Proof-of-Work proti Proof-of-Stake: Kakšna je razlika?

Proof-of-Work in Proof-of-Stake sta mehanizma soglasja ali algoritma, ki omogočata varno delovanje verig blokov. Ti mehanizmi soglasja ohranjajo verige blokov varne tako, da samo pristnim uporabnikom omogočajo dodajanje novih transakcij.

Delujejo tako, da od tistih, ki želijo sodelovati, zahtevajo, da dokažejo, da so verigi blokov namenili nekakšen vir, na primer denar ali energijo. To pomaga filtrirati tiste, ki morda niso pristni ali zavezani omrežju. Glavna razlika med dokazom o delu in dokazom o deležu je, kako izberejo, kdo lahko doda transakcije v verigo.

Kratke informacije:

• Proof-of-work in proof-of-stake sta algoritma, znana tudi kot mehanizma soglasja, ki verigam blokov pomagata ohranjati sinhronizacijo podatkov in ostati varna.
• Ti algoritmi določajo, katero vozlišče (računalnik) v omrežju lahko doda naslednji blok transakcij v verigo.
• Oba mehanizma sta se izkazala za uspešna pri vzdrževanju verig blokov, čeprav ima vsak svoje kompromise.

Kaj je dokaz o delu?

Proof-of-work je sistem, kjer računalniki tekmujejo med seboj, da bodo prvi rešili zapletene uganke. 

Ta proces se običajno imenuje rudarjenje, ker se energija in viri, potrebni za dokončanje uganke, lahko štejejo za digitalni ekvivalent resničnemu procesu rudarjenja plemenitih kovin iz zemlje. 

Nathaniela Popperja Knjiga, Digitalno zlato, uporablja odlično analogijo za opis dokazila o delu v sistemu Bitcoin:

"... razmeroma enostavno je pomnožiti 2,903 in 3,571 s kosom papirja in svinčnikom, veliko, veliko težje pa je ugotoviti, kateri dve števili je mogoče pomnožiti, da dobimo 10,366,613."

Z uporabo te analogije si lahko predstavljamo, da mora rudar v Bitcoinovem omrežju ugotoviti, kateri dve števili je mogoče pomnožiti, da doseže 10,366,613, tako da ugiba kombinacije števil, dokler ne zadene pravilnega odgovora. Ko računalnik ugotovi, da je mogoče 2,903 pomnožiti s 3,571, da dobimo 10,366,613, to predstavi drugim računalnikom v omrežju, ki lahko zlahka preverijo, da 2,903 in 3,571 dejansko tvorita 10,366,613, ko se pomnožita. 

Ko rudar reši to "uganko" pred drugimi rudarji, lahko ustvari nov blok (skupino transakcij) in ga odda v omrežje vozlišč, ki bodo nato posamično izvajala revizije obstoječe knjige in novega bloka. Če je vse odjavljeno, se novi blok poveže s prejšnjim blokom in ustvari kronološko verigo transakcij. Rudar je nato nagrajen z bitcoini za oskrbo svojih virov (energije).

Dokaz o delu, rudarjenje in varnost

Rudarjenje zahteva veliko električne energije in varuje omrežje z zagotavljanjem, da samo tisti, ki lahko dokažejo, da so porabili sredstva, dobijo pravico do dodajanja novega niza transakcij verigi blokov.

Zaradi tega je težko, dolgotrajno in drago napasti sistem za dokazovanje dela, kot je Bitcoin. Napadalci bi morali kupiti in nastaviti opremo za rudarjenje ter plačati elektriko za delovanje opreme. Nato bi tekmovali v rešitvi uganke in poskušali v verigo dodati blok transakcij, ki vsebujejo ponarejene bitcoine.

Če bi zlobni rudar najprej uspešno rešil uganko, bi poskusil oddajati nov blok transakcij preostalemu delu omrežja. Omrežna vozlišča bi nato izvedla revizijo, da bi ugotovila legitimnost bloka in transakcij v njem.

Ko vozlišča revidirajo nov blok glede na prejšnjo različico glavne knjige, opazijo ponarejene bitcoine in blok se šteje za neveljaven na podlagi pravil soglasja. 

Proof-of-work onemogoča ponarejanje bitcoina, razen če podli rudar nadzoruje več kot 50 % celotnega omrežja. To pomeni 51 % kumulativne računalniške moči rudarjev, znane kot hashrate, in vozlišč v omrežju. Na ta način lahko slab igralec odda slab blok v omrežje in omogoči, da njegova vozlišča sprejmejo blok v verigo. 

