TL;DR
Dowód pracy (PoW) i dowód stawki (PoS) to najczęstsze mechanizmy konsensusu. Są one stosowane przez główne kryptowaluty w celu zabezpieczenia swojej sieci.
Proof of Work jest używany w Bitcoinie do sprawdzania poprawności transakcji i zabezpieczania sieci. Oprócz innych rzeczy, PoW zapobiega podwójnemu wydatkowi. Blockchain jest zabezpieczany przez uczestników zwanych górnikami, którzy wykorzystują moc obliczeniową do rywalizacji o prawo do potwierdzania nowych bloków i aktualizacji blockchainu. Odnoszący sukcesy górnik zostanie nagrodzony przez sieć w BTC. Od grudnia 2021 r. górnik może otrzymać nagrodę blokową w wysokości 6,25 BTC plus opłaty transakcyjne za pomyślne wydobycie bloku Bitcoin.
Główną różnicą między PoW i PoS jest sposób, w jaki określają, kto może zatwierdzić blok transakcji. Proof of Stake to najpopularniejsza alternatywa dla Proof of Work. Jest to mechanizm konsensusu, który ma na celu poprawę niektórych ograniczeń PoW, takich jak problemy ze skalowalnością i zużyciem energii. W PoS uczestnicy nazywani są walidatorami. Nie muszą używać potężnego sprzętu, aby konkurować o szansę na sprawdzenie poprawności bloku. Zamiast tego muszą postawić (zablokować) natywną kryptowalutę blockchain. Następnie sieć wybiera zwycięzcę na podstawie kwoty postawionej kryptowaluty, który otrzyma część opłat transakcyjnych z zweryfikowanego przez siebie bloku. Im więcej postawionych monet, tym większa szansa, że zostaniesz wybrany na walidatora.
Wstęp
Aby zapewnić ważność transakcji zarejestrowanych na blockchainie, sieci te przyjmują różne mechanizmy konsensusu. Proof of Work (PoW) jest najstarszym. Stworzony przez Satoshi Nakamoto, przez wielu uważany jest za jedną z najbezpieczniejszych alternatyw. Proof of Stake (PoS) powstał później, ale obecnie można go zobaczyć w większości projektów altcoinowych.
Oprócz Bitcoina, PoW jest również używany w innych głównych kryptowalutach, takich jak Ethereum (ETH) i Litecoin (LTC). Natomiast PoS jest używany przez Binance Coin (BNB), Solana (SOL), Cardano (ADA) i inne altcoiny. Warto zauważyć, że Ethereum planuje przejście z PoW na PoS w 2022 roku.
Co to jest Proof of Work (PoW) i jak działa?
Proof of Work (PoW) to algorytm konsensusu przyjęty przez sieć Bitcoin i wiele innych kryptowalut w celu zapobiegania podwójnym wydatkom. Został wprowadzony przez Satoshi Nakamoto w białej księdze Bitcoin, opublikowanej w 2008 roku.
Zasadniczo PoW określa, w jaki sposób łańcuch bloków Bitcoin osiąga rozproszony konsensus. Służy do weryfikowania transakcji peer-to-peer w sposób bez zaufania, bez konieczności korzystania z zewnętrznych pośredników.
W sieci PoW, takiej jak Bitcoin, transakcje są weryfikowane przez górników. Są to uczestnicy, którzy zużywają ogromne ilości zasobów, aby zapewnić dalsze bezpieczne i prawidłowe działanie sieci. Górnicy między innymi tworzą i zatwierdzają bloki transakcji. Aby jednak konkurować o prawo do walidacji kolejnego bloku, muszą używać wysoce specjalistycznego sprzętu wydobywczego do rozwiązywania skomplikowanych zagadek matematycznych.
Pierwszy górnik, któremu uda się znaleźć prawidłowe rozwiązanie tych problemów matematycznych, zyskuje prawo do dodania swojego bloku do łańcucha bloków i otrzymania tak zwanej nagrody za blok. Nagrody blokowe składają się z nowo wygenerowanych kryptowalut oraz opłat transakcyjnych. Ilość kryptowalut w nagrodzie za blok różni się w zależności od różnych sieci. Na przykład na blockchainie Bitcoin odnoszący sukcesy górnik może otrzymać 6,25 BTC plus opłaty za nagrodę za każdy blok (stan na grudzień 2021 r.). Jednak liczba nowych BTC generowanych na blok jest zmniejszana o 50% co 210 000 bloków (mniej więcej co cztery lata) ze względu na mechanizm znany jako halving.
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o modelu Proof of Work, zapoznaj się z artykułem Czym jest Proof of Work (PoW)?.
Co to jest dowód stawki (PoS) i jak działa?
