Proof-of-Work и Proof-of-Stake: в чем разница?

Proof-of-Work и Proof-of-Stake — это консенсусные механизмы или алгоритмы, которые позволяют блокчейнам работать безопасно. Эти механизмы консенсуса обеспечивают безопасность блокчейнов, позволяя только настоящим пользователям добавлять новые транзакции.

Они работают, заставляя тех, кто желает участвовать, доказать, что они посвятили какой-то ресурс, например, деньги или энергию, блокчейну. Это помогает отфильтровать тех, кто может быть не искренним или не предан сети. Основное различие между доказательством работы и доказательством доли заключается в том, как они выбирают, кто может добавлять транзакции в цепочку.

Дополнительная информация:

• Доказательство работы и доказательство доли — это алгоритмы, также известные как механизмы консенсуса, которые помогают блокчейнам поддерживать синхронизацию данных и оставаться в безопасности.
• Эти алгоритмы определяют, какой узел (компьютер) в сети может добавить в цепочку следующий блок транзакций.
• Оба механизма доказали свою эффективность в поддержании блокчейнов, хотя у каждого из них есть свои компромиссы.

Что такое доказательство работы?

Доказательство работы — это система, в которой компьютеры соревнуются друг с другом за право первыми решить сложные головоломки. 

Этот процесс обычно называют добычей полезных ископаемых, поскольку энергию и ресурсы, необходимые для решения головоломки, можно считать цифровым эквивалентом реального процесса добычи драгоценных металлов из земли. 

Натаниэль Поппер книга, Цифровое золото, использует отличную аналогию для описания доказательства работы в системе Биткойн:

«...умножить 2,903 и 3,571 относительно легко, используя лист бумаги и карандаш, но гораздо, гораздо труднее выяснить, какие два числа можно перемножить, чтобы получить 10,366,613 XNUMX XNUMX».

Используя эту аналогию, мы можем представить, что майнер в сети Биткойн должен выяснить, какие два числа можно умножить, чтобы получить 10,366,613 2,903 3,571, угадывая комбинации чисел, пока не найдет правильный ответ. Как только компьютер определяет, что 10,366,613 можно умножить на 2,903, чтобы получить 3,571 10,366,613 XNUMX, он представляет это другим компьютерам в сети, которые могут легко убедиться, что XNUMX XNUMX и XNUMX XNUMX действительно при умножении дают XNUMX XNUMX XNUMX. 

Когда майнер решает эту «головоломку» раньше других майнеров, ему разрешается создать новый блок (группу транзакций) и транслировать его в сеть узлов, которые затем будут индивидуально выполнять аудит существующего реестра и нового блока. Если все в порядке, новый блок привязывается к предыдущему блоку, создавая хронологическую цепочку транзакций. Затем майнер награждается биткойнами за предоставление своих ресурсов (энергии).

Доказательство работы, майнинг и безопасность

Майнинг требует большого количества электроэнергии и защищает сеть, гарантируя, что только те, кто может доказать, что они израсходовали ресурсы, получают право добавлять новый набор транзакций в блокчейн.

Из-за этого атаковать систему доказательства работы, такую ​​как Биткойн, сложно, отнимает много времени и дорого. Злоумышленникам придется приобрести и настроить оборудование для майнинга, а также оплатить электроэнергию для работы оборудования. Затем они соревновались, решая головоломку, и пытались добавить в цепочку блок транзакций, содержащий поддельные биткойны.

Если злоумышленник первым успешно решит головоломку, он попытается передать новый блок транзакций остальной части сети. Затем узлы сети проведут аудит, чтобы определить легитимность блока и транзакций внутри него.

Когда узлы проверят новый блок на соответствие предыдущей версии реестра, они заметят поддельные биткойны, и блок будет считаться недействительным на основании правил консенсуса. 

Доказательство работы делает невозможным подделку биткойнов, если только гнусный майнер не контролирует более 50% всей сети. Это означает 51% как совокупной вычислительной мощности майнеров, известной как хешрейт, так и узлов в сети. Таким образом, злоумышленник может передать плохой блок в сеть и заставить свои узлы принять блок в цепочку. 

