TL;DR
Bevis på arbete (PoW) och bevis på insats (PoS) är de vanligaste konsensusmekanismerna. De antas av stora kryptovalutor för att säkra sina nätverk.
Bevis på arbete används i Bitcoin för att validera transaktioner och säkra nätverket. PoW förhindrar dubbla utgifter med mera. Blockkedjan är säkrad av deltagare som kallas minerse, som använder beräkningskraft för att tävla om rätten att bekräfta nya block och uppdatera blockkedjan. En miner som lyckas kommer att belönas med BTC av nätverket. I december 2021 kunde en miner få en blockbelöning på 6,25 BTC plus transaktionsavgifter, genom att lyckas utvinna ett Bitcoin-block.
Den största skillnaden mellan PoW och PoS är hur de avgör vem som får validera ett transaktionsblock. Bevis på insats är det mest populära alternativet till bevis på arbete. Det är en konsensusmekanism som siktar på att förbättra några av begränsningarna som PoW har, såsom skalbarhetsproblem och energiförbrukning. I PoS kallas deltagarna validerare. De behöver inte använda kraftfull hårdvara för att tävla om chansen att validera ett block. Istället måste de satsa (låsa) blockkedjans egen kryptovaluta. Nätverket väljer sedan en vinnare baserat på mängden krypto som satsas, och denne kommer att belönas med en del av transaktionsavgifterna från det block denne validerar. Ju fler coin som satsas, desto större chans att väljas som validerare.
Introduktion
För att säkerställa att transaktioner som registrerats på en blockkedja är giltiga antar dessa nätverk olika konsensusmekanismer. Bevis på arbete (PoW) är den äldsta. Den är skapad av Satoshi Nakamoto och anses av många som ett av de säkraste alternativen. Bevis på insats (PoS) skapades senare, men används nu i de flesta altcoin-projekt.
Bortsett från Bitcoin används PoW också i andra stora kryptovalutor såsom Ethereum (ETH) och Litecoin (LTC). Däremot används PoS av Binance Coin (BNB), Solana (SOL), Cardano (ADA) och av andra altcoins. Det är värt att notera att Ethereum bytte från PoW till PoS under 2022.
Vad är bevis på arbete (PoW) och hur fungerar det?
Bevis på arbete (PoW) är konsensusalgoritmen som antagits av Bitcoin-nätverket och många andra kryptovalutor för att förhindra dubbla utgifter. Det introducerades av Satoshi Nakamoto i Bitcoins vitpapper, som publicerades 2008.
I huvudsak bestämmer PoW hur Bitcoin-blockkedjan uppnår distribuerad konsensus. Det används för att validera peer-to-peer-transaktioner på ett tillförlitligt sätt, utan behovet av mellanhänder från tredje part.
I ett PoW-nätverk som Bitcoin verifieras transaktionerna av miners. De är deltagare som använder en stor mängd resurser för att säkerställa att nätverket fortsätter att fungera säkert och korrekt. Miners skapar och validerar block av transaktioner, och har även andra uppgifter. Men för att kunna konkurrera om rätten att validera nästa block måste de använda högspecialiserad utvinningshårdvara för att lösa komplexa matematiska pussel.
Den första minern som lyckas hitta en giltig lösning för dessa matematiska problem får rätten att lägga till sitt block i blockkedjan och få det vi kallar en block-belöning. Block-belöningar består av nyligen genererade kryptovalutor plus transaktionsavgifter. Mängden krypto i en block-belöning varierar mellan olika nätverk. På Bitcoin-blockkedjan kunde miners till exempel få 6,25 BTC som block-belöning (i december 2021). Antalet nya BTC:er som genereras per block minskas dock med 50 % var 210 000:e block (ungefär vart fjärde år) på grund av en mekanism som kallas halvering.
Om du vill lära dig mer om bevis på arbete (PoW)-modellen kan du kolla in artikeln Vad är bevis på arbete (PoW)?.
Vad är bevis på insats (PoS) och hur fungerar det?
