Почему Proof-of-Work — лучший механизм консенсуса для биткойнов

Доказательство находится в пудинге, когда речь заходит о механизме доказательства работы Биткойн по сравнению с дебатами о механизме консенсуса доказательства доли.

Было бесчисленное множество аргументов, связанных как с доказательством работы (PoW), так и с доказательством доли (PoS) как средством достижения консенсуса в сети блокчейна.

Многие люди задаются вопросом, какой из них лучше и почему? В этой статье я расскажу о некоторых основных преимуществах и недостатках каждого механизма консенсуса.

Давай погрузимся.

Что такое доказательство работы (PoW)?

Доказательство работы — это децентрализованный механизм консенсуса, впервые представленный биткойнами (BTC). Мы будем использовать сеть Биткойн в качестве примера, чтобы понять механизм консенсуса Proof-of-Work.

Сеть Биткойн, по сути, требует от участников предоставления вычислительной мощности, такой как графические процессоры, для решения произвольных математических головоломок и недопущения того, чтобы кто-либо получил контроль или манипулировал системой.

Каждая транзакция проверяется перед добавлением в блокчейн. Затем каждый блок проверяется майнерами, которые получают вознаграждение в виде токенов BTC по мере «работы» через свои процессоры. Следовательно, это называется доказательством работы.

Механизм консенсуса Proof-of-Work выдержал испытание временем. Этот механизм консенсуса в течение многих лет успешно проверял миллиарды транзакций в блокчейне Биткойн и сохранял свою подлинность и надежность как самый безопасный и децентрализованный механизм консенсуса, созданный на сегодняшний день.

Что такое доказательство доли (PoS)?

Proof-of-stake (PoS) — это механизм консенсуса, используемый в сетях блокчейнов, созданный в качестве альтернативы методу PoW для проверки транзакций.

В этом механизме владельцы криптовалюты могут проверять транзакции блоков на основе количества монет, поставленных валидатором (вместо того, чтобы их проверяли майнеры). Следовательно, это называется доказательством доли (PoS).

Валидаторы в PoS выбираются случайным образом. Чтобы стать валидатором, нужно поставить определенное количество токенов криптовалюты, необходимое для этого конкретного блокчейна.

Существует несколько вариантов PoS, таких как делегированное доказательство доли (DPoS) и т. д. Они были разработаны и реализованы в различных сетях блокчейнов, но все они в основном работают одинаково.

Когда блок транзакций готов к обработке, протокол криптовалюты выбирает валидатор для проверки блока. Затем валидатор проверяет, полностью ли точны транзакции в блоке, и если они проходят проверку, блок добавляется в цепочку блоков.

В обмен на это валидатор получает вознаграждение в виде токенов криптовалюты за свой вклад.

Однако, если валидатор в конечном итоге предложит блок с неточной информацией, он потеряет часть своих токенов в качестве штрафа. Это может произойти в PoS, так как нет оборудования, которое решает криптографические головоломки (в отличие от PoW).

Какой механизм консенсуса лучше и почему?

Как PoW, так и PoS предназначены для того, чтобы помочь узлам в сети блокчейна проверять все происходящие транзакции.

Как только узлы соглашаются с действительностью блока транзакций, транзакции добавляются в блокчейн. Обе модели предлагают различные методы для достижения одинакового конечного результата.

Тем не менее, Proof-of-Work как система проверки транзакций и защиты сети блокчейна намного лучше, чем модель Proof-of-Stake (PoS), но обходится дорого.

Ниже я обсудил, что делает PoW более совершенным механизмом консенсуса по сравнению с PoS, и связанные с этим затраты.

Безопасность и подлинность данных

PoW превосходит PoS с точки зрения безопасности и подлинности данных. Это связано с тем, что в PoW данные связаны с проверенной историей человеческих решений, которые не могут обманывать в системе, проверяющей каждую транзакцию.

Эта система работает с нулевым доверием, и 0% транзакций проверяются и регистрируются участниками сети в публичном реестре.

PoW также является высоконадежным механизмом консенсуса, потому что с течением времени он делает сеть все более и более сложной, до такой степени, что ее невозможно взломать, потому что сеть постоянно контролируется ее участниками. У этих участников теперь есть шкура в игре (поскольку им нужно «работать», чтобы совершать транзакции). Это делает сеть чрезвычайно дорогой для взлома.

