Может ли доказательство доли снизить стоимость энергии Биткойна?

• Биткойн на Proof-of-Stake? 

У Биткойна есть энергетическая проблема. Благодаря алгоритму распределенного консенсуса «доказательство работы» монеты, майнинг биткойнов оставляет огромный углеродный след. Майнеры потребляют около 29.05 ТВт-ч электроэнергии в год. Это 0.13% годового потребления энергии в мире, то есть более чем в 159 странах, включая почти всю Африку.

В сочетании с конкурентным характером майнинга в таком безудержном потреблении энергии во многом виноват экспоненциальный рост Биткойна. Внимание общественности и бум объема транзакций только усугубили проблему, поскольку Индекс энергопотребления Биткойн По оценкам, затраты на электроэнергию для майнинга увеличились на 29.98% с октября по ноябрь. 

При таких экспоненциальных темпах стремительный рост криптовалюты приведет к тому, что к 2019 году она будет потреблять больше энергии, чем все США.  

Способствующие факторы

Чтобы правильно диагностировать первопричину этого энергетического кризиса, нам необходимо углубиться в взаимосвязь между ростом сети Биткойн и механикой его майнинга.

В рамках модели доказательства работы Биткойна майнеры конкурируют друг с другом за обеспечение распределенного консенсуса (средства, с помощью которого циркулирует Биткойн) в блокчейне. Майнеры используют свои вычислительные мощности для проверки транзакций, отправляемых через сеть.  

Для этого компьютеры решают задачи шифрования, обеспечивающие безопасность каждой транзакции, и после решения сохраняют их в виде хешей в блоках публичного реестра. Первый майнер, закончивший текущий блок, получает вознаграждение за блок в биткойнах.

Как вы можете видеть на изображении, конкурентный характер доказательства работы стимулирует майнеров выделять как можно больше вычислительной мощности в блокчейн. Чем мощнее ваше оборудование для майнинга, тем быстрее вы сможете шифровать транзакции и тем больше у вас шансов завершить блок и получить за него вознаграждение.

Еще во времена зарождения Биткойна считалось, что майнить можно было надежно с помощью видеокарты или обычного компьютерного процессора. Но те времена давно прошли. По мере того, как все больше майнеров присоединялись к биткойн-кормушке, было разработано более сложное программное обеспечение для майнинга, чтобы дать майнерам преимущество. Эта гонка аппаратных вооружений завершилась майнингом на интегральных схемах для конкретных приложений (ASIC). С точки зрения TLDR, майнеры ASIC — это процессоры, которые более эффективны и мощны, чем процессоры или графические процессоры.

И они оставили первоначальные процедуры добычи полезных ископаемых в пыли. Серьезно, если бы вы пытались конкурировать с установками для майнинга ASIC, используя свой компьютер или видеокарту, это было бы похоже на попытку выиграть Гран-при Монако на Vespa.  

Даже одного ASIC недостаточно для конкурировать с майнинговыми пулами высшей лиги. Крупнейшие горнодобывающие кооперативы используют сотни ASIC для создания огромных пулов процессоров. Чтобы оставаться конкурентоспособными по сравнению с другими майнерами, эти пулы добавят оборудование к своим установкам, чтобы увеличить общую мощность хэширования (выходную мощность).

Вы, наверное, понимаете, к чему это идет. Очевидно, что майнинговым установкам требуется электричество, и чем тяжелее им приходится работать, тем больше энергии они потребляют. Таким образом, доказательство конкурентных стимулов труда неизменно приводит к экспоненциальному увеличению потребления энергии.

И это даже не считая увеличения сложности. Каждые 2,016 блоков Биткойн подвергается корректировке сложности. Эта настройка предназначена для масштабирования сложности блоков в соответствии со скоростью хэширования майнинга, чтобы ни один майнер не решал алгоритмы слишком быстро, поглощая все вознаграждения за блоки в процессе. Однако это означает, что чем больше майнеров в сети, тем сложнее становится решить зашифрованные алгоритмы после каждой корректировки. Это также будет означать, что майнинговым установкам придется работать усерднее, чтобы оставаться конкурентоспособными, и таким образом потреблять еще больше энергии.

Начинаете понимать картину? Чем больше людей покупают биткойны, тем больше майнеров будет привлекать валюта для ее оценки.  Чем больше майнеров, тем больше потребляется энергии, что усиливает конкуренцию, а с ростом сети каждое изменение сложности будет только усугублять потребление энергии, заставляя майнеров работать усерднее.

