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

Beviset er i puddingen når det kommer til Bitcoins bevis-på-arbeid-mekanisme kontra en proof-of-stake-konsensusmekanisme-debatt.

Det har vært utallige argumenter rundt både proof-of-work (PoW) og proof-of-stake (PoS) som et middel for å oppnå konsensus om et blokkjedenettverk.

Mange har spurt seg selv hvilken som er best, og hvorfor? I denne artikkelen skal jeg gå over noen av de viktigste fordelene og ulempene ved hver konsensusmekanisme.

La oss dykke inn.

Hva er Proof-Of-Work (PoW)?

Proof-of-work er en desentralisert konsensusmekanisme som først ble introdusert av Bitcoin (BTC). Vi vil bruke Bitcoin-nettverket som et eksempel for å forstå konsensusmekanismen for bevis-på-arbeid.

Bitcoin-nettverket krever i hovedsak at medlemmer bidrar med datakraft, for eksempel grafikkbehandlingsenheter, for å løse vilkårlige matematiske gåter, og hindre noen fra å få kontroll eller manipulere systemet.

Hver transaksjon som skjer blir validert før den blir lagt til blokkjeden. Hver blokk blir deretter validert av gruvearbeiderne, som får belønnet BTC-tokens etter hvert som de har lagt ned "arbeidet" gjennom prosesseringsenhetene sine. Derfor kalles dette bevis-på-arbeid.

Konsensusmekanismen for bevis på arbeid har bestått tidens tann. Denne konsensusmekanismen har vellykket validert milliarder av transaksjoner på Bitcoin-blokkjeden i årevis og har opprettholdt sin autentisitet og pålitelighet som den sikreste og mest desentraliserte konsensusmekanismen som er opprettet til dags dato.

Hva er Proof-Of-Stake (PoS)?

Proof-of-stake (PoS) er en konsensusmekanisme som brukes på blokkjedenettverk opprettet som et alternativ til PoW-metoden for å validere transaksjoner.

I denne mekanismen kan eiere av kryptovaluta validere blokktransaksjoner basert på antall mynter validatoren satser (i stedet for at gruvearbeidere validerer dem). Derfor kalles dette proof-of-stake (PoS).

Validatorene i PoS er valgt tilfeldig. For å bli en validator, må man satse en spesifikk mengde kryptovaluta-token som kreves av den spesifikke blokkjeden.

Det finnes flere variasjoner av PoS, for eksempel delegated-proof-of-stake (DPoS) osv. Disse har blitt utviklet og implementert på tvers av ulike blokkjedenettverk, men de fungerer stort sett på samme måte.

Når en blokk med transaksjoner er klar til å bli behandlet, velger kryptovalutaens protokoll en validator for å gjennomgå blokkeringen. Validatoren sjekker deretter om transaksjonene i blokken er helt nøyaktige, og hvis de passerer sjekkene, blir blokken lagt til blokkjeden.

Til gjengjeld for å gjøre det, blir validatoren belønnet i form av kryptovaluta-tokens for deres bidrag.

Imidlertid, hvis en validator ender opp med å foreslå en blokkering med informasjon som er unøyaktig, mister de noen av sine innsatte tokens som en straff. Dette kan skje i PoS siden det ikke er maskinvare som løser kryptografiske gåter (i motsetning til tilfellet med PoW).

Hvilken konsensusmekanisme er bedre og hvorfor?

Både PoW og PoS er designet for å hjelpe nodene på et blokkjedenettverk med å verifisere alle transaksjonene som skjer.

Når nodene er enige om gyldigheten til en blokk med transaksjoner, blir transaksjonene lagt til blokkjeden. Begge modellene tilbyr særegne metoder for å oppnå samme sluttresultat.

Imidlertid er proof-of-work som et system for validering av transaksjoner og sikring av blokkjedenettverket langt mer overlegen en proof-of-stake (PoS) modell, men det har en kostnad.

Nedenfor har jeg diskutert hva som gjør PoW til en overlegen konsensusmekanisme sammenlignet med PoS, og kostnadene forbundet med det.

Sikkerhet og dataautentisitet

PoW er mer overlegen enn PoS fra et sikkerhets- og dataautentisitetsperspektiv. Dette skyldes det faktum at i PoW er dataene koblet til en bevist historie med menneskelige valg, som ikke kan jukse i et system som verifiserer hver enkelt transaksjon.

Dette systemet fungerer med 0 % tillit, og 100 % av transaksjonene blir verifisert og registrert av nettverksdeltakerne på en offentlig hovedbok.

