Простыми Словами о Proof-of-Work и Proof-of-Stake

Сегодня очень активно обсуждается вопрос перехода Ethereum от Proof of Work к Proof of Stake. Данное изменение может существенно повлиять на криптовалютный...

Сегодня очень активно обсуждается вопрос перехода Ethereum от Proof of Work к Proof of Stake. Данное изменение может существенно повлиять на криптовалютный рынок, тесно связанный с майнингом. Каждый инвестор должен понимать, какие позитивные и негативные стороны несёт в себе это изменение.

Не будет преувеличением сказать, что Proof-of-Work — главная идея, лежащая в основе биткоина: именно она служит базой для распределенного реестра.

Для начала необходимо понять, что такое майнинг. Майнинг - это сложные компьютерные вычисления, которые необходимо провести, чтобы создать новый блок и добавить его к блокчейну.

Важность блокчейн консенсуса

Proof of Stake vs Proof of Work

 

Самым важным преимуществом блокчейна является децентрализация. Это распределенная база данных, которую компьютеры, вовлеченные в неё и называемые «узлами», совместно поддерживают. Все узлы представляют собой регистры, то есть они хранят всю историю транзакций в блок-цепочке. Сеть не может быть уничтожена путем выгрузки любого центрального сервера.

Записи информации, называемые «блоками», связаны между собой через протокольную программу, и ни один из существующих блоков не может быть удален или изменен. Добавление нового блока - единственный способ обновить блок-цепочку, любой узел может сделать это без какой-либо центральной команды.

Если узел игнорирует предопределенные стандарты и создает блок, другие узлы игнорируют его. Однако, если несовместимый узел продолжает создавать блоки без соблюдения стандартов и другие узлы начинают создавать блоки поверх несоответствующих блоков, тогда в сообществе возникнет конфликт. Для предотвращения появления несовместимых узлов, создающих так называемые форки, необходим консенсусный механизм.

Могут существовать вредоносные узлы, которые подавляют другие узлы сети, используя атаку «распределенного отказа в обслуживании» (DDoS). Такие узлы могут инициировать ложные действия. Для предотвращения этого также требуется механизм консенсуса.

 

Proof of WorkProof of Stake vs Proof of Work
Proof-of-Work (PoW) используется тогда, когда техническое оборудование майнера решает сложные математические задачи. За добавление проверенного блока в блок-цепочку майнер получает вознаграждение в виде криптовалюты. Поиск решений - это сложный процесс, требующий значительных вычислительных мощностей. Как только компьютер находит решение, он отправляет сообщение другим компьютерам сообщества для проверки. Решение легко проверить, потому что другим компьютерам дается ответ.

Ключевая особенность этой математической задачи — асимметрия: она должна быть умеренно сложной для майнера, но достаточно простой для сети в целом. Это достигается с помощью криптографии. Каждый майнер в сети пытается найти решение задачи первым; при этом найти его фактически можно лишь методом прямого перебора, поэтому для успешного решения требуется множество попыток.

Пример, возможно немного фантастический, однако наглядный. Представьте, что вам вручили клавиатуру с несколькими миллионами пронумерованных клавиш. Вы ищите именно ту клавишу, которая вам необходима для правильного выполнения задания, однако вы не знаете её номера, поэтому перебираете все подряд. Вокруг вас стоит толпа тоже ищущая правильную клавишу. Вдруг вы нашли правильную клавишу, сообщаете всем «ребят, я нашёл клавишу, её номер 22 875». Все вокруг начинают проверять клавишу номер 22 875, и о да, это она и есть. Тот, кто первым нашел клавишу, получает приз. Затем каждому вручается еще одна клавиатура с еще несколькими миллионами клавиш на ней. Все начинается снова.

