Kan bevis på insats eliminera Bitcoins energikostnad?

• Bitcoin på Proof-of-Stake? 

Bitcoin har ett energiproblem. Tack vare myntets bevis på arbete distribuerad konsensusalgoritm skapar Bitcoin-gruvdrift ett enormt koldioxidavtryck. Gruvarbetare förbrukar uppskattningsvis 29.05 TWh el årligen. Det är 0.13 % av världens årliga energiförbrukning, vilket är mer än 159 länder inklusive nästan hela Afrika.

Tillsammans med gruvdriftens konkurrenskraft är Bitcoins exponentiella tillväxt till stor del skulden för denna skenande energiförbrukning. Mainstream allmänhetens uppmärksamhet och en boom i transaktionsvolym har bara förvärrat problemet, som Bitcoin Energy Consumption Index uppskattar att utgifterna för gruvkraft ökade med 29.98 % från oktober till november. 

I den här exponentiella takten har kryptovalutans snabba uppgång det i takt att förbruka mer energi än hela USA till 2019.  

De bidragande faktorerna

För att korrekt diagnostisera grundorsaken till denna energikris måste vi gräva i förhållandet mellan Bitcoins nätverkstillväxt och dess gruvmekanik.

Under Bitcoins proof of work-modell konkurrerar gruvarbetare med varandra för att säkerställa en distribuerad konsensus (med hjälp av vilket Bitcoin cirkulerar) om blockkedjan. Gruvarbetare använder sin datorkraft för att verifiera transaktionerna som skickas via nätverket.  

För att göra det löser datorerna krypteringspusslen som säkrar varje transaktion och, när de är lösta, lagrar de dem som hash i blocken på den offentliga huvudboken. Den första gruvarbetaren att avsluta det aktuella blocket får en blockbelöning i Bitcoin.

Som du kan se på bilden uppmuntrar den konkurrenskraftiga karaktären av bevis på arbete gruvarbetare att lägga så mycket processorkraft på blockkedjan som möjligt. Ju kraftfullare din gruvrigg är, desto snabbare kan du lösa transaktionskrypteringarna, och desto mer sannolikt är det att du avslutar ett block och får dess belöningar.

Tillbaka i Bitcoins linda brukade det vara så att du på ett tillförlitligt sätt kunde bryta med ett grafikkort eller en vanlig datorprocessor. Men de dagarna är för länge sedan borta. När fler gruvarbetare hoppade på Bitcoin-såståget utvecklades mer sofistikerad gruvmjukvara för att ge gruvarbetare ett försprång. Denna hårdvarukapprustning kulminerade i applikationsspecifik integrerad krets (ASIC) gruvdrift. I TLDR-termer är ASIC-gruvarbetare processorer som är mer effektiva och kraftfulla än CPU:er eller GPU:er.

Och de lämnade de ursprungliga gruvprocedurerna i dammet. Allvarligt talat, om du försökte tävla med ASIC gruvriggar med din dator eller grafikkort, skulle det vara som att försöka vinna Monaco Grand Prix med en Vespa.  

Det räcker inte med en enda ASIC konkurrera med de stora gruvpoolerna. De största gruvkooperativen riggar upp hundratals ASIC:er för att skapa massiva processorpooler. För att förbli konkurrenskraftiga med andra gruvarbetare kommer dessa pooler att lägga till hårdvara till sina riggar för att öka den totala hashkraften (output).

Du ser förmodligen vart det här är på väg. Gruvriggar kräver uppenbarligen el, och ju hårdare de måste arbeta, desto mer ström förbrukar de. Som sådan leder bevis på arbetets konkurrenskraftiga incitament undantagslöst till en exponentiell ökning av energiförbrukningen.

Och detta inkluderar inte ens svårighetsökningar. Varje 2,016 XNUMX block genomgår Bitcoin en svårighetsjustering. Denna justering är avsedd att skala blocksvårigheter för att matcha gruvhashhastigheter så att ingen gruvarbetare löser algoritmer för snabbt och suger upp alla blockbelöningar i processen. Vad detta betyder är dock att ju fler gruvarbetare det finns på nätverket, desto svårare blir det att lösa de krypterade algoritmerna efter varje justering. Detta skulle också innebära att gruvriggar måste arbeta hårdare för att förbli konkurrenskraftiga och därmed förbruka ännu mer kraft.

