Ключові висновки
Proof of Work (PoW) і Proof of Stake (PoS) є двома найпоширенішими алгоритмами консенсусу блокчейна. Основна різниця полягає в тому, як кожен вибирає учасника, який отримує право валідовувати наступний блок транзакцій.
У PoW майнери змагаються, використовуючи обчислювальну потужність для розв'язання криптографічних головоломок. У PoS валідатори обираються на основі кількості криптовалюти, яку вони задіяли (заблокували) у мережі.
Ethereum завершив свій перехід з PoW на PoS у вересні 2022 року в оновленні, відомому як “The Merge”. Біткоїн продовжує використовувати PoW.
Обидва механізми мають компроміси: PoW пропонує тривалу історію безпеки; PoS пропонує нижче споживання енергії та швидше завершення, але стикається з іншими питаннями централізації та безпеки.
Вступ
Блокчейни спираються на механізми консенсусу, щоб забезпечити, що всі учасники погоджуються, які транзакції є дійсними. Без спільного методу досягнення угоди децентралізована мережа не мала б способу запобігти шахрайству або маніпуляціям. Proof of Work (PoW) є найстарішим механізмом консенсусу, який використовує Біткоїн з 2009 року. Proof of Stake (PoS) був запропонований у 2011 році і реалізований у 2012 році, і з тих пір став домінуючою моделлю для більшості новіших блокчейн-мереж.
Обидва механізми мають однакову мету: забезпечити блокчейн від недійсних транзакцій і подвоєння витрат. Вони суттєво відрізняються в тому, як цього досягають, хто може брати участь і які ресурси потрібні.
Що таке Proof of Work (PoW) і як це працює?
Proof of Work - це алгоритм консенсусу, прийнятий мережею Bitcoin для запобігання подвоєнню витрат. Він існував до Біткоїна, але був адаптований і реалізований Сатоші Накамото у білому папері Біткоїна, опублікованому в 2008 році.
У мережі PoW майнери збирають дійсні транзакції, змагаються, щоб створити дійсний блок, і транслюють його в мережу. Повні вузли потім незалежно перевіряють, що блок і його транзакції відповідають правилам протоколу. Перший майнер, який знаходить дійсне рішення, отримує право додати наступний блок до блокчейну і отримує винагороду за блок у відповідь. Нагороди за блок складаються з новоствореної криптовалюти плюс комісії за транзакції.
На Біткоїні винагорода за блок наразі становить 3,125 BTC (знижена з 6,25 BTC після зменшення у квітні 2024 року на блоці 840,000). Кількість нових біткоїнів на блок зменшується вдвічі приблизно кожні чотири роки в події, відомій як зменшення, і це продовжиться, поки не буде досягнуто загального ліміту постачання у 21 мільйон BTC близько 2140 року.
Безпека мереж PoW полягає у витратах на обчислення. Переписування блокчейну вимагає від атакуючого повторення всього виконаного раніше, що є надто дорогим для великих мереж, таких як Біткоїн.
Що таке Proof of Stake (PoS) і як це працює?
Proof of Stake - це алгоритм консенсусу, представлений у 2011 році як альтернатива Proof of Work. Замість того, щоб змагатися з обчислювальною потужністю, учасники, яких називають валідаторами, блокують (стейкають) певну кількість рідної криптовалюти мережі як заставу. Потім протокол обирає валідаторів для пропозиції та підтвердження нових блоків, зазвичай зважуючи за кількістю задіяних.
Валідатори отримують винагороди у вигляді комісій за транзакції (і в деяких мережах, додаткового випуску токенів) з блоків, які вони валідовують. Чим більше монет задіяно, тим вищий шанс бути обраним. На відміну від майнерів PoW, валідаторам не потрібно спеціалізоване обладнання. Багато мереж PoS можуть бути валідовані з менш спеціалізованим обладнанням, ніж майнінг PoW, хоча вимоги значно варіюються в залежності від блокчейну. Валідатори Ethereum можуть працювати на відносно скромному обладнанні, але деякі мережі PoS з високою пропускною здатністю вимагатимуть потужніших машин.
Для участі в малих масштабах багато мереж пропонують протоколи ліквідного стейкінгу та стейкінгові пулі, що дозволяє власникам сприяти безпеці мережі без необхідності запуску повного валідаторського вузла.
Відмінності між Proof of Work і Proof of Stake
Незважаючи на спільну мету забезпечити блокчейн, PoW і PoS суттєво відрізняються в кількох важливих аспектах:
Хто валідовує блоки: У PoW імовірність видобутку блоку пропорційна частці майнера в загальному обчислювальному потужності мережі. У PoS вона пропорційна частці монет, які були задіяні.