К сожалению, в то время как майнинговая компания находит решения в реальном мире, она также использует большое количество ресурсов реального мира. Майнинг требует постоянной покупки оборудования и огромного количества электроэнергии. Люди, обеспокоенные планетой и окружающей средой, начинают поднимать вопрос о чрезмерном использовании электроэнергии для майнинга. Требуется много энергии для запуска компьютеров или кластеров, которые занимаются майнингом. Постоянный оборот оборудования, возникающий из-за того, что процесс быстро изнашивает составляющие компьютеров, создает массивный склад из устаревших деталей. С экологической точки зрения это вредит планете.

Кроме того, тот факт, что для майнинга требуется серьезная вычислительная аппаратура, стоящая больше чем может себе позволить средний человек, означает, что майнинговое общество состоит в основном из богатых и влиятельных людей. Это очень сильно противоречит идее децентрализации, создаёт риск захвата человеком, который контролирует более 51% вычислительной мощности, всей экосистемы майнинга. Учитывая огромные издержки на аппаратуру, которая позволит выйти в чистый плюс, вряд ли среднестатистический человек займётся этим делом.

Proof of Stake

Proof of Stake vs Proof of Work

 

Идея Proof-of-Stake была впервые предложена на форуме bitcointalk еще в 2011 году; год спустя появились первые криптовалюты, использующие этот метод, — Peercoin, ShadowCash, Nxt, BlackCoin, NuShares/NuBits, Qora и Nav Coin.

В отличие от Proof-of-Work, где алгоритм вознаграждает майнеров, которые проводят вычисления для валидации транзакций и создания новых блоков, в Proof-of-Stake создатель нового блока выбирается системой заранее на основании его состояния, то есть доли в общем количестве криптовалюты.

Идея proof-of-stake заключается в решении проблемы proof-of-work, связанной с большими тратами электроэнергии. Вместо вычислительных мощностей участников, имеет значение количество криптовалюты, находящейся у них на счету. Так, вместо использования большого количества электроэнергии для решения задачи PoW, у участника PoS ограничен процент возможных проверок транзакций. Ограничение соответствует количеству криптовалюты, находящейся на счету у участника.

Proof of Stake (PoS) используется тогда, когда майнер блокирует заранее определенное количество монет для проверки блока транзакций. Криптографические вычисления в PoS происходят намного проще для компьютеров. Вам нужно доказать только то, что вы владеете определенным процентом всех монет, доступных в данной валюте. Например, если кому-то принадлежит 2% всего эфира (ETH), он сможет добыть 2% всех транзакций через Ethereum. Некоторые считают, что PoS будет более справедливой системой, чем PoW, поскольку технически любой человек может стать майнером. PoS предлагает линейную шкалу относительно процента блоков, которые майнер может подтвердить на основании доли этого лица в криптовалюте. Это означает, что тот человек, у которого в десять раз больше монет (например, у одного 10 000 долларов США, а у другого 1000 долларов США), может создать только в 10 раз больше блоков чем другой.

Некоторые считают, что переход на PoS мог бы способствовать более широкому участию мирового сообщества, а также более полной децентрализации мощностей. Вырвав майнинг из рук нескольких ферм GPU, будет равномерно распределено майнинговую работу по всей сети, что приведет к более демократизированной системе.

Другие модели консенсуса

На рынке появляются и другие консенсусные алгоритмы. Например, коэффициент пропорциональности «Proof of Space», основанный на том, сколько места для хранения данных имеет узел. Также есть PoET (доказательство прошедшего времени) и целый ряд других алгоритмов, большинство из которых до сих пор не подтверждены. Справедливости ради следует сказать, что технология продолжает развиваться в геометрической прогрессии, и нельзя предсказать, что может произойти или нарушить баланс в майнинговом мире. Тем не менее Hydrominer структурирован таким образом, что мы можем внедрять инновации, когда появляются новые идеи и технологии. Имея несколько направлений бизнеса и услуг, можно быстро перемещаться между отделами по мере необходимости для увеличения доходов.

Почему Proof of Work продолжает развиваться и существовать?