Börjar du få bilden? Ju fler människor köper in sig på Bitcoin, desto fler gruvarbetare kommer att lockas till valutan för dess värdering.  Med fler gruvarbetare kommer mer energiförbrukning för att underblåsa konkurrensen, och med ett växande nätverk kommer varje svårighetsjustering bara att förvärra energiförbrukningen genom att få gruvarbetare att arbeta hårdare.

Nu när vi har fått det ur vägen, låt oss vända på det här problemet och titta på en potentiell lösning.

Bitcoin på Proof-of-Stake? 

Bevis på insats är en alternativ algoritm för att nå en blockkedjas distribuerade konsensus.  It kom in på scenen 2012, med Peercoin, NXT och BlackCoin som dess primära tidiga användare.

Inga gruvarbetare existerar under proof of stake-modellen. Istället ersätts de med validerare (eller förfalskare) som ansvarar för att validera transaktioner. Vanligtvis satsar validatorer ett visst antal bevis på insatsvaluta i blockkedjans kärnplånbok.  

Den valutans nätverk kan sedan deterministiskt välja dem för att konstruera nästa block. Urvalsmekanismen varierar beroende på algoritm, eftersom den kan väljas slumpmässigt eller baserat på en kombination av variabler, såsom total förmögenhet och hur lång tid den har satsats.

Det är viktigt att notera att bevis på insats inte erbjuder några blockbelöningar, bara transaktionsavgifter, så teoretiskt sett skapar modellen inte samma konkurrensimpuls som systemet med bevis på arbete. Även om du kan få mer frekventa val och högre transaktionsavgifter ju mer du har satsat, försöker du inte slå någon som du skulle göra med Bitcoin.

Med bevis på insats behöver du bara tillräckligt med energi för att driva en blockchains kärnmjukvara. Inget behov av att slösa energi på en ASIC och ett kryptografiskt hashprogram. För att återgå till racinganalogin är det som att få ett pris för att ha startat din bil istället för att använda den för att tävla. Du står i kö vid startgrinden efter din deltagandepokal och du behöver inte oroa dig för att slösa bort den extra gasen för att slutföra loppet snabbare än dina medtävlande.  

I ett nötskal, bevis på insats minskar avsevärt energianvändningen. Inte bara använder det ett mindre energikrävande program, utan validerare behöver inte gå upp mot varandra för att förbli livskraftiga som gruvarbetare gör under ett bevis på arbetskonsensus. De får inga blockbelöningar, men de behöver inte heller möta de upprörande energikostnader som gruvarbetare står inför. Om vi ​​väger bevis på stakes transaktionsavgifter utan dess betydande driftskostnader, blir det jämförbart med bevis på arbetets belöningar mot dess kostnader, särskilt för dem som inte kan underhålla dyra gruvriggar.

Slutliga tankar: Kommer Bitcoin på bevis på insats någonsin att hända?

I maj 2017 avslöjade Vitalik Buterin planer på att överföra Ethereum-blockkedjan till en proof of stake-algoritm som heter Casper.  

Roman på den tiden, Proof-of-Stakes lansering på den näst största kryptotillgången var ett enormt stöd för proof-of-stake-systemet; och ekosystemet har till stor del skiftat mot PoS.

Bevis på insats kan mycket väl vara framtiden för blockchain. Ethereums förändring indikerar lika mycket, eftersom Vitalik Buterin ser värdet i mekanismens fördelar när de drar nytta av Bitcoins nackdelar.

Bitcoins energikris är en av de första verkligt betydande prövningarna som kryptovalutan står inför när den marscherar mot offentlig framträdande. Fallgropar och hinder som dessa kan förväntas i en sådan begynnande teknik, men det är samhällets ansvar att anpassa sig till dessa vedermödor. Det finns ingen anledning att tro att att ta itu med bevis på arbetets brister skulle äventyra vår tro på Satoshi Nakamotos skapelse – snarare tvärtom. Om vi ​​vill se Bitcoin lyckas måste vi vara vaksamma i vår kritik och proaktiva med våra lösningar, för som det ser ut just nu är Bitcoin på väg att bli ohållbar inom en snar framtid.

Kanske kan bevis på insats avvärja Bitcoin från självsabotage. Om Ethereums algoritmförändring betyder något, borde det vara en tydlig signal till kryptogemenskapen att bevis på arbete inte kan bestå i sitt nuvarande tillstånd.  

Frågan är, kommer marknaden att anpassa sig?