Dlaczego dowód pracy jest doskonałym mechanizmem konsensusu dla Bitcoina

Dowód tkwi w budyniu, jeśli chodzi o mechanizm sprawdzania poprawności pracy Bitcoina w porównaniu z debatą dotyczącą mechanizmu konsensusu w sprawie stawki.

Pojawiły się niezliczone argumenty dotyczące zarówno proof-of-work (PoW), jak i proof-of-stake (PoS), jako sposobu na uzyskanie konsensusu w sieci blockchain.

Wiele osób zadaje sobie pytanie, który z nich jest lepszy i dlaczego? W tym artykule omówię niektóre z głównych zalet i wad każdego mechanizmu konsensusu.

Nurkujmy.

Co to jest dowód pracy (PoW)?

Dowód pracy to zdecentralizowany mechanizm konsensusu wprowadzony po raz pierwszy przez Bitcoin (BTC). Użyjemy sieci Bitcoin jako przykładu, aby zrozumieć mechanizm konsensusu proof-of-work.

Sieć Bitcoin zasadniczo wymaga od członków wkładu mocy obliczeniowej, takiej jak jednostki przetwarzania grafiki, do rozwiązywania arbitralnych zagadek matematycznych i uniemożliwiania komukolwiek przejęcia kontroli lub manipulowania systemem.

Każda transakcja, która ma miejsce, jest weryfikowana, zanim zostanie dodana do łańcucha bloków. Każdy blok jest następnie zatwierdzany przez górników, którzy otrzymują nagrodzone tokeny BTC, gdy włożyli „pracę” w swoje jednostki przetwarzania. Dlatego nazywa się to dowodem pracy.

Mechanizm konsensusu proof-of-work przetrwał próbę czasu. Ten mechanizm konsensusu od lat z powodzeniem weryfikuje miliardy transakcji w łańcuchu bloków Bitcoin i utrzymuje swoją autentyczność i niezawodność jako najbardziej bezpieczny i zdecentralizowany mechanizm konsensusu stworzony do tej pory.

Co to jest dowód stawki (PoS)?

Proof-of-stake (PoS) to mechanizm konsensusu stosowany w sieciach blockchain, stworzony jako alternatywa dla metody PoW do walidacji transakcji.

W tym mechanizmie właściciele kryptowalut mogą walidować transakcje blokowe na podstawie liczby monet stawki walidatora (zamiast walidacji ich przez górników). Dlatego nazywa się to proof-of-stake (PoS).

Walidatory w PoS są wybierane losowo. Aby zostać walidatorem, należy postawić określoną ilość tokena kryptowaluty wymaganego przez ten konkretny blockchain.

Istnieje wiele odmian PoS, takich jak delegowany dowód licytacji (DPoS) itp. Zostały one opracowane i wdrożone w różnych sieciach blockchain, ale wszystkie działają w podobny sposób.

Gdy blok transakcji jest gotowy do przetworzenia, protokół kryptowaluty wybiera walidator do przeglądu bloku. Walidator sprawdza następnie, czy transakcje w bloku są w pełni dokładne, a jeśli pomyślnie przejdą kontrolę, blok zostanie dodany do łańcucha bloków.

W zamian za to walidator otrzymuje nagrodę w postaci tokenów kryptowaluty za swój wkład.

Jeśli jednak walidator zaproponuje blok z niedokładnymi informacjami, traci część postawionych żetonów jako kara. Może się to zdarzyć w PoS, ponieważ nie ma sprzętu, który rozwiązuje zagadki kryptograficzne (w przeciwieństwie do PoW).

Który mechanizm konsensusu jest lepszy i dlaczego?

Zarówno PoW, jak i PoS mają na celu pomóc węzłom w sieci blockchain w weryfikacji wszystkich występujących transakcji.

Gdy węzły uzgodnią ważność bloku transakcji, transakcje zostaną dodane do łańcucha bloków. Oba modele oferują różne metody osiągnięcia tego samego efektu końcowego.

Jednak proof-of-work jako system walidacji transakcji i zabezpieczania sieci blockchain jest znacznie lepszy niż model proof-of-stake (PoS), ale ma swoją cenę.

Poniżej omówiłem, co sprawia, że ​​PoW jest lepszym mechanizmem konsensusu w porównaniu z PoS i związane z tym koszty.

Bezpieczeństwo i autentyczność danych

PoW jest lepszy niż PoS z punktu widzenia bezpieczeństwa i autentyczności danych. Wynika to z faktu, że w PoW dane są powiązane ze sprawdzoną historią ludzkich wyborów, której nie da się oszukać w systemie weryfikującym każdą pojedynczą transakcję.

System ten działa z zaufaniem 0%, a 100% transakcji jest weryfikowanych i rejestrowanych przez uczestników sieci w księdze publicznej.

PoW jest również wysoce bezpiecznym mechanizmem konsensusu, ponieważ z biegiem czasu sprawia, że ​​sieć staje się coraz trudniejsza, do tego stopnia, że ​​staje się ona nie do zhakowania — ponieważ sieć jest stale monitorowana przez jej uczestników. Ci uczestnicy mają teraz skórę w grze (ponieważ muszą „pracować”, aby rozwiązać transakcje). To sprawia, że ​​hakowanie sieci jest niezwykle kosztowne.