Proof of Stake vs Proof of Work

 В то время как PoS определенно лучше своего соперника, мы считаем, что PoW не исчезнет ближайший десяток лет, его потребность во время майнинга будет увеличиваться. PoW предоставляет множество преимуществ для участников и отрасли, которых нет в PoS.

 Распределение предложения. Proof of Work намного лучше своего оппонента подходит для распределения продажи валют. Хотя майнерам и платят за свою работу, расходы, связанные с проверкой найденных решений, требуют, чтобы они продавали свой запас монет, а не хранили их. Это создает более равномерное распределение и ликвидность на рынке. Накопление активов не выгодно для майнера, как в алгоритме Proof of Stake, поэтому майнер получит большую прибыль за покупку и продажу, а не за холдинг.

 Консенсус и клиенты SPV. В Proof of Work, когда блок-цепочка делится на две цепи из-за проблем социального или технического характера, намного легче определить, какая из них имеет лучшую поддержку майнинга. Майнеры, как правило, следуют за той цепочкой, которая имеет большее количество выполненных работ. Это создает более стойкую блок-цепочку с меньшей вероятностью двойной оплаты или проверки.

 Управление инфляцией. Алгоритм Proof of Work отлично подходит для развития раздуваемых валют, он в любой момент может изменить сложность уравнения для корректировки создания новых монет. В алгоритме Proof of Stake не существует никакого сотрудничества между технологиями и рынками для регулирования и поддерживания дефляционного предложения. Добыча определяется балансами в кошельках обладателей монет. Блоки производятся по установленному графику, распределение новых монет определяется пропорционально, исходя из того, сколько у обладателей криптоактивов есть неизрасходованных монет. По существу, «Proof of Stake» не оставляет возможности рыночному механизму регулировать инфляцию. Теоретически, развитие монет через алгоритм PoS происходит стабильно, независимо от их стоимости и рентабельности, однако это полностью разрушает любые рыночные правила, которые контролируют развитие. В результате, даже при общей нехватке предложения, ошибки в поставках будут наносить ущерб денежной системе на основе PoS, не оставляя места для стабильности и затрудняя надежный экономический рост.

 Качество оборудования. Во время работы с протоколом PoW, сообщество майнеров постоянно совершенствует используемое оборудование и ищет менее энергоемкие решения. Использование наилучшего оборудования часто экспоненциально лучше, чем менее дорогостоящие аналоги при работе через алгоритм PoS.

 Уменьшение возможности глобальной атаки. PoW поощряет силы в экосистеме, работающие для улучшения сообщества, стимулируя инвестиции в систему - майнеры, которые используют больше вычислительной аппаратуры для блокчейна, зарабатывают больше криптовалюты. Прежде всего, это стимулирует честность, потому что обеспечение целостности транзакций также гарантирует вознаграждение майнеров. Кроме того, по мере ввода в эксплуатацию большего числа мощностей и внедрения лучшего технологического оборудования, в интересах майнера инвестировать больше средств в данную отрасль, чтобы конкурировать на рынке. Хотя майнеры все еще получают комиссионные за каждую транзакцию, которую они обрабатывают, им все также необходимо конкурировать за часть сети, чтобы получить более высокий шанс на добычу, например, биткойнов. Это  значительно усложняется получение достаточной хэш-ставки (51%) для совершения атаки на систему - данное действие становится слишком дорогостоящим для хакера, дает очень мало вознаграждения, особенно по сравнению с майнингом. Сегодня, по оценкам экспертов, такая атака будет стоить более миллиарда долларов.


Безопасность. Алгоритм PoS создает более высокие угрозы безопасности системе, которые не присущи системе PoW. Консенсус PoS не закреплен в физическом мире (с хеширующим оборудованием в PoW). Большинство валют, полагающихся на PoS, также используют дополнительные механизмы для решения проблем безопасности, часто это комбинация как PoS, так и PoW.


