Proof-of-Work vs. Proof-of-Stake: Vad är skillnaden?

Proof-of-Work och Proof-of-Stake är konsensusmekanismer, eller algoritmer, som tillåter blockkedjor att fungera säkert. Dessa konsensusmekanismer håller blockkedjor säkra genom att endast låta genuina användare lägga till nya transaktioner.

De arbetar genom att få de som vill delta att bevisa att de har dedikerat någon sorts resurs, som pengar eller energi, till blockkedjan. Detta hjälper till att filtrera bort de som kanske inte är äkta eller engagerade i nätverket. Den största skillnaden mellan proof-of-work och proof-of-stake är hur de väljer vem som kan lägga till transaktioner i kedjan.

Snabbfakta:

• Proof-of-work och proof-of-stake är algoritmer, även kända som konsensusmekanismer, som hjälper blockkedjor att upprätthålla synkroniseringen av data och förbli säkra.
• Dessa algoritmer bestämmer vilken nod (dator) i nätverket som kan lägga till nästa block av transaktioner i kedjan.
• Båda mekanismerna har visat sig vara framgångsrika för att upprätthålla blockkedjor, även om de var och en har kompromisser.

Vad är bevis på arbete?

Proof-of-work är ett system där datorer tävlar mot varandra om att vara först med att lösa komplexa pussel. 

Denna process kallas vanligtvis gruvdrift eftersom energin och resurserna som krävs för att slutföra pusslet kan betraktas som den digitala motsvarigheten till den verkliga processen att bryta ädelmetaller från jorden. 

Nathaniel Poppers boken, Digital guld, använder en bra analogi för att beskriva bevis på arbete i Bitcoin-systemet:

"... det är relativt lätt att multiplicera 2,903 3,571 och 10,366,613 XNUMX med ett papper och en penna, men mycket, mycket svårare att räkna ut vilka två tal som kan multipliceras tillsammans för att få XNUMX XNUMX XNUMX."

Med hjälp av denna analogi kan vi föreställa oss att en gruvarbetare i Bitcoins nätverk måste räkna ut vilka två tal som kan multipliceras för att nå 10,366,613 2,903 3,571 genom att gissa kombinationer av siffror tills det träffar rätt svar. När en dator bestämmer att 10,366,613 2,903 kan multipliceras med 3,571 10,366,613 för att göra XNUMX XNUMX XNUMX, presenterar den detta för de andra datorerna i nätverket som enkelt kan verifiera att XNUMX XNUMX och XNUMX XNUMX faktiskt blir XNUMX XNUMX XNUMX när de multipliceras. 

När en gruvarbetare löser detta "pussel" före andra gruvarbetare, tillåts de skapa ett nytt block (en grupp av transaktioner) och sända det till nätverket av noder som sedan individuellt kommer att utföra granskningar av den befintliga huvudboken och det nya blocket. Skulle allt checka ut, kedjas det nya blocket till det föregående blocket, vilket skapar en kronologisk kedja av transaktioner. Gruvarbetaren belönas sedan med bitcoins för att ha levererat sina resurser (energi).

Bevis på arbete, gruvdrift och säkerhet

Gruvdrift kräver mycket elektricitet och säkrar nätverket genom att se till att endast de som kan bevisa att de har förbrukat resurser ges rätten att lägga till en ny uppsättning transaktioner till blockkedjan.

På grund av detta är det svårt, tidskrävande och dyrt att attackera ett proof-of-work-system som Bitcoins. Angripare skulle behöva köpa och installera gruvutrustning och betala för elektriciteten för att driva utrustningen. De skulle sedan tävla om att lösa pusslet och försöka lägga till ett block av transaktioner som innehåller förfalskade bitcoins till kedjan.

Skulle den ondskefulla gruvarbetaren lyckas lösa pusslet först, skulle de försöka sända ut ett nytt block av transaktioner till resten av nätverket. Nätverkets noder skulle sedan utföra en revision för att fastställa legitimiteten för blocket och transaktionerna inom det.

När noderna granskar det nya blocket mot den tidigare versionen av huvudboken, skulle de märka de förfalskade bitcoinsna och blocket skulle anses ogiltigt baserat på konsensusregler. 