С другой стороны, механизм консенсуса PoS более уязвим для взломов и атак.

Теоретически, если участник сети (или группа участников) дойдет до того, что станет владельцем 51% поставленных монет, этот участник сети (или группа) сможет по существу контролировать весь блокчейн и изменять его. Это называется как 51% атака.

Владение сетью

Учитывая дизайн «майнинга» для получения вознаграждения, модель PoW обеспечивает децентрализованную структуру.

Биткойн — отличный тому пример. Сеть Биткойн полностью децентрализована. Ни одно физическое лицо, организация или страна не контролирует его. Он принадлежит и контролируется тысячами узлов, управляющих сетью, в децентрализованной и защищенной системе, поддерживаемой PoW.

С другой стороны, PoS обеспечивает более централизованную структуру. Участники, которые могут делать больше ставок (часто богатые), теоретически могут получить больший контроль, просто делая больше ставок.

Это рискованное предложение, потому что, если группа участников в конечном итоге получит контроль над 51%, они могут изменить блокчейн в свою пользу.

Разве мы уже не видели проблем с такой системой? Просто откройте глаза, и вы увидите, что мы уже какое-то время живем в этой системе, и посмотрите, куда она нас привела.

Согласование стимулов и справедливость

Модель PoW вознаграждает майнеров, когда они решают сложные математические головоломки — в некоторых случаях вознаграждение за блок и долю комиссии за транзакцию. Это стимулирует правильное поведение, поскольку узлы соревнуются, чтобы решить головоломку, чтобы получить вознаграждение.

Сеть становится все сложнее и сложнее, поэтому для решения этих головоломок требуется все большая вычислительная мощность. Это, в свою очередь, делает всю сеть более безопасной и более дорогой для взлома или атаки.

По мере роста стоимости криптовалюты растет и стоимость вознаграждения. Каждый майнер в сети имеет равные возможности для получения вознаграждения, и при этом они продолжают защищать сеть и делать ее надежной.

Вся эта установка стимулирует правильное поведение и препятствует разветвлению, то есть созданию альтернативного блокчейна при обновлении протокола.

С другой стороны, в модели PoS стимул для получения вознаграждения состоит в том, чтобы просто поставить больше. Это приводит к проблеме централизации, когда участники делают больше ставок, потенциально получая больший контроль над блокчейном. В неконтролируемой цепочке блоков этот стимул приводит к большей угрозе безопасности с меньшей децентрализацией и большей восприимчивостью к недорогим атакам.

Испытание временем

Модель PoW выдержала испытание временем. Сеть Биткойн является отличным примером этого.

За последние 13 лет сеть Биткойн ни разу не подвергалась взлому или компрометации каким-либо образом или в какой-либо форме. Это самая мощная сеть в мире, которая выдержала испытание временем с точки зрения подлинности, надежности и безопасности сети.

С другой стороны, модели Proof-of-Stake относительно новее и находятся на ранних стадиях как принятия, так и реализации. Кроме того, существует более высокий уровень путаницы в отношении осуществимости некоторых из этих моделей, поскольку появляется все больше и больше вариантов, которые не были полностью протестированы.

Энергопотребление

Исторически сложились аргументы в пользу того, что модели PoW требуют чрезмерного потребления энергии, что приводит к увеличению затрат и воздействию на окружающую среду.

Это правда. Действительно, модель PoW потребляет гораздо больше энергии, чем модель PoS.

Это связано с тем, что по мере роста сложности сети требуется все больше и больше вычислительной мощности для ее решения. Это стоимость работы высокозащищенной сети.

Денежная сеть, которая в своей основе нуждается в безопасности, действительно потребляет энергию. Возьмем, к примеру, фиатные валюты. Фиатные валюты потребляют намного больше энергии, чем модель PoW, которую использовала бы сеть Биткойн.