Z drugiej strony mechanizm konsensusu PoS jest bardziej podatny na włamania i ataki.

Teoretycznie, jeśli uczestnik sieci (lub grupa uczestników) osiągnie stan posiadania 51% postawionych monet, ten uczestnik sieci (lub grupa) może wówczas zasadniczo kontrolować cały łańcuch bloków i zmieniać go. Jest to określane jako 51% ataku.

Własność sieci

Biorąc pod uwagę projekt „wydobycia” w celu uzyskania nagród, model PoW umożliwia zdecentralizowaną strukturę.

Bitcoin jest tego doskonałym przykładem. Sieć Bitcoina jest całkowicie zdecentralizowana. Żadna osoba, podmiot ani kraj nie kontroluje tego. Jest własnością i jest kontrolowane przez tysiące węzłów obsługujących sieć, w zdecentralizowanym i bezpiecznym systemie, wspieranym przez PoW.

Z drugiej strony PoS umożliwia bardziej scentralizowaną strukturę. Uczestnicy, którzy mogą stawiać więcej (często bogaci), teoretycznie mogą zgromadzić większą kontrolę, po prostu stawiając więcej.

Jest to ryzykowna propozycja, ponieważ jeśli grupa uczestników w końcu uzyska kontrolę na poziomie 51%, może zmienić łańcuch bloków, aby odnieść korzyści.

Czy nie widzieliśmy już problemów z tego rodzaju systemem? Po prostu otwórz oczy, a zobaczysz, że już od jakiegoś czasu żyjemy w tym systemie i spójrz, dokąd nas on zaprowadził.

Dopasowanie zachęt i kapitał własny

Model PoW nagradza górników, gdy rozwiązują złożone zagadki matematyczne — w niektórych przypadkach nagroda blokowa i udział w opłatach transakcyjnych. To zachęca do właściwego zachowania, gdy węzły konkurują, aby rozwiązać zagadkę, aby zdobyć nagrodę.

Sieć staje się coraz twardsza, co sprawia, że ​​rozwiązywanie tych zagadek wymaga większej mocy obliczeniowej. To z kolei sprawia, że ​​cała sieć jest bezpieczniejsza i droższa do włamania lub ataku.

Wraz ze wzrostem wartości kryptowaluty rośnie wartość nagrody. Każdy górnik w sieci ma równe szanse na zdobycie nagrody, a czyniąc to, nadal zabezpiecza sieć i czyni ją solidną.

Cała ta konfiguracja zachęca do właściwego zachowania i zniechęca do rozwidlania, czyli tworzenia alternatywnego łańcucha bloków po aktualizacji protokołu.

Z drugiej strony, w modelu PoS, zachętą do otrzymania nagrody jest po prostu postawienie większej kwoty. Prowadzi to do problemu z centralizacją, w którym uczestnicy stawiają więcej, potencjalnie zyskując większą kontrolę nad łańcuchem bloków. W niemonitorowanym łańcuchu bloków ta zachęta prowadzi do większego zagrożenia bezpieczeństwa przy mniejszej decentralizacji i większej podatności na tanie ataki.

Próba czasu

Model PoW przetrwał próbę czasu. Sieć Bitcoin jest tego doskonałym przykładem.

W ciągu ostatnich 13 lat sieć Bitcoin nigdy nie została zhakowana ani skompromitowana w żaden sposób ani w formie. Jest to najpotężniejsza sieć na świecie, która przetrwała próbę czasu pod względem autentyczności, niezawodności i bezpieczeństwa.

Z drugiej strony modele proof-of-stake są stosunkowo nowsze i pozostają na wczesnym etapie, zarówno w fazie przyjmowania, jak i wdrażania. Ponadto istnieje większy poziom zamieszania wokół wykonalności niektórych z tych modeli, ponieważ pojawia się coraz więcej odmian, które nie zostały w pełni przetestowane.

Zużycie energii

Historycznie pojawiały się argumenty, że modele PoW wymagają nadmiernego zużycia energii, co prowadzi do wzrostu kosztów i wpływu na środowisko.

To prawda. Rzeczywiście, model PoW zużywa znacznie więcej energii niż model PoS.

Wynika to z faktu, że wraz ze wzrostem trudności sieci, potrzeba coraz większej mocy obliczeniowej, aby rozwiązać problem złożoności. To jest koszt prowadzenia wysoce bezpiecznej sieci.

Sieć monetarna, której istotą jest bezpieczeństwo, zużywa energię. Weźmy na przykład waluty fiducjarne. Waluty Fiata zużywają o wiele więcej energii niż model PoW, tak jak zużyłaby sieć Bitcoin.

Dzieje się tak, ponieważ konwencjonalna bankowość wspierana przez waluty fiducjarne opiera się na pieniądzu papierowym, który wymaga zasobów do ich produkcji i powoduje wiele marnotrawstwa. Kiedy uwzględnisz koszty energii banków, powierzchnie biurowe w wieżowcach, sejfy bezpieczeństwa, ciężarówki bezpieczeństwa i inne koszty ogólne, tradycyjny system bankowy okazuje się być znacznie bardziej energochłonne niż Bitcoin.