Учитывая, насколько разрослась сеть Биткойн и какой вклад майнеры вносят в систему доказательства работы, такая атака сегодня была бы практически невозможна. 

Если бы правительство, компания или другая организация собрала достаточно ресурсов, чтобы успешно занять более 50% сети с намерением атаковать ее, подлинные участники сети, скорее всего, создали бы новую ветвь цепочки, также известную как форк. , что делает предыдущую цепочку и атаку на нее бесполезной.

Что такое Proof-of-Stake?

В системе доказательства доли валидаторы (эквивалент майнеров с доказательством доли) выбираются для поиска блока на основе количества токенов, которые они держат, а не для произвольной конкуренции между майнерами, чтобы определить, какой узел может добавить блокировать. 

В этой системе сумма «ставки» или количество криптовалюты, которой владеет пользователь, заменяет работу майнеров по доказательству работы. Это обеспечивает безопасность сети, поскольку тот, кто хочет участвовать и получать вознаграждения, должен приобрести криптовалюту и удерживать ее, чтобы быть выбранным для формирования блока. 

Участники должны потратить деньги и выделить некоторые финансовые ресурсы для сети, аналогично тому, как майнеры должны расходовать электроэнергию в системе доказательства работы. Те, кто потратил деньги на монеты, чтобы заработать эти награды, лично заинтересованы в дальнейшем успехе сети. 

Доказательство доли предотвращает атаки и поддельные монеты, по существу, с помощью того же механизма, что и доказательство работы. Вместо того, чтобы контролировать 51% хешрейта майнинга и узлов, как в случае с доказательством работы, злоумышленникам системы доказательства доли необходимо будет удерживать как минимум 51% запаса монет и контролировать как минимум 51% узлов сети.

Плюсы и минусы Proof-of-Work и Proof-of-Stake

Объяснение плюсов доказательства работы

Здоровая конкуренция и возобновляемые источники энергии

Конкуренция в майнинге биткойнов очень жесткая. Горнодобывающие компании постоянно ищут наиболее эффективные способы добычи полезных ископаемых, чтобы снизить свои затраты. Этот процесс по своей сути вознаграждает тех, кто может найти самые дешевые формы энергии и придумать новые технологии для создания более быстрых и эффективных чипов для майнинга. 

Конкуренция среди производителей чипов не только приносит пользу майнингу криптовалюты, но и может привести к прорывам в компьютерном оборудовании, которые могут распространиться и на другие отрасли, помимо майнинга криптовалют.

Захваченная энергия 

Крипто-майнинг позволяет регионам использовать захваченную энергию и преобразовывать ее в ту или иную форму стоимости, которую затем можно передавать или использовать для финансирования других проектов, что в конечном итоге стимулирует экономическую активность в отдаленных районах.

Реальным примером этого являются китайские провинции Сычуань и Юньнань. В этих провинциях наблюдаются интенсивные влажные сезоны, которые могут производить огромное количество возобновляемой гидроэлектроэнергии. К сожалению, провинции не имеют возможности транспортировать и продавать эту энергию в другие регионы.

В конечном итоге провинции начали добывать биткойны, чтобы использовать излишки энергии и конвертировать их в ту или иную форму торгуемой стоимости. В сентябре 2019 года Китай был ответственный за более чем 70% хешрейта Биткойна из-за этих дешевых источников энергии. Позже Китай запретил майнинг криптовалют, поскольку стремился создать свою бумажную цифровую валюту. двигаться вызвал массовый исход майнеров в другие районы, где электроэнергия дешевая. Как результат, Республике Казахстан стал горячей точкой добычи полезных ископаемых наряду с Ираном и Соединенными Штатами.

Безопасность

До сих пор доказательство работы было наиболее проверенным способом поддержания консенсуса и безопасности в распределенной общедоступной сети. Это связано с тем, что доказательство работы требует первоначальной стоимости оборудования и текущих затрат ресурсов, а не единых авансовых затрат для участия.

