Proof of Work (PoW) или Proof of Stake (PoS)?

Введение

Для подтверждения корректности транзакций, которые записываются в блокчейн, существует разнообразные механизмы достижения консенсуса. Proof of Work (PoW) – один из самых старых из них. Этот метод консенсуса был создан Сатоши Накамото и считается одним из наиболее надежных вариантов. Proof of Stake (PoS), в свою очередь, был разработан позже, но в настоящее время широко применяется в большинстве альтернативных криптовалютных проектов.

Помимо биткоина, PoW используется в других важных криптовалютах, таких как Ethereum (ETH) и Litecoin (LTC). С другой стороны, PoS применяется в криптовалютах, таких как Binance Coin (BNB), Solana (SOL), Cardano (ADA) и ряде других альтернативных монет.

Что такое Proof of Work (PoW) и как он работает?

Proof of Work (PoW) - это алгоритм консенсуса, применяемый в сети биткоина и многих других криптовалютных сетях с целью предотвращения двойных расходов и обеспечения безопасности транзакций. Этот алгоритм был представлен Сатоши Накамото в белой книге биткоина, опубликованной в 2008 году.

Принцип работы PoW заключается в том, что участники сети, известные как майнеры, соревнуются за право добавления новых блоков с транзакциями в блокчейн. Они должны решать сложные математические задачи с использованием специализированного оборудования для майнинга. Первый майнер, который успешно находит правильное решение, имеет право создать новый блок и добавить его в блокчейн.

В качестве награды за создание блока майнер получает определенное количество криптовалюты и комиссии за обработанные транзакции. Например, в сети биткоина, на момент декабря 2021 года, майнер, создавший блок, получал 6,25 BTC в качестве награды, а также комиссии от транзакций. Эта награда уменьшается на 50% примерно каждые четыре года в событии, известном как халвинг, что ограничивает общее количество монет, которые могут быть добыты.

Proof of Work считается надежным и безопасным механизмом консенсуса, но он также требует значительных вычислительных ресурсов и энергозатрат, что вызвало обсуждения о его экологической устойчивости.

Что такое Proof of Stake (PoS) и как он работает?

Proof of Stake (PoS) - это алгоритм консенсуса, разработанный как альтернатива Proof of Work (PoW). Он был впервые представлен в 2011 году и нашел широкое применение в различных криптовалютных сетях, таких как Binance Coin (BNB), Solana (SOL) и Cardano (ADA).

В отличие от PoW, в PoS нет майнеров, и процесс подтверждения транзакций происходит по-другому. Участники сети, чтобы иметь право проверять блоки транзакций, должны заблокировать определенное количество криптовалюты в специальном смарт-контракте на блокчейне. Этот процесс называется стейкингом. Количество криптовалюты, заблокированной участником, может влиять на его шансы быть выбранным для валидации следующего блока.

Протокол PoS выбирает валидаторов блоков на основе их стейкинга или других факторов, которые могут включать случайный выбор или другие критерии, установленные сетью. Когда валидатор выбран, он проверяет блок транзакций и добавляет его в блокчейн. За свою работу валидатор получает комиссии за транзакции, включенные в блок.

По сравнению с PoW, PoS считается более энергоэффективным и экологически более устойчивым, так как не требует больших вычислительных ресурсов. Этот алгоритм позволяет достичь консенсуса в сети, обеспечивая безопасность транзакций и подтверждение блоков благодаря участию участников с большими стейками криптовалюты.

Является ли Proof of Stake лучшим решением, чем Proof of Work?

Вопрос о том, является ли Proof of Stake (PoS) лучшим решением, чем Proof of Work (PoW), вызывает множество дискуссий и зависит от конкретных целей и контекста сети. Оба механизма консенсуса имеют свои преимущества и недостатки, и выбор между ними зависит от различных факторов.

Преимущества PoS включают:

1. Энергоэффективность: PoS считается более экологически чистым, так как не требует огромных вычислительных ресурсов и энергозатрат, которые характерны для PoW. Это может быть важным фактором, учитывая растущую обеспокоенность вопросами экологии.

2. Масштабируемость: PoS считается более масштабируемым в сравнении с PoW, так как участники, имеющие большие стейки криптовалюты, могут эффективно участвовать в процессе подтверждения транзакций. Это позволяет увеличить скорость и производительность сети.

3. Экономическая безопасность: PoS может быть более экономически устойчивым, так как он позволяет участникам ставить свои собственные средства как залог (стейк) и, таким образом, иметь "кожу в игре". Это делает атаки на сеть более дорогостоящими, так как злоумышленники должны потерять свои собственные стейки при попытке атаки.

