TL;DR
Το Proof of Work (PoW) και το Proof of Stake (PoS) είναι οι πιο συνηθισμένοι μηχανισμοί συναίνεσης. Υιοθετούνται από μεγάλα κρυπτονομίσματα για την ασφάλεια του δικτύου τους.
Το Proof of Work χρησιμοποιείται στο Bitcoin για την επικύρωση συναλλαγών και την ασφάλεια του δικτύου. Εκτός των άλλων, το PoW αποτρέπει τη διπλή δαπάνη. Το blockchain διασφαλίζεται από συμμετέχοντες που ονομάζονται εξορύκτες, οι οποίοι χρησιμοποιούν υπολογιστική ισχύ για να ανταγωνίζονται για το δικαίωμα επιβεβαίωσης νέων Block και ενημέρωσης του blockchain. Ένας επιτυχημένος εξορύκτης θα ανταμείβεται σε BTC από το δίκτυο. Από τον Δεκέμβριο του 2021, ένας εξορύκτης μπορεί να λάβει μια ανταμοιβή Block ύψους 6,25 BTC συν προμήθεια συναλλαγής, με την επιτυχή εξόρυξη ενός Block Bitcoin.
Η κύρια διαφορά μεταξύ του PoW και του PoS είναι ο τρόπος με τον οποίο καθορίζουν ποιος μπορεί να επικυρώσει ένα Block συναλλαγών. Το Proof of Stake είναι η πιο δημοφιλής εναλλακτική λύση για το Proof of Work. Είναι ένας μηχανισμός συναίνεσης που στοχεύει στη βελτίωση ορισμένων από τους περιορισμούς του PoW, όπως ζητήματα κλιμάκωσης και κατανάλωση ενέργειας. Στο PoS, οι συμμετέχοντες ονομάζονται επικυρωτές. Δεν χρειάζεται να χρησιμοποιούν ισχυρό υλισμικό για να ανταγωνίζονται για την ευκαιρία να επικυρώσουν ένα Block. Αντίθετα, πρέπει να πραγματοποιούν ενέργειες Staking (κλείδωμα) με το εγγενές κρυπτονόμισμα του blockchain. Στη συνέχεια, το δίκτυο επιλέγει ένα νικητή με βάση το ποσό των κρύπτο που περιλαμβάνονται στην ενέργεια Staking, ο οποίος θα ανταμειφθεί με ένα ποσοστό της προμήθειας συναλλαγής από το Block που επικυρώνει. Όσο περισσότερα νομίσματα περιλαμβάνονται σε ενέργεια Staking, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα να επιλεγεί ως επικυρωτής.
Εισαγωγή
Για να διασφαλιστεί ότι οι συναλλαγές οι οποίες καταγράφονται σε ένα blockchain είναι έγκυρες, αυτά τα δίκτυα υιοθετούν διαφορετικούς μηχανισμούς συναίνεσης. Το Proof of Work (PoW) είναι ο παλαιότερος. Δημιουργήθηκε από τον Satoshi Nakamoto και θεωρείται από πολλούς ως μια από τις πιο ασφαλείς εναλλακτικές λύσεις. Το Proof of Stake (PoS) δημιουργήθηκε αργότερα, αλλά τώρα εμφανίζεται στα περισσότερα έργα altcoin.
Εκτός από το Bitcoin, το PoW χρησιμοποιείται επίσης σε άλλα μεγάλα κρυπτονομίσματα όπως το Ethereum (ETH) και το Litecoin (LTC). Αντίθετα, το PoS χρησιμοποιείται από το νόμισμα της Binance (BNB), το Solana (SOL), το Cardano (ADA) και άλλα altcoin. Αξίζει να σημειωθεί ότι το Ethereum προγραμματίζει να αλλάξει από PoW σε PoS, το 2022.
Τι είναι το Proof of Work (PoW) και πώς λειτουργεί;
Το Proof of Work (PoW) είναι ο αλγόριθμος συναίνεσης ο οποίος υιοθετείται από το δίκτυο Bitcoin και από πολλά άλλα κρυπτονομίσματα για την αποφυγή διπλής δαπάνης. Παρουσιάστηκε από τον Satoshi Nakamoto στο Whitepaper του Bitcoin, το οποίο δημοσιεύτηκε το 2008.