Proof of Stake (PoS) to algorytm konsensusu wprowadzony w 2011 roku jako alternatywa dla Proof of Work. Ma na celu przezwyciężenie ograniczeń skalowalności sieci PoW. PoS to drugi najpopularniejszy algorytm przyjęty przez kryptowaluty takie jak Binance Coin (BNB), Solana (SOL) i Cardano (ADA).
Podczas gdy PoW i PoS mają ten sam cel, jakim jest osiągnięcie konsensusu w łańcuchu bloków, PoS ma inny sposób określania, kto zatwierdza blok transakcji. Na blockchainach PoS nie ma górników. Zamiast polegać na potężnych komputerach w celu konkurowania o prawa do sprawdzania poprawności bloków, walidatorzy PoS polegają na swoich zasobach kryptowalut.
Aby móc zweryfikować blok, uczestnicy muszą zablokować określoną liczbę monet w określonej inteligentnej umowie na łańcuchu bloków. Proces ten nazywany jest stakowaniem. Następnie protokół PoS przypisze uczestnika do sprawdzenia następnego bloku. W zależności od sieci wybór ten może zostać dokonany losowo lub według posiadanych zasobów (stawki). Wybrany walidator może otrzymać opłaty transakcyjne z zatwierdzonego przez siebie bloku w formie nagrody. Zazwyczaj im więcej monet zamykają, tym większa szansa na wybranie.
Aby uzyskać więcej informacji, zapoznaj się z objaśnieniami dotyczącymi dowodu stawki (PoS).
Różnice między dowodem pracy a dowodem stawki
Pomimo tego, że oba są mechanizmami konsensusu zapewniającymi bezpieczeństwo sieci blockchain, istnieją między nimi pewne różnice. Główną różnicą jest oczywiście sposób, w jaki PoW i PoS określają, który uczestnik zatwierdza nowe transakcje. Dla lepszego zrozumienia spójrzmy na poniższą tabelę:
Czy Proof of Stake jest lepszy od Proof of Work?
Zwolennicy Proof of Stake argumentują, że PoS ma pewne zalety w porównaniu z PoW, zwłaszcza jeśli chodzi o skalowalność i szybkość transakcji. Mówi się również, że monety PoS są mniej szkodliwe dla środowiska w porównaniu do monet PoW. Z kolei wielu zwolenników PoW twierdzi, że PoS, jako nowsza technologia, nie udowodniła jeszcze swojego potencjału w zakresie bezpieczeństwa sieci. Fakt, że sieci PoW wymagają znacznych ilości zasobów (sprzętu wydobywczego, energii elektrycznej itp.), sprawia, że ataki na nie są droższe. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku Bitcoina, jako największego blockchainu PoW.
Jak wspomniano, oczekuje się, że Ethereum (ETH) przejdzie z PoW na PoS w ramach aktualizacji Ethereum 2.0. ETH 2.0 to długo oczekiwana aktualizacja sieci Ethereum mająca na celu poprawę jej wydajności i rozwiązanie problemu skalowalności. Po wdrożeniu PoS na Ethereum każdy, kto posiada co najmniej 32 ETH, będzie mógł wziąć udział w stakingu, aby zostać walidatorem i otrzymać nagrody.
Czy PoS jest lepszy od PoW? Co sprawia, że druga co do wielkości kryptowaluta pod względem kapitalizacji rynkowej przyjmuje nowy mechanizm konsensusu?
Ryzyko centralizacji
W przypadku łańcuchów bloków Proof of Work eksploracja polega na wykorzystaniu mocy obliczeniowej do mieszania danych bloku do czasu znalezienia prawidłowego rozwiązania. W przypadku głównych kryptowalut znalezienie rozwiązań staje się coraz trudniejsze, a proces odgadywania ogromnych ilości skrótów może być kosztowny pod względem sprzętu i energii elektrycznej.
Dlatego niektórzy górnicy wolą gromadzić swoje zasoby wydobywcze w basenach wydobywczych, aby mieć większą szansę na zdobycie nagród za bloki. Niektóre duże koncerny wydobywcze inwestują miliony dolarów i kontrolują tysiące sprzętu wydobywczego ASIC, aby wygenerować jak najwięcej mocy obliczeniowej.
Według stanu na grudzień 2021 r. 4 największe pule wydobywcze łącznie kontrolują około 50% całkowitej mocy mieszającej Bitcoin. Dominacja basenów wydobywczych sprawia, że indywidualnym entuzjastom kryptowalut samodzielne wydobywanie bloku staje się większym wyzwaniem.
Ale jak zdecentralizowane jest w takim razie wydobycie? Z jednej strony nadal nie ma jednego podmiotu, który mógłby kontrolować potwierdzenia w sieci. Gdyby tak się stało, możliwy byłby atak 51% i sieć straciłaby na wartości. Niektórzy mogą argumentować, że chociaż górnictwo jest nadal zdecentralizowane, nie jest już silnie zdecentralizowane. W niektórych obszarach producenci sprzętu wydobywczego i producenci energii nadal dominują w górnictwie i ograniczają ogólną decentralizację w zakresie łańcuchów bloków typu „proof of work”.