Биткойн был запущен в 2009 году и имел более 99.98% Провел на сайте. На момент написания было только два случая простоя: один в августе 2010 года и другой в марте 2013 года. Эти два инцидента были решены с помощью обновлений программного обеспечения для узлов, поскольку благодаря механизму консенсуса все участники сети решили эти обновления отвечали интересам коллективной сети.

Объяснение минусов доказательства работы

Потребление энергии

Биткойн и другие блокчейны с доказательством работы, такие как Ethereum, потребляют значительное количество энергии для обеспечения этой модели безопасности в своих сетях. Биткойн потребляет больше энергии, чем нации как Украина, Норвегия и другие. Экологи продемонстрировав тем самым что это совершенно расточительно и ненужно. 

опровержение: Хотя эти системы потребляют огромное количество энергии, многие критики не могут оценить типы энергии, используемые для майнинга, и вместо этого приравнивают высокий уровень энергопотребления к большому воздействию на окружающую среду. Однако исследования показали, что майнеры биткойнов используют в своей работе различные источники энергии. По некоторым оценкам, возобновляемая энергия является доминирующей используемой формой, варьирующейся от 50% к более 70% от общей потребляемой мощности. 

Важно отметить, что во многих из этих исследований сообщается только о горнодобывающих компаниях и других предприятиях, которые желают участвовать в опросах.

Электронные отходы

Электронные отходы могут быть наиболее обоснованной критикой потребления ресурсов сетью Биткойн. Майнеры Proof-of-Work обычно работают на полную мощность круглосуточно и без выходных. Иногда плохие условия, такие как влажность, высокие температуры и недостаточная вентиляция, влияют на горнодобывающие предприятия и сокращают срок службы оборудования.

Кроме того, производители чипов ASIC постоянно разрабатывают новые, более эффективные чипы. Когда происходит это нововведение, старые фишки становятся менее эффективными при выигрыше блоков, чем новые. В конце концов, старые чипы постепенно выводятся из эксплуатации и становятся электронными отходами. 

опровержение: Современные микросхемы ASIC для майнинга обычно служат от трех до пяти лет. И хотя новые чипы в конечном итоге заменяют старые, они, скорее всего, прослужат дольше, поскольку станут более эффективными и устойчивыми к высоким температурам и длительному хэшированию.

Прослеживаемость

Одна из проблем, связанных с майнингом криптовалют, заключается в том, что он может подвергаться цензуре. Это уже произошло в таких местах, как Китай, где майнинг криптовалюты был запрещен. Огромное энергопотребление можно определить по показаниям электричества или даже по тепловизионным камерам. Эта возможность отслеживать, где происходит майнинг криптовалют, позволяет антикрипторежимам пресекать эту практику. 

Если бы страна разрешила майнинг только тем, кто получил какую-то лицензию, это могло бы подорвать децентрализацию, не позволяя сети быть полностью публичной.

опровержение: За пределами Китая страны по всему миру, похоже, в некоторой степени поддерживают криптовалюту. Некоторые страны могут попытаться регулировать добычу полезных ископаемых, требуя лицензий. Однако до тех пор, пока майнеры в отдаленных районах продолжают эту практику, это должно помочь предотвратить монополизацию и цензуру.

Объяснение плюсов Proof-of-Stake

Эффективность

Системы Proof-of-Stake значительно более энергоэффективны, чем системы Proof-of-Work. Требования к оборудованию многих систем Proof-of-Stake эквивалентны ноутбукам среднего или ниже среднего уровня, представленным на современном рынке. Программное обеспечение валидатора также не очень требовательно к большинству систем PoS. 

Повышенная пропускная способность

При доказательстве доли валидаторы выбираются для поиска блока на основе количества токенов, которые они держат, а не для соревнования среди майнеров по решению головоломки. Время, необходимое алгоритму доказательства доли для выбора валидатора, значительно быстрее, чем при соревновании по доказательству работы, что позволяет повысить скорость транзакций.

