Чи може Proof of Stake усунути енергетичні витрати Bitcoin?

• Біткойн на Proof-of-Stake? 

Біткойн має енергетичну проблему. Завдяки розподіленому консенсусному алгоритму доказу роботи монети майнінг біткойнів створює величезний вуглецевий слід. Майнери споживають приблизно 29.05 ТВт-год електроенергії на рік. Це 0.13% річного світового споживання енергії, що становить понад 159 країн, включаючи майже всю Африку.

У поєднанні з конкурентним характером майнінгу, експоненціальне зростання біткойна значною мірою є причиною такого шаленого споживання енергії. Основна увага громадськості та стрімке зростання обсягів транзакцій лише посилили проблему індекс енергоспоживання біткойнів за оцінками, витрати на електроенергію для майнінгу зросли на 29.98% з жовтня по листопад. 

З такою експоненціальною швидкістю стрімке зростання криптовалюти споживатиме більше енергії, ніж цілий США, до 2019 року.  

Сприяючі фактори

Для того, щоб правильно діагностувати першопричину цієї енергетичної кризи, ми маємо дослідити взаємозв’язок між зростанням мережі біткойна та його механікою майнінгу.

Відповідно до моделі підтвердження роботи біткойна, майнери змагаються один з одним, щоб забезпечити розподілений консенсус (засоби, за допомогою яких біткойн циркулює) у блокчейні. Майнер використовує свою обчислювальну потужність для перевірки транзакцій, надісланих через мережу.  

Для цього комп’ютери вирішують головоломки шифрування, які захищають кожну транзакцію, і після розв’язання зберігають їх як хеші в блоках публічної книги. Перший майнер, який завершить поточний блок, отримує винагороду за блок у біткойнах.

Як ви можете бачити на зображенні, конкурентний характер підтвердження роботи стимулює майнерів виділяти якомога більше обчислювальної потужності блокчейну. Чим потужніша ваша установка для майнінгу, тим швидше ви зможете розв’язувати шифрування транзакцій і тим більша ймовірність, що ви закінчите блок і отримаєте винагороду за нього.

На зародку біткойна раніше вважалося, що ви могли надійно майнити за допомогою відеокарти або звичайного комп’ютерного процесора. Але ті часи давно минули. У міру того, як все більше майнерів кинулися на біткойн-підливу, було розроблено більш складне програмне забезпечення для майнінгу, щоб дати майнерам перевагу. Кульмінацією цієї гонки озброєнь апаратного забезпечення стало майнінг інтегральних схем, що стосуються конкретної програми (ASIC). З точки зору TLDR, майнери ASIC — це процесори, які ефективніші та потужніші, ніж центральні чи графічні процесори.

І вони залишили початкові процедури видобутку в пороху. Серйозно, якби ви намагалися конкурувати з установками для майнінгу ASIC за допомогою комп’ютера або відеокарти, це було б все одно, що намагатися виграти Гран-прі Монако на Vespa.  

Навіть одного ASIC недостатньо конкурувати з майнінг-пулами вищої ліги. Найбільші майнінгові кооперативи монтують сотні ASIC для створення масивних процесорних пулів. Щоб залишатися конкурентоспроможними з іншими майнерами, ці пули додадуть обладнання до своїх установок, щоб збільшити загальну потужність хешування (вихід).

Ви, мабуть, бачите, куди це веде. Майнінгові установки, очевидно, вимагають електроенергії, і чим інтенсивніше їм доводиться працювати, тим більше енергії вони споживають. Таким чином, конкурентні стимули proof of work незмінно призводять до експоненціального збільшення споживання енергії.

І це навіть не включає підвищення складності. Кожні 2,016 блоків біткойн піддається коригування складності. Це коригування призначене для масштабування складності блоку відповідно до хешрейтів майнінгу, щоб жоден майнер не розгадував алгоритми надто швидко, забираючи всі винагороди за блоки в процесі. Однак це означає, що чим більше майнерів є в мережі, тим важче стає розгадувати зашифровані алгоритми після кожного налаштування. Це також означало б, що майнінгові установки повинні працювати більше, щоб залишатися конкурентоспроможними, таким чином споживаючи ще більше енергії.

