Краткое содержание
Доказательство работы (PoW) и Доказательство доли (PoS) — два наиболее распространенных механизма консенсуса, и основные криптовалюты используют их для обеспечения собственной сетевой безопасности.
Биткойн использует доказательство работы для проверки транзакций и обеспечения безопасности сети. Кроме того, доказательство работы может предотвратить проблемы двойного расходования. Безопасность блокчейна охраняют участники, называемые «майнеры», которые конкурируют друг с другом, используя вычислительную мощность, чтобы получить право подтверждать новые блоки и обновлять блокчейн. Успешные майнеры награждаются сетью биткойнами. По состоянию на декабрь 2021 года майнеры будут получать вознаграждение в размере 6,25 биткойнов за каждый успешно добытый блок биткойнов, плюс комиссию за транзакцию.
Основное различие между Proof of Work и Proof of Stake заключается в способе выбора валидаторов блочных транзакций. Proof of Stake — самая популярная альтернатива Proof of Work и механизм консенсуса, разработанный для устранения ограничений Proof of Work, таких как проблемы масштабируемости и энергопотребления. Участникам доказательства доли, называемым «валидаторами», не нужно использовать мощные аппаратные устройства для конкуренции за возможность верифицировать блоки, а просто поставить (заблокировать) собственную криптовалюту блокчейна. Затем сеть выбирает победителя на основе суммы ставки в криптовалюте и награждает победителя процентом комиссии за транзакцию от проверенных блоков. Чем больше токенов поставлено на кон, тем больше шансов стать валидатором.
Введение
Обеспечить обмен записями в блокчейне. Среди них механизм Proof of Work (PoW) появился раньше всех. Этот механизм был создан Сатоши Накамото и признан одной из наиболее безопасных альтернатив. Затем последовало доказательство доли (PoS), которое сейчас особенно распространено среди альткойн-проектов.
Помимо Биткойна, доказательство работы также используется в основных криптовалютах, таких как Ethereum (ETH) и Litecoin (LTC). Напротив, доказательство доли используется для Binance Coin (BNB), Solana (SOL), Cardano (ADA) и других альткойнов. Стоит отметить, что Ethereum перейдет с доказательства работы на доказательство доли в 2022 году.
Что такое доказательство работы (PoW) и как оно работает?
Доказательство работы (PoW) — это консенсусный алгоритм, используемый сетью Биткойн и многими другими криптовалютами для предотвращения проблемы двойного расходования. Сатоши Накамото предложил эту концепцию в официальном документе Биткойна, выпущенном в 2008 году.
Доказательство работы по существу определяет способ, которым блокчейн Биткойна достигает распределенного консенсуса. Он проверяет одноранговые транзакции надежным способом без участия сторонних посредников.
В сети PoW, такой как Биткойн, транзакции проверяются майнерами. Они являются участниками сети и используют значительные ресурсы для обеспечения продолжения безопасной и нормальной работы сети. Майнеры также отвечают за такие задачи, как создание и проверка транзакций блоков. Чтобы получить право на проверку следующего блока, майнеры используют узкоспециализированное оборудование для майнинга для решения сложных математических задач.
Первый майнер, успешно решивший эти математические задачи, получает право добавить блок в блокчейн и получает так называемое вознаграждение за блок. Награды за блоки состоят из вновь сгенерированной криптовалюты и комиссий за транзакции. В зависимости от условий сети количество криптовалюты в награде за блок также будет меняться. Например, майнер, который успешно добудет блок из блокчейна Биткойн, получит вознаграждение в размере 6,25 биткойнов и комиссию за транзакцию за каждый блок (по состоянию на декабрь 2021 года). Однако из-за механизма халвинга каждые 210 000 блоков (примерно четыре года) количество новых биткойнов, генерируемых на блок, будет уменьшаться на 50%.
Чтобы узнать больше о модели Proof of Work, прочтите «Что такое Proof of Work (PoW)?» 》.
Что такое Proof of Stake (PoS) и как оно работает?
Proof of Stake (PoS) — это консенсусный алгоритм, запущенный в 2011 году. Он является альтернативой Proof of Work и направлен на устранение ограничений масштабируемости Proof of Work. Доказательство доли — второй по популярности алгоритм, используемый такими криптовалютами, как Binance Coin (BNB), Solana (SOL) и Cardano (ADA).