Proof-of-work gör det omöjligt att förfalska bitcoin om inte en elak gruvarbetare kontrollerar mer än 50 % av hela nätverket. Detta innebär 51 % av både den kumulativa beräkningskraften för gruvarbetare, känd som hashratet, och noderna i nätverket. På så sätt kunde den dåliga skådespelaren sända ett dåligt block till nätverket och få sina noder att acceptera blocket till kedjan. 

Med tanke på hur stort Bitcoins nätverk har växt och hur mycket energi som gruvarbetare bidrar till systemet med bevis på arbete, skulle en sådan attack vara nästan omöjlig idag. 

Om en regering, ett företag eller annan enhet skulle samla tillräckligt med resurser för att framgångsrikt utgöra mer än 50 % av nätverket med avsikten att attackera det, skulle nätverkets genuina deltagare sannolikt skapa en ny gren av kedjan, även känd som en gaffel , vilket gör den tidigare kedjan och attacken mot den värdelösa.

Vad är Proof-of-Stake?

I proof-of-stake-systemet väljs validatorer (provet-of-stake-motsvarigheten för gruvarbetare) för att hitta ett block baserat på antalet tokens de har i stället för att ha den godtyckliga konkurrensen mellan gruvarbetare för att avgöra vilken nod som kan lägga till en blockera. 

I det här systemet ersätter "insats"-beloppet, eller mängden krypto som en användare innehar, det arbete som gruvarbetare gör i bevis-på-arbete. Detta säkrar nätverket eftersom någon som vill delta och tjäna belöningar måste köpa kryptovalutan och hålla den för att bli vald för att bilda ett block. 

Deltagarna måste spendera pengar och ägna vissa ekonomiska resurser till nätverket, liknande hur gruvarbetare måste förbruka el i ett proof-of-work-system. De som har spenderat pengar på mynt för att tjäna dessa belöningar har ett egenintresse av nätverkets fortsatta framgång. 

Proof-of-stake förhindrar attacker och förfalskade mynt med i huvudsak samma mekanism som proof-of-work. Istället för att kontrollera 51 % av gruvhashratet och noder som med proof-of-work, skulle angripare av ett proof-of-stake-system behöva hålla minst 51 % av myntförrådet och kontrollera minst 51 % av nätverkets noder.

För- och nackdelar med Proof-of-Work och Proof-of-Stake

Proof-of-work-proffs förklarade

Sund konkurrens och förnybar energi

Konkurrensen inom bitcoinbrytning är hård. Gruvbolag letar ständigt efter de mest effektiva sätten att bryta för att sänka sina kostnader. Denna process belönar i sig de som kan hitta de billigaste energiformerna och komma med nyare teknik för att skapa snabbare och mer effektiva chips för gruvdrift. 

Förutom att gynna brytning av kryptovaluta kan konkurrensen mellan chiptillverkare resultera i genombrott inom datorhårdvara som kan överföras till andra industrier utanför kryptogruvdrift.

Instängd energi 

Kryptomining tillåter områden att utnyttja sin fångade energi och omvandla den till någon form av värde, som sedan kan överföras eller användas för att finansiera andra projekt, vilket i slutändan genererar ekonomisk aktivitet i avlägsna områden.

Ett verkligt exempel på detta är Kinas provinser Sichuan och Yunnan. Dessa provinser har intensiva våta årstider som kan producera enorma mängder förnybar vattenkraft. Tyvärr har provinserna ingen möjlighet att transportera och sälja denna energi till andra områden.

Provinserna började så småningom bryta bitcoin för att utnyttja överskottsenergi och omvandla den till någon form av handelsvärde. I september 2019 var Kina ansvarig för över 70 % av Bitcoins hashrate på grund av dessa billiga kraftkällor. Kina förbjöd senare kryptobrytning eftersom det försökte skapa sin digitala fiatvaluta. De flytta tvingade den massiva utvandringen av gruvarbetare till andra områden där strömmen är billig. Som ett resultat, Kazakstan blev en hotspot för gruvdrift vid sidan av Iran och USA.