Model PoW, podobnie jak sieć Bitcoin, nie wymaga żadnych zasobów fizycznych do produkcji, poza mocą obliczeniową niezbędną do utrzymania łańcucha bloków. Tak więc, chociaż sieć Bitcoin zużywa energię, jest nadal bardziej przyjazna dla środowiska niż tradycyjna bankowość i system walutowy, którego używamy dzisiaj. Jest to znacznie lepsze rozwiązanie i ulepszenie przypadku użycia zużycia energii oraz aktualizacja do obecnego systemu.

Innymi słowy, przeniesienie naszego systemu monetarnego do sieci Bitcoin będzie nie tylko bardziej wydajne i bezpieczne, ale będzie również niezbędnym krokiem w walce z globalnym ociepleniem.

PoW jest systemem nadrzędnym (o czym mówiliśmy wcześniej) i zachęca do innowacji i kreatywności również w obszarze zużycia energii.

Zużycie energii PoW zostało mocno zoptymalizowane w ciągu ostatnich kilku lat i wykorzystuje energię odnawialną oraz energię, która w innym przypadku zostałaby zmarnowana.

Weźmy na przykład sieć Bitcoin. Według Dane dotyczące globalnego wydobywania bitcoinów w trzecim kwartale, większość wydobycia dokonywanego na Bitcoin odbywa się za pomocą energii odnawialnej.

W rzeczywistości zużycie energii podczas wydobywania bitcoinów wynosi tylko 0.122% w porównaniu do całkowitej energii na świecie. Według raportu, w III kwartale 3 r. efektywność wydobycia wzrosła o 2021%, a zrównoważony miks elektroenergetyczny o 23%.

W rzeczywistości wydobycie bitcoinów zwiększyło wydajność 43-krotnie w ciągu ostatnich siedmiu lat. Innymi słowy, jego wydobycie jest obecnie o 4,237% wydajniejsze niż siedem lat temu.

W raporcie tym stwierdza się, że Bitcoin Mining Council oszacowała 3-krotną i 2-krotną poprawę wydajności wydobycia w ciągu najbliższych czterech i kolejnych czterech lat.

Tak więc nie tylko jest to najbardziej efektywne wykorzystanie energii w dzisiejszych czasach (dla zastosowania systemu monetarnego), ale gwarantuje również, że będzie znacznie wydajniejsze w ciągu następnych ośmiu lat.

Nagrody za wydobycie Bitcoina są wysokie, co zachęca górników do poszukiwania alternatywnych źródeł energii, co prowadzi do innowacji w OZE. Ponieważ większość kosztów wydobycia Bitcoina idzie na energię elektryczną, górnicy są zmuszeni znaleźć najtańsze, najczystsze możliwe źródło, aby zmaksymalizować zyski.

W rzeczywistości można powiedzieć, że wydobywanie bitcoinów jest jednym z najbardziej zielony duże gałęzie przemysłu na całym świecie. Większość największych zakładów górniczych znajduje się w regionach obfitujących w energię elektryczną ze źródeł odnawialnych. Odnawialne źródła energii cieszą się coraz większą popularnością, ponieważ są czystsze i tańsze niż tradycyjne formy energii.

Wielu ekspertów uważa, że ​​przyszłość energii odnawialnej jest świetlana i ostatecznie wyprzedzi konwencjonalne formy energii. Wydobywanie bitcoinów prowadzi tę opłatę.

Zużycie energii przez Bitcoin to niewielka cena do zapłacenia, biorąc pod uwagę ekonomiczną i społeczną wartość, jaką zapewnia. Bitcoin jest wart każdej odrobiny energii potrzebnej do jego działania.

Wnioski

Kiedy spojrzysz na wszystkie korzyści i koszty modelu PoW, zdajesz sobie sprawę, że korzyści z modelu PoW znacznie przewyższają koszty.

PoW jest systemem nadrzędnym, ponieważ jest uczciwy, bezpieczny i zapewnia zachęty zgodne z celem sieci blockchain, aby zabezpieczyć każdą transakcję.

Zużycie energii PoW zostało mocno zoptymalizowane w ciągu ostatnich kilku lat i wykorzystuje energię odnawialną lub energię, która w innym przypadku zostałaby zmarnowana.

Bitcoin jest wspierany przez mechanizm konsensusu PoW i przetrwał próbę czasu przez ostatnie 13 lat. Już samo to jest dowodem na to, jak skuteczny i potężny jest model konsensusu PoW.

Sieć zbudowana na zasadzie równości, bezpieczeństwa, decentralizacji i mechanizmu konsensusu potwierdzającego pracę jest zaprojektowana tak, aby prosperować.

To jest gościnny post Mir Quadri. Wyrażone opinie są całkowicie ich własnymi i niekoniecznie odzwierciedlają opinie BTC Inc lub Magazyn Bitcoin.

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