В то время как Proof-of-Work и Proof-of-Stake преследуют одну и ту же цель — достижение консенсуса в блокчейне, Proof-of-Stake использует разные методы для определения валидаторов блочных транзакций. В блокчейне с доказательством доли нет майнеров. Валидаторы Proof-of-Stake конкурируют за права проверки блоков на основе своих индивидуальных запасов криптовалюты, а не на производительности компьютера.
Участники могут получить права на проверку блоков, заблокировав определенное количество токенов в конкретном смарт-контракте блокчейна. Этот процесс называется «ставка». Затем протокол доказательства доли назначит валидаторов для проверки следующего блока. В зависимости от сети процесс выбора будет случайным или определяться холдингами (суммой ставки). Отобранные валидаторы вознаграждаются комиссией за транзакцию блоков, которые они проверяют. Вообще говоря, чем больше токенов поставлено на кон, тем больше шансов быть выбранным в качестве валидатора.
Более подробную информацию можно найти в «Подробном объяснении доказательства доли (PoS)».
Разница между доказательством работы (PoW) и доказательством доли (PoS)
Хотя они оба принадлежат к механизму консенсуса, обеспечивающему безопасность сети блокчейн, между ними существуют определенные различия. Очевидно, что основное отличие Proof-of-Work от Proof-of-Stake — это выбранный способ проверки новых участников транзакции. Для более четкого понимания давайте взглянем на следующую таблицу:
Является ли Proof of Stake лучше, чем Proof of Work?
Сторонники Proof-of-Stake считают, что Proof-of-Stake имеет преимущества перед Proof-of-Work, особенно с точки зрения масштабируемости и скорости транзакций. Некоторые утверждают, что токены доказательства доли менее вредны для окружающей среды, чем доказательство работы. Напротив, многие сторонники доказательства работы считают, что доказательство доли, как более новая технология, еще предстоит определить ее потенциал в сетевой безопасности. Сеть доказательства работы требует поддержки большого количества ресурсов, таких как оборудование для майнинга и электричество. В результате стоимость атаки будет выше. Это особенно актуально для Биткойна, крупнейшего блокчейна с доказательством работы.
Как упоминалось ранее, Ethereum (ETH) перейдет с Proof-of-Work на Proof-of-Stake при обновлении до Ethereum 2.0. Ethereum 2.0 — это долгожданное обновление сети Ethereum, предназначенное для повышения производительности сети и решения проблем масштабируемости. После того, как Ethereum внедрит Proof of Stake, все пользователи, владеющие 32 монетами Ether, смогут участвовать в стейкинге, чтобы стать валидатором и получать вознаграждения.
Является ли Proof of Stake лучше, чем Proof of Work? В чем причина того, что вторая по величине криптовалюта по рыночной капитализации приняла этот новый механизм консенсуса?
Риск централизации
Майнинг в блокчейне с доказательством работы требует использования вычислительной мощности для многократного изучения данных блока, пока не будет найдено эффективное решение. Поиск решений для нынешних основных криптовалют становится все более сложным. Процесс исчерпывающего вычисления хэшей требует дорогостоящего оборудования и электричества.
Поэтому некоторые майнеры предпочитают концентрировать майнинговые ресурсы в майнинг-пулах, чтобы увеличить свои шансы на получение вознаграждения за блок. Некоторые крупные майнинговые пулы инвестируют миллионы долларов и контролируют десятки тысяч оборудования для майнинга на интегральных схемах для конкретных приложений (ASIC), чтобы генерировать как можно больше хеш-мощности.
По состоянию на декабрь 2021 года четыре крупнейших майнинговых пула в совокупности контролируют почти 50% общей хеш-мощности Биткойна. Когда майнинг-пулы монополизированы, энтузиастам криптовалюты крайне сложно добывать блоки самостоятельно.