PoW er også en svært sikker konsensusmekanisme fordi den over en periode gjør nettverket vanskeligere og vanskeligere, til et punkt at det blir uhackbart - fordi nettverket konstant overvåkes av deltakerne. Disse deltakerne har nå hud i spillet (ettersom de må "arbeide" for å løse transaksjoner). Dette gjør nettverket ekstremt dyrt å hacke.

På den annen side er PoS-konsensusmekanismen mer sårbar for hacks og angrep.

I teorien, hvis en nettverksdeltaker (eller en gruppe deltakere) kommer til et punkt med å eie 51 % av myntene som er satt inn, kan denne nettverksdeltakeren (eller gruppen) i hovedsak kontrollere hele blokkjeden og endre den. Dette betegnes som en 51 % angrep.

Nettverkseierskap

Gitt utformingen av "gruvedrift" for å få belønninger, muliggjør PoW-modellen en desentralisert struktur.

Bitcoin er et godt eksempel på dette. Bitcoins nettverk er fullstendig desentralisert. Ingen person, enhet eller land kontrollerer det. Det eies og kontrolleres av tusenvis av noder som driver nettverket, i et desentralisert og sikret system, støttet av PoW.

På den annen side muliggjør PoS en mer sentralisert struktur. Deltakerne som kan satse mer (ofte de rike), kan i teorien akkumulere større kontroll bare ved å satse mer.

Dette er et risikabelt forslag fordi hvis en gruppe deltakere til slutt får 51% kontroll, kan de endre blokkjeden til fordel for seg selv.

Har vi ikke sett problemene med denne typen system allerede? Bare åpne øynene og du vil se at vi har levd i dette systemet en stund nå og se hvor det har brakt oss.

Incentivtilpasning og egenkapital

PoW-modellen belønner gruvearbeidere når de løser komplekse matematiske gåter - en blokkbelønning og en andel av transaksjonsgebyrene i noen tilfeller. Dette stimulerer til riktig oppførsel ettersom nodene konkurrerer om å løse gåten for å få belønningen.

Nettverket blir stadig tøffere og tøffere, noe som sikrer at å løse disse gåtene krever større datakraft. Dette gjør igjen hele nettverket sikrere og dyrere å hacke eller angripe.

Når verdien av kryptovalutaen går opp, øker verdien av belønningen. Alle gruvearbeidere på nettverket har lik mulighet til å tjene belønningen, og ved å gjøre det fortsetter de å sikre nettverket og gjøre det robust.

Hele dette oppsettet stimulerer til riktig oppførsel og fraråder forking, som er å lage en alternativ blokkjede når protokollen blir oppdatert.

På den annen side, i en PoS-modell, er insentivet for å få belønningen å bare satse mer. Dette fører til sentraliseringsproblemet med deltakere som satser mer, og potensielt får større kontroll over blokkjeden. I en uovervåket blokkjede fører dette insentivet til en større sikkerhetstrussel med mindre desentralisering og mer mottakelighet for rimelige angrep.

tidens prøve

PoW-modellen har bestått tidens tann. Bitcoin-nettverket er et godt eksempel på dette.

I løpet av de siste 13 årene har Bitcoin-nettverket aldri blitt hacket eller kompromittert på noen måte eller form. Det er verdens kraftigste nettverk og har bestått tidens tann fra et nettverks autentisitet, pålitelighet og sikkerhetsperspektiv.

På den annen side er proof-of-stake-modellene relativt nyere og forblir i sine tidlige stadier, både i bruk og implementering. Det er også et høyere nivå av forvirring rundt gjennomførbarheten til noen av disse modellene ettersom det kommer ut flere og flere variasjoner som ikke er fullstendig testet.

Energiforbruk

Det har vært argumenter historisk for at PoW-modeller krever for høyt energiforbruk, noe som fører til økte kostnader og miljøpåvirkninger.

Dette er sant. Faktisk bruker en PoW-modell mye mer energi enn en PoS-modell.

Dette skyldes det faktum at etter hvert som vanskeligheten til nettverket øker, trengs mer og mer beregningskraft for å løse kompleksiteten. Dette er kostnadene ved å drive et svært sikkert nettverk.

Et monetært nettverk, som trenger sikkerhet i kjernen, bruker energi. La oss ta fiat-valutaer for eksempel. Fiat-valutaer bruker mye mer energi enn PoW-modellen, som Bitcoin-nettverket ville brukt.

