PoW проти PoS – різниця між підтвердженням роботи та ставкою

Що таке PoW?

PoW або proof of work — це спеціальний протокол, який спрямований на стримування кібератак, таких як DDoS (розподілені атаки на відмову в обслуговуванні), які можуть використовувати ресурси комп’ютерного стебла за допомогою кількох фальшивих запитів. Він використовує ненадійну та розподілену консенсусну систему.

PoW реалізує децентралізовану систему та працює без потреби в центральному органі влади. Механізм консенсусу PoW може перевіряти транзакції без потреби в сторонніх. PoW ускладнює подвійне витрачання, доводячи, що кожен користувач виконав кілька обчислень. Багато інших блокчейн-проектів, які копіюють оригінал Bitcoin код також відповідає моделі підтвердження роботи.

Що таке PoS?

Доказ частки (PoS) — це тип механізму консенсусу, який використовується для підтвердження транзакцій у блокчейні. Він працює, дозволяючи власникам криптовалюти робити ставки на свої монети. Це дає їм право перевіряти нові блоки транзакцій у блокчейні та додавати їх до мережі.

Модель Proof of Stake існує як альтернативний механізм консенсусу. Небагато криптовалют слідують цьому протоколу, який замінює майнерів ставками. Алгоритм вибирає будь-якого з цих стейкерів для публікації наступного блоку. Двоє розробників на ім’я Скотт Надаль і Санні Кінг створили PoS, помітивши недоліки PoW у 2012 році. Обмежена масштабованість і потреба у великій кількості електроенергії не є проблемою моделі PoS.

Proof-of-Work (PoW) проти Proof-of-Stake (PoS)

Proof-of-Work	Доказ-of-Stake
PoW або proof of work – це спеціальний протокол, спрямований на стримування кібератак, таких як DDoS (розподілені атаки на відмову в обслуговуванні).	Доказ частки (PoS) — це тип механізму консенсусу, який використовується для підтвердження транзакцій у блокчейні.
Будь-якому хакеру потрібно отримати більше 50% загальної обчислювальної потужності, щоб здійснити атаку 51%.	Хакери повинні володіти більше ніж 50% усіх криптовалют в одній мережі, що неможливо.
Імовірність видобутку залежить від виконаної обчислювальної роботи.	Термін дії нового блоку залежить від розміру ставки.
Майнери отримують винагороду за комплексне вирішення криптографічних задач.	Валідатор не отримує винагороду за блок. Натомість вони збирають лише плату за мережу як винагороду.
Потрібне потужне та сучасне обладнання для майнінгу.	Для ефективної обробки потрібен блок серверного рівня.
PoW — це оригінальний криптографічний механізм консенсусу, який виник задовго до PoS.	PoS був похідним від PoW, але він має кілька покращень.
Для досягнення більшої масштабованості залучаються всі вузли транзакції.	Уся мережа не бере участь у перевірці кожної транзакції.

Що таке Стакінг?

Ставлені кошти відкладаються та зберігаються в смарт-контракті валідаторами. Це відоме як процес ставки. Той, хто має більшу частку, може бути обраний для перевірки транзакцій і створення блоків. Створені таким чином блоки додаються до блокчейну. Усі POS монети не дотримуються однакового набору правил, хоча концепція перевірки однакова. Кожен кваліфікований учасник ринку валідаторів отримує винагороду на основі власності.

Як працює PoS?

Теоретично PoS є «ідеальним» рішенням для проблем масштабування в рамках механізму PoW. Ethereum 2.0 буде 100% proof-of-stake. Таким чином, він оброблятиме свої транзакції, транзакції NFT і виконуватиме транзакції смарт-контрактів. Необхідно мати потужну комп'ютерну систему і достатній розмір гаманця. Це збільшує їхні шанси отримати винагороду за підтвердження частки.

Модель PoS забезпечує підтримку цілісності блокчейну. Це також гарантує, що користувачі криптовалюти не можуть карбувати монети, не заробивши їх.

Концепція механізму консенсусу PoS базується на наступних кроках:

Крок 1) Користувачі, які володіють нативними токенами блокчейну, безпечно зберігають його всі або частину в пулах стейкинга.

Крок 2) Алгоритм псевдовипадково вибирає наступний валідатор у рядку.

Крок 3) Обраний валідатор повинен запропонувати блок і кількість транзакцій у ньому.

Крок 4) Інші учасники мають схвалити та перевірити запропоновану транзакцію.

Крок 5) До блокчейну додається новий блок.

Крок 6) Вибраний валідатор отримує комісію за транзакцію.

Як працює PoW?

Підтвердження роботи вимагає дорогого комп'ютерного розрахунку або, іншими словами, процесу майнінгу. Для створення ненадійних транзакцій у блокчейні потрібно виконувати майнінг.