Починаєте отримувати картинку? Чим більше людей купують біткойн, тим більше майнерів залучатиме ця валюта для її оцінки.  Зі збільшенням кількості майнерів зростає споживання енергії для підживлення конкуренції, а зі зростанням мережі кожне коригування рівня складності лише посилюватиме споживання енергії, змушуючи майнерів працювати більше.

Тепер, коли ми це усунули, давайте перевернемо цю проблему з ніг на голову та подивимось на потенційне рішення.

Біткойн на Proof-of-Stake? 

Доказ частки — це альтернативний алгоритм для досягнення розподіленого консенсусу блокчейна.  It вийшов на сцену в 2012 році, с Peercoin, NXT і BlackCoin як його перші користувачі.

За моделлю підтвердження частки не існує майнерів. Натомість їх замінюють валідатори (або фальсифікатори), які відповідають за перевірку транзакцій. Як правило, валідатори розміщують певну суму валюти підтвердження ставки в основному гаманці цього блокчейну.  

Потім мережа цієї валюти може детерміновано вибрати їх для створення наступного блоку. Механізм відбору залежить від алгоритму, оскільки він може бути обраний навмання або на основі комбінації змінних, таких як загальне багатство та кількість часу, протягом якого воно було поставлено на ставку.

Важливо зазначити, що proof of stake не пропонує блокових винагород, лише комісію за транзакції, тому теоретично модель не породжує такого ж конкурентного імпульсу, як система proof of work. Хоча ви можете отримувати більш часті вибори та вищі комісії за транзакції, чим більше ви робите на ставку, ви не намагаєтесь перевершити когось, як це було б з біткойнами.

З підтвердженням участі вам потрібно лише стільки енергії, скільки для живлення основного програмного забезпечення блокчейну. Не потрібно витрачати енергію на ASIC і програму криптографічного хешування. Повертаючись до аналогії з гонками, це схоже на нагороду за те, що ви завели свій автомобіль замість того, щоб використовувати його для перегонів. Ви чекаєте в черзі біля стартових воріт, щоб отримати кубок за участь, і вам не доведеться турбуватися про те, щоб витрачати зайвий газ, щоб завершити гонку швидше за своїх колег-конкурентів.  

У двох словах, proof of stake значно скорочує споживання енергії. Він не тільки використовує менш енергоємну програму, але й валідаторам не потрібно збільшувати ставки один проти одного, щоб залишатися життєздатними, як це роблять майнери в рамках консенсусу доказів роботи. Вони не отримують винагороди за блоки, але їм також не доводиться стикатися з величезними витратами енергії, з якими стикаються майнери. Якщо ми зважимо комісію за трансакції proof of stake без значних операційних витрат, це виявиться порівнянним із винагородою за proof of work та її вартістю, особливо для тих, хто не може обслуговувати дорогі майнінгові установки.

Останні думки: чи з’явиться біткойн на доказі частки?

У травні 2017 року Віталік Бутерін оприлюднив плани щодо переходу блокчейну Ethereum на алгоритм підтвердження частки під назвою Casper.  

Новинка на той час, запуск Proof-of-Stake на другому за величиною криптоактиві був величезною підтримкою для системи proof-of-stake; і екосистема значною мірою змістилася в бік PoS.

Доказ частки цілком може бути майбутнім для блокчейну. Зміна Ethereum вказує на це, оскільки Віталік Бутерін бачить цінність у плюсах механізму, оскільки вони використовують мінуси Bitcoin.

Енергетична криза біткойна — одне з перших справді серйозних випробувань, з якими зіткнулася криптовалюта, коли вона набуває популярності у суспільстві. Подібні підводні камені та перешкоди слід очікувати в такій новітній технології, але відповідальність за адаптацію до цих труднощів лежить на спільноті в цілому. Немає жодних причин вважати, що перевірка недоліків роботи повинна скомпрометувати нашу віру в творіння Сатоші Накамото – якраз навпаки. Якщо ми хочемо, щоб біткойн досяг успіху, ми повинні залишатися пильними у своїй критиці та діяти на випередження з нашими рішеннями, тому що в поточному стані біткойн найближчим часом стане нежиттєздатним.

Можливо, доказ частки може вберегти біткойн від самосаботажу. Якщо зміна алгоритму Ethereum щось означає, це має бути чітким сигналом для криптоспільноти, що підтвердження роботи не може зберігатися в його поточному стані.  

Питання в тому, чи адаптується ринок?