Итак, насколько децентрализован майнинг? Во-первых, ни одна организация не имеет полного контроля над проверкой сети. Если это произойдет, может произойти атака 51%, и сеть потеряет ценность. Некоторые утверждают, что, хотя майнинг все еще децентрализован, он уже не в той степени. В некотором смысле производители горнодобывающего оборудования и энергии по-прежнему контролируют жизненную силу майнинга, снижая общую степень децентрализации блокчейна, устойчивого к рабочей нагрузке.
Механизм консенсуса «доказательство доли» использует другой подход, заменяя мощность майнинга ставкой. Этот механизм снижает барьеры входа для частных лиц для подтверждения транзакций, уменьшая зависимость от местоположения, устройства и других факторов. Ставка просто определяется количеством имеющихся токенов.
Однако большинству сетей PoS требуются узлы-валидаторы для начала проверки транзакций. Это может быть дорого в эксплуатации, но оно не стоит затрат на несколько майнинговых машин. Пользователи доверяют токены конкретным верификаторам, образуя модель, похожую на пул майнинга. Таким образом, хотя обычным пользователям легче участвовать в доказательстве доли, оно по-прежнему подвержено проблемам централизации, таким как пулы майнинга.
Риск безопасности
Помимо риска централизации, четыре крупнейших майнинг-пула контролируют большую часть хеш-мощности сети Биткойн, что увеличивает риск атаки 51%. Атака 51% означает, что злоумышленник или организация могут начать атаку безопасности на систему блокчейна после того, как контролируют более 50% общей хеш-мощности всей сети. Злоумышленники будут полностью контролировать алгоритм консенсуса блокчейна и совершать вредоносные действия ради личной выгоды, например, вызывать проблемы двойного расходования, отклонять или изменять записи транзакций или препятствовать майнингу другими лицами. Однако, учитывая размер сети Биткойн, вероятность такой атаки крайне мала.
Для сравнения: если кто-то атакует блокчейн с доказательством доли, ему потребуется владеть более 50% токенов в сети. Это приведет к увеличению рыночного спроса и цен на токены и будет стоить десятки миллиардов долларов. Даже если атака 51% будет успешно проведена, стоимость токенов, поставленных злоумышленником, резко упадет из-за компрометации сети. Таким образом, криптовалюты, использующие консенсус PoS, особенно если они имеют большую рыночную капитализацию, практически невосприимчивы к атакам 51%.
Недостатки доказательства доли
Многие считают, что Proof of Stake — это оптимальная альтернатива Proof of Work, однако стоит отметить, что алгоритм Proof of Stake также имеет недостатки. В зависимости от механизма распределения вознаграждений, чем больше активов ставит валидатор, тем больше вероятность, что он получит возможность проверить следующий блок. Чем больше токенов накапливает валидатор, тем больше токенов он может поставить на кон и заработать, поэтому многие люди обвиняют это в том, что «богатые становятся богатыми». Поскольку блокчейны с доказательством доли обычно передают права управления валидаторам, эти «более богатые» валидаторы также влияют на количество голосов в сети.
Еще одной проблемой являются риски безопасности, с которыми сталкиваются криптовалюты с меньшей рыночной капитализацией, использующие доказательство доли. Как упоминалось выше, более популярные криптовалюты, такие как Ethereum или Binance Coin, практически невосприимчивы к атакам 51%. Однако меньшие по размеру цифровые активы с более низкой стоимостью более уязвимы для атак. Злоумышленник, приобретший достаточное количество токенов, может одержать верх в конкуренции с другими валидаторами. Поскольку их часто выбирают в качестве валидаторов, они могут воспользоваться преимуществами системы доказательства доли. Затем они снова делают ставку на заработанные награды, чтобы увеличить свои шансы быть выбранными в следующем раунде.
Подведем итог
Доказательство работы и доказательство доли имеют свое место в экосистеме криптовалют, и может быть сложно сказать, какой протокол консенсуса более эффективен. Из-за высоких выбросов углекислого газа в процессе добычи полезных ископаемых доказательство рабочей нагрузки подвергалось критике, но оно по-прежнему является признанным алгоритмом безопасности для защиты сетей блокчейнов. Тем не менее, по мере того, как Ethereum переходит от доказательства работы к доказательству доли, система доказательства доли будет набирать обороты благодаря появлению новых проектов в будущем.