Säkerhet

Hittills har proof-of-work varit det mest beprövade sättet att upprätthålla konsensus och säkerhet inom ett distribuerat offentligt nätverk. Detta beror på att proof-of-work kräver den initiala kostnaden för hårdvara och de pågående utgifterna för resurser snarare än en enda förskottskostnad för att delta.

Bitcoin lanserades 2009 och har haft över 99.98 % upptid. I skrivande stund har det bara förekommit två fall av driftstopp: en gång i augusti 2010 och en annan i mars 2013. Dessa två incidenter löstes med opt-in-programuppdateringar till noder – tack vare konsensusmekanismen beslutade alla nätverksdeltagare dessa uppdateringar var i det kollektiva nätverkets bästa.

Bevis-of-work nackdelar förklaras

Energiförbrukning

Bitcoin och andra proof-of-work blockkedjor, som Ethereum, förbrukar betydande mängder energi för att tillhandahålla denna säkerhetsmodell till sina nätverk. Bitcoin förbrukar mer ström än nationer som Ukraina, Norge och andra. Miljövänner har argued att detta är helt slösaktigt och onödigt. 

Vederläggning: Även om dessa system förbrukar enorma mängder energi, misslyckas många kritiker med att utvärdera de typer av energi som används för gruvdrift och istället likställa dess höga energianvändning med ett stort miljöavtryck. Studier har dock visat att bitcoin-gruvarbetare använder olika energikällor i sin verksamhet. Vissa uppskattningar har visat att förnybar energi är den dominerande formen som används, allt mellan 50% till över 70% av den totala energianvändningen. 

Det är viktigt att notera att många av dessa studier endast rapporterar om gruvbolag och andra verksamheter som vill delta i undersökningar.

E-avfall

Elektroniskt avfall kan vara den mest giltiga kritiken mot bitcoin-nätverkets resursförbrukning. Proof-of-work gruvarbetare kör i allmänhet på full kraft 24/7. Ibland påverkar dåliga förhållanden som luftfuktighet, höga temperaturer och otillräcklig ventilation gruvanläggningar och förkortar utrustningens livslängd.

Utöver det utvecklar ASIC-chiptillverkare ständigt nyare, mer effektiva chips. När denna innovation inträffar blir gamla marker mindre effektiva för att vinna block än nyare marker. Så småningom fasas de äldre flisen ut och blir e-avfall. 

Vederläggning: Aktuella ASIC gruvchips håller vanligtvis mellan tre och fem år. Och medan nya chips så småningom ersätter de äldre chipsen, kommer de sannolikt att hålla längre eftersom de blir mer effektiva och motståndskraftiga mot höga temperaturer och långvarig hashing.

Spårbarhet

En oro över kryptomining är att det kan vara mottagligt för censur. Detta har redan inträffat på platser som Kina, där brytning av kryptovalutor förbjöds. Den enorma strömförbrukningen kan hittas genom elavläsningar eller till och med värmekameror. Denna förmåga att spåra var kryptomining äger rum gör att anti-krypteringsregimer kan slå ner på praktiken. 

Om en nation bara skulle tillåta gruvdrift för dem som har säkrat någon typ av licens, kan det undergräva decentraliseringen genom att inte tillåta nätverket att vara helt offentligt.

Vederläggning: Utanför Kina verkar nationer runt om i världen vara pro-krypto i viss egenskap. Vissa länder kan försöka reglera gruvdrift så att licenser krävs. Men så länge det fortfarande finns gruvarbetare i avlägsna områden som fortsätter med detta, bör det bidra till att förhindra monopolisering och censur.

Proof-of-stake-proffs förklarade

Effektivitet (CT-värde)

Proof-of-stake-system är betydligt mer energieffektiva än proof-of-work. Hårdvarukraven för många proof-of-stake-system är likvärdiga med genomsnittliga eller under genomsnittliga bärbara datorer på dagens marknad. Validatorprogramvaran är inte heller särskilt krävande för de flesta proof-of-stake-system. 

Ökad genomströmning

I proof-of-stake väljs validerare för att hitta ett block baserat på hur många tokens de har, snarare än en tävling bland gruvarbetare för att lösa ett pussel. Tiden det tar för proof-of-stake-algoritmen att välja en validator är betydligt snabbare än proof-of-work-konkurrensen, vilket möjliggör ökade transaktionshastigheter.

