Zhrnutie
Proof of Work (PoW) a Proof of Stake (PoS) sú najbežnejšie mechanizmy konsenzu. Je ich však oveľa viac. Sú prijaté hlavnými kryptomenami na zabezpečovanie ich siete.
Bitcoin používa algoritmus Proof of Work na overovanie transakcií a zabezpečenie siete. PoW, okrem iného, zabraňuje dvojitému míňaniu. Blockchain zabezpečujú účastníci, ktorí sa nazývajú ťažiari. Pomocou výpočtového výkonu súťažia o právo potvrdzovať nové bloky a aktualizovať blockchain. Úspešného ťažiara sieť odmení v BTC. V decembri 2021 môže ťažiar úspešnou ťažbou bloku Bitcoinu získať blokovú odmenu 6,25 BTC plus poplatky za transakciu.
Hlavným rozdielom medzi PoW a PoS je spôsob určenia, kto overí blok transakcií. Proof of Stake je najobľúbenejšia alternatíva ku konsenzu Proof of Work. Je to mechanizmus konsenzu, ktorého cieľom je zlepšiť niektoré obmedzenia PoW, ako sú problémy so škálovateľnosťou a spotreba energie. V algoritme PoS sa účastníci nazývajú validátori. Aby súťažili o možnosť overiť blok, nepotrebujú používať výkonný hardvér. Namiesto toho potrebujú stakovať (uzamknúť) natívnu kryptomenu blockchainu. Sieť potom vyberie víťaza na základe výšky stakovanej kryptomeny. Tento víťaz bude odmenený pomernou časťou poplatkov za transakciu z bloku, ktorý overí. Čím viac stakovaných coinov, tým vyššia šanca byť vybraný ako validátor.
Úvod
Aby sa zabezpečilo, že transakcie zaznamenané na blockchaine sú platné, siete používajú rôzne mechanizmy konsenzu. Proof of Work (PoW) je najstarší. Vytvoril ho Satoshi Nakamoto a mnohí ho považujú za jednu z najbezpečnejších alternatív. Proof of Stake (PoS) bol vytvorený neskôr, teraz ho však používa väčšina projektov altcoinov.
Okrem Bitcoinu používajú mechanizmus PoW aj iné hlavné kryptomeny, ako Ethereum (ETH) a Litecoin (LTC). Naopak, PoS používajú Binance Coin (BNB), Solana (SOL), Cardano (ADA) a ďalšie altcoiny. Stojí za zmienku, že v roku 2022 plánuje Ethereum prechod z PoW na PoS.
Čo je Proof of Work (PoW) a ako funguje?
Proof of Work (PoW) je algoritmus konsenzu prijatý sieťou Bitcoin a mnohými ďalšími kryptomenami, aby sa zabránilo dvojitému míňaniu. Predstavil ho Satoshi Nakamoto v Bielej knihe Bitcoinu v roku 2008.
PoW v podstate určuje, ako blockchain Bitcoin dosahuje distribuovaný konsenzus. Používa sa na overovanie transakcií typu peer-to-peer bez potreby sprostredkovateľov tretích strán.
V sieti používajúcej algoritmus PoW, ako je Bitcoin, transakcie overujú ťažiari. Sú to účastníci, ktorí využívajú veľké množstvo zdrojov na zabezpečenie toho, aby sieť fungovala bezpečne a správne. Okrem iných úloh ťažiari vytvárajú a overujú bloky transakcií. Aby však mohli súťažiť o právo overiť ďalší blok, musia použiť vysoko špecializovaný ťažobný hardvér na riešenie zložitých matematických hádaniek.
Prvý ťažiar, ktorý nájde platné riešenie, potom môže odoslať svoj blok transakcií do blockchainu a získať odmenu za blok. Odmeny za blok sa skladajú z novovygenerovaných kryptomien plus poplatkov za transakciu. Množstvo kryptomeny v odmene za blok sa líši v závislosti od blockchainu. Napríklad na blockchaine Bitcoin môžu ťažiari získať odmenu za blok vo výške 6,25 BTC (platí v decembri 2021). Množstvo BTC v rámci odmeny za blok klesá každých 210 000 blokov (približne každé štyri roky) o polovicu vďaka mechanizmu známemu pod názvom halving.
Ak chcete podrobnejšie informácie o modeli Proof of Work, prečítajte si článok Čo je Proof of Work (PoW)?.
Čo je Proof of Stake (PoW) a ako funguje?
Proof of Stake (PoS) je algoritmus konsenzu zavedený v roku 2011 ako alternatíva k algoritmu Proof of Work. Jeho cieľom je vyriešiť obmedzenia škálovateľnosti sietí používajúcich algoritmus PoW. PoS je druhý najobľúbenejší algoritmus, ktorý prijali kryptomeny ako Binance Coin (BNB), Solana (SOL) a Cardano (ADA).
