ТЛ;ДР
Доказательство работы (PoW) и Доказательство доли (PoS) являются наиболее распространенными механизмами консенсуса. Они используются основными криптовалютами для защиты своей сети.
Доказательство работы используется в Биткойне для проверки транзакций и защиты сети. Помимо прочего, PoW предотвращает двойные траты. Блокчейн защищен участниками, называемыми майнерами, которые используют вычислительную мощность для борьбы за право подтверждать новые блоки и обновлять блокчейн. Успешный майнер будет вознагражден сетью в BTC. По состоянию на декабрь 2021 года майнер может получить вознаграждение за блок в размере 6,25 BTC плюс комиссию за транзакцию за успешную добычу блока биткойнов.
Основное различие между PoW и PoS заключается в том, как они определяют, кто будет проверять блок транзакций. Proof of Stake — самая популярная альтернатива Proof of Work. Это механизм консенсуса, целью которого является устранение некоторых ограничений PoW, таких как проблемы масштабируемости и энергопотребления. В PoS участники называются валидаторами. Им не нужно использовать мощное оборудование, чтобы конкурировать за возможность подтвердить блок. Вместо этого им необходимо застейкать (заблокировать) собственную криптовалюту блокчейна. Затем сеть выбирает победителя на основе суммы ставки в криптовалюте, которая получит вознаграждение в размере комиссии за транзакцию из проверенного блока. Чем больше монет поставлено на ставку, тем выше шанс быть выбранным в качестве валидатора.
Введение
Чтобы гарантировать достоверность транзакций, записанных в блокчейне, эти сети используют различные механизмы консенсуса. Доказательство работы (PoW) является самым старым. Созданный Сатоши Накамото, многие считают его одной из самых безопасных альтернатив. Доказательство доли (PoS) было создано позже, но сейчас его можно увидеть в большинстве проектов альткойнов.
Помимо Биткойна, PoW также используется в других основных криптовалютах, таких как Ethereum (ETH) и Litecoin (LTC). Напротив, PoS используется Binance Coin (BNB), Solana (SOL), Cardano (ADA) и другими альткойнами. Стоит отметить, что Ethereum планирует перейти с PoW на PoS в 2022 году.
Что такое доказательство работы (PoW) и как оно работает?
Доказательство работы (PoW) — это алгоритм консенсуса, принятый сетью Биткойн и многими другими криптовалютами для предотвращения двойных расходов. Он был представлен Сатоши Накамото в официальном документе Биткойна, опубликованном в 2008 году.
По сути, PoW определяет, как блокчейн Биткойна достигает распределенного консенсуса. Он используется для проверки одноранговых транзакций безопасным способом без необходимости использования сторонних посредников.
В сети PoW, такой как сеть Биткойн, транзакции проверяются майнерами. Это участники, которые используют большое количество ресурсов для обеспечения безопасной и правильной работы сети. Помимо других задач, майнеры создают и проверяют блоки транзакций. Но чтобы побороться за право проверить следующий блок, им необходимо использовать узкоспециализированное оборудование для майнинга для решения сложных математических задач.
Первый майнер, которому удастся найти правильное решение этих математических задач, получает право добавить свой блок в блокчейн и получить то, что мы называем вознаграждением за блок. Награды за блоки состоят из вновь сгенерированных криптовалют плюс комиссий за транзакции. Количество криптовалюты в награде за блок варьируется в зависимости от разных сетей. Например, в блокчейне Биткойн успешный майнер может получить 6,25 BTC плюс комиссию за вознаграждение за каждый блок (по состоянию на декабрь 2021 года). Однако количество новых BTC, генерируемых на блок, уменьшается на 50% каждые 210 000 блоков (примерно каждые четыре года) из-за механизма, известного как халвинг.
Если вы хотите узнать о модели Proof of Work более подробно, ознакомьтесь со статьей «Что такое доказательство работы (PoW)?».
Что такое Proof of Stake (PoS) и как оно работает?