Крок 1) Транзакції компілюються та об’єднуються у вигляді блоку.

Крок 2) Потім майнери перевіряють транзакції в кожному блоці, перевіряючи їх законність.

Крок 3) Потім майнери розв’язують математичну головоломку, відому як проблема з підтвердженням роботи, щоб продовжити. Усі шахтарі повинні змагатися.

Крок 4) Перший майнер, який вирішить кожну задачу блоку, отримує винагороду.

Крок 5) Потім перевірені транзакції зберігаються в блокчейні.

Переваги PoW

Деякі важливі переваги/плюси Proof of Work:

• Proof-of-Work було винайдено, щоб зупинити спроби подвійних витрат.
• Це один із найнадійніших механізмів консенсусу.
• Криптографії на основі PoW мають більшу потужність для майнінгу та є більш безпечними.
• Майнінг приносить винагороду в типовій моделі PoW.
• Підтвердження роботи є випадковим, але чесним.

Переваги PoS

Деякі важливі переваги/плюси Proof of Stake:

• Механізм PoS захищений від 51% атак.
• Для обробки Proof-of-stake не потрібне дороге обладнання.
• Транзакції відбуваються швидше і відносно дешево.
• Обробка у випадку PoS не споживає багато енергії.
• Ставки діють як фінансовий мотиватор у моделі PoS.

Недоліки PoW

Деякі важливі ризики/мінуси Proof of Work:

• Майнінг вимагає надзвичайно потужного обладнання.
• Не кожному учаснику ринку по кишені.
• Споживання енергії через надзвичайно високу участь у майнінгу зашкалює.
• Більшість майнінг-пулів контролюються окремими організаціями.
• Модель PoW схильна до 51% атак

Недоліки PoS

Деякі важливі ризики/мінуси Proof of Stake:

• Моделі PoS не були реалізовані на складному блокчейні.
• Перехопити контроль над мережею легко, оскільки це залежить від капіталу.
• PoS втрачає багато переваг PoW, таких як винагороди за майнінг.
• Централізовані загрози, як-от подвійне витрачання, можна виконати.
• PoS має проблеми з керуванням, тобто користувачі з більшою кількістю токенів можуть змінювати правила мережі.

Приклади підтвердження роботи

Модель підтвердження роботи існує вже давно, тому давайте розглянемо кілька прикладів PoW.

Листи

Перший приклад, який ми розглянемо, — це електронні листи, до яких прикріплено довгий фрагмент тексту. Звичайні комп’ютери можуть надсилати мільйони електронних листів на день, але виконання інших завдань і отримання великої кількості спаму може вплинути на його ефективність і зменшити витрати на обробку. PoW використовується для скорочення циклів обробки, створюючи складні обчислювальні проблеми, які підвищують безпеку.

Криптовалюта

Одним із найвідоміших прикладів PoW є майнінг криптовалюти. Модель PoW гарантує, що майнери мають прямі повноваження в мережі. Це також запобігає атакам подвійних витрат. Майнери мають фіксований дохід, оскільки PoW містить достатню кількість заголовків у нових блоках.

DDoS

Іншим прикладом PoW є міграційні DDoS-атаки, які спричиняють незручності та збої. Алгоритм PoW вирішує складні математичні задачі шляхом отримання колективного рішення. PoW допомагає вирішувати проблеми розподіленим способом. Таким чином навіть невелика кількість учасників може вирішити складні проблеми.

Приклади доказів частки

Proof-of-Stake — це так званий кращий спосіб вирішення криптографічних проблем. Нижче наведено кілька криптовалют, які використовують модель PoS, яка є швидшою та безпечнішою, ніж PoW.

Тезос:

Децентралізована мережа Tezos включає механізм заохочення, який винагороджує валідаторів. Для підтримки та захисту мережі валідатори отримують щойно створені токени. Ставки зростають, коли нові учасники приходять у мережу та стають активними. Система PoS у Tezos також захищає винагороди та дані блокчейна від підробки.

Ethereum 2.0:

Співзасновник с Ethereum, Віталік Бутерін, запропонував Ethereum Пропозиція щодо вдосконалення в 2016 році. Він використовує модифіковану версію алгоритму PoW під назвою Sharding. Концепція шардингу може покращити продуктивність мережі за рахунок збільшення хеш-потужності. Шардинг також збільшить кількість транзакцій у блоці.

Космос:

Cosmos популярний для розгортання мережі PoS для широкого використання (більш ніж Bitcoin). Захищаючи мільйони користувачів, проект сподівається стати найбільшою монетою на основі PoS. Його цільовою аудиторією є люди, які не мають доступу до банківської системи.