Zatiaľ čo rovnakým cieľom PoW aj PoS je dosiahnuť konsenzus v blockchaine, PoS používa iný spôsob na určenie, kto overí blok transakcií. Na blockchainoch používajúcich algoritmus PoS nie sú žiadni ťažiari. Namiesto spoliehania sa na výkonné počítače pri súperení o práva na overenie blokov sa validátori algoritmu PoS spoliehajú na svoje kryptomeny.
Aby mohli účastníci overiť blok, musia uzamknúť určité množstvo coinov do konkrétneho smart kontraktu na blockchaine. Tento postup je známy pod názvom stakovanie. Protokol PoS potom priradí účastníka na overenie nasledujúceho bloku. V závislosti od siete môže byť tento výber uskutočnený náhodne alebo podľa výšky podielu. Vybraný validátor môže dostať poplatky za transakciu z bloku, ktorý overil, ako odmenu. Typicky, čím viac coinov validátor stakuje (uzamkne), tým vyššia je šanca, že bude vybraný.
Ďalšie podrobnosti nájdete v článku Vysvetlenie Proof of Stake (PoS).
Rozdiely medzi algoritmami Proof of Work a Proof of Stake
Napriek tomu, že oba sú mechanizmy konsenzu, ktoré zabezpečujú bezpečnosť blockchainu, existujú medzi nimi určité rozdiely. Hlavný rozdiel je samozrejme v tom, akým spôsobom PoW a PoS určujú, ktorý účastník overí nové transakcie. Pre lepšie pochopenie sa pozrime na tabuľku nižšie:
Je algoritmus Proof of Stake lepší ako Proof of Work?
Podporovatelia algoritmu Proof of Stake tvrdia, že PoS má oproti PoW určité výhody, najmä čo sa týka škálovateľnosti a rýchlosti transakcií. Tiež sa hovorí, že coiny PoS sú menej škodlivé pre životné prostredie v porovnaní s PoW. Naproti tomu mnohí priaznivci PoW tvrdia, že PoS ako novšia technológia musí potvrdiť svoj potenciál z hľadiska bezpečnosti siete. Skutočnosť, že siete PoW vyžadujú značné množstvo zdrojov (ťažobný hardvér, elektrina atď.), predražuje útok na ne. To platí najmä pre Bitcoin, ako najväčší blockchain používajúci algoritmus PoW.
Ako už bolo uvedené, očakáva sa, že Ethereum (ETH) v rámci inovácie Ethereum 2.0 prejde z algoritmu PoW na PoS. ETH 2.0 je dlho očakávaná inovácia siete Ethereum s cieľom zlepšiť jej výkon a vyriešiť problém so škálovateľnosťou. Po implementácii PoS na Ethereum sa každý s aspoň 32 ETH bude môcť zúčastniť stakovania, aby sa stal validátorom a získal odmeny.
Je algoritmus PoS lepší ako PoW? Čo je dôvodom, že druhá najväčšia kryptomena podľa trhovej kapitalizácie prijíma nový mechanizmus konsenzu?
Riziko centralizácie
Na blockchainoch používajúcich algoritmus Proof of Work ťažba zahŕňa použitie výpočtového výkonu na hashovanie údajov bloku, kým sa nenájde platné riešenie. Pre hlavné kryptomeny je hľadanie riešení čoraz náročnejšie a proces hádania obrovského množstva hashov môže byť nákladný z pohľadu hardvéru a elektriny.
Niektorí ťažiari preto uprednostňujú akumuláciu svojich ťažobných zdrojov do ťažobných poolov, aby zvýšili šancu na získanie odmeny za bloky. Niektoré veľké ťažobné pooly investujú milióny dolárov a spravujú tisíce kusov ťažobného hardvéru ASIC s cieľom vygenerovať čo najviac hashovacej sily.
V decembri 2021 kontrolujú 4 najväčšie ťažobné pooly spolu približne 50 % celkovej hashovacej sily Bitcoinu. Z dôvodu dominancie ťažobných poolov je pre individuálnych nadšencov kryptomien náročnejšie vyťažiť blok.
Do akej miery je teda ťažba decentralizovaná? Na jednej strane stále neexistuje jediný subjekt, ktorý dokáže kontrolovať potvrdenia v sieti. Ak by k tomu došlo, bol by možný útok 51 % útok a sieť by stratila svoju hodnotu. Niekto môže namietať, že aj keď je ťažba stále decentralizovaná, už nie je výrazne decentralizovaná. Určité oblasti, výrobcovia ťažobných zariadení a výrobcovia energie stále dominujú v ťažbe a znižujú celkovú decentralizáciu blockchainov používajúcich algoritmus PoW.
