Короткий зміст
Proof of Work (PoW) та Proof of Stake (PoS) – найбільш поширені механізми консенсусу. Вони прийняті основними криптовалютами для захисту своєї мережі.
Proof of Work використовується у Bitcoin для перевірки транзакцій та захисту мережі. Крім іншого, PoW запобігає подвійним витратам. Блокчейн захищений учасниками–майнерами, які використовують обчислювальні потужності для боротьби за право підтверджувати нові блоки та оновлювати блокчейн. Успішний майнер буде нагороджений у BTC. Станом на грудень 2021 року майнер може отримати винагороду за блок у розмірі 6,25 BTC плюс комісію за транзакцію, успішно здобувши Bitcoin блок.
Основна відмінність між PoW та PoS полягає в тому, як вони визначають, хто має перевіряти блок транзакцій. Proof of Stake – найпопулярніша альтернатива Proof of Work. Це механізм консенсусу, який спрямований на усунення деяких обмежень PoW, таких як проблеми масштабування та енергоспоживання. У PoS учасників називають валідаторами. Їм не потрібно використовувати потужне обладнання, щоб змагатися за можливість перевірки блоку. Натомість їм необхідно здійснити стейкінг (заблокувати) власну криптовалюту в блокчейні. Потім мережа обирає переможця на основі кількості криптовалюти для стейкінгу, який отримає винагороду у розмірі частини комісії за транзакцію з блоку, який вони перевіряють. Чим більше монет у стейкінгу, тим вищий шанс бути обраним як валідатор.
Вступ
Щоб гарантувати, що транзакції, які записані у блокчейн, дійсні, у цих мережах використовуються різні механізми консенсусу. Proof of Work (PoW) – найстаріший з них. Він був створений Сатоші Накамото та вважається однією з найбезпечніших альтернатив. Proof of Stake (PoS) був створений пізніше, але тепер його можна побачити у більшості альткоїн-проєктів.
Крім Bitcoin, PoW також використовується в інших основних криптовалютах, таких як Ethereum (ETH) та Litecoin (LTC). А PoS використовують Binance Coin (BNB), Solana (SOL), Cardano (ADA) та інші альткоїни. Варто зазначити, що Ethereum планує перейти з PoW на PoS у 2022 році.
Що таке Proof of Work (PoW) та як він працює?
Proof of Work (PoW) – це алгоритм консенсусу, прийнятий мережею Bitcoin та багатьма іншими криптовалютами для запобігання подвійних витрат. Він був представлений Сатоші Накамото у whitepaper Bitcoin, опублікованому у 2008 році.
Власне, PoW визначає, як блокчейн Bitcoin досягає розподіленого консенсусу. Він використовується для перевірки Р2Р-транзакцій, не потребуючи взаємної довіри, і без посередників.
У мережі PoW, наприклад у Bitcoin, транзакції перевіряються майнерами. Це учасники, які використовують велику кількість ресурсів для забезпечення безпечної та правильної роботи мережі. Окрім іншого, майнери створюють та перевіряють блоки транзакцій. Але щоб поборотися за право перевірки наступного блоку, їм необхідно використовувати вузькоспеціалізоване майнінгове обладнання для вирішення складних математичних завдань.
Перший майнер, якому вдається знайти правильне рішення для цих математичних завдань, отримує право додати свій блок у блокчейн та отримати те, що ми називаємо винагородою за блок. Винагорода за блок складається з новостворених криптовалют та комісій за транзакції. Кількість криптовалюти у винагороді за блок варіюється в залежності від різних мереж. Наприклад, у блокчейні Bitcoin успішний майнер може отримувати 6,25 BTC плюс комісії з кожної винагороди за блок (станом на грудень 2021 року). Однак кількість нових BTC, що генеруються на блок, зменшується на 50% кожні 210 000 блоків (приблизно кожні чотири роки) через механізм, відомий як халвінг.
Якщо ви хочете дізнатися про модель Proof of Work докладніше, ознайомтесь зі статтею "Що таке Proof of Work (PoW)?".
Що таке Proof of Stake (PoS) та як він працює?