Στην ουσία, το PoW καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο το blockchain του Bitcoin επιτυγχάνει κατανεμημένη συναίνεση. Χρησιμοποιείται για την επικύρωση συναλλαγών peer-to-peer μη εμπιστεύσιμα, χωρίς να χρειάζονται τρίτοι μεσάζοντες.
Σε ένα δίκτυο PoW, όπως αυτό του Bitcoin, οι συναλλαγές επαληθεύονται από τους εξορύκτες. Είναι συμμετέχοντες οι οποίοι χρησιμοποιούν μεγάλο ποσό πόρων για να εξασφαλίσουν ότι το δίκτυο συνεχίζει να λειτουργεί με ασφάλεια και σωστά. Μεταξύ άλλων εργασιών, οι εξορύκτες δημιουργούν και επικυρώνουν Block συναλλαγών. Αλλά για να ανταγωνιστούν για το δικαίωμα επικύρωσης του επόμενου Block, πρέπει να χρησιμοποιήσουν εξαιρετικά εξειδικευμένο υλισμικό εξόρυξης για να λύσουν πολύπλοκους μαθηματικούς γρίφους.
Ο πρώτος εξορύκτης που θα καταφέρει να βρει μια έγκυρη λύση για αυτά τα μαθηματικά προβλήματα, κερδίζει το δικαίωμα να προσθέσει το block του στο blockchain και να λάβει αυτό που ονομάζουμε ανταμοιβή block. Οι ανταμοιβές block αποτελούνται από κρυπτονομίσματα που δημιουργήθηκαν πρόσφατα συν την προμήθεια συναλλαγής. Το ποσό των κρύπτο σε μια ανταμοιβή block διαφέρει ανάλογα με τα διαφορετικά δίκτυα. Για παράδειγμα, στο blockchain του Bitcoin, ένας επιτυχημένος εξορύκτης μπορεί να λάβει 6,25 BTC συν προμήθεια από κάθε ανταμοιβή block (από τον Δεκέμβριο του 2021). Ωστόσο, ο αριθμός των νέων BTC που παράγονται ανά block μειώνεται κατά 50% κάθε 210.000 block (περίπου κάθε τέσσερα χρόνια), λόγω ενός μηχανισμού που είναι γνωστός ως μείωση κατά το ήμισυ.
Εάν θέλετε να μάθετε περισσότερα για το μοντέλο Proof of Work, ρίξτε μια ματιά στο άρθρο Τι είναι το Proof-of-Work (PoW);.
Τι είναι το Proof of Stake (PoS) και πώς λειτουργεί;
Το Proof of Stake (PoS) είναι ένας αλγόριθμος συναίνεσης ο οποίος παρουσιάστηκε το 2011 ως εναλλακτική λύση για το Proof of Work. Στοχεύει να ξεπεράσει τους περιορισμούς κλιμάκωσης των δικτύων PoW. Το PoS είναι ο δεύτερος πιο δημοφιλής αλγόριθμος, ο οποίος υιοθετείται από κρυπτονομίσματα όπως το νόμισμα της Binance (BNB), το Solana (SOL) και το Cardano (ADA).
Ενώ το PoW και το PoS μοιράζονται τον ίδιο στόχο για την επίτευξη συναίνεσης στο blockchain, το PoS έχει διαφορετικό τρόπο να προσδιορίζει ποιος επικυρώνει ένα block συναλλαγών. Δεν υπάρχουν εξορύκτες στα blockchain PoS. Αντί να βασίζονται σε ισχυρούς υπολογιστές για να ανταγωνίζονται για το δικαίωμα επικύρωσης block, οι επικυρωτές του PoS βασίζονται στο χαρτοφυλάκιο κρύπτο τους.