Теперь, когда мы разобрались с этим, давайте перевернем эту проблему с ног на голову и посмотрим на потенциальное решение.

Биткойн на Proof-of-Stake? 

Доказательство доли — это альтернативный алгоритм достижения распределенного консенсуса блокчейна.  It вышел на сцену в 2012 году, когда Peercoin, NXT и BlackCoin являются его основными ранними последователями.

В рамках модели доказательства доли майнеры не существуют. Вместо этого их заменяют валидаторы (или фальсификаторы), которые отвечают за проверку транзакций. Обычно валидаторы размещают определенное количество валюты доказательства ставки в основном кошельке этого блокчейна.  

Затем сеть этой валюты может детерминированно выбрать их для создания следующего блока. Механизм выбора зависит от алгоритма: он может выбираться случайным образом или на основе комбинации переменных, таких как общее богатство и время, в течение которого оно было поставлено на карту.

Важно отметить, что доказательство доли не предлагает вознаграждений за блок, а только комиссию за транзакцию, поэтому теоретически эта модель не порождает такого же конкурентного импульса, как система доказательства работы. Хотя вы можете получать более частые выборы и более высокие комиссии за транзакции, чем больше вы ставите, вы не пытаетесь кого-либо превзойти, как если бы вы делали это с Биткойном.

Благодаря доказательству доли вам понадобится достаточно энергии только для питания основного программного обеспечения блокчейна. Нет необходимости тратить энергию на ASIC и программу криптографического хеширования. Возвращаясь к аналогии с гонками, это все равно, что получить приз за запуск автомобиля, а не за его использование в гонках. Вы стоите в очереди у стартовых ворот за призом за участие, и вам не нужно беспокоиться о том, что вы потратите лишний бензин, чтобы завершить гонку быстрее, чем ваши коллеги-соперники.  

Короче говоря, доказательство доли значительно сокращает потребление энергии. Он не только использует менее энергоемкую программу, но и валидаторам не нужно повышать ставку друг против друга, чтобы оставаться жизнеспособными, как это делают майнеры в рамках консенсуса по доказательству работы. Они не получают вознаграждения за блоки, но им также не приходится сталкиваться с огромными затратами на электроэнергию, с которыми сталкиваются майнеры. Если мы взвесим комиссию за транзакцию, связанную с долей, без учета значительных эксплуатационных расходов, это окажется сопоставимым с доказательством вознаграждения за работу и ее затратами, особенно для тех, кто не может обслуживать дорогие майнинговые установки.

Заключительные мысли: появится ли когда-нибудь биткойн на Proof of Stake?

В мае 2017 года Виталик Бутерин обнародовал планы по переходу блокчейна Ethereum на алгоритм доказательства доли под названием Casper.  

Новаторский для того времени запуск Proof-of-Stake на втором по величине криптоактиве стал огромным одобрением для системы Proof-of-Stake; и экосистема в значительной степени сместилась в сторону PoS.

Доказательство доли вполне может стать будущим блокчейна. Изменение Эфириума указывает на то, что Виталик Бутерин видит ценность в плюсах механизма, поскольку они извлекают выгоду из минусов Биткойна.

Энергетический кризис Биткойна — одно из первых по-настоящему серьезных испытаний, с которыми сталкивается криптовалюта на пути к общественной известности. Подобные ловушки и препятствия следует ожидать в такой зарождающейся технологии, но ответственность за адаптацию к этим невзгодам лежит на сообществе в целом. Нет никаких оснований думать, что устранение недостатков доказательства работы должно поставить под угрозу нашу веру в творение Сатоши Накамото – как раз наоборот. Если мы хотим, чтобы Биткойн преуспел, мы должны сохранять бдительность в нашей критике и проявлять инициативу в наших решениях, потому что в его нынешнем виде Биткойн находится на пути к тому, чтобы стать неустойчивым в ближайшем будущем.

Возможно, доказательство доли могло бы предотвратить самосаботаж Биткойна. Если изменение алгоритма Эфириума что-то значит, оно должно стать четким сигналом для криптосообщества о том, что доказательство работы не может сохраняться в его текущем состоянии.  

Вопрос в том, адаптируется ли рынок?