Обладнання: Майнерам PoW зазвичай потрібне професійне обладнання ASIC або GPU. Валідатори PoS потребують стандартного комп'ютера з надійним інтернет-з'єднанням, плюс необхідний стейк.
Витрати енергії: PoW за визначенням енергоємний: конкуренція вимагає постійних обчислювальних зусиль. PoS замінює це блокуванням капіталу, використовуючи частину енергії.
Нагороди: Нагороди PoW отримує майнер, який першим розв'язує головоломку. Валідатори PoS отримують частку від комісій за транзакції з блоків, які вони обрали для валідації.
Модель безпеки: Мережі PoW захищені витратами на обладнання та електрику. Мережі PoS захищені ризиком втрати задіяного капіталу.
Чи краще довіряти PoS, ніж PoW?
Прихильники PoS стверджують, що він покращує PoW у ключових аспектах: нижче споживання енергії, швидше завершення транзакцій і нижчі бар'єри для участі окремих валідаторів. Критики PoS, особливо прихильники Біткоїна, вказують на те, що тривала історія PoW забезпечує йому перевірену модель безпеки, яка поки що не досягнута новими реалізаціями PoS на еквівалентних часових масштабах.
Жоден з механізмів не є універсально "кращим". Кожен має компроміси, які різні мережі оцінили по-різному на основі своїх пріоритетів дизайну.
Перехід Ethereum на Proof of Stake
Найзначніший перехід з PoW на PoS в історії криптовалют стався під час "The Merge" Ethereum, завершеного 15 вересня 2022 року. Ethereum перейшов з PoW на PoS, об'єднавши свій оригінальний шар виконання з Beacon Chain, шаром координації PoS, який працював паралельно з грудня 2020 року. Оновлення зменшило споживання енергії Ethereum приблизно на 99,95%. Якщо ви хочете більше деталей про те, як це вплинуло на власників ETH і валідаторів, перегляньте посібник Академії про Ethereum на Proof-of-Stake.
Після Merge ключові етапи включають оновлення Shanghai (квітень 2023 року), яке дозволило виведення задіяного ETH, і стабільний ріст валідаторів. До початку 2026 року приблизно 1 мільйон активних валідаторів брали участь у консенсусі PoS Ethereum, з приблизно 37 мільйонами ETH задіяними. Мінімальна вимога для запуску окремого валідаторського вузла залишається 32 ETH, хоча стейкінгові пулі дозволяють брати участь з меншими сумами.
Ризики централізації в PoW та PoS
Обидві моделі консенсусу несуть ризики централізації, хоча вони проявляються по-різному.
У PoW витрати на конкурентне майнінг призвели до формування майнінг-пулів. Пули агрегують хешингову потужність від багатьох учасників, дозволяючи меншим майнерам отримувати стабільні виплати. Однак невелика кількість великих пулів історично контролювала значну частку загального хешрейту Біткоїна. Жоден єдиний суб'єкт не контролює більшість, необхідну для атаки на 51% на Біткоїн, але концентрація пулів залишається постійною проблемою для децентралізації.
У PoS концентрація багатства створює аналогічну динаміку. Валідатори з більшою кількістю задіяних монет мають більше шансів бути обраними для валідації блоків і накопичувати подальші нагороди. Ця динаміка "чим більше ти задіюєш, тим більше заробляєш" викликає занепокоєння щодо того, що багатші учасники отримують непропорційний вплив на мережу. Стейкінгові пули, хоча й покращують доступність, можуть також консолідувати голосувальну силу в руках операторів пулів.
Ризики безпеки
Атака на 51% відбувається, коли єдиний суб'єкт отримує контроль над більш ніж половиною валідаторської потужності мережі, що дозволяє їм переписувати історію транзакцій, витрачати кошти двічі або цензурувати транзакції. Природа цієї атаки відрізняється між PoW і PoS.
У PoW атака на 51% вимагає контролю над більш ніж половиною хешрейту мережі, що вимагає величезних постійних витрат на обладнання та електрику. Це робить атаки на великі мережі PoW, такі як Біткоїн, надто дорогими.
У PoS еквівалентна атака часто описується як атака на 51%, хоча точні пороги варіюються в залежності від дизайну PoS і можуть вимагати отримання більше половини задіяних запасів. У мережі, такій як Ethereum, це вимагало б десятків мільярдів доларів у ETH. Більше того, мережі PoS, такі як Ethereum, включають механізм "слешингу": валідатори, які діють нечесно, можуть мати частину свого задіяного ETH спаленою протоколом. Це створює прямий фінансовий штраф за злочинну поведінку, на додачу до витрат самої атаки.
