Hvorfor Proof-of-Work er en overlegen konsensusmekanisme for Bitcoin

Beviset er i buddingen, når det kommer til Bitcoins proof-of-work-mekanisme kontra en proof-of-stake-konsensusmekanisme-debat.

Der har været utallige argumenter omkring både proof-of-work (PoW) og proof-of-stake (PoS) som et middel til at opnå konsensus om et blockchain-netværk.

Mange mennesker har spurgt sig selv, hvilken der er bedst, og hvorfor? I denne artikel vil jeg gennemgå nogle af de vigtigste fordele og ulemper ved hver konsensusmekanisme.

Lad os dykke ind.

Hvad er Proof-Of-Work (PoW)?

Proof-of-work er en decentraliseret konsensusmekanisme, der først blev introduceret af Bitcoin (BTC). Vi vil bruge Bitcoin-netværket som et eksempel for at forstå konsensusmekanismen for bevis-på-arbejde.

Bitcoin-netværket kræver grundlæggende, at medlemmer bidrager med computerkraft, såsom grafikbehandlingsenheder, for at løse vilkårlige matematiske gåder og forhindre nogen i at få kontrol eller manipulere systemet.

Hver transaktion, der opstår, valideres, før den føjes til blockchain. Hver blok bliver derefter valideret af minearbejderne, som får belønnet BTC-tokens, efterhånden som de har lagt i "arbejdet" gennem deres behandlingsenheder. Derfor kaldes dette bevis-på-arbejde.

Konsensusmekanismen for bevis-på-arbejde har bestået tidens prøve. Denne konsensusmekanisme har med succes valideret milliarder af transaktioner på Bitcoin blockchain i årevis og har bevaret dens ægthed og pålidelighed som den mest sikre og decentraliserede konsensusmekanisme skabt til dato.

Hvad er Proof-Of-Stake (PoS)?

Proof-of-stake (PoS) er en konsensusmekanisme, der bruges på blockchain-netværk, der er oprettet som et alternativ til PoW-metoden til validering af transaktioner.

I denne mekanisme kan ejere af kryptovaluta validere bloktransaktioner baseret på antallet af mønter, som validatoren sætter ind (i stedet for, at minearbejdere validerer dem). Derfor kaldes dette proof-of-stake (PoS).

Validatorerne i PoS er valgt tilfældigt. For at blive en validator skal man satse en specifik mængde kryptovaluta-token, der kræves af den specifikke blockchain.

Der er flere variationer af PoS, såsom delegeret-bevis-of-stake (DPoS) osv. Disse er blevet udviklet og implementeret på tværs af forskellige blockchain-netværk, men de fungerer for det meste på en lignende måde.

Når en blok af transaktioner er klar til at blive behandlet, vælger kryptovalutaens protokol en validator til at gennemgå blokeringen. Validatoren tjekker derefter, om transaktionerne i blokken er helt nøjagtige, og hvis de består kontrollerne, bliver blokken tilføjet til blockchain.

Til gengæld for at gøre det, bliver validatoren belønnet i form af cryptocurrency-tokens for deres bidrag.

Men hvis en validator ender med at foreslå en blokering med oplysninger, der er unøjagtige, mister de nogle af deres indsatte tokens som en straf. Dette kan ske i PoS, da der ikke er nogen hardware, der løser kryptografiske gåder (i modsætning til tilfældet med PoW).

Hvilken konsensusmekanisme er bedre og hvorfor?

Både PoW og PoS er designet til at hjælpe noderne på et blockchain-netværk med at verificere alle de transaktioner, der forekommer.

Når noderne er enige om gyldigheden af ​​en blok af transaktioner, bliver transaktionerne tilføjet til blockchain. Begge modeller tilbyder karakteristiske metoder til at opnå det samme slutresultat.

Imidlertid er proof-of-work som et system til validering af transaktioner og sikring af blockchain-netværket langt mere overlegen i forhold til en proof-of-stake (PoS) model, men det har en pris.

Nedenfor har jeg diskuteret, hvad der gør PoW til en overlegen konsensusmekanisme sammenlignet med PoS, og omkostningerne forbundet med det.

Sikkerhed og dataægthed

PoW er mere overlegen end PoS fra et sikkerheds- og dataægthedsperspektiv. Dette skyldes, at i PoW er dataene forbundet med en dokumenteret historie med menneskelige valg, som ikke kan snyde i et system, der verificerer hver enkelt transaktion.

Dette system fungerer med 0 % tillid, og 100 % af transaktionerne verificeres og registreres af netværksdeltagerne på en offentlig hovedbog.