Mechanizm konsensusu Proof of Stake przyjmuje inne podejście i zastępuje moc wydobywczą na rzecz tyczenia. Mechanizm ten obniża bariery wejścia dla danej osoby w celu potwierdzenia transakcji, zmniejszając nacisk na lokalizację, sprzęt i inne czynniki. Twoja stawka zależy po prostu od ilości posiadanych żetonów.
Jednak większość sieci PoS wymaga uruchomienia węzła walidatora, aby rozpocząć potwierdzanie transakcji. Może to być kosztowne w utrzymaniu, ale nie tak bardzo, jak kilka platform wydobywczych. Użytkownicy następnie stawiają swoje tokeny za określonymi walidatorami, dając nam model podobny do pul wydobywczych. Zatem chociaż udział w Proof of Stake jest łatwiejszy dla przeciętnego użytkownika, nadal jest on podatny na ten sam problem centralizacji, co pule wydobywcze.
Zagrożenia bezpieczeństwa
Oprócz ryzyka centralizacji fakt, że cztery największe pule wydobywcze mają większość mocy obliczeniowej sieci Bitcoin, może potencjalnie zwiększyć ryzyko ataku 51%. Atak 51% odnosi się do potencjalnego ataku na bezpieczeństwo systemu blockchain przez złośliwego aktora lub organizację, która jest w stanie kontrolować ponad 50% całkowitej mocy mieszającej sieci. Osoba atakująca może obejść algorytm konsensusu blockchain i popełnić złośliwe działania dla własnej korzyści, takie jak podwójne wydawanie pieniędzy, odrzucanie lub zmienianie zapisów transakcji lub uniemożliwianie innym wydobywania. Jest to jednak mało prawdopodobne w przypadku Bitcoina ze względu na rozmiar jego sieci.
Z drugiej strony, jeśli ktoś miałby zaatakować blockchain PoS, musiałby posiadać ponad 50% monet w sieci. Spowodowałoby to wzrost popytu na rynku i ceny monet, co mogłoby kosztować dziesiątki miliardów dolarów. Nawet jeśli dokonają ataku 51%, wartość postawionych przez nich monet drastycznie spadnie w miarę naruszenia bezpieczeństwa sieci. Dlatego jest mało prawdopodobne, aby atak 51% miał miejsce na kryptowalutę korzystającą z konsensusu PoS, szczególnie jeśli jest to kryptowaluta o dużej kapitalizacji rynkowej.
Wady dowodu stawki
Wielu postrzega Proof of Stake jako lepszą alternatywę dla Proof of Work, jednak warto zauważyć, że algorytm PoS ma również niedociągnięcia. Dzięki mechanizmowi dystrybucji nagród walidatorzy z większą liczbą postawionych aktywów mogą zwiększyć swoje szanse na zatwierdzenie kolejnego bloku. Im więcej monet zgromadzi weryfikator, tym więcej monet może postawić i zarobić, co niektórzy krytykują jako „wzbogacanie bogatych”. Ci „bogatsi” walidatorzy mogą również wpływać na głosowanie w sieci, ponieważ łańcuchy bloków PoS często przyznają walidatorom prawa do zarządzania.
Innym problemem są zagrożenia bezpieczeństwa dla kryptowalut o mniejszej kapitalizacji rynkowej, które wykorzystują PoS. Jak wspomniano, jest mało prawdopodobne, aby doszło do ataku 51% na bardziej popularne kryptowaluty, takie jak ETH czy BNB. Jednak mniejsze zasoby cyfrowe o niższej wartości są bardziej podatne na ataki. Osoby atakujące mogą potencjalnie zdobyć wystarczającą liczbę monet, aby zyskać przewagę nad innymi walidatorami. Mogliby wykorzystać system PoS, będąc często wybierani na walidatorów. Zdobyte nagrody można następnie wykorzystać do dalszego obstawiania i zwiększyć ich szansę na wybranie w następnej rundzie.
Zamykanie myśli
Zarówno Proof of Work, jak i Proof of Stake mają swoje miejsce w ekosystemie kryptograficznym i trudno z całą pewnością stwierdzić, który protokół konsensusu działa lepiej. PoW może być krytykowany za generowanie dużej emisji dwutlenku węgla podczas wydobycia, ale sprawdził się jako bezpieczny algorytm chroniący sieci blockchain. Niemniej jednak, w miarę jak Ethereum przechodzi z PoW na PoS, system Proof of Stake może w przyszłości być bardziej preferowany w nowych projektach.