Glede na to, kako veliko je Bitcoinovo omrežje zraslo in koliko energije rudarji prispevajo k sistemu dokazovanja dela, bi bil tak napad danes skoraj nemogoč. 

Če bi vlada, podjetje ali drug subjekt zbral dovolj virov, da bi uspešno sestavil več kot 50 % omrežja z namenom napada, bi resnični udeleženci omrežja verjetno ustvarili novo vejo verige, znano tudi kot fork , zaradi česar sta prejšnja veriga in napad nanjo neuporabna.

Kaj je Proof-of-Stake?

V sistemu proof-of-stake so validatorji (ekvivalent rudarjev proof-of-stake) izbrani za iskanje bloka na podlagi števila žetonov, ki jih imajo, namesto da bi imeli poljubno tekmovanje med rudarji, da bi določili, katero vozlišče lahko doda blok. 

V tem sistemu znesek "vložka" ali količina kriptovalute, ki jo ima uporabnik, nadomesti delo, ki ga rudarji opravijo pri dokazovanju dela. To zavaruje omrežje, ker mora nekdo, ki želi sodelovati in zaslužiti nagrade, kupiti kriptovaluto in jo obdržati, da bo izbran za oblikovanje bloka. 

Udeleženci morajo porabiti denar in nameniti nekaj finančnih sredstev omrežju, podobno kot morajo rudarji porabiti električno energijo v sistemu dokazovanja dela. Tisti, ki so porabili denar za kovance, da bi si prislužili te nagrade, imajo v interesu nadaljnji uspeh omrežja. 

Proof-of-stake preprečuje napade in ponarejanje kovancev z v bistvu enakim mehanizmom kot dokaz o delu. Namesto nadzora nad 51 % hashrate rudarjenja in vozlišč, kot pri dokazu o delu, bi morali napadalci sistema dokazila o vložku imeti vsaj 51 % ponudbe kovanca in nadzorovati vsaj 51 % vozlišč omrežja.

Prednosti in slabosti Proof-of-Work in Proof-of-Stake

Razloženi strokovnjaki za dokazilo o delu

Zdrava konkurenca in obnovljivi viri energije

Konkurenca pri rudarjenju bitcoinov je huda. Rudarska podjetja nenehno iščejo najučinkovitejše načine rudarjenja, da bi znižala svoje stroške. Ta proces sam po sebi nagrajuje tiste, ki lahko najdejo najcenejše oblike energije in pripravijo novejšo tehnologijo za ustvarjanje hitrejših in učinkovitejših čipov za rudarjenje. 

Poleg tega, da koristi rudarjenju kriptovalut, lahko konkurenca med izdelovalci čipov povzroči preboj v računalniški strojni opremi, ki se lahko prenese v druge industrije zunaj kripto rudarjenja.

Ujeta energija 

Kripto rudarjenje omogoča območjem, da izkoristijo svojo ujeto energijo in jo pretvorijo v neko obliko vrednosti, ki se nato lahko prenese ali uporabi za financiranje drugih projektov, kar na koncu ustvari gospodarsko dejavnost na oddaljenih območjih.

Primer tega iz resničnega sveta sta kitajski provinci Sichuan in Yunnan. Te province imajo intenzivne mokre sezone, ki lahko proizvedejo ogromne količine obnovljive hidroelektrične energije. Na žalost province nimajo možnosti za transport in prodajo te energije na druga območja.

Province so sčasoma začele rudariti bitcoin, da bi izkoristile odvečno energijo in jo pretvorile v neko obliko trgovalne vrednosti. Septembra 2019 je bila Kitajska odgovorna za več kot 70 % hashrate Bitcoina zaradi teh poceni virov energije. Kitajska je kasneje prepovedala kripto rudarjenje, saj je želela ustvariti svojo fiat digitalno valuto. The premikanje prisilil k množičnemu odseljevanju rudarjev na druga območja, kjer je energija poceni. Kot rezultat, Kazahstan je poleg Irana in ZDA postala rudarska točka.

Varnost

Doslej je bil dokaz o delu najbolj dokazan način za ohranjanje soglasja in varnosti znotraj porazdeljenega javnega omrežja. To je zato, ker dokazilo o delu zahteva začetne stroške strojne opreme in stalno porabo virov namesto enega samega vnaprejšnjega stroška za sodelovanje.