PoW er også en meget sikker konsensusmekanisme, fordi den over en periode gør netværket mere og mere vanskeligt, til et punkt, at det bliver uhackbart - fordi netværket konstant overvåges af dets deltagere. Disse deltagere har nu hud med i spillet (da de skal "arbejde" for at løse for transaktioner). Det gør netværket ekstremt dyrt at hacke.

På den anden side er PoS-konsensusmekanismen mere sårbar over for hacks og angreb.

I teorien, hvis en netværksdeltager (eller en gruppe af deltagere) når til et punkt med at eje 51 % af de indsatte mønter, kan denne netværksdeltager (eller gruppe) så i det væsentlige kontrollere hele blockchain og ændre den. Dette betegnes som en 51% angreb.

Netværksejerskab

Givet designet af "minedrift" for at få belønninger, muliggør PoW-modellen en decentral struktur.

Bitcoin er et godt eksempel på dette. Bitcoins netværk er fuldstændig decentraliseret. Ingen person, enhed eller land kontrollerer det. Det ejes og kontrolleres af tusindvis af noder, der kører netværket, i et decentraliseret og sikret system, bakket op af PoW.

På den anden side muliggør PoS en mere centraliseret struktur. De deltagere, der kan satse mere (ofte de rige), kan i teorien akkumulere større kontrol blot ved at satse mere.

Dette er et risikabelt forslag, fordi hvis en gruppe deltagere til sidst når 51% kontrol, kan de ændre blockchain til gavn for sig selv.

Har vi ikke allerede set problemerne med denne form for systemer? Bare åbne dine øjne, og du vil se, at vi har levet i dette system i et stykke tid nu og se, hvor det har bragt os.

Incitamentstilpasning og retfærdighed

PoW-modellen belønner minearbejdere, når de løser komplekse matematiske gåder - en blokbelønning og en andel af transaktionsgebyrerne i nogle tilfælde. Dette tilskynder til den rigtige adfærd, da noderne konkurrerer om at løse gåden for at få belønningen.

Netværket bliver ved med at blive hårdere og hårdere, hvilket sikrer, at løsningen af ​​disse gåder kræver større computerkraft. Dette gør igen hele netværket mere sikkert og dyrere at hacke eller angribe.

Når værdien af ​​kryptovalutaen stiger, stiger værdien af ​​belønningen. Alle minearbejdere på netværket har lige muligheder for at tjene belønningen, og ved at gøre det fortsætter de med at sikre netværket og gøre det robust.

Hele denne opsætning tilskynder til den rigtige adfærd og modvirker forking, hvilket er skabelsen af ​​en alternativ blockchain, når protokollen bliver opdateret.

På den anden side, i en PoS-model, er incitamentet for at få belønningen bare at satse mere. Dette fører til centraliseringsproblemet med deltagere, der satser mere, og potentielt får større kontrol over blockchain. I en uovervåget blockchain fører dette incitament til en større sikkerhedstrussel med mindre decentralisering og mere modtagelighed for billige angreb.

Tidsprøve

PoW-modellen har bestået tidens tand. Bitcoin-netværket er et godt eksempel på dette.

I de sidste 13 år er Bitcoin-netværket aldrig blevet hacket eller kompromitteret på nogen måde eller form. Det er verdens mest kraftfulde netværk og har bestået tidens prøve ud fra et netværks ægthed, pålidelighed og sikkerhed.

På den anden side er proof-of-stake-modellerne relativt nyere og forbliver i deres tidlige stadier, både i vedtagelse og implementering. Der er også et højere niveau af forvirring omkring gennemførligheden af ​​nogle af disse modeller, da der kommer flere og flere variationer ud, som ikke er blevet fuldt testet.

Energiforbrug

Der har historisk været argumenter for, at PoW-modeller kræver for højt energiforbrug, hvilket fører til øgede omkostninger og miljøpåvirkninger.

Det er rigtigt. Faktisk bruger en PoW-model meget mere energi end en PoS-model.

Dette skyldes det faktum, at efterhånden som netværkets sværhedsgrad stiger, skal der mere og mere regnekraft til for at løse kompleksiteten. Dette er omkostningerne ved at drive et meget sikkert netværk.

Et monetært netværk, som har brug for sikkerhed i sin kerne, forbruger energi. Lad os tage fiat-valutaer for eksempel. Fiat-valutaer bruger meget mere energi end PoW-modellen, ligesom Bitcoin-netværket ville bruge.