Форкинг и двойной платеж. Proof of Stake имеет серьезную проблему: если есть вилка в блочной цепи (случайная или преднамеренная), рациональное поведение пользователей данной сети заключается в разделении блоков на обеих ветвях. С помощью алгоритма PoW такое поведение является иррациональным. Разбивая ресурсы на несколько ветвей, майнер уменьшает вероятность нахождения блока. Оптимальная стратегия в системе PoW всегда должна выполняться на одной ветви, так как рациональное поведение в системе PoS состоит в том, чтобы отбирать блоки поверх всех ветвей, о которых знает пользователь. Эта проблема позволяет легко осуществлять двойные платежи или другие виды атак, которые приходят с разветвлением цепочки блоков.


Богатые получают больше. В отличие от PoW, где майнер получает деньги за выполнение работы, в мире PoS, чем большим количеством активов вы владеете, тем больше вы зарабатываете. Кроме того, в соответствии с этим алгоритмом, изменения кода протокола не определяются соглашением майнера, они определяются голосованием кошельков. Протокол взвешивает голоса, основываясь на запасах кошельков. Поэтому тот, кто имеет наибольшее количество денег, оказывает наибольшее влияние на голосование. Это означает, что небольшая группа состоятельных майнеров может контролировать всю майнерскую сеть, голосуя за изменения, которые приносят им пользу. В рамках такой системы крупная организация или богатая группа людей, например центральный банк, могут использовать денежные средства для покупки огромных количеств монет в алгоритме PoS, удерживая их до тех пор, пока их кошельки не будут иметь право на участие в голосовании. Захватив власть в системе, контроль интересов в сети PoS мог бы проголосовать за снятие ограничения на поставку. И поскольку у них есть самые высокие запасы монет, они получают наивысший доход во всей системе - они имеют контроль над всей денежной массой. Такое голосование, по сути, создало бы центральный банк, позволяющий контролерам использовать и распространять недавно выпущенные монеты по своему усмотрению. Другими словами, они могут проводить денежно-кредитную политику центрального банка. Следовательно, экономические циклы, политика и коррупция войдут в систему, превратив основанную на PoS экономику в тотальный хаос.

Апатия участников. В делегированной PoS одной из главных проблем является апатия избирателей. Многие люди голосуют один раз, забывают изменить свой голос или проголосовать за прокси, забывают следить за результатами. Наличие апатии избирателей является признаком того, что стимулы не установлены должным образом в системе. Когда власть находится в руках пользователей, у которых есть долгосрочная приверженность капитала к проекту, у них есть больше стимулов для голосования, потому что они не могут продавать в течение нескольких месяцев или лет. Согласно существующей системе делегированных доказательств, большинство пользователей предпочитают пассивно принимать решения, принятые другими, а затем голосуют, продавая токен. Когда пользователи имеют возможность «голосовать без обязательств», полностью меняется расклад сил.

 Накопление активов. POS поощряет накопление активов, что отлично подходит для спекуляций, но не для развития валют или ех ликвидности. Поскольку PoS вознаграждает людей за количество монет, которые у них есть, естественным было бы держать монеты, а не распространять их. Это означает, что ликвидность уменьшится, и майнеры, имеющие большинство токенов, будут контролировать процесс валидации. Это противоречит всей основе децентрализованной системы и удаляет самую важную часть блокчейна - фактор доверия.

 

Вывод

Proof of Stake vs Proof of Work

Реальность такова, что, хоть алгоритм «Proof of Stake» справляется с некоторыми проблемами, имеющимися при работе механизма «Proof of Work», он создает несколько новых совершенно разных проблем. В криптовалютном мире алгоритм Proof of Work является наиболее распространенным протоколом. В мире биткойнов Proof of Work является единственным протоколом. В мире PoS большинство криптоактивов используют комбинацию из двух алгоритмов. Понимание причин, лежащих в основе этого всего, объясняет, почему PoW все ещё остаётся движущей силой блокчейн сообщества.

Оцените (6 голосов - 4.8 из 5)
Спасибо!
1
(Ужасно)
2
(Плохо)
3
(Средне)
4
(Хорошо)
5
(Класс!)


Спасибо!