизводительные сети PoS требуют более мощных машин.

Для участия в меньших масштабах многие сети предлагают протоколы ликвидного стейкинга и пулы стейкинга, позволяя держателям вносить свой вклад в безопасность сети, не запуская полный узел валидатора самостоятельно.

Различия между Proof of Work и Proof of Stake

Несмотря на то, что они преследуют одну и ту же цель защиты блокчейна, PoW и PoS различаются в нескольких важных аспектах:

  • Кто валидирует блоки: В PoW вероятность добычи блока пропорциональна доле вычислительной мощности майнера в общей сети. В PoS она пропорциональна доле замороженных монет.

  • Оборудование: Майнерам PoW обычно требуется профессиональное оборудование ASIC или GPU. Валидаторы PoS нуждаются в стандартном компьютере с надежным интернет-соединением и необходимым залогом.

  • Энергопотребление: PoW по замыслу требует больших затрат энергии: конкуренция требует постоянных вычислительных усилий. PoS заменяет это блокировкой капитала, используя лишь малую часть энергии.

  • Награды: Награды PoW идут майнеру, который первым решает задачу. Валидаторы PoS получают долю от комиссий за транзакции из блоков, которые они выбраны валидировать.

  • Модель безопасности: Сети PoW защищены стоимостью оборудования и электричества. Сети PoS защищены риском потери замороженного капитала.

Лучше ли Proof of Stake, чем Proof of Work?

Сторонники PoS утверждают, что он улучшает PoW в ключевых областях: низкое потребление энергии, более быстрая окончательность транзакций и меньшие барьеры для участия индивидуальных валидаторов. Критики PoS, особенно сторонники Биткойна, указывают, что у PoW есть длинный трек-рекорд, который обеспечивает проверенную модель безопасности, с которой новейшие реализации PoS пока не могут сравниться.

Ни один механизм не является универсально "лучшим". Каждый включает компромиссы, которые разные сети оценили по-разному на основе своих проектных приоритетов.

Переход Ethereum на Proof of Stake

Самый значительный переход от PoW к PoS в истории крипто - это "Слияние" Ethereum, завершенное 15 сентября 2022 года. Ethereum перешел от PoW к PoS, объединив свой оригинальный уровень исполнения с Beacon Chain, уровнем координации PoS, который работал параллельно с декабря 2020 года. Обновление уменьшило потребление энергии Ethereum примерно на 99,95%. Если хотите больше деталей о том, как это повлияло на держателей ETH и валидаторов, ознакомьтесь с руководством Академии по Ethereum на Proof-of-Stake.

После Слияния ключевыми моментами стали обновление Shanghai (апрель 2023 года), которое позволило снимать замороженный ETH, и стабильный рост валидаторов. К началу 2026 года около 1 миллиона активных валидаторов участвуют в консенсусе PoS Ethereum, с примерно 37 миллионами ETH, замороженными. Минимальное требование для запуска узла одиночного валидатора остается 32 ETH, хотя пулы для стейкинга позволяют участвовать с меньшими суммами.

Риски централизации в PoW и PoS

Оба модели консенсуса несут риски централизации, хотя они проявляются по-разному.

В PoW стоимость конкурентного майнинга привела к образованию пулов майнинга. Пулы агрегируют хеширующую мощность от многих участников, позволяя меньшим майнерам получать стабильные выплаты. Однако небольшое количество крупных пулов исторически контролировало значительную долю общего хешрейта Биткойна. Ни один отдельный субъект не контролирует большинство, необходимое для атаки в 51% на Биткойн, но концентрация пулов остается постоянной проблемой для децентрализации.

В PoS концентрация благосостояния создает сопоставимую динамику. Валидаторы с большим количеством замороженных монет более вероятно будут выбраны для валидации блоков и накопления дальнейших наград. Эта динамика "чем больше ставишь, тем больше зарабатываешь" вызывает опасения о том, что более богатые участники получат непропорциональное влияние на сеть. Пулы стейкинга, хотя и улучшают доступность, могут также консолидировать голосующую мощь в руках операторов пулов.

Риски безопасности

Атака в 51% происходит, когда одно лицо получает контроль над более чем половиной валидирующей мощности сети, что позволяет ему переписывать историю транзакций, совершать двойные траты или цензурировать транзакции. Природа этой атаки отличается между PoW и PoS.

В PoW атака в 51% требует контроля над более чем половиной хешрейта сети, что требует огромных постоянных затрат на оборудование и электричество. Это делает атаки на крупные сети PoW, такие как Биткойн, чрезмерно дорогими.

В PoS эквивалентная атака часто описывается как атака в 51%, хотя точные пороги варьируются в зависимости от дизайна PoS и могут потребовать приобретения более половины замороженного запаса. В такой сети, как Ethereum, это потребует десятков миллиардов долларов в ETH. Более того, сети PoS, такие как Ethereum, включают механизм "срезания": валидаторы, действующие недобросовестно, могут потерять часть своего замороженного ETH, сожженного протоколом. Это создает прямую финансовую штраф за злонамеренное поведение, в дополнение к затратам на саму атаку.