Хотя это правда, все блокчейны, независимо от того, являются ли они доказательством доли или нет, замедляются из-за процесса демократического достижения узлами консенсуса после того, как валидатор передает им вновь найденный блок. 

Цензурное сопротивление

В отличие от доказательства работы, которое требует большого количества энергии и значительного физического присутствия, валидаторы доказательства доли могут работать на небольших ноутбуках. Это означает, что валидатор, контролирующий треть глобально распределенной денежной сети, может работать в углу кафе, а не быть складом, заполненным тысячами гудящих компьютеров.

Низкий порог входа

Валидаторам Proof-of-Stake нужно потратить деньги только один раз, чтобы принять участие. Все, что им нужно сделать, это купить достаточно токенов, чтобы выиграть блоки в модели доказательства доли. Напротив, майнер в системе доказательства работы должен приобрести оборудование для майнинга и поддерживать его в рабочем состоянии на неопределенный срок, неся затраты на электроэнергию, которые могут колебаться. Это позволяет участвовать большему количеству людей, которые в противном случае не смогли бы принять участие.

Объяснение минусов Proof-of-Stake 

Недоказанный в больших масштабах

До сих пор не существует системы доказательства доли, которая могла бы масштабироваться до размеров Биткойна или Эфириума. По этой причине системы доказательства доли еще не настолько децентрализованы и безопасны, как ведущие системы доказательства работы.

опровержение: Хотя системы доказательства доли еще не достигли размеров сетей, подобных Биткойну, нет причин, по которым они не смогут этого сделать со временем. Системы Proof-of-Stake могут иметь потенциал масштабирования, превосходящий возможности систем Proof-of-Work, учитывая, что существует более низкий барьер для входа и для их запуска не требуется никакого специального оборудования.

Консолидация монет

Консолидация монет среди нескольких валидаторов является наиболее распространенным аргументом против систем доказательства доли. Природа доказательства ставки стимулирует накопление монет, чтобы увеличить шансы на выигрыш блока и получение вознаграждения. 

Рынки токенов также могут быть захвачены организацией с глубокими карманами, что позволяет им накопить большую часть токенов. Большинство систем доказательства доли позволяют отдельным организациям создавать любое количество валидаторов, а поскольку первоначальные финансовые затраты на создание валидаторов невелики, тот, кто контролирует большинство токенов, может контролировать большую часть всей сети.

Это делает чрезвычайно важным первоначальное распространение монет с доказательством ставки. Некоторые новые монеты с доказательством доли продают токены инвесторам до того, как они станут общедоступными. В некоторых случаях эти продажи токенов составляли 40% или более от максимального количества токенов, что давало фирмам венчурного капитала и другим ранним инвесторам значительное преимущество перед другими в получении сетевых вознаграждений.

Опровержение: Это правда, что доказательство доли выбирает создателей блоков главным образом по размеру их доли, но некоторые блокчейны уже начинают внедрять методы, позволяющие снизить риск централизации. Некоторые включают добавление «возраста монеты» или продолжительности удержания ставки, а также степень рандомизации алгоритма. Это гарантирует, что размер ставки не является единственным фактором, определяющим формирование блока, и что более мелкие валидаторы имеют шанс на победу. 

Некоторые блокчейны также сделали так, что валидаторы, превышающие определенный порог монет, начинают получать все меньше и меньше вознаграждений. Это стимулирует стейкеров делегировать свою долю более мелким валидаторам, помогая распределять токены между большим количеством валидаторов, повышая децентрализацию и безопасность.

Менее надежная безопасность

Как упоминалось выше, более низкий барьер входа для участников сети может помочь увеличить количество валидаторов и, как следствие, децентрализацию, но упрощение вступления в сеть может также снизить ее безопасность. 

Если злоумышленник попытается атаковать сеть доказательства работы, ему нужно будет купить достаточно оборудования, чтобы представлять большую часть сети, а затем ему придется заплатить, чтобы запустить все это. Двойная система безопасности начальной стоимости оборудования и текущих затрат на электроэнергию делает атаку на сеть менее реалистичной. Системы Proof-of-Stake требуют только первоначальных затрат на участие, что делает их более уязвимыми для атак.