Dette skyldes, at konventionel bankvirksomhed understøttet af fiat-valutaer er afhængig af papirpenge, som kræver ressourcer til at producere dem, og resulterer i en masse spild. Når du medregner energiomkostningerne for banker, højhuse kontorlokaler, sikkerhedsbokse, sikkerhedslastbiler og andre faste omkostninger, er det traditionelle banksystem er vist at være langt mere energiforbrugende end Bitcoin.

En PoW-model, ligesom Bitcoin-netværket, kræver ingen fysiske ressourcer at producere, bortset fra den beregningskraft, der er nødvendig for at vedligeholde blockchain. Så mens Bitcoin-netværket forbruger energi, er det stadig mere miljøvenligt end traditionel bankvirksomhed og fiat-valutasystemet, som vi bruger i dag. Det er en meget bedre løsning og en forbedring af energiforbruget og en opgradering til det nuværende system.

Med andre ord, at flytte vores pengesystem ind i Bitcoin-netværket vil ikke bare være mere effektivt og sikkert, men vil også være et væsentligt skridt i kampen mod global opvarmning.

PoW er et overlegent system (som vi diskuterede tidligere), og det tilskynder også til innovation og kreativitet i energiforbrugsområdet.

PoW energiforbruget er blevet kraftigt optimeret gennem de seneste år og bruger vedvarende energi og energi, der ellers ville have været spildt.

Lad os tage Bitcoin-netværket for eksempel. Ifølge Q3 Global Bitcoin Mining Data, er størstedelen af ​​minedriften på Bitcoin gennem vedvarende energi.

Faktisk er Bitcoin-minedriftens energiforbrug kun 0.122% sammenlignet med verdens samlede energi. Ifølge rapporten steg minedriftens effektivitet med 3 % i tredje kvartal af 2021, og det bæredygtige elmix steg med 23 %.

Faktisk er Bitcoin-minedrift øget 43X i effektivitet inden for de sidste syv år. Med andre ord er minedriften 4,237 % mere effektiv nu, end den var for syv år siden.

Denne rapport konkluderer, at Bitcoin Mining Council har estimeret en 3x og 2x forbedring af minedriftens effektivitet i løbet af de næste fire og følgende fire år.

Så ikke alene er det den mest effektive energiforbrug i dag (til anvendelse af et monetært system), det er garanteret at være dramatisk mere effektivt inden for de næste otte år.

Belønningen for minedrift af Bitcoin er høj, hvilket tilskynder minearbejdere til at lede efter alternative energikilder, hvilket fører til innovationer inden for vedvarende energi. Da størstedelen af ​​omkostningerne ved minedrift af Bitcoin går til elektricitet, er minearbejdere drevet til at finde den billigste, reneste kilde for at maksimere overskuddet.

Faktisk kan Bitcoin-minedrift siges at være en af ​​de grønneste store industrier globalt. De fleste af de største minedriftsudstyr er placeret i regioner, hvor vedvarende elektricitet er rigeligt. Vedvarende energikilder bliver mere og mere populære, da de er renere og billigere end traditionelle energiformer.

Mange eksperter mener, at fremtiden for vedvarende energi er lys og i sidste ende vil overhale de konventionelle energiformer. Bitcoin-minedrift fører denne anklage.

Energiforbruget af Bitcoin er en lille pris at betale, i betragtning af den økonomiske og sociale værdi, det giver. Bitcoin er hver en smule energi værd for at holde det i gang.

Konklusion

Når du ser på alle fordelene og omkostningerne ved en PoW-model, indser du, at fordelene ved PoW-modellen langt opvejer omkostningerne.

PoW er et overlegent system på grund af det faktum, at det er fair, sikkert og sikrer incitamenter, der er tilpasset målet for blockchain-netværket, for at sikre hver transaktion.

PoW energiforbruget er blevet kraftigt optimeret gennem de seneste år og bruger vedvarende energi eller energi, der ellers ville være blevet spildt.

Bitcoin er bakket op af PoW-konsensusmekanismen og har bestået tidens prøve de sidste 13 år. Dette alene er et bevis på, hvor effektiv og kraftfuld PoW-konsensusmodellen er.

Et netværk bygget på retfærdighed, sikkerhed, decentralisering og proof-of-work konsensusmekanisme er konstrueret til at trives.

Dette er et gæsteindlæg af Mir Quadri. Udtalte meninger er helt deres egne og afspejler ikke nødvendigvis dem fra BTC Inc Bitcoin Magazine.

Kilde: https://bitcoinmagazine.com/technical/proof-of-work-superior-for-bitcoin