Kunne bevis for indsats eliminere Bitcoins energiomkostninger?

• Bitcoin på Proof-of-Stake? 

Bitcoin har et energiproblem. Takket være møntens bevis på arbejde distribueret konsensusalgoritme, skaber Bitcoin-minedrift et massivt kulstofaftryk. Minearbejdere bruger anslået 29.05 TWh elektricitet årligt. Det er 0.13 % af verdens årlige energiforbrug, hvilket er mere end 159 lande inklusive næsten hele Afrika.

Sammen med minedriftens konkurrenceprægede karakter er Bitcoins eksponentielle vækst i høj grad skylden for dette voldsomme energiforbrug. Almindelig offentlig opmærksomhed og et boom i transaktionsvolumen har kun forværret problemet, som Bitcoin Energy Consumption Index anslår, at minedriftsudgifterne steg med 29.98 % fra oktober til november. 

Med denne eksponentielle hastighed har kryptovalutaens meteoriske stigning fart på at forbruge mere energi end hele USA i 2019.  

De medvirkende faktorer

For korrekt at diagnosticere årsagen til denne energikrise, er vi nødt til at grave i forholdet mellem Bitcoins netværksvækst og dets minemekanik.

Under Bitcoins proof of work-model konkurrerer minearbejdere med hinanden for at sikre en distribueret konsensus (midlerne, hvormed Bitcoin cirkulerer) om blockchain. Minearbejdere forpligter deres computerkraft til at verificere de transaktioner, der sendes gennem netværket.  

For at gøre det løser computerne krypteringsopgaverne, der sikrer hver transaktion, og når de er løst, gemmer de dem som hashes i blokkene på den offentlige hovedbog. Den første minearbejder, der afslutter den aktuelle blok, modtager en blokbelønning i Bitcoin.

Som du kan se på billedet, tilskynder den konkurrencemæssige karakter af bevis for arbejde minearbejdere til at forpligte så meget processorkraft til blockchain som muligt. Jo mere kraftfuld din minerigg er, jo hurtigere kan du løse transaktionskrypteringerne, og jo mere sandsynligt er det, at du afslutter en blok og modtager dens belønninger.

Tilbage i Bitcoins barndom plejede det at være, at du pålideligt kunne mine med et grafikkort eller en almindelig computerprocessor. Men de dage er for længst forbi. Efterhånden som flere minearbejdere hoppede på Bitcoin-sovstoget, blev mere sofistikeret minedriftssoftware udviklet for at give minearbejdere en fordel. Dette hardwarevåbenkapløb kulminerede i applikationsspecifik integreret kredsløb (ASIC) minedrift. I TLDR-termer er ASIC-minere processorer, der er mere effektive og kraftfulde end CPU'er eller GPU'er.

Og de efterlod de oprindelige minedriftsprocedurer i støvet. Seriøst, hvis du prøvede at konkurrere med ASIC-minerigge ved hjælp af din computer eller grafikkort, ville det være som at prøve at vinde Monaco Grand Prix med en Vespa.  

Selv en enkelt ASIC er ikke nok til konkurrere med de store minepuljer. De største minekooperativer rigger hundredvis af ASIC'er op for at skabe massive processorpuljer. For at forblive konkurrencedygtige med andre minearbejdere, vil disse puljer tilføje hardware til deres rigs for at øge den samlede hash-kraft (output).

Du kan sikkert se, hvor det går hen. Minerigge kræver naturligvis elektricitet, og jo hårdere de skal arbejde, jo mere strøm bruger de. Som sådan fører bevis for arbejdets konkurrencemæssige incitamenter uvægerligt til en eksponentiel stigning i energiforbruget.

Og dette inkluderer ikke engang sværhedsstigninger. Hver 2,016 blokke gennemgår Bitcoin en vanskelighedsjustering. Denne justering er beregnet til at skalere blok sværhedsgrad til at matche minedrift hash rater, så ingen minearbejdere løser algoritmer for hurtigt, og suger alle blok belønninger op i processen. Hvad dette dog betyder er, at jo flere minearbejdere der er på netværket, jo sværere bliver det at løse de krypterede algoritmer efter hver justering. Dette ville også betyde, at minerigge skal arbejde hårdere for at forblive konkurrencedygtige og dermed forbruge endnu mere strøm.