Bevis på insats (PoS) är en konsensusalgoritm som introducerades 2011 som ett alternativ till bevis på arbete. Dess mål är att övervinna skalbarhetsbegränsningarna inom PoW-nätverk. PoS är den näst mest populära algoritmen som används av kryptovalutor som Binance Coin (BNB), Solana (SOL) och Cardano (ADA).
Även om PoW och PoS delar samma mål med att nå konsensus i blockkedjan, har PoS ett annat sätt att avgöra vem som validerar ett transaktionsblock. Det finns inga miners på PoS-blockkedjor. I stället för att förlita sig på kraftfulla datorer för att tävla om blockvalideringsrättigheter, förlitar sig PoS-validerarna på sina kryptoinnehav.
För att vara berättigad att validera ett block måste deltagarna låsa en viss mängd med coin i ett specifikt smart kontrakt på blockkedjan. Denna process kallas staking. PoS-protokollet tilldelar sedan en deltagare rätten att validera nästa block. Beroende på nätverket kan detta val göras slumpmässigt eller enligt innehav (staking). Den valda valideraren kan ta emot transaktionsavgifter som belöning från det block som denne validerade. Ju fler coin man satsar desto större är vanligtvis chansen att väljas.
Se Vi förklarar bevis på insats (PoS) för mer information.
Skillnader mellan bevis på arbete och bevis på insats
Trots att båda är konsensusmekanismer som säkerställer säkerheten i blockkedjenätverket finns det vissa skillnader mellan de två. Den största skillnaden är självklart hur PoW och PoS bestämmer vilken deltagare som validerar nya transaktioner. För en djupare förståelse kan vi ta en titt på tabellen nedan:
Är bevis på insats bättre än bevis på arbete?
Bevis på insats-supportrar hävdar att PoS har vissa fördelar jämfört med PoW, särskilt när det gäller skalbarhet och transaktionshastighet. Det sägs också att PoS-coin är mindre skadliga för miljön jämfört med PoW. Å andra sidan hävdar många PoW-supportrar att PoS, som är en nyare teknik, ännu inte har bevisat sin potential när det gäller nätverkssäkerhet. Det faktum att PoW-nätverk kräver betydande mängder resurser (utvinningshårdvara, elektricitet etc.) gör dem dyrare att attackera. Detta gäller särskilt för Bitcoin, som är den största PoW-blockkedjan.
Som nämnts har Ethereum (ETH) bytt från PoW till PoS i Ethereum 2.0-uppgraderingen. ETH 2.0 var den efterlängtade uppgraderingen till Ethereum-nätverket för att förbättra dess prestanda och ta itu med skalbarhetsproblemet. Efter implementeringen av PoS på Ethereum kunde alla med minst 32 ETH delta i staking för att bli validerare och få belöningar.
Är PoS bättre än PoW? Vad gjorde att den näst största kryptovalutan sett efter börsvärde antog en ny konsensusmekanism?
Centraliseringsrisk
På blockkedjorna med bevis på arbete innebär utvinning att använda datorkraft för att hasha blockets data tills en giltig lösning hittas. För dagens stora kryptovalutor blir lösningarna mer utmanande för att hitta dessa, och processen att gissa massiva mängder med hash kan bli dyr när det gäller hårdvara och el.
Därför föredrar vissa miners att samla sina utvinningsresurser i Utvinningspooler för att få en större chans att vinna block-belöningarna. Vissa stora utvinningspooler investerar miljoner dollar och kontrollerar tusentals ASIC-utvinningshårdvaror för att generera så mycket hashkraft som möjligt.
I december 2021 kontrollerade de fyra största utvinningspoolerna tillsammans cirka 50 % av den totala Bitcoin-hashkraften. Dominansen av utvinningspooler gör det mer utmanande för enskilda kryptoentusiaster att utvinna ett block på egen hand.
Men hur decentraliserad är utvinningen i så fall? Å ena sidan finns det fortfarande ingen enda enhet som kan kontrollera bekräftelser i nätverket. Om detta inträffade skulle en 51 %-attack vara möjlig, och nätverket skulle förlora sitt värde. Vissa kan hävda att även om utvinningen fortfarande är decentraliserad, är den inte längre kraftfullt decentraliserat. Vissa områden, producenter av utvinningsutrustning och energi dominerar fortfarande utvinningen, och minskar den totala decentraliseringen för blockkedjor med bevis på arbete.