Proof of Stake (PoS) – це алгоритм консенсусу, представлений у 2011 році як альтернатива Proof of Work. Він спрямований на подолання обмежень масштабованості мереж PoW. PoS – другий за популярністю алгоритм, прийнятий такими криптовалютами, як Binance Coin (BNB), Solana (SOL) та Cardano (ADA).
У той час як PoW і PoS переслідують ту саму мету – досягнення консенсусу в блокчейні, PoS має інший спосіб визначення того, хто перевіряє блок транзакцій. На блокчейнах PoS немає майнерів. Замість того, щоб покладатися на потужні комп'ютери в боротьбі за права перевірки блоку, валідатори PoS покладаються на свої криптоактиви.
Щоб мати право на перевірку блоку, учасникам необхідно заблокувати певну кількість монет у конкретному смартконтракті блокчейну. Цей процес відомий як стейкінг. Потім протокол PoS призначає учасника для перевірки наступного блоку. Залежно від мережі, цей вибір може виконуватися випадково або відповідно до їх володіння (стейкінгу). Вибраний валідатор може отримувати комісію за транзакцію з перевіреного блоку як винагороду. Як правило, чим більше монет вони блокують, тим вищий шанс бути обраним.
Будь ласка, прочитайте "Пояснення Proof of Stake (PoS)" для отримання більш детальної інформації.
Відмінності між Proof of Work та Proof of Stake
Незважаючи на те, що обидва механізми консенсусу забезпечують безпеку мережі блокчейнів, між ними є певні відмінності. Основна відмінність, звичайно, полягає в тому, як PoW та PoS визначають, який учасник перевіряє нові транзакції. Для більш чіткого розуміння розглянемо таблицю нижче:
Чи Proof of Stake краще, ніж Proof of Work?
Прихильники Proof of Stake стверджують, що PoS має деякі переваги над PoW, особливо щодо масштабованості та швидкості транзакцій. Також говорять, що монети PoS менш шкідливі для навколишнього середовища, порівняно з PoW. На потиваго до цього, багато прихильників PoW стверджують, що PoS це нова технологія, яка ще не довела свій потенціал з точки зору мережевої безпеки. Той факт, що мережі PoW вимагають значної кількості ресурсів (обладнання для майнінгу, електрики тощо), робить їх дорожчими для атаки. Це особливо правда для Bitcoin, як найбільшого блокчейну PoW.
Як уже згадувалося, очікується, що Ethereum (ETH) переключиться з PoW на PoS в оновленні Ethereum 2.0. ETH 2.0 – це довгоочікуване оновлення мережі Ethereum для підвищення її продуктивності та вирішення проблеми масштабованості. Після впровадження PoS на Ethereum будь-хто, у кого є мінімум 32 ETH, зможе брати участь у стейкінгу, щоб стати валідатором і отримувати винагороди.
Чи PoS краще, ніж PoW? Що змушує другу за величиною криптовалюту за ринковою капіталізацією використати новий механізм консенсусу?
Ризик централізації
У блокчейнах Proof of Work майнінг включає використання обчислювальної потужності для хешування даних блоку, доки не буде знайдено дійсне рішення. Для основних криптовалют сьогодні стає все складніше знайти рішення, а процес вгадування величезної кількості хешу може бути дорогим з точки зору обладнання та електроенергії.
Тому деякі майнери вважають за краще накопичувати свої ресурси для майнінгу у пулі для майнінгу, щоб мати більше шансів отримати винагороду за блок. Деякі великі майнінгові пули інвестують мільйони доларів і контролюють тисячі майнінгових пристроїв ASIC, щоб генерувати якомога більше потужності хешу.
Станом на грудень 2021 року чотири найбільші майнінгові пули разом контролюють близько 50% усієї хеш потужності Bitcoin. Домінування майнінгових пулів ускладнює завдання для окремих криптоентузіастів добувати блок самостійно.