Proof of Stake (PoS) — это консенсусный алгоритм, представленный в 2011 году в качестве альтернативы Proof of Work. Он направлен на преодоление ограничений масштабируемости сетей PoW. PoS — второй по популярности алгоритм, принятый такими криптовалютами, как Binance Coin (BNB), Solana (SOL) и Cardano (ADA).
Хотя PoW и PoS преследуют одну и ту же цель — достижение консенсуса в блокчейне, у PoS другой способ определения того, кто проверяет блок транзакций. В блокчейнах PoS нет майнеров. Вместо того, чтобы полагаться на мощные компьютеры в борьбе за права проверки блоков, валидаторы PoS полагаются на свои криптоактивы.
Чтобы иметь право подтвердить блок, участникам необходимо заблокировать определенное количество монет в определенном смарт-контракте в блокчейне. Этот процесс известен как ставка. Затем протокол PoS назначит участника для проверки следующего блока. В зависимости от сети этот выбор может осуществляться случайным образом или в соответствии с их активами (долей). Выбранный валидатор может получать комиссию за транзакцию из проверенного им блока в качестве вознаграждения. Обычно, чем больше монет они заблокируют, тем выше шанс быть выбранным.
Более подробную информацию можно найти в разделе «Объяснение доказательства доли (PoS)».
Различия между доказательством работы и доказательством доли
Несмотря на то, что оба являются механизмами консенсуса, обеспечивающими безопасность сети блокчейн, между ними существуют определенные различия. Основное различие, конечно, заключается в том, как PoW и PoS определяют, какой участник проверяет новые транзакции. Для более четкого понимания давайте взглянем на таблицу ниже:
Является ли Proof of Stake лучше, чем Proof of Work?
Сторонники Proof of Stake утверждают, что PoS имеет некоторые преимущества перед PoW, особенно в отношении масштабируемости и скорости транзакций. Также говорится, что монеты PoS менее вредны для окружающей среды по сравнению с PoW. Напротив, многие сторонники PoW утверждают, что PoS, как новая технология, еще не доказала свой потенциал с точки зрения сетевой безопасности. Тот факт, что сети PoW требуют значительных объемов ресурсов (оборудование для майнинга, электричество и т. д.), делает их более дорогими для атаки. Это особенно верно для Биткойна, как крупнейшего блокчейна PoW.
Как уже упоминалось, ожидается, что Ethereum (ETH) перейдет с PoW на PoS в обновлении Ethereum 2.0. ETH 2.0 — это долгожданное обновление сети Ethereum, призванное улучшить ее производительность и решить проблему масштабируемости. После внедрения PoS на Ethereum любой, у кого есть как минимум 32 ETH, сможет участвовать в стейкинге, чтобы стать валидатором и получать вознаграждения.
PoS лучше, чем PoW? Что заставляет вторую по величине криптовалюту по рыночной капитализации принять новый механизм консенсуса?
Риск централизации
В блокчейнах Proof of Work майнинг предполагает использование вычислительной мощности для хеширования данных блока до тех пор, пока не будет найдено действительное решение. Сегодня для основных криптовалют найти решения становится все сложнее, а процесс угадывания огромных объемов хешей может оказаться дорогостоящим с точки зрения оборудования и электроэнергии.
Поэтому некоторые майнеры предпочитают накапливать свои ресурсы для майнинга в майнинг-пулах, чтобы иметь больше шансов получить вознаграждение за блок. Некоторые крупные майнинговые пулы инвестируют миллионы долларов и контролируют тысячи ASIC-оборудования для майнинга, чтобы генерировать как можно больше вычислительной мощности.
По состоянию на декабрь 2021 года четыре крупнейших майнинговых пула вместе контролируют около 50% общей хэш-мощности биткойнов. Доминирование майнинг-пулов усложняет самостоятельную добычу блоков отдельными криптоэнтузиастами.