Bitcoin je bil predstavljen leta 2009 in je imel več kot 99.98 % uptime. Med pisanjem sta bila samo dva primera izpadov: enkrat avgusta 2010 in drugi marca 2013. Ta dva incidenta sta bila rešena z opt-in posodobitvami programske opreme za vozlišča – saj so se po zaslugi mehanizma soglasja vsi udeleženci omrežja odločili te posodobitve so bile v najboljšem interesu kolektivnega omrežja.

Pojasnjene slabosti dokaza o delu

Poraba energije

Bitcoin in druge verige blokov z dokazi o delu, kot je Ethereum, porabijo znatne količine energije, da svojim omrežjem zagotovijo ta varnostni model. Bitcoin porabi več energije kot narodi kot so Ukrajina, Norveška in drugi. Okoljevarstveniki imajo trdili da je to popolnoma potratno in nepotrebno. 

Izpodbijanje: Medtem ko ti sistemi porabijo ogromne količine energije, mnogi kritiki ne uspejo oceniti vrst energije, ki se uporablja za rudarjenje, in namesto tega enačijo njeno visoko porabo energije z velikim okoljskim odtisom. Študije pa so pokazale, da rudarji bitcoinov pri svojem delovanju uporabljajo različne vire energije. Nekatere ocene so pokazale, da je obnovljiva energija prevladujoča uporabljena oblika, ki se giblje med 50% do čez 70% skupne porabljene moči. 

Pomembno je omeniti, da mnoge od teh študij poročajo samo o rudarskih podjetjih in drugih dejavnostih, ki želijo sodelovati v raziskavah.

E-odpadki

Elektronski odpadki so morda najbolj utemeljena kritika porabe virov v omrežju bitcoin. Rudarji z dokazi o delu običajno delujejo s polno močjo 24/7. Včasih slabi pogoji, kot so vlaga, visoke temperature in neustrezno prezračevanje, vplivajo na rudarske objekte in skrajšajo življenjsko dobo opreme.

Poleg tega proizvajalci čipov ASIC nenehno razvijajo nove, učinkovitejše čipe. Ko pride do te inovacije, postanejo stari žetoni manj učinkoviti pri osvajanju blokov kot novejši žetoni. Sčasoma se starejši čipi postopoma opustijo in postanejo e-odpadki. 

Izpodbijanje: Trenutni rudarski čipi ASIC običajno zdržijo od tri do pet let. In medtem ko novi čipi sčasoma nadomestijo starejše čipe, bodo verjetno trajali dlje, saj bodo postali učinkovitejši in odpornejši na visoke temperature in dolgotrajno zgoščevanje.

Sledljivost

Eden od pomislekov v zvezi s kripto rudarjenjem je, da je lahko dovzetno za cenzuro. To se je že zgodilo v krajih, kot je Kitajska, kjer je bilo rudarjenje kriptovalut prepovedano. Ogromno porabo električne energije je mogoče ugotoviti prek odčitkov električne energije ali celo termalnih kamer. Ta zmožnost sledenja, kje poteka kripto rudarjenje, omogoča protikripto režimom, da zatrejo prakso. 

Če bi država dovolila rudarjenje le tistim, ki so pridobili določeno vrsto licence, bi to lahko spodkopalo decentralizacijo, ker ne bi dovolilo, da bi bilo omrežje popolnoma javno.

Izpodbijanje: Zunaj Kitajske se zdi, da so države po vsem svetu do neke mere za kripto. Nekatere države bodo morda poskušale urediti rudarjenje tako, da bodo potrebne licence. Vendar, dokler še vedno obstajajo rudarji na oddaljenih območjih, ki nadaljujejo s prakso, bi to moralo pomagati pri preprečevanju monopolizacije in cenzure.

Pojasnjeni strokovnjaki za dokazilo o deležu

Učinkovitost

Sistemi z dokazom o vložku so bistveno bolj energetsko učinkoviti kot sistemi z dokazom o delu. Zahteve glede strojne opreme številnih sistemov za dokazovanje deleža so enakovredne povprečnim ali podpovprečnim prenosnikom na današnjem trgu. Programska oprema validator prav tako ni zelo zahtevna v večini sistemov za dokazovanje deleža. 

Povečana pretočnost

Pri dokazovanju vložka so validatorji izbrani za iskanje bloka na podlagi števila žetonov, ki jih imajo, namesto tekmovanja med rudarji za reševanje uganke. Čas, ki ga algoritem za dokazovanje vložka potrebuje, da izbere validator, je znatno hitrejši od konkurence za dokazilo o delu, kar omogoča večjo hitrost transakcij.