Προκειμένου να πληρούν τις προϋποθέσεις για την επικύρωση ενός block, οι συμμετέχοντες πρέπει να κλειδώσουν μια συγκεκριμένη ποσότητα νομισμάτων σε μια συγκεκριμένη έξυπνη σύμβαση στο blockchain. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως ενέργεια Staking. Στη συνέχεια, το πρωτόκολλο PoS θα αναθέσει σε έναν συμμετέχοντα την επικύρωση του επόμενου block. Ανάλογα με το δίκτυο, αυτή η επιλογή μπορεί να γίνει τυχαία ή σύμφωνα με το χαρτοφυλάκιο (ενέργεια Staking). Ο επιλεγμένος επικυρωτής μπορεί να λάβει προμήθεια συναλλαγής από το block που επικύρωσε ως ανταμοιβή. Συνήθως, όσο περισσότερα νομίσματα κλειδώνουν, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα επιλογής.
Ανατρέξτε στο άρθρο Επεξήγηση του Proof of Stake (PoS) για περισσότερες λεπτομέρειες.
Διαφορές μεταξύ του Proof of Work και του Proof of Stake
Παρά το γεγονός ότι και οι δύο είναι μηχανισμοί συναίνεσης που διασφαλίζουν την ασφάλεια του δικτύου blockchain, υπάρχουν κάποιες διαφορές μεταξύ των δύο. Η κύρια διαφορά είναι, φυσικά, ο τρόπος με τον οποίο το PoW και το PoS καθορίζουν ποιος συμμετέχων επικυρώνει τις νέες συναλλαγές. Για καλύτερη κατανόηση, ας ρίξουμε μια ματιά στον παρακάτω πίνακα:
Το Proof of Stake είναι καλύτερο από το Proof of Work;
Οι υποστηρικτές του Proof of Stake υποστηρίζουν ότι το PoS έχει κάποια πλεονεκτήματα σε σχέση με το PoW, ειδικά όσον αφορά την κλιμάκωση και την ταχύτητα συναλλαγής. Λέγεται επίσης ότι τα νομίσματα PoS είναι λιγότερο επιβλαβή για το περιβάλλον σε σύγκριση με εκείνα του PoW. Αντίθετα, πολλοί υποστηρικτές του PoW υποστηρίζουν ότι το PoS, όντας νεότερη τεχνολογία, δεν έχει ακόμη αποδείξει τις δυνατότητές του όσον αφορά την ασφάλεια του δικτύου. Το γεγονός ότι τα δίκτυα PoW απαιτούν σημαντικές ποσότητες πόρων (υλισμικό εξόρυξης, ηλεκτρική ενέργεια κ.λπ.) καθιστά τις επιθέσεις εναντίον τους πιο ακριβές. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για το Bitcoin, καθώς είναι το μεγαλύτερο blockchain με PoW.
Όπως αναφέρθηκε, το Ethereum (ETH) αναμένεται να αλλάξει από PoW σε PoS στην αναβάθμιση Ethereum 2.0. Το ETH 2.0 είναι μια πολυαναμενόμενη αναβάθμιση του δικτύου Ethereum για τη βελτίωση της απόδοσής του και την αντιμετώπιση του προβλήματος κλιμάκωσης. Μετά την εφαρμογή του PoS στο Ethereum, όποιος έχει τουλάχιστον 32 ETH θα μπορεί να συμμετέχει σε ενέργειες Staking για να γίνει επικυρωτής και να λάβει ανταμοιβές.
Είναι το PoS καλύτερο από το PoW; Τι κάνει το δεύτερο μεγαλύτερο κρυπτονόμισμα, με βάση την κεφαλαιοποίηση αγοράς, να υιοθετήσει έναν νέο μηχανισμό συναίνεσης;
Κίνδυνος να γίνουν κεντρικά
Στα blockchain με Proof of Work, η εξόρυξη περιλαμβάνει τη χρήση υπολογιστικής ισχύος για να γίνει hash των δεδομένων του block μέχρι να βρεθεί μια έγκυρη λύση. Για τα μεγάλα κρυπτονομίσματα σήμερα, η εύρεση λύσεων γίνεται όλο και πιο δύσκολη και η διαδικασία εικασίας τεράστιων ποσών hash μπορεί να είναι ακριβή από άποψη υλισμικού και ηλεκτρικής ενέργειας.
Ως εκ τούτου, κάποιοι εξορύκτες προτιμούν να συσσωρεύουν τους πόρους εξόρυξής τους σε Pool εξόρυξης για να έχουν περισσότερες πιθανότητες να λάβουν ανταμοιβές block. Κάποια μεγάλα Pool εξόρυξης επενδύουν εκατομμύρια δολάρια και ελέγχουν μεγάλη ποσότητα υλισμικού εξόρυξης ASIC για να παράγουν όσο το δυνατόν περισσότερη ισχύ hash.