Однако PoS также имеет свои недостатки, и его эффективность может зависеть от дизайна конкретной сети и ее целей. Например, некоторые критики утверждают, что PoS может быть менее безопасным в том случае, если большинство монет сосредотачивается в руках небольшого числа участников, что может подвергать сомнению децентрализацию.

Переход Ethereum на PoS (Ethereum 2.0) связан с желанием улучшить масштабируемость сети и снизить энергозатраты, что является стратегической целью разработчиков. Однако это не означает, что PoS лучше в абсолютном смысле, а лишь отражает специфические потребности и цели проекта Ethereum.

Итак, лучший выбор между PoS и PoW зависит от целей сети и важных для нее параметров, и в каждом конкретном случае необходимо учитывать множество факторов перед принятием решения.

Риск централизации

Риск централизации является существенной проблемой как для блокчейнов, использующих механизм Proof of Work (PoW), так и для тех, которые используют механизм Proof of Stake (PoS). В PoW, майнеры используют мощные вычислительные ресурсы для нахождения правильных хешей данных, что требует значительных затрат на оборудование и электроэнергию. Это стимулирует майнеров объединять свои усилия в майнинг-пулы, где мощность хеширования объединяется для повышения шансов на получение награды за блок. В результате некоторые крупные майнинг-пулы могут контролировать значительную долю мощности хеширования сети, что усложняет возможность индивидуального майнинга.

В PoS вместо майнеров участники сети ставят свои монеты (стейк) в залог, чтобы иметь право проверять блоки транзакций. Это снижает барьер для участия, но также может привести к централизации, поскольку пользователи могут ставить свои монеты на валидаторов, что создает ситуацию, аналогичную майнинг-пулам.

Таким образом, как PoW, так и PoS сталкиваются с вызовами централизации, и обе модели имеют свои преимущества и недостатки в борьбе с этим риском.

Риски безопасности

Дополнительно к риску централизации, стоит отметить, что в случае с биткоином и механизмом консенсуса Proof of Work (PoW) существует потенциальная угроза атаки 51%. Это означает, что злоумышленник или организация могут получить контроль над более чем 50% общей вычислительной мощностью сети. В результате такой атаки они могут изменять алгоритм консенсуса блокчейна в своих интересах и совершать злонамеренные действия, такие как двойные расходования, изменение записей транзакций и блокирование майнинга других участников. Однако важно отметить, что из-за огромного размера биткоин-сети вероятность успешной атаки 51% крайне низка.

В случае блокчейна с механизмом консенсуса Proof of Stake (PoS) атакующему пришлось бы приобрести более 50% всех монет в сети, чтобы осуществить подобную атаку. Это привело бы к росту спроса и стоимости монеты, что сделало бы такую атаку экономически нецелесообразной и требовало бы огромных финансовых затрат на покупку монет. Даже в случае успешной атаки 51%, стоимость стейкнутых монет резко упала бы из-за компрометации сети. В результате это делает атаки 51% на криптовалюты с механизмом PoS и большой рыночной капитализацией маловероятными.

Недостатки Proof of Stake

У механизма консенсуса Proof of Stake (PoS) есть свои недостатки, несмотря на то, что многие рассматривают его как более привлекательную альтернативу Proof of Work. Согласно принципу распределения вознаграждений, валидаторы с большим количеством заблокированных активов имеют более высокий шанс проверять следующий блок. Это означает, что владельцы больших объемов монет могут зарабатывать больше, что вызывает опасения относительно "обогащения богатых". Кроме того, такие валидаторы могут оказывать влияние на голосование в сети, так как PoS блокчейны часто предоставляют валидаторам право управлять сетью.

Другой аспект касается применения PoS в криптовалютах с небольшой рыночной капитализацией. В отличие от крупных криптовалют, таких как ETH или BNB, меньшие цифровые активы с более низкой стоимостью могут быть уязвимыми к атакам. Злоумышленники могут приобрести достаточное количество монет, чтобы получить преимущество перед другими валидаторами. Это позволяет им манипулировать системой PoS, часто выбираясь в качестве валидаторов и стейкая заработанные награды, что увеличивает их шансы на следующий раунд валидации.

В заключение

Proof of Work и Proof of Stake оба играют важную роль в криптовалютной экосистеме, и сравнение их нельзя сделать однозначным образом. PoW может вызывать обеспокоенность из-за экологических проблем, связанных с высоким энергопотреблением, но при этом он обеспечивает высокий уровень безопасности сетей блокчейна. В то время как PoS предоставляет экономические инцентивы для участия, уменьшая зависимость от вычислительных ресурсов.

С учетом перехода Ethereum от PoW к PoS, система Proof of Stake, возможно, станет предпочтительной для будущих блокчейн-проектов, особенно с учетом роста внимания к экологической устойчивости. Однако каждый алгоритм имеет свои сильные и слабые стороны, и выбор между ними зависит от конкретных потребностей и целей проекта.