Но насколько тогда децентрализован майнинг? С одной стороны, до сих пор не существует единого субъекта, который мог бы контролировать подтверждения в сети. Если бы это произошло, была бы возможна атака 51%, и сеть потеряла бы свою ценность. Некоторые могут возразить, что, хотя майнинг все еще децентрализован, он уже не является сильно децентрализованным. В некоторых областях производители оборудования для майнинга и производители энергии по-прежнему доминируют в майнинге и снижают общую децентрализацию для блокчейнов доказательства работы.
Механизм консенсуса Proof of Stake использует другой подход и заменяет мощность майнинга на ставку. Этот механизм снижает барьеры входа для отдельных лиц для подтверждения транзакций, уменьшая акцент на местоположении, оборудовании и других факторах. Ваша ставка просто определяется количеством имеющихся у вас жетонов.
Однако большинство сетей PoS требуют, чтобы вы запустили узел валидатора, чтобы начать подтверждать транзакции. Это может быть дорого в эксплуатации, но не так дорого, как несколько майнинговых установок. Затем пользователи размещают свои токены за определенными валидаторами, что дает нам модель, аналогичную пулам майнинга. Таким образом, хотя участие в Proof of Stake проще для обычного пользователя, оно по-прежнему подвержено тем же проблемам централизации, что и майнинговые пулы.
Риски безопасности
Помимо риска централизации, тот факт, что четыре крупнейших майнинговых пула обладают большей частью хэш-мощности сети Биткойн, потенциально может увеличить риск атаки 51%. Атака 51% относится к потенциальной атаке на безопасность системы блокчейна со стороны злоумышленника или организации, которой удается контролировать более 50% общей хэш-мощности сети. Злоумышленник может обойти алгоритм консенсуса блокчейна и совершить злонамеренные действия в свою пользу, например, двойные расходы, отклонение или изменение записей транзакций или предотвращение майнинга другими лицами. Однако это вряд ли произойдет с Биткойном из-за размера его сети.
Напротив, если бы кто-то атаковал блокчейн PoS, ему пришлось бы владеть более чем 50% монет в сети. Это приведет к росту спроса на рынке и цене монет, что может стоить десятки миллиардов долларов. Даже если они действительно совершат атаку 51%, стоимость их поставленных монет резко упадет, поскольку сеть будет скомпрометирована. Поэтому маловероятно, что атака 51% произойдет на криптовалюту, использующую консенсус PoS, особенно если она имеет большую рыночную капитализацию.
Недостатки доказательства доли
Многие считают Proof of Stake лучшей альтернативой Proof of Work, но стоит отметить, что в алгоритме PoS также есть недостатки. Благодаря механизму распределения вознаграждений валидаторы с большим количеством поставленных активов могут увеличить свои шансы на проверку следующего блока. Чем больше монет накапливает валидатор, тем больше монет он может поставить на кон и заработать, что некоторые люди критикуют за то, что они «делают богатых еще богаче». Эти «более богатые» валидаторы также могут влиять на голосование в сети, поскольку блокчейны PoS часто предоставляют валидаторам права управления.
Еще одной проблемой являются риски безопасности для криптовалют с меньшей рыночной капитализацией, использующих PoS. Как уже упоминалось, маловероятно, что атака 51% произойдет на более популярных криптовалютах, таких как ETH или BNB. Однако меньшие по размеру цифровые активы с более низкой стоимостью более уязвимы для атак. Злоумышленники потенциально могут получить достаточно монет, чтобы получить преимущество перед другими валидаторами. Они могли бы использовать систему PoS, если бы их часто выбирали в качестве валидаторов. Заработанные ими вознаграждения затем можно использовать для дальнейших ставок и увеличить их шансы быть выбранными в следующем раунде.
Заключительные мысли
Доказательство работы и Доказательство доли имеют свое место в криптоэкосистеме, и трудно с уверенностью сказать, какой протокол консенсуса работает лучше. PoW можно критиковать за высокие выбросы углекислого газа во время майнинга, но он зарекомендовал себя как безопасный алгоритм для защиты сетей блокчейнов. Тем не менее, поскольку Ethereum переходит от PoW к PoS, система Proof of Stake может стать более предпочтительной для новых проектов в будущем.