Čeprav je to res, so vse verige blokov, ne glede na to, ali so proof-of-stake ali ne, upočasnjene zaradi procesa, v katerem vozlišča demokratično dosežejo soglasje, potem ko jim validator odda novo najdeni blok. 

Cenzurni upor

Za razliko od dokazila o delu, ki zahteva veliko energije in znatno fizično prisotnost, se lahko validatorji dokazov o deležu izvajajo na majhnih prenosnikih. To pomeni, da bi lahko obstajal validator, ki nadzoruje tretjino globalno porazdeljenega denarnega omrežja, ki teče v kotu kavarne, namesto da bi bil skladišče, polno na tisoče brnečih računalnikov.

Nižja vstopna ovira

Validatorji dokazov o deležu morajo za sodelovanje porabiti denar samo enkrat. Vse, kar morajo storiti, je, da kupijo dovolj žetonov, da osvojijo bloke v modelu proof-of-stake. V nasprotju s tem mora rudar v sistemu z dokazilom o delu kupiti opremo za rudarjenje in jo vzdrževati v delovanju za nedoločen čas, kar povzroči stroške energije, ki lahko nihajo. To omogoča sodelovanje več posameznikov, ki sicer ne bi mogli.

Razložene slabosti dokazila o vložku 

Nedokazano v velikem obsegu

Še ni obstajal sistem dokazila o vložku, ki bi se lahko razširil na velikost nečesa, kot sta Bitcoin ali Ethereum. Iz tega razloga sistemi dokazov o deležu še niso tako decentralizirani ali varni kot vodilni sistemi dokazov o delu.

Izpodbijanje: Čeprav sistemi z dokazi o vložku še niso dosegli velikosti omrežij, kot je Bitcoin, ni razloga, da sčasoma ne bi mogli. Sistemi z dokazi o vložku imajo lahko možnost, da se razširijo nad tisto, česar so zmožni sistemi z dokazi o delu, glede na to, da je vstopna ovira nižja in da za njihovo delovanje ni potrebna posebna strojna oprema.

Konsolidacija kovancev

Konsolidacija kovancev med le nekaj validatorji je najpogostejši argument proti sistemom dokazovanja vložka. Narava dokazila o vložku spodbuja kopičenje kovancev za povečanje možnosti za zmago v bloku in prejem nagrade. 

Trge žetonov lahko stisnejo tudi subjekti z globokimi žepi, kar jim omogoča, da zberejo večino žetonov. Večina sistemov z dokazi o vložku dovoljuje posameznim subjektom, da ustvarijo poljubno število validatorjev, in ker je vnaprejšnjih finančnih stroškov za ustvarjanje validatorjev malo, lahko nekdo, ki nadzoruje večino žetonov, nadzoruje večino celotnega omrežja.

Zaradi tega je začetna distribucija kovancev z dokazi o deležu izjemno pomembna. Nekateri novejši kovanci z dokazi o deležu prodajajo žetone vlagateljem, preden so javno dostopni. V nekaterih primerih je ta prodaja žetonov predstavljala 40 % ali več največje zaloge žetonov, kar je podjetjem tveganega kapitala in drugim zgodnjim vlagateljem dalo znatno prednost pred drugimi pri zaslužku mrežnih nagrad.

Izpodbijanje: Res je, da proof-of-stake izbere ustvarjalce blokov predvsem glede na velikost njihovega deleža, vendar nekatere verige blokov že začenjajo izvajati metode za zmanjšanje tega tveganja centralizacije. Nekateri vključujejo dodajanje »starosti kovanca« oziroma, kako dolgo je bil vložek zadržan, in stopnjo naključnosti v algoritem. To zagotavlja, da velikost vložka ni edini dejavnik pri določanju oblikovanja bloka in da imajo manjši validatorji možnost za zmago. 

Nekatere verige blokov so poskrbele tudi za to, da validatorji, ki presežejo določeno mejo kovancev, začnejo prejemati vse manj nagrad. To spodbuja stakerje, da svoj delež prenesejo na manjše validatorje, kar pomaga razširiti žetone na več validatorjev, s čimer se poveča decentralizacija in varnost.

Manj robustna varnost

Kot je bilo omenjeno zgoraj, lahko nižja vstopna ovira za udeležence v omrežju pomaga povečati število validatorjev in posledično decentralizacijo, vendar lahko olajšanje vključitve v omrežje zmanjša tudi njegovo varnost. 