Текущая скорость хэширования Биткойна составляет почти 200 миллионов тера хешей в секунду. Лучший ASIC-майнер Bitmain, S19J, может выполнять 88 тера хэшей в секунду. По этим меркам потребуется примерно 1.2 миллиона таких чипов, чтобы составить лишь половину сети Биткойна. Текущая цена этого ASIC составляет 10,390 12.5 долларов за единицу, а это означает, что покупка достаточного количества майнеров, составляющих половину сети Биткойн, будет стоить примерно XNUMX миллиардов долларов, а затем придется платить огромные сборы за эксплуатацию машин. 

Напротив, если злоумышленник захочет атаковать цепочку PoS, например Avalanche, ему нужно будет купить более половины токенов (примерно 19 миллиардов долларов в текущих ценах) и настроить достаточное количество валидаторов, чтобы компенсировать более половины. сеть (630 валидаторов в текущем валидаторе Avalanche считать). Поскольку для работы валидаторов Proof-of-Stake не обязательно требуется дорогостоящее оборудование или тонны энергии, злоумышленники несут только первоначальные затраты на покупку токенов, а не текущие затраты на электроэнергию. 

Опровержение: Первоначальные первоначальные затраты на атаку на сеть PoS достаточного размера становятся настолько большими, что вопрос отсутствия текущих затрат постепенно становится неактуальным. Например, для того, чтобы стать контрольным пакетом акций Avalanche, уже требуется почти 20 миллиардов долларов в сегодняшних ценах. Чем популярнее становятся эти блокчейны и чем больше становится держателей монет сети с доказательством доли, тем труднее их атаковать. 

Часто задаваемые вопросы 

Что такое доказательство работы? 

Proof-of-Work — это инструмент, который защищает блокчейн и помогает поддерживать точную информацию (транзакции). Он использует гонку между компьютерами, чтобы увидеть, кто первым сможет решить сложную головоломку. Победителям этой гонки разрешается добавить в цепочку новый блок транзакций. Решение этой головоломки требует большого количества энергии, поэтому участники с большей вероятностью будут искренними. Победители получают вознаграждение в биткойнах.

Что такое майнер биткойнов? 

Биткойн-майнер — это компьютер, который участвует в соревновании по решению головоломок в блокчейнах с доказательством работы. В этом процессе они используют большое количество энергии и получают вознаграждение в виде биткойнов, когда побеждают всех остальных в решении головоломки. Это называется майнингом, потому что требуемую энергию и ресурсы можно считать цифровым эквивалентом реального процесса добычи драгоценных металлов из земли.

Что такое Proof-of-Stake?

Proof-of-Stake — это инструмент для защиты блокчейна и помощи в сохранении точной информации. Он использует алгоритм, который выбирает, кто может добавить следующий блок транзакций в цепочку, исходя из количества имеющихся токенов.  

Что такое валидатор в доказательстве ставки?

Валидатор — это доказательство доли, эквивалентное майнеру в доказательстве работы. Валидаторы — это узлы в сети блокчейна, которые «ставят» или передают свои токены в сеть. Валидаторы выбираются для создания новых блоков транзакций в зависимости от того, сколько токенов они держат. Другие держатели токенов, не являющиеся валидаторами, могут делегировать свои активы валидатору, чтобы получить долю вознаграждений, которые валидатор зарабатывает, когда они выбираются для создания нового блока транзакций.

сообщение Proof-of-Work и Proof-of-Stake: в чем разница? Появившийся сначала на Блокворс.

• Коинсмарт. Лучшая в Европе биржа биткойнов и криптовалют.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. БЕСПЛАТНЫЙ ДОСТУП.
• КриптоХок. Альткоин Радар. Бесплатная пробная версия.
• Источник: https://blockworks.co/proof-of-work-vs-proof-of-stake-whats-the-difference/