Από τον Δεκέμβριο του 2021, τα 4 κορυφαία pool εξόρυξης ελέγχουν, μαζί, περίπου το 50% της συνολικής ισχύος hash του Bitcoin. Η κυριαρχία των pool εξόρυξης καθιστά πιο δύσκολο για μεμονωμένους λάτρεις των κρύπτο να εξορύξουν ένα block μόνοι τους.
Αλλά πόσο αποκεντρωμένη είναι τελικά η εξόρυξη; Από τη μία, δεν υπάρχει ακόμη καμία οντότητα η οποία μπορεί να ελέγξει τις επιβεβαιώσεις στο δίκτυο. Εάν συνέβαινε αυτό, θα ήταν δυνατή μια επίθεση 51% και το δίκτυο θα έχανε την αξία του. Κάποιοι μπορεί να υποστηρίξουν ότι ενώ η εξόρυξη εξακολουθεί να είναι αποκεντρωμένη, δεν είναι πλέον αποκεντρωμένη σε πολύ μεγάλο βαθμό. Κάποιες περιοχές, κάποιοι παραγωγοί εξοπλισμού εξόρυξης και κάποιοι παραγωγοί ενέργειας συνεχίζουν να είναι κυρίαρχοι στην εξόρυξη και μειώνουν τη συνολική αποκέντρωση για τα blockchain με proof of work.
Ο μηχανισμός συναίνεσης Proof of Stake υιοθετεί μια διαφορετική προσέγγιση και αντικαθιστά την ισχύ εξόρυξης με την ενέργεια Staking. Αυτός ο μηχανισμός χαμηλώνει τα εμπόδια εισόδου για να επιβεβαιώνει συναλλαγές ένας μεμονωμένος χρήστης, μειώνοντας την έμφαση στην τοποθεσία, τον εξοπλισμό και άλλους παράγοντες. Η ενέργεια Staking καθορίζεται απλώς από το ποσό των token που έχετε.
Ωστόσο, τα περισσότερα δίκτυα PoS απαιτούν να εκτελέσετε έναν κόμβο επικύρωσης για να ξεκινήσετε την επιβεβαίωση συναλλαγών. Αυτή η εκτέλεση μπορεί να είναι δαπανηρή, αλλά όχι όσο δαπανηρά είναι πολλά Rig εξόρυξης. Στη συνέχεια, οι χρήστες πραγματοποιούν ενέργεια Staking με τα Token τους υπό την αιγίδα συγκεκριμένων επικυρωτών, δίνοντάς μας ένα παρόμοιο μοντέλο με αυτό των Pool εξόρυξης. Έτσι, ενώ το Proof of Stake είναι πιο εύκολο ως προς τη συμμετοχή για έναν μέσο χρήστη, εξακολουθεί να είναι ευάλωτο στο ίδιο ζήτημα για το εάν είναι κεντρικό, όπως και τα Pool εξόρυξης.
Κίνδυνοι ασφάλειας
Εκτός από τον κίνδυνο για το εάν είναι κεντρικό, το γεγονός ότι τα τέσσερα κορυφαία pool εξόρυξης έχουν την πλειοψηφία της ισχύος hash του δικτύου Bitcoin θα μπορούσε ενδεχομένως να αυξήσει τον κίνδυνο για επίθεση 51%. Μια επίθεση 51% αναφέρεται σε μια πιθανή επίθεση στην ασφάλεια ενός συστήματος blockchain από έναν κακόβουλο παράγοντα ή έναν οργανισμό, ο οποίος καταφέρνει να ελέγξει πάνω από το 50% της συνολικής ισχύος hash του δικτύου. Ο εισβολέας θα μπορούσε να παρακάμψει τον αλγόριθμο συναίνεσης του blockchain και να διαπράξει κακόβουλες ενέργειες προς όφελός του, όπως διπλή δαπάνη, απόρριψη ή τροποποίηση αρχείων συναλλαγών ή αποτροπή άλλων από την εξόρυξη. Ωστόσο, αυτό είναι απίθανο να συμβεί στο Bitcoin, λόγω του μεγέθους του δικτύου του.