Это связано с тем, что традиционная банковская деятельность, обеспеченная фиатными валютами, опирается на бумажные деньги, для производства которых требуются ресурсы, что приводит к большим потерям. Если учесть затраты на электроэнергию в банках, высотных офисных помещениях, сейфах, грузовиках с охраной и другие накладные расходы, то традиционная банковская система показано, что гораздо более энергоемкий, чем биткойн.

Модель PoW, как и сеть Биткойн, не требует никаких физических ресурсов для производства, кроме вычислительной мощности, необходимой для поддержания блокчейна. Таким образом, хотя сеть Биткойн потребляет энергию, она все же более экологична, чем традиционное банковское дело и система фиатных валют, которые мы используем сегодня. Это гораздо лучшее решение, улучшенный вариант использования энергопотребления и обновление текущей системы.

Другими словами, перенос нашей денежной системы в сеть Биткойн будет не только более эффективным и безопасным, но и станет важным шагом в борьбе с глобальным потеплением.

PoW — превосходная система (как мы обсуждали ранее), и она также стимулирует инновации и творчество в области энергопотребления.

Энергопотребление PoW было значительно оптимизировано за последние несколько лет и использует возобновляемую энергию, а также энергию, которая в противном случае была бы потрачена впустую.

Возьмем, к примеру, сеть Биткойн. Согласно Глобальные данные по добыче биткойнов за Q3, большая часть майнинга биткойнов осуществляется за счет возобновляемых источников энергии.

Фактически, потребление энергии при майнинге биткойнов составляет всего 0.122% по сравнению с общей энергией в мире. Согласно отчету, в третьем квартале 3 года эффективность майнинга увеличилась на 2021%, а сбалансированный баланс электроэнергии увеличился на 23%.

Фактически, за последние семь лет эффективность майнинга биткойнов увеличилась в 43 раза. Другими словами, его майнинг сейчас на 4,237 XNUMX% эффективнее, чем семь лет назад.

В этом отчете делается вывод, что Совет по майнингу биткойнов оценил повышение эффективности майнинга в 3 и 2 раза в течение следующих четырех и последующих четырех лет.

Таким образом, это не только наиболее эффективное использование энергии на сегодняшний день (для применения денежной системы), оно гарантированно станет значительно более эффективным в течение следующих восьми лет.

Награды за добычу биткойнов высоки, что побуждает майнеров искать альтернативные источники энергии, что приводит к инновациям в области возобновляемых источников энергии. Поскольку большая часть стоимости майнинга биткойнов приходится на электроэнергию, майнеры стремятся найти самый дешевый и чистый источник, чтобы максимизировать прибыль.

На самом деле, майнинг биткойнов можно назвать одним из экологичный крупных промышленных предприятий по всему миру. Большинство крупнейших предприятий по добыче полезных ископаемых расположены в регионах, где много возобновляемой электроэнергии. Возобновляемые источники энергии становятся все более популярными, поскольку они чище и дешевле, чем традиционные виды энергии.

Многие эксперты считают, что у возобновляемых источников энергии светлое будущее, и в конечном итоге они превзойдут традиционные формы энергии. Добыча биткойнов возглавляет это обвинение.

Энергопотребление Биткойна — это небольшая цена, учитывая экономическую и социальную ценность, которую он обеспечивает. Биткойн стоит каждого бита энергии, необходимой для его поддержания.

Заключение

Когда вы посмотрите на все преимущества и затраты модели PoW, вы поймете, что преимущества модели PoW намного перевешивают затраты.

PoW — превосходная система благодаря тому, что она справедлива, безопасна и обеспечивает стимулы, соответствующие цели сети блокчейна, для защиты каждой транзакции.

Энергопотребление PoW было значительно оптимизировано за последние несколько лет и использует возобновляемую энергию или энергию, которая в противном случае была бы потрачена впустую.

Биткойн поддерживается механизмом консенсуса PoW и выдержал испытание временем за последние 13 лет. Уже одно это является доказательством того, насколько эффективна и мощна модель консенсуса PoW.

Сеть, построенная на справедливости, безопасности, децентрализации и механизме консенсуса для подтверждения работы, спроектирована так, чтобы процветать.

Это гостевой пост Мира Квадри. Высказанные мнения являются полностью их собственными и не обязательно отражают точку зрения BTC Inc или Биткойн-журнал.

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