Även om detta är sant, bromsas alla blockkedjor, oavsett om de är proof-of-stake eller inte, av processen med att noder demokratiskt kommer till enighet efter att en validator har sänt det nyfunna blocket till dem. 

Censurmotstånd

Till skillnad från proof-of-work, som kräver mycket energi och en betydande fysisk närvaro, kan proof-of-stake-validerare köras på små bärbara datorer. Det betyder att det kan finnas en validator som kontrollerar en tredjedel av ett globalt distribuerat monetärt nätverk som körs i hörnet av ett kafé istället för att vara ett lager fyllt med tusentals brummande datorer.

Nedre instegsbarriär

Bevis-of-stake-validerare behöver bara spendera pengar en gång för att delta. Allt de behöver göra är att köpa tillräckligt många tokens för att vinna block i proof-of-stake-modellen. Däremot måste en gruvarbetare i ett proof-of-work-system köpa gruvutrustning och hålla den igång på obestämd tid, med energikostnader som kan fluktuera. Detta låter fler individer delta som annars inte skulle kunna.

Nackdelar med bevis på insats förklaras 

Oprövad i stor skala

Det har ännu inte funnits ett proof-of-stake-system för att skala till storleken på något som Bitcoin eller Ethereum. Av denna anledning är proof-of-stake-system ännu inte lika decentraliserade eller säkra som ledande proof-of-work-system.

Vederläggning: Även om proof-of-stake-system ännu inte har blivit lika stora som nätverk som Bitcoins, finns det ingen anledning att de inte kan det med tiden. System för bevis på insats kan ha potential att skala utöver vad system för bevis på arbete kan, med tanke på att det finns en lägre inträdesbarriär och ingen specialiserad hårdvara krävs för att köra dem.

Myntkonsolidering

Konsolidering av mynt bland endast ett fåtal validatorer är det vanligaste argumentet mot proof-of-stake-system. Karaktären av proof-of-stake stimulerar ackumuleringen av mynt för att öka chansen att vinna ett block och få en belöning. 

Tokenmarknader kan också hamna i ett hörn av en enhet med djupa fickor, vilket gör att de kan samla en majoritet av tokens. De flesta proof-of-stake-system låter enstaka enheter skapa hur många validerare som helst, och eftersom det finns små ekonomiska kostnader i förväg för att skapa validerare, kan någon som kontrollerar majoriteten av tokens kontrollera majoriteten av hela nätverket.

Detta gör den initiala distributionen av proof-of-stake-mynt extremt viktig. Vissa nyare proof-of-stake-mynt säljer tokens till investerare innan de är offentligt tillgängliga. I vissa fall har dessa tokenförsäljningar utgjort 40 % eller mer av maximalt utbud av token, vilket ger riskkapitalföretag och andra tidiga investerare en avsevärd fördel gentemot andra när det gäller att tjäna nätverksbelöningar.

Vederläggning: Det är sant att proof-of-stake väljer blockskapare främst utifrån storleken på deras insats, men vissa blockkedjor börjar redan implementera metoder för att minska denna risk för centralisering. Vissa inkluderar att lägga till "myntålder", eller hur länge insatsen har hållits, och en grad av randomisering till algoritmen. Detta säkerställer att insatsstorleken inte är den enda faktorn för att bestämma blockbildningen och att mindre validerare har en chans att vinna. 

Vissa blockkedjor har också gjort det så att validatorer som överskrider en viss tröskel för mynt börjar få färre och färre belöningar. Detta uppmuntrar aktörer att delegera sin andel till mindre validerare, vilket hjälper till att sprida tokens över fler validerare, vilket ökar decentraliseringen och säkerheten.

Mindre robust säkerhet

Som nämnts ovan kan en lägre inträdesbarriär för nätverksdeltagare bidra till att öka antalet validatorer och i förlängningen decentralisering, men att göra det lättare att bli en del av nätverket kan också minska dess säkerhet. 

Skulle en dålig skådespelare försöka attackera ett proof-of-work-nätverk, skulle de behöva köpa tillräckligt med hårdvara för att representera majoriteten av nätverket, och sedan skulle de behöva betala för att köra allt. Det dubbla säkerhetssystemet för den initiala kostnaden för utrustning och de pågående energikostnaderna gör att attackera nätverket mindre realistiskt. Proof-of-stake-system har bara initiala kostnader för att delta, vilket gör dem mer öppna för attacker.

