ТЛ;ДР

Доказательство работы (PoW) и Доказательство доли (PoS) являются наиболее распространенными механизмами консенсуса. Они используются основными криптовалютами для защиты и гарантии функционирования их сети.

Биткойн использует Proof of Work для проверки транзакций и защиты сети. Помимо других функций, PoW предотвращает двойные траты. Блокчейн защищен участниками, называемыми майнерами, которые используют вычислительную мощность для борьбы за право подтверждать новые блоки и обновлять блокчейн. Когда майнер успешно подтверждает новый блок, он получает вознаграждение в BTC от сети. По состоянию на декабрь 2021 года, успешно добыв блок Биткойн, майнер может получить вознаграждение за блок в размере 6,25 BTC плюс комиссию за транзакцию.

Основное различие между PoW и PoS заключается в том, как они определяют, кто может проверять блок транзакций. Proof of Stake — самая популярная альтернатива Proof of Work. Это консенсусный механизм, целью которого является устранение некоторых ограничений PoW, таких как проблемы масштабируемости и высокое энергопотребление. В PoS участники называются валидаторами. Им не нужно использовать оборудование с высокой вычислительной мощностью, чтобы конкурировать за возможность проверить блок. Вместо этого им необходимо сделать ставку на криптовалюты, основанные на блокчейне. Затем сеть выбирает победителя на основе суммы поставленной криптовалюты. Пользователь, выбранный в качестве валидатора, получит часть комиссии за транзакцию за проверяемый блок. Чем больше монет будет поставлено на ставку, тем больше шансов быть выбранным в качестве валидатора.

Введение

Чтобы гарантировать достоверность транзакций, записанных в блокчейне, сети используют различные механизмы консенсуса. Доказательство работы (PoW) — старейший механизм. Созданный Сатоши Накамото, многие считают его одной из самых безопасных альтернатив. Proof of Stake (PoS) был создан позже, но сегодня он используется в большинстве альткойн-проектов.

Помимо Биткойна, PoW также используют другие основные криптовалюты, такие как Ethereum (ETH) и Litecoin (LTC). PoS используется Binance Coin (BNB), Solana (SOL), Cardano (ADA) и другими альткойнами. Важно помнить, что Ethereum намерен изменить свой механизм с PoW на PoS в 2022 году.

Что такое доказательство работы (PoW) и как оно работает?

Доказательство работы (PoW) — это алгоритм консенсуса, принятый сетью Биткойн и многими другими криптовалютами для предотвращения двойных расходов. Он был представлен Сатоши Накамото в официальном документе Биткойна, опубликованном в 2008 году.

По сути, PoW определяет, как блокчейн Биткойна достигает распределенного консенсуса. Он используется для проверки не требующих доверия одноранговых транзакций без необходимости использования сторонних посредников.

В сети PoW, такой как Биткойн, транзакции проверяются майнерами. Это участники, которые используют большое количество ресурсов для обеспечения корректного и безопасного функционирования сети. Помимо других задач, майнеры создают и проверяют блоки транзакций. Но чтобы побороться за право проверить следующий блок, они используют узкоспециализированное оборудование для майнинга для решения сложных математических задач. 

Первый майнер, которому удастся найти правильное решение этих математических задач, получает право добавить свой блок в блокчейн и получить то, что мы называем вознаграждением за блок. Награды за блоки состоят из вновь сгенерированных криптовалют плюс комиссий за транзакции. Количество криптовалют, получаемых в качестве вознаграждения за блок, варьируется в зависимости от сети. Например, в блокчейне Биткойн успешный майнер получает в качестве вознаграждения за блок 6,25 BTC плюс комиссию за транзакцию (по состоянию на декабрь 2021 года). Однако количество новых BTC, генерируемых на блок, уменьшается на 50% каждые 210 000 блоков (примерно каждые четыре года) из-за механизма, известного как халвинг.

Если вы хотите узнать больше о модели Proof of Work, прочтите статью Что такое Proof of Work (PoW)?. 