Begynder at få billedet? Jo flere folk køber ind på Bitcoin, jo flere minearbejdere vil blive tiltrukket af valutaen for dens værdiansættelse.  Med flere minearbejdere kommer mere energiforbrug til at sætte skub i konkurrencen, og med et voksende netværk vil hver vanskelighedsjustering kun forværre energiforbruget ved at få minearbejdere til at arbejde hårdere.

Nu hvor vi har fået det af vejen, lad os vende dette problem på hovedet og se på en potentiel løsning.

Bitcoin på Proof-of-Stake? 

Bevis for indsats er en alternativ algoritme til at nå en blockchains distribuerede konsensus.  It kom på banen i 2012, med Peercoin, NXT og BlackCoin som deres primære early adopters.

Der eksisterer ingen minearbejdere under proof of stake-modellen. I stedet erstattes de med validatorer (eller falsknere), som er ansvarlige for at validere transaktioner. Typisk sætter validatorer en vis mængde bevis for indsatsvaluta i blockchains kernepung.  

Denne valutas netværk kan derefter deterministisk vælge dem til at konstruere den næste blok. Udvælgelsesmekanismen varierer efter algoritme, da den kan vælges tilfældigt eller baseret på en kombination af variabler, såsom total rigdom og mængden af ​​tid, den har været satset.

Det er vigtigt at bemærke, at bevis på indsats ikke giver nogen blokbelønninger, kun transaktionsgebyrer, så teoretisk set fremkalder modellen ikke den samme konkurrenceimpuls som proof of work-systemet. Selvom du måske modtager hyppigere valg og større transaktionsgebyrer, jo mere du har satset, forsøger du ikke at slå nogen til bunds, som du ville være med Bitcoin.

Med bevis på indsats behøver du kun energi nok til at drive en blockchains kernesoftware. Ingen grund til at spilde energi på en ASIC og et kryptografisk hashprogram. For at vende tilbage til racer-analogien svarer det til at blive tildelt en pris for at starte din bil i stedet for at bruge den til at køre racerløb. Du venter i kø ved startporten på din deltagelsestrofæ, og du behøver ikke bekymre dig om at spilde den ekstra gas for at gennemføre løbet hurtigere end dine medkonkurrenter.  

I en nøddeskal, proof of stake reducerer energiforbruget betydeligt. Ikke alene anvender det et mindre energikrævende program, men validatorer behøver ikke at kæmpe mod hinanden for at forblive levedygtige, som minearbejdere gør under et bevis på arbejde konsensus. De modtager ikke blokbelønninger, men de skal heller ikke stå over for de uhyrlige energiomkostninger, som minearbejdere står over for. Hvis vi afvejer bevis for indsatsens transaktionsgebyrer uden dets betydelige driftsomkostninger, kommer det ud sammenligneligt med bevis for arbejdets belønninger mod omkostningerne, især for dem, der ikke kan vedligeholde dyre minerigge.

Endelige tanker: Vil Bitcoin på bevis for indsats nogensinde ske?

I maj 2017 afslørede Vitalik Buterin planer om at overføre Ethereum blockchain til en proof of stake-algoritme kaldet Casper.  

Roman på det tidspunkt, Proof-of-Stakes lancering på det næststørste kryptoaktiv var en enorm støtte til proof-of-stake-systemet; og økosystemet er stort set skiftet mod PoS.

Bevis for indsats kan meget vel være fremtiden for blockchain. Ethereums ændring indikerer lige så meget, som Vitalik Buterin ser værdi i mekanismens fordele, når de udnytter Bitcoins ulemper.

Bitcoins energikrise er en af ​​de første virkelig væsentlige forsøg, som kryptovalutaen står over for, mens den marcherer mod offentlig fremtræden. Faldgruber og forhindringer som disse kan forventes i sådan en ny teknologi, men det er samfundets ansvar som helhed at tilpasse sig disse trængsler. Der er ingen grund til at tro, at håndtering af bevis for arbejdets mangler skulle kompromittere vores tro på Satoshi Nakamotos skabelse – tværtimod. Hvis vi vil se Bitcoin lykkes, skal vi forblive på vagt i vores kritik og proaktive med vores løsninger, for som det ser ud i øjeblikket, er Bitcoin på vej til at blive uholdbar i den nærmeste fremtid.

Måske kunne bevis for indsats afværge Bitcoin fra selvsabotage. Hvis Ethereums algoritmeændring betyder noget, bør det være et klart signal til kryptosamfundet, at bevis på arbejde ikke kan fortsætte i sin nuværende tilstand.  

Spørgsmålet er, om markedet vil tilpasse sig?