Bitcoins nuvarande hashrate är nästan 200 miljoner tera-hashar per sekund. Bitmains toppmoderna ASIC-gruvarbetare, den S19J, kan göra 88 tera-hashar per sekund. Med det måttet skulle det ta ungefär 1.2 miljoner av dessa marker för att utgöra bara hälften av Bitcoins nätverk. Det nuvarande priset för denna ASIC är 10,390 12.5 $ per enhet, vilket betyder att det skulle kosta ungefär XNUMX miljarder dollar att köpa tillräckligt med gruvarbetare för att utgöra hälften av Bitcoins nätverk, bara för att sedan betala enorma avgifter för att köra maskinerna. 

Däremot, om en ondsint skådespelare skulle vilja attackera en proof-of-stake-kedja, ta Avalanche till exempel, skulle de behöva köpa över hälften av polletterna (ungefär 19 miljarder dollar till nuvarande priser) och sätta upp tillräckligt många validatorer för att täcka över hälften nätverket (630 validatorer vid Avalanches nuvarande validator räkna). Eftersom validatorer för insatsbevis inte nödvändigtvis kräver dyr hårdvara eller massor av energi för att köras, ådrar sig angripare bara förskottskostnaden för att köpa tokens snarare än pågående energikostnader. 

Vederläggning: Den initiala kostnaden för att angripa ett proof-of-stake-nätverk av tillräcklig storlek börjar bli tillräckligt stor för att frågan om att inte ha löpande kostnader sakta blir irrelevant. Att till exempel bli majoritetsposten i Avalanche kräver redan nästan 20 miljarder dollar till dagens priser. Ju mer populära dessa blockkedjor blir och ju fler innehavare av ett proof-of-stake-nätverks mynt det finns, desto svårare är det att attackera det. 

Vanliga frågor och svar 

Vad är Proof-of-Work? 

Proof-of-Work är ett verktyg som säkrar en blockkedja och hjälper den att upprätthålla korrekt information (transaktioner). Den använder en kapplöpning mellan datorer för att se vem som kan lösa ett komplext pussel först. Vinnare av detta lopp får sedan lägga till ett nytt block av transaktioner i kedjan. Detta pussel tar stora mängder energi att lösa, vilket säkerställer att deltagarna är mer benägna att vara äkta. De som vinner belönas med bitcoin.

Vad är en bitcoin-gruvarbetare? 

En bitcoinminer är en dator som deltar i tävlingen för att lösa pussel i proof-of-work blockkedjor. De använder stora mängder energi i denna process och belönas med bitcoin när de slår alla andra för att lösa pusslet. Det kallas gruvdrift eftersom energin och resurserna som krävs kan betraktas som den digitala motsvarigheten till den verkliga processen att bryta ädelmetaller från jorden.

Vad är Proof-of-Stake?

Proof-of-Stake är ett verktyg för att säkra en blockchain och hjälpa den att upprätthålla korrekt information. Den använder en algoritm som väljer vem som kan lägga till nästa block av transaktioner i kedjan baserat på hur många tokens som hålls.  

Vad är en validator i proof-of-stake?

En validator är proof-of-stake-motsvarigheten till en gruvarbetare i proof-of-work. Validatorer är noder i ett blockchain-nätverk som "satsar" eller pantsätter sina tokens till nätverket. Validatorer väljs för att skapa nya block av transaktioner baserat på hur många tokens de har. Andra tokeninnehavare som inte är validerare kan delegera sina innehav till en validator för att få del av belöningar som en validator tjänar när de väljs att skapa ett nytt block av transaktioner.

Posten Proof-of-Work vs. Proof-of-Stake: Vad är skillnaden? visades först på Blockverk.

• Myntsmart. Europas bästa bitcoin- och kryptobörs.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Kunskap förstärkt. FRI TILLGÅNG.
• CryptoHawk. Altcoin radar. Gratis provperiod.
• Källa: https://blockworks.co/proof-of-work-vs-proof-of-stake-whats-the-difference/