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

Proof of Stake (PoS) — это консенсусный алгоритм, представленный в 2011 году в качестве альтернативы Proof of Work. Его цель — решить проблемы масштабируемости сетей PoW. PoS — второй по популярности алгоритм, принятый в таких криптовалютах, как Binance Coin (BNB), Solana (SOL) и Cardano (ADA).

PoW и PoS преследуют одну и ту же цель — достичь консенсуса в блокчейне, но PoS использует другой способ определения того, кто проверяет блок транзакций. В блокчейнах PoS нет майнеров. Вместо того, чтобы полагаться на мощные компьютеры в борьбе за права проверки блоков, валидаторы PoS полагаются на свои запасы криптовалюты.

Чтобы иметь право подтвердить блок, участникам необходимо заблокировать определенное количество монет в конкретном смарт-контракте в блокчейне. Этот процесс известен как ставка. Затем протокол PoS назначит участника для проверки следующего блока. В зависимости от сети этот выбор может быть сделан случайным образом или в зависимости от стоимости ставок (долей владения). Выбранный валидатор может получать в качестве вознаграждения комиссию за транзакцию из проверенного им блока. Как правило, чем больше монет заблокировано в ставке, тем больше шансов быть выбранным.

Дополнительную информацию см. в статье «Доказательство доли (PoS)». 

Различия между Proof of Work и Proof of Stake

Оба являются механизмами консенсуса, которые гарантируют безопасность и функционирование сети блокчейна, но между ними есть различия. Основное различие, конечно, заключается в том, как PoW и PoS определяют, какой участник проверяет новые транзакции. Чтобы лучше понять, давайте взглянем на таблицу ниже:

Является ли Proof of Stake лучше, чем Proof of Work?

Сторонники Proof of Stake утверждают, что PoS имеет некоторые преимущества перед PoW, особенно с точки зрения масштабируемости и скорости транзакций. Они также утверждают, что механизм PoS менее вреден для окружающей среды, чем PoW. С другой стороны, многие сторонники PoW утверждают, что PoS, как новая технология, еще не доказала свой потенциал с точки зрения сетевой безопасности. Тот факт, что сети PoW требуют значительного количества ресурсов (оборудование для майнинга, электричество и т. д.), делает их более дорогими и сложными для проведения атак. Это особенно верно для Биткойна, который является крупнейшим блокчейном PoW.

Как уже упоминалось, Ethereum (ETH) намерен изменить свою систему PoW на PoS с обновлением Ethereum 2.0. ETH 2.0 — это долгожданное обновление сети Ethereum, которое, как ожидается, улучшит ее производительность и решит проблемы масштабируемости. После внедрения PoS на Ethereum любой, у кого есть как минимум 32 ETH, сможет участвовать в стейкинге, чтобы стать валидатором и получать вознаграждения. 

PoS лучше, чем PoW? Что заставило вторую по величине криптовалюту по рыночной капитализации принять решение о принятии нового механизма консенсуса?

Риск централизации

В блокчейнах Proof of Work майнинг предполагает использование вычислительной мощности для хеширования данных блока до тех пор, пока не будет найдено действительное решение. Для сегодняшних ведущих криптовалют решения для майнинга становятся все более сложными, а процесс получения больших объемов хэшей может быть очень дорогим с точки зрения оборудования и электроэнергии.

Поэтому некоторые майнеры предпочитают аккумулировать свои ресурсы в майнинг-пулах, чтобы увеличить шансы на получение вознаграждения за блок. Некоторые крупные майнинговые пулы инвестируют миллионы долларов и контролируют тысячи ASIC-оборудования для майнинга, чтобы генерировать как можно больше вычислительной мощности.

В настоящее время, по состоянию на декабрь 2021 года, 4 крупнейших майнинг-пула контролируют около 50% общей хэш-мощности Биткойна. Доминирование майнинговых пулов очень затрудняет майнинг для отдельных криптоэнтузиастов. 