Але наскільки тоді децентралізований майнінг? З одного боку, досі немає єдиного об'єкта, який міг би контролювати підтвердження у мережі. Якби це сталося, була б можлива атака 51% і мережа втратила б свою цінність. Деякі можуть стверджувати, що, хоча майнінг все ще децентралізований, він більше не є достатньо децентралізованим. Деякі області, виробники обладнання для майнінгу та виробники енергії, як і раніше, домінують у майнінгу та зменшують загальну децентралізацію для блокчейнів Proof of Work.
Механізм консенсусу Proof of Stake використовує інший підхід та замінює потужність майнінгу на стейкінг. Цей механізм знижує бар'єри для входу індивідуальними особами для підтвердження транзакцій, зменшуючи важливість місцезнаходження, обладнання та інших факторів. Ваш стейкінг просто визначається кількістю токенів, які ви маєте.
Однак більшість мереж PoS вимагають, щоб ви запустили ноду валідатора, щоб розпочати підтвердження транзакцій. Це може бути витратно в експлуатації, але не так затратно, як декілька майнінг установок. Потім користувачі здійснюють стейкінг своїх токенів у певних валідаторах, що дає нам модель, аналогічну майнінг пулам. Таким чином, хоча звичайному користувачеві простіше брати участь у Proof of Stake, він, як і раніше, схильний до тієї ж проблеми централізації, що і майнінг пули.
Ризики безпеки
Крім ризику централізації, той факт, що чотири найкращі майнінг пули мають більшу частину хеш потужності мережі Bitcoin, потенційно може збільшити ризик атаки 51%. Атака 51% відноситься до потенційної атаки на безпеку блокчейн системи з боку зловмисника або організації, яким вдається контролювати понад 50% загальної хеш потужності мережі. Зловмисник може замінити алгоритм консенсусу блокчейну та вчинити зловмисні дії для власної вигоди, такі як подвійні витрати, відхилення або зміну записів транзакцій або запобігання майнінгу для інших осіб. Однак це навряд чи станеться з Bitcoin через розмір його мережі.
А якби хтось хотів атакувати блокчейн PoS, йому довелося б мати більше 50% монет у мережі. Це призвело б до зростання попиту на ринку та вартості монети, що може коштувати десятки мільярдів доларів. Навіть якщо зловмисники проведуть атаку 51%, вартість монет стейкінгу різко впаде, оскільки мережа буде скомпрометована. Тому малоймовірно, що атака 51% відбудеться на криптовалюту, яка використовує консенсус PoS, особливо якщо вона має велику ринкову капіталізацію.
Недоліки Proof of Stake
Багато хто вважає Proof of Stake найкращою альтернативою Proof of Work, але варто зазначити, що в алгоритмі PoS є недоліки. Завдяки механізму розподілу винагород, валідатори з великою кількістю активів можуть збільшити свої шанси на перевірку наступного блоку. Чим більше монет накопичує валідатор, тим більше він може використовувати монет для стейкінгу та більше заробляти. Деякі критики називають це явище "збагачення багатих". Ці "багатші" валідатори можуть впливати на голосування в мережі, оскільки PoS блокчейни часто надають валідаторам права управління.
Ще одна проблема – ризики безпеки для криптовалюти з меншою ринковою капіталізацією, яка використовує PoS. Як уже згадувалося, малоймовірно, що атака 51% відбудеться на популярніші криптовалюти, такі як ETH або BNB. Проте цифрові активи меншого розміру з нижчою вартістю вразливі до атак. Зловмисники потенційно можуть отримати достатню кількість монет, щоб отримати перевагу проти інших валідаторів. Вони можуть експлуатувати систему PoS, будучи часто обраними як валідатори. Зароблені ними винагороди можна використовувати для подальшого стейкінгу та підвищити їх шанс бути обраними в наступному раунді.
Підсумки
Proof of Work та Proof of Stake мають своє місце у криптоекосистемі, і важко сказати з упевненістю, який протокол консенсусу працює краще. PoW можна критикувати за створення високих викидів вуглецю під час майнінгу, але він зарекомендував себе як безпечний алгоритм захисту блокчейн мереж. Тим не менш, у міру того, як Ethereum переходить від PoW до PoS, система Proof of Stake може бути кращою для нових проєктів у майбутньому.