Dette er fordi konvensjonell bankvirksomhet støttet av fiat-valutaer er avhengig av papirpenger, som krever ressurser for å produsere dem, og resulterer i mye avfall. Når du tar med energikostnadene til banker, høye kontorlokaler, sikkerhetshvelv, sikkerhetsbiler og andre utgifter, vil det tradisjonelle banksystemet er vist å være langt mer energisparende enn Bitcoin.

En PoW-modell, som Bitcoin-nettverket, krever ingen fysiske ressurser å produsere, bortsett fra beregningskraften som trengs for å vedlikeholde blokkjeden. Så mens Bitcoin-nettverket bruker energi, er det fortsatt mer miljøvennlig enn tradisjonell bankvirksomhet og fiat-valutasystemet vi bruker i dag. Det er en mye bedre løsning og en forbedring av energiforbruket og en oppgradering til dagens system.

Med andre ord, å flytte vårt pengesystem inn i Bitcoin-nettverket vil ikke bare være mer effektivt og sikkert, men vil også være et viktig skritt i kampen mot global oppvarming.

PoW er et overlegent system (som vi diskuterte tidligere) og det stimulerer også innovasjon og kreativitet i energiforbruksområdet.

PoW energiforbruk har blitt kraftig optimert gjennom de siste årene og bruker fornybar energi, og energi som ellers ville vært bortkastet.

La oss ta Bitcoin-nettverket for eksempel. Ifølge Q3 Global Bitcoin Mining Data, er et flertall av gruvedriften som gjøres på Bitcoin gjennom fornybar energi.

Faktisk er energibruken for Bitcoin-gruvedrift bare 0.122 % sammenlignet med verdens totale energi. I følge rapporten økte gruveeffektiviteten i tredje kvartal av 3 med 2021 %, og bærekraftig elektrisitetsmiks økte med 23 %.

Faktisk har Bitcoin-gruvedrift økt 43X i effektivitet i løpet av de siste syv årene. Med andre ord er gruvedriften 4,237 % mer effektiv nå enn for syv år siden.

Denne rapporten konkluderer med at Bitcoin Mining Council har estimert en 3x og 2x forbedring i gruveeffektiviteten i løpet av de neste fire og følgende fire år.

Så ikke bare er det den mest effektive bruken av energi i dag (for anvendelse av et monetært system), det er garantert å bli dramatisk mer effektivt i løpet av de neste åtte årene.

Belønningene for å utvinne Bitcoin er høye, noe som motiverer gruvearbeidere til å se etter alternative energikilder, noe som fører til innovasjoner innen fornybar energi. Siden mesteparten av kostnadene ved utvinning av Bitcoin går til elektrisitet, drives gruvearbeidere til å finne den billigste og reneste kilden som er mulig for å maksimere fortjenesten.

Faktisk kan Bitcoin-gruvedrift sies å være en av de grøn storskala industrier globalt. De fleste av de største gruveanleggene er lokalisert i regioner hvor det er rikelig med fornybar elektrisitet. Fornybare energikilder blir mer og mer populære, ettersom de er renere og billigere enn tradisjonelle energiformer.

Mange eksperter mener at fremtiden for fornybar energi er lys og vil til slutt gå forbi konvensjonelle energiformer. Bitcoin-gruvedrift leder denne kostnaden.

Energiforbruket til Bitcoin er en liten pris å betale, tatt i betraktning den økonomiske og sosiale verdien det gir. Bitcoin er verdt hver bit av energi som trengs for å holde det gående.

konklusjonen

Når du ser på alle fordelene og kostnadene ved en PoW-modell, innser du at fordelene med PoW-modellen langt oppveier kostnadene.

PoW er et overlegent system på grunn av det faktum at det er rettferdig, sikkert og sikrer insentiver som er på linje med målet for blockchain-nettverket, for å sikre hver transaksjon.

PoW energiforbruk har blitt kraftig optimert gjennom de siste årene og bruker fornybar energi eller energi som ellers ville vært bortkastet.

Bitcoin er støttet av PoW-konsensusmekanismen og har bestått tidens tann de siste 13 årene. Dette alene er bevis på hvor effektiv og kraftig PoW-konsensusmodellen er.

Et nettverk bygget på egenkapital, sikkerhet, desentralisering og bevis-av-arbeid konsensusmekanisme er konstruert for å trives.

Dette er et gjesteinnlegg av Mir Quadri. Uttrykte meninger er helt deres egne og reflekterer ikke nødvendigvis meningene til BTC Inc Bitcoin Magazine.

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