Но насколько децентрализован майнинг? С одной стороны, до сих пор не существует единого субъекта, способного контролировать подтверждения в сети. Если бы это произошло, была бы возможна атака 51%, и сеть потеряла бы свою ценность. Некоторые утверждают, что, хотя майнинг все еще децентрализован, он уже не имеет высокой степени децентрализации. Некоторые области, такие как производители оборудования для майнинга и производители энергии, по-прежнему доминируют в майнинге и снижают общую децентрализацию блокчейнов Proof of Work.

Механизм консенсуса Proof of Stake использует другой подход и заменяет мощность майнинга процессом ставок. Этот механизм снижает барьеры для входа и позволяет любому человеку подтверждать транзакции, уменьшая акцент на местоположении, оборудовании и других факторах. Ваша ставка просто определяется количеством имеющихся у вас жетонов.

Однако большинство сетей PoS требуют запуска узла валидатора, чтобы начать подтверждение транзакций. Это может быть дорогостоящий процесс, но не такой дорогой, как обслуживание нескольких майнинговых установок. Затем пользователи предлагают свои поставленные токены определенным валидаторам по модели, аналогичной пулам майнинга. Таким образом, хотя Proof of Stake облегчает участие отдельных пользователей, оно по-прежнему подвержено той же проблеме централизации, что и майнинговые пулы.

Риски безопасности

Помимо риска централизации, тот факт, что четыре крупнейших майнинг-пула обладают большей частью хеш-мощности сети Биткойн, потенциально может увеличить риск атаки 51%. Атака 51% относится к потенциальной атаке на безопасность системы блокчейна со стороны злоумышленника или организации, которая становится способной контролировать более 50% общей хэш-мощности сети. В этом случае злоумышленник может изменить алгоритм консенсуса блокчейна и получить выгоду от двойных расходов, отклонения или изменения записей транзакций или даже блокировки процесса майнинга других майнеров. Однако это вряд ли произойдет с Биткойном из-за размера его сети.

С другой стороны, при атаке на блокчейн PoS необходимо владеть более чем 50% монет в сети. Это приведет к увеличению рыночного спроса и цены валюты, что может стоить миллиарды долларов. Даже если произойдет атака 51%, стоимость поставленных монет резко упадет, поскольку сеть будет скомпрометирована. Таким образом, атака 51% вряд ли произойдет с криптовалютой, использующей консенсус PoS, особенно если это монета с большой рыночной капитализацией.

Отрицательные стороны Proof of Stake

Многие считают Proof of Stake лучшей альтернативой Proof of Work, но важно отметить, что в алгоритме PoS также есть недостатки. Благодаря механизму распределения вознаграждений валидаторы с большим количеством поставленных активов имеют больше шансов проверить следующий блок. Чем больше монет накапливает валидатор, тем больше монет он может поставить на кон и получить вознаграждение. Многие критикуют ее, говоря, что эта система «делает богатых еще богаче». Эти «более богатые» валидаторы также могут влиять на голосование в сети, поскольку блокчейны PoS часто предоставляют валидаторам права управления.

Еще одной проблемой являются риски безопасности для криптовалют с меньшей рыночной капитализацией, использующих механизм PoS. Как уже упоминалось, атака 51% вряд ли произойдет с более популярными криптовалютами, такими как ETH или BNB. Однако цифровые активы с более низкой стоимостью более уязвимы для атак. Хакеры могут получить достаточно монет, чтобы получить преимущество перед другими валидаторами. В результате они могут злоупотреблять системой PoS, часто выбираясь в качестве валидаторов. Полученные награды можно использовать в процессе ставок, увеличивая шансы быть выбранным снова в следующем раунде.

Заключительные соображения

Proof of Work и Proof of Stake — это консолидированные механизмы в криптоэкосистеме. Трудно сказать, какой из протоколов консенсуса работает лучше всего. PoW можно критиковать за высокие выбросы углекислого газа во время майнинга, но он оказался эффективным алгоритмом для обеспечения безопасности сетей блокчейнов. Однако с переходом Ethereum с PoW на PoS Proof of Stake может стать наиболее используемым механизмом для новых проектов в будущем.