Če bi slab igralec poskušal napasti omrežje z dokazom o delu, bi moral kupiti dovolj strojne opreme, da bi predstavljal večino omrežja, nato pa bi moral plačati za delovanje vsega. Dvojni varnostni sistem začetnih stroškov opreme in tekočih stroškov energije naredi napad na omrežje manj realističen. Sistemi z dokazilom o vložku imajo le začetne vnaprejšnje stroške za sodelovanje, zaradi česar so bolj izpostavljeni napadom.

Trenutni hashrate Bitcoina je skoraj 200 milijonov tera hashov na sekundo. Bitmainov vrhunski rudar ASIC, the S19J, zmore 88 tera zgoščevanj na sekundo. Po tem ukrepu bi bilo potrebnih približno 1.2 milijona teh čipov, da bi sestavili samo polovico omrežja Bitcoin. Trenutna cena tega ASIC-a je 10,390 $ na enoto, kar pomeni, da bi nakup dovolj rudarjev, da bi sestavili polovico Bitcoinovega omrežja, stal približno 12.5 milijarde $, samo da bi nato plačali ogromne pristojbine za delovanje strojev. 

V nasprotju s tem, če bi nečeden akter želel napasti verigo dokazov o vložku, vzemimo na primer Avalanche, bi moral kupiti več kot polovico žetonov (približno 19 milijard dolarjev po trenutnih cenah) in nastaviti dovolj validatorjev, da bi nadomestili več kot polovico omrežje (630 validatorjev pri trenutnem validatorju Avalanche štetje). Ker validatorji dokazov o vložku ne potrebujejo nujno drage strojne opreme ali ton energije za delovanje, imajo napadalci samo vnaprejšnje stroške nakupa žetonov in ne tekočih stroškov energije. 

Izpodbijanje: Začetni vnaprejšnji stroški za napad na dovolj veliko omrežje z dokazi o deležu postajajo dovolj veliki, da vprašanje odsotnosti tekočih stroškov počasi postaja nepomembno. Na primer, da bi postali večinski delež v Avalancheu, je po današnjih cenah že potrebnih skoraj 20 milijard dolarjev. Bolj ko postajajo te verige blokov priljubljene in več ko je imetnikov kovanca omrežja z dokazi o deležu, težje ga je napasti. 

Pogosta vprašanja 

Kaj je Proof-of-Work? 

Proof-of-Work je orodje, ki ščiti verigo blokov in ji pomaga ohranjati točne podatke (transakcije). Uporablja dirko med računalniki, da vidi, kdo bo prvi rešil zapleteno uganko. Zmagovalci te dirke lahko nato v verigo dodajo nov blok transakcij. Rešitev te uganke zahteva veliko energije, kar zagotavlja večjo verjetnost, da bodo udeleženci pristni. Tisti, ki zmagajo, so nagrajeni z bitcoini.

Kaj je bitcoin rudar? 

Rudar bitcoinov je računalnik, ki sodeluje v tekmovanju za reševanje ugank v verigah blokov z dokazom o delu. Pri tem procesu porabijo velike količine energije in so nagrajeni z bitcoini, ko pri reševanju uganke premagajo vse ostale. Imenuje se rudarjenje, ker se zahtevana energija in viri lahko štejejo za digitalni ekvivalent resničnemu procesu rudarjenja plemenitih kovin iz zemlje.

Kaj je Proof-of-Stake?

Proof-of-Stake je orodje za zaščito verige blokov in pomoč pri vzdrževanju točnih informacij. Uporablja algoritem, ki izbere, kdo lahko doda naslednji blok transakcij v verigo glede na to, koliko žetonov hrani.  

Kaj je validator v dokazu o deležu?

Validator je enakovredno dokazu o deležu rudarja v dokazu o delu. Validatorji so vozlišča v omrežju blockchain, ki »vstavijo« ali zastavijo svoje žetone omrežju. Validatorji so izbrani za ustvarjanje novih blokov transakcij glede na to, koliko žetonov imajo. Drugi imetniki žetonov, ki niso validatorji, lahko prenesejo svoje deleže na validatorja, da dobijo delež nagrad, ki jih validator zasluži, ko so izbrani za ustvarjanje novega bloka transakcij.

Pošta Proof-of-Work proti Proof-of-Stake: Kakšna je razlika? pojavil prvi na Blockworks.

• Coinsmart. Najboljša evropska borza bitcoinov in kriptovalut.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Razširjeno znanje. PROST DOSTOP.
• CryptoHawk. Altcoin radar. Brezplačen preizkus.
• Vir: https://blockworks.co/proof-of-work-vs-proof-of-stake-whats-the-difference/