Менші мережі PoS з нижчими капіталізаціями на ринку є більш вразливими: вартість отримання достатньої частки для контролю над мережею може бути нижчою, що робить атаки більш реальними.
Недоліки Proof of Stake
PoS широко розглядається як покращення над PoW в енергоефективності, але має свої виклики. Структура винагород зазвичай надає перевагу валідаторам з більшою кількістю монет, що деякі критики описують як “збагачення багатих”: більші стейкери можуть накопичувати нагороди швидше, які вони можуть потім знову стейкати для отримання більше. Ця динаміка може також впливати на управління мережею, оскільки багато блокчейнів PoS надають валідаторам голосувальні права пропорційно їхньому стейку.
Менші мережі PoS з нижчими загальними капіталізаціями ринку також більш піддані цілеспрямованим атакам. Атакуючий може поступово отримувати достатню кількість монет, щоб стати домінуючим валідатором, використовуючи накопичені нагороди для розширення своїх позицій з часом.
Часті запитання
Чи використовує Ethereum ще proof of work?
Ні. Ethereum завершив свій перехід з Proof of Work на Proof of Stake 15 вересня 2022 року в оновленні, відомому як The Merge. Ethereum з того часу є повністю PoS мережею. Біткоїн все ще використовує Proof of Work і не має оголошених планів на зміну.
У чому основна різниця між proof of work і proof of stake?
Основна різниця полягає в тому, як кожен механізм вирішує, хто валідовує наступний блок. У Proof of Work це право належить майнеру, який першим розв'язує обчислювальну головоломку, що вимагає значних ресурсів обладнання та електрики. У Proof of Stake валідатори обираються на основі того, скільки криптовалюти вони задіяли, що вимагає капіталу, а не обчислювальної потужності.
Чи є proof of stake більш екологічно чистим, ніж proof of work?
В загальному, так. Proof of Work вимагає постійних витрат енергії, оскільки майнери повинні постійно змагатися, щоб розв'язати головоломки. Proof of Stake замінює це блокуванням капіталу. Перехід Ethereum з PoW на PoS у 2022 році зменшив його енергоспоживання приблизно на 99,95%. Мережа Bitcoin PoW продовжує споживати значну кількість електрики.
Чи може PoS мережа бути атакована як PoW мережа?
Так, але модель атаки інша. Атака на 51% у PoW вимагає контролю більшості майнінгової потужності. Еквівалент PoS вимагає отримання більшості задіяних монет. У великих мережах, таких як Ethereum, обидва типи атак є надзвичайно дорогими. PoS додає додатковий стримуючий фактор: слешинг, який знищує частину застави атакуючого, якщо виявлено нечесну поведінку.
Що є більш децентралізованим, PoW чи PoS?
Обидва мають ризики централізації. PoW схиляється до концентрації в майнінгових пулах через витрати на обладнання та енергію. PoS схиляється до концентрації стейку серед багатших валідаторів. Жодна модель не гарантує повну децентралізацію. Ступінь децентралізації значною мірою залежить від конкретної мережі, її розміру та того, як участь розподіляється на практиці.
Заключні думки
Proof of Work і Proof of Stake представляють два різні підходи до вирішення однієї й тієї ж проблеми: як досягти консенсусу в децентралізованій мережі без довіри до жодного окремого учасника. PoW має тривалу історію і залишається основою моделі безпеки Біткоїна. PoS став домінуючим вибором для новіших мереж, з успішним переходом Ethereum у 2022 році, що демонструє, що великі, зрілі блокчейни можуть здійснити цей перехід.
Додаткова література
Що таке Proof of Work (PoW)?
Що таке Proof of Stake (PoS)?
Ethereum на Proof-of-Stake: Що потрібно знати власникам Ethereum
Пояснення майнінг-пулів
Що таке ліквідне стейкінг?
Відмова: Цей контент представлений вам на умовах "як є" для загальної інформації та/або навчальних цілей, без жодних представлень чи гарантій будь-якого роду. Це не повинно розглядатися як фінансова, юридична чи інша професійна порада, і не має на меті рекомендувати покупку будь-якого конкретного продукту або послуги. Вам слід звернутися за порадою до відповідних професійних радників. Якщо контент надано третім учасником, будь ласка, зверніть увагу, що висловлені думки належать третьому учаснику, і не обов'язково відображають думки Binance Academy. Ціни на цифрові активи можуть бути волатильними. Вартість ваших інвестицій може знижуватися або зростати, і ви можете не отримати назад інвестовану суму. Ви несете повну відповідальність за свої інвестиційні рішення, і Binance Academy не несе відповідальності за будь-які збитки, які ви можете зазнати. Для отримання додаткової інформації, дивіться наші Умови використання, Попередження про ризики та Умови Binance Academy.