Як перевіряються транзакції: PoW

Без прикладу може бути важко зрозуміти, як перевірка транзакцій працює в PoW. Давайте подивимось Bitcoinмодель.

Крок 1) Приблизно кожні 10 хвилин створюється новий блок. Приблизно стільки ж часу потрібно для підтвердження Bitcoin операції як дійсні.

Крок 2) Кожен окремий блок містить різні транзакції, які потребують перевірки. У децентралізованій системі стає складно та енерговитратно перевіряти кожну транзакцію.

Крок 3) Proof-of-Work пропонує величезну кількість обчислювальних потужностей для вирішення криптографічного алгоритму. Це унеможливлює отримання кращих винагород для учасників мережі, які мають менше ресурсів.

Крок 4) Після перевірки всіх транзакцій у блоці вони додаються в загальнодоступний блокчейн, де їх можуть бачити інші користувачі.

Припустімо, що математична сума 4+8, використовуючи доказ роботи. Тепер ми знаємо, що відповідь дорівнює 12. Але в цій моделі той, хто першим дійде до відповіді, виграє винагороду за майнінг. Уявіть майнер 1 і майнер 2, які змагаються за вирішення цієї проблеми. Результати будуть наступними;

Майнер 1

Спроба 1: 4+8 = 11 *Невірно*

Спроба 2: 4+8 = 9 *Невірно*

Спроба 3: 4+8 = 10 *Невірно*

Майнер 2

Спроба 1: 4+8 = 13 *Невірно*

Спроба 2: 4+8 = 12 *Правильно*

Спроба 3: 4+8 = 14 *Невірно*

Отже, ви бачите, що майнер 2 вгадав правильну відповідь з другої спроби, тому він отримає винагороду майнера. Але насправді комп’ютери можуть виконувати мільйони комбінацій щосекунди.

У будь-який конкретний момент багато апаратних пристроїв намагаються вирішити криптографічні рівняння. Це майже як гонка, щоб першим дістатися до фінішу та отримати нагороду за майнінг.

Процес дещо відрізняється у випадку будь-якої монети PoW, крім Bitcoin, як і очікується від криптовалютних проектів другого і навіть третього поколінь, розроблених для вирішення проблем, наявних у Bitcoin.

Як перевіряються транзакції: PoS

У порівнянні з моделлю Proof of Work, модель Proof of Stake використовує інші процеси для підтвердження транзакцій і досягнення консенсусу. Хоча він також використовує криптографічний алгоритм, мета зовсім інша.

У випадку Proof of Stake створення наступного блоку залежить від того, скільки ставок робить окрема особа. Ставка залежить від кількості монет, якими володіє користувач для конкретного блокчейну, який він намагається майнити.

Технічно кажучи, учасники тут не майніють, а «підробляють», оскільки винагороди за блок не можна отримати. На відміну від Bitcoin, криптовалюти, які використовують PoS, винагороджують учасників, винагороджуючи їх комісією за транзакцію.

Щоб почати процес стекінгу, користувачі повинні спочатку внести монети в певний гаманець, який заморожує монети, дозволяючи використовувати їх для ставок у мережі. Більшість блокчейнів PoS мають мінімальну вимогу щодо монети для початку процесу стекінгу, що передбачає значні початкові інвестиції.

Приклад перевірки PoS

Щоб краще пояснити процес PoS, візьмемо приклад Dash(DASH). Мінімальна вимога — 1000 DASH, що в один момент (грудень 2017 року) було б еквівалентно 1.5 мільйонам доларів.

Крок 1) По-перше, ви повинні визначити кількість монет, які ви хочете зробити, щоб отримати винагороду від PoS.

Крок 2) Дізнайтеся загальну кількість монет n в обігу в блокчейні. У нашому прикладі в обігу є 1000 монет.

Крок 3) Потім вам потрібно придбати та поставити 100 монет, що становить 10% монет в обігу.

Крок 4) Тепер ви готові отримати винагороду за ставку. Згідно з цим прикладом, у вас є десять відсотків шансів виграти кожну нагороду на blockchain.

Proof of Stake краще, ніж Proof of Work? Причини чому

Модель Proof-of-Work стала несправедливою системою, де звичайні учасники не мають шансів отримати винагороду за майнінг. Але це не вірно для proof-of-stake, де кожен отримує рівну можливість стати фальсифікатором і отримати винагороду.

Завдяки згаданим вище перевагам, Ethereum готується до перетворення на PoS у версії 2.0. Випуск ETH 2.0 запланований на наступний рік.

Ethereum розробники та спільноти завжди підтримували децентралізовану та прозору екосистему. Побачивши, як потенційні хакери користуються перевагами моделі підтвердження роботи, стає зрозуміло чому Ethereum та інші криптопроекти віддають перевагу механізму підтвердження частки.