Αντίθετα, εάν κάποιος επρόκειτο να επιτεθεί σε ένα blockchain με PoS, θα έπρεπε να έχει στην κατοχή του περισσότερο από το 50% των νομισμάτων στο δίκτυο. Αυτό θα προκαλούσε αύξηση της ζήτησης στην αγορά και της τιμής του νομίσματος, κάτι που θα μπορούσε να κοστίσει δεκάδες δισεκατομμύρια δολάρια. Ακόμα κι αν διέπρατταν επίθεση 51%, η αξία των νομισμάτων τους με ενέργεια Staking θα μειωνόταν δραστικά, καθώς το δίκτυο παραβιάστηκε. Επομένως, δεν είναι πολύ πιθανό να συμβεί μια επίθεση 51% σε ένα κρύπτο το οποίο χρησιμοποιεί τη συναίνεση PoS, ειδικά εάν πρόκειται για ένα κρύπτο με μεγάλη κεφαλαιοποίηση αγοράς.
Μειονεκτήματα του Proof of Stake
Πολλοί βλέπουν το Proof of Stake ως μια καλύτερη εναλλακτική λύση για το Proof of Work, αλλά αξίζει να σημειωθεί ότι υπάρχουν και αδυναμίες στον αλγόριθμο PoS. Λόγω του μηχανισμού διανομής ανταμοιβών, οι επικυρωτές με περισσότερα περιουσιακά στοιχεία με ενέργεια Staking μπορούν να αυξήσουν τις πιθανότητές τους να επικυρώσουν το επόμενο block. Όσο περισσότερα νομίσματα συγκεντρώνει ένας επικυρωτής, τόσο περισσότερα νομίσματα μπορεί να συμπεριλάβει στην ενέργεια Staking και να κερδίσει, κάτι που επικρίνουν ορισμένοι, καθώς "κάνει τους πλούσιους πλουσιότερους". Αυτοί οι "πλουσιότεροι" επικυρωτές μπορούν επίσης να επηρεάσουν την ψηφοφορία στο δίκτυο, καθώς τα blockchain με PoS συχνά παρέχουν στους επικυρωτές δικαιώματα διακυβέρνησης.
Μια άλλη ανησυχία είναι οι κίνδυνοι ασφάλειας για κρύπτο με μικρότερη κεφαλαιοποίηση αγοράς, τα οποία υιοθετούν το PoS. Όπως αναφέρθηκε, δεν είναι πολύ πιθανό να συμβεί μια επίθεση 51% στα πιο δημοφιλή κρυπτονομίσματα όπως το ETH ή το BNB. Ωστόσο, τα μικρότερα ψηφιακά στοιχεία με χαμηλότερη αξία είναι πιο ευάλωτα σε επιθέσεις. Οι εισβολείς θα μπορούσαν ενδεχομένως να αποκτήσουν αρκετά νομίσματα για να έχουν πλεονέκτημα έναντι άλλων επικυρωτών. Θα μπορούσαν να εκμεταλλευτούν το σύστημα PoS εάν επιλέγονται συχνά για να γίνουν επικυρωτές. Οι ανταμοιβές που κέρδισαν μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν για περαιτέρω ενέργειες Staking και να αυξήσουν τις πιθανότητές τους να επιλεγούν στον επόμενο γύρο.
Συμπεράσματα
Το Proof of Work και το Proof of Stake έχουν τη θέση τους στο οικοσύστημα των κρύπτο και είναι δύσκολο να πούμε με βεβαιότητα ποιο πρωτόκολλο συναίνεσης λειτουργεί καλύτερα. Το PoW μπορεί να επικρίνεται για την παραγωγή μεγάλης ποσότητας εκπομπών άνθρακα κατά τη διάρκεια της εξόρυξης, αλλά έχει αποδειχθεί ως ένας ασφαλής αλγόριθμος για την προστασία των δικτύων blockchain. Ωστόσο, καθώς το Ethereum κάνει αλλαγή από PoW σε PoS, το σύστημα Proof of Stake θα μπορούσε να προτιμάται από περισσότερα νέα έργα στο μέλλον.