Konsensusmekanismen bevis på insats tar ett annat tillvägagångssätt och ersätter utvinningskraft mot staking. Denna mekanism sänker inträdeshindren för en person som vill bekräfta transaktioner, och minskar betoningen på plats, utrustning och andra faktorer. Din staking bestäms helt enkelt av mängden token du har.
De flesta POS-nätverken kräver dock att du kör en valideringsnod för att börja bekräfta transaktioner. Denna kan vara dyr att köra, men inte lika dyr som flera utvinningsriggar. Användarna satsar sedan sina token bakom vissa validerare, vilket ger oss en liknande modell som för utvinningspooler. Så även om bevis på insats är lättare att delta i för en genomsnittlig användare, är den fortfarande sårbar för samma centraliseringsproblem som utvinningspooler.
Säkerhetsrisker
Förutom centraliseringsrisken kan det faktum att de fyra största utvinningspoolerna har majoriteten av hashkraften i Bitcoin-nätverket potentiellt öka risken för en 51 %-attack. En 51 %-attack är en potentiell attack på säkerheten för ett blockkedjesystem av en skadlig aktör eller organisation som lyckas kontrollera över 50 % av den totala näthashkraften. Angriparen kan åsidosätta blockkedjans konsensusalgoritm och begå skadliga handlingar för att gynna sig själv, till exempel genom dubbla utgifter, avvisa eller ändra transaktionsposter eller förhindra andra från att utvinna. Detta är dock osannolikt att ske på Bitcoin, tack vare storleken på nätverket.
Om någon däremot skulle attackera en PoS-blockkedja, skulle denne behöva äga mer än 50 % av alla coin i nätverket. Detta skulle leda till att efterfrågan på marknaden och coinpriset stiger, vilket skulle kunna kosta tiotals miljarder dollar. Även om de begår en 51 %-attack skulle värdet på deras satsade coin gå ner drastiskt då nätverket äventyras. Därför är det inte särskilt troligt att en 51 %-attack inträffar för en krypto som använder PoS-konsensus, särskilt om den har ett stort marknadsvärde.
Nackdelar med bevis på insats
Många ser bevis på insats som ett bättre alternativ till bevis på arbete, men det är värt att notera att det också finns brister i PoS-algoritmen. På grund av belöningsdistributionsmekanismen kan validerare med fler satsade tillgångar öka sina chanser att validera nästa block. Ju fler coin en validator ackumulerar, desto fler coin kan denne satsa och tjäna, och vissa kritiserar att detta ”gör de rika rikare”. Dessa ”rikare” validerare kan också påverka omröstningen i nätverket, eftersom PoS-blockkedjor ofta ger valideringsrättigheter inom styrning.
Ett annat problem är säkerhetsriskerna för kryptovalutor med mindre marknadsvärde som antar PoS. Som nämnts är det inte särskilt troligt att en 51 %-attack skulle ske på de mer populära kryptovalutorna som ETH eller BNB. Mindre digitala tillgångar med lägre värde är dock mer sårbara för attacker. Angriparna kan potentiellt skaffa tillräckligt med coin för att få en fördel mot andra validerare. De kan utnyttja PoS-systemet genom att ofta väljas som validerare. De belöningar de tjänat kan sedan användas för ytterligare staking, och öka deras chanser att väljas i nästa omgång.
Sammanfattningsvis
Bevis på arbete och bevis på insats har båda sin plats i kryptoekosystemet, och det är svårt att med säkerhet säga vilket konsensusprotokoll som fungerar bättre. PoW kan kritiseras för att skapa höga koldioxidutsläpp under utvinningen, men det har visat sig vara en säker algoritm för att skydda blockkedjenätverk. I och med att Ethereum bytte från PoW till PoS kan bevis på insats-systemet bli populärare för nya projekt i framtiden.