Меньшие сети PoS с более низкими рыночными капитализациями более уязвимы: стоимость приобретения достаточного залога для контроля сети может быть ниже, что делает атаки более осуществимыми.

Недостатки Proof of Stake

PoS широко рассматривается как улучшение по сравнению с PoW в энергоэффективности, но он имеет свои собственные проблемы. Структура наград, как правило, предпочитает валидаторов с большим количеством монет, что некоторые критики описывают как "делание богатых еще более богатыми": более крупные стейкеры могут накапливать награды быстрее, которые затем могут быть повторно заморожены для получения дополнительных доходов. Эта динамика также может повлиять на управление сетью, поскольку многие блокчейны PoS предоставляют валидаторам права голоса пропорционально их ставке.

Меньшие сети PoS с более низкими общими рыночными капитализациями также более подвержены целенаправленным атакам. Нападающий мог бы постепенно приобрести достаточное количество монет, чтобы стать доминирующим валидатором, используя накопленные награды для расширения своей позиции с течением времени.

Часто задаваемые вопросы

Использует ли Ethereum все еще proof of work?

Нет. Ethereum завершил свой переход от Proof of Work к Proof of Stake 15 сентября 2022 года в обновлении, известном как Слияние. С этого момента Ethereum стал полностью сетью PoS. Биткойн все еще использует Proof of Work и не имеет объявленных планов на изменение.

В чем основное отличие между proof of work и proof of stake?

Ключевое отличие заключается в том, как каждый механизм определяет, кто валидирует следующий блок. В Proof of Work это право принадлежит майнеру, который первым решает вычислительную задачу, требующую значительных затрат на оборудование и электричество. В Proof of Stake валидаторы выбираются на основе того, сколько криптовалюты они заморозили, что требует капитала, а не вычислительной мощности.

Является ли proof of stake более экологически чистым, чем proof of work?

В общем, да. Proof of Work требует постоянных затрат энергии, поскольку майнеры должны постоянно конкурировать за решение задач. Proof of Stake заменяет это блокировкой капитала. Переход Ethereum от PoW к PoS в 2022 году уменьшил его потребление энергии примерно на 99,95%. Сеть PoW Биткойна продолжает потреблять значительные объемы электроэнергии.

Может ли сеть PoS быть атакована, как сеть PoW?

Да, но модель атаки отличается. Атака в 51% на PoW требует контроля большинства майнинг мощности. Эквивалент PoS требует приобретения большинства замороженных монет. На крупных сетях, таких как Ethereum, обе формы атаки являются чрезвычайно дорогими. PoS добавляет дополнительный сдерживающий фактор: срезание, которое уничтожает часть залога атакующего, если обнаружено недобросовестное поведение.

Что более децентрализовано, PoW или PoS?

Оба имеют риски централизации. PoW склонен к концентрации пулов майнинга из-за затрат на оборудование и энергию. PoS склонен к концентрации ставок среди более богатых валидаторов. Ни одна модель не гарантирует полной децентрализации. Степень децентрализации зависит от конкретной сети, ее размера и того, как участие распределяется на практике.

Заключительные мысли

Proof of Work и Proof of Stake представляют собой два различных подхода к решению одной и той же проблемы: как достичь консенсуса в децентрализованной сети, не доверяя ни одному отдельному участнику. PoW имеет более длинный трек-рекорд и остается основой модели безопасности Биткойна. PoS стал доминирующим выбором для новых сетей, успешный переход Ethereum в 2022 году демонстрирует, что крупные, зрелые блокчейны могут сделать этот переход.

Дополнительное чтение

  • Что такое Proof of Work (PoW)?

  • Что такое Proof of Stake (PoS)?

  • Ethereum на Proof-of-Stake: что нужно знать держателям Ethereum

  • Объяснение пулов майнинга

  • Что такое ликвидный стейкинг?

Отказ от ответственности: Этот контент представлен вам на основании "как есть" для общей информации и образовательных целей, без каких-либо представлений или гарантий. Его не следует рассматривать как финансовый, юридический или другой профессиональный совет, и он не предназначен для рекомендации покупки какого-либо конкретного продукта или услуги. Вам следует обратиться за советом к соответствующим профессиональным консультантам. Если контент предоставлен сторонним автором, обратите внимание, что эти мнения принадлежат стороннему автору и не обязательно отражают мнение Binance Academy. Цены на цифровые активы могут быть волатильными. Стоимость ваших инвестиций может как увеличиться, так и уменьшиться, и вы можете не вернуть вложенную сумму. Вы несете полную ответственность за свои инвестиционные решения, и Binance Academy не несет ответственности за любые убытки, которые вы можете понести. Для получения дополнительной информации смотрите наши Условия использования, Предупреждение о рисках и Условия Binance Academy.