Mechanizmus konsenzu Proof of Stake používa odlišný prístup. Ťažobnú silu nahrádza stakovaním. Tento mechanizmus znižuje prekážky vstupu pre jednotlivca na potvrdenie transakcií, čím sa znižuje dôraz na oblasť, vybavenie a ďalšie faktory. Váš podiel je jednoducho určený množstvom tokenov, ktoré vlastníte.
Väčšina sietí PoS však požaduje, aby ste prevádzkovali validačný uzol, aby ste mohli začať potvrdzovať transakcie. Jeho prevádzka môže byť drahá. Nie však taká drahá, ako prevádzka niekoľkých ťažobných zariadení. Používatelia potom stakujú svoje tokeny pre určitých validátorov. Tým vzniká podobný model ako sú ťažobné pooly. Takže kým pre bežného používateľa je jednoduchšie stať sa súčasťou algoritmu Proof of Stake, aj on je ohrozovaný tým istým problémom centralizácie ako ťažobné pooly.
Bezpečnostné riziká
Okrem rizika centralizácie, skutočnosť, že štyri najväčšie ťažobné pooly majú väčšinu hashovacej sily siete Bitcoin, môže potenciálne zvýšiť riziko útoku 51 %. Útok 51 % označuje potenciálny útok na bezpečnosť systému blockchainu zo strany škodlivého hráča alebo organizácie, ktorej sa podarí kontrolovať viac ako 50 % celkovej hashovacej sily siete. Útočník by mohol prepísať algoritmus konsenzu blockchainu a uskutočniť škodlivé činy vo svoj prospech, ako napríklad dvojité výdavky, odmietnutie alebo pozmenenie záznamov transakcií, prípadne zabránenie iným osobám v ťažení. Kvôli veľkosti siete Bitcoin je však nepravdepodobné, že by sa také niečo mohlo stať.
Naopak, ak by niekto chcel zaútočiť na blockchain používajúci algoritmus PoS, musel by vlastniť viac ako 50 % coinov v sieti. To by spôsobilo nárast dopytu na trhu a ceny, čo by stálo desiatky miliárd dolárov. Ak by aj útočník spáchal útok 51 %, hodnota ním stakovaných coinov by v prípade ohrozenia siete dramaticky klesla. Preto nie je veľmi pravdepodobné, že dôjde k útoku 51 % na kryptomenu, ktorá využíva konsenzus PoS. Najmä ak ide o trh s veľkou trhovou kapitalizáciou.
Nevýhody algoritmu Proof of Stake
Mnohí vnímajú algoritmus Proof of Stake ako lepšiu alternatívu k mechanizmu Proof of Work. Treba však podotknúť, že aj algoritmus PoS má nedostatky. Vďaka mechanizmu rozdeľovania odmien môžu validátori s vyšším vkladom zvýšiť svoje šance na overenie ďalšieho bloku. Čím viac coinov validátor má, tým viac coinov môže stakovať a zarobiť. Niektorí to kritizujú a označujú, že „bohatí sa stávajú ešte bohatšími“. Títo „bohatší“ validátori môžu tiež ovplyvňovať hlasovanie v sieti, pretože blockchainy používajúce algoritmus PoS často udeľujú validátorom práva na riadenie.
Ďalším problémom sú bezpečnostné riziká pre kryptomeny s menšou trhovou kapitalizáciou, ktoré prijímajú algoritmus PoS. Ako už bolo uvedené, pravdepodobnosť, že by došlo k útoku 51 % na populárnejšie kryptomeny (napríklad ETH alebo BNB) je nízka. Menšie digitálne aktíva s nižšou hodnotou sú však náchylnejšie na takéto útoky. Útočníci by mohli získať dostatok coinov, aby získali výhodu proti iným validátorom. Mohli by využiť systém PoS tak, že budú často vyberaní za validátorov. Odmeny, ktoré získajú, môžu potom použiť na ďalšie stakovanie a zvýšiť tak svoju šancu na výber v ďalšom kole.
Záverečné myšlienky
Proof of Work aj Proof of Stake majú svoje miesto v ekosystéme kryptomien. Je náročné s istotou povedať, ktorý protokol konsenzu funguje lepšie. Algoritmus PoW môže byť kritizovaný za to, že počas ťažby vytvára vysoké emisie uhlíka. Osvedčil sa však ako bezpečný algoritmus na ochranu blockchainov. Napriek tomu, keďže Ethereum prechádza z PoW na PoS, je možné, že nové projekty v budúcnosti budú uprednostňovať systém Proof of Stake.