Создатель Ethereum уже несколько лет готовит криптосообщество к переходу этой криптовалюты с одного алгоритма на другой. Эфириум с Proof-of-Work (PoW) перейдет на Proof-of-Stake (PoS). Это повлечет собой существенные изменения на рынке и должно случиться к середине 2022 года. Сроки каждый раз оттягиваются, так что пока есть время разобраться, что собой представляют эти алгоритмы и в чем их слабые и сильные стороны.

Важность блокчейн-консенсуса

Самым главным преимуществом блокчейна указана децентрализация. Она представляет собой распределенную базу данных, которая поддерживается узлами, то есть, сетью вычислительных устройств. Узлы – это регистры, хранящие всю историю проведенных транзакций в цепочке блоков. Сеть нельзя уничтожить путем выгрузки любого центрального сервера. 

Все блоки связаны между собой особой протокольной программой. Ни один из блоков нельзя удалить или изменить информацию в нем. Цепочка обновляется лишь в процессе добавления нового блока. Это совершает любой узел без центральной команды, в автоматическом порядке. 

Бывает, что узел игнорирует предопределенные стандарты и создает блок. В таком случае другие узлы будут его игнорировать. Если несовместимый узел продолжает создавать блоки не по правилам, то в сообществе возникает конфликт. Для предотвращения появления несовместимых узлов, которые создают ответвления (форки), и нужен консенсусный механизм.

Есть вредоносные узлы, целью которых является подавление прочих узлов сети. Они используют DDoS-атаки и могут инициировать ложные действия. Для таких ситуаций также нужен механизм консенсуса.  

Proof-of-Work: что это 

Proof-of-Work (PoW или доказательство выполнения работы) – это алгоритм достижения консенсуса в блокчейне, который используется для подтверждения транзакций и создания новых блоков. 

Proof-of-Work используется в случае, когда вычислительные мощности майнера решают сложные математические задачи. За то, что в блок-цепочке появится новый блок, который пройдет проверку, майнер получит некое вознаграждение в виде виртуальных монет. 

Искать решение задач не так просто. Это сложный процесс, требующий существенных вычислительных мощностей. Стоит компьютеру найти решение, как он отправляет сообщение другим компьютерам в сети, чтобы те его проверили. Решение проверяется быстро, так как у других компьютеров есть правильный ответ. 

Ключевой особенностью данной математической задачи является асимметрия. Задача достаточно сложная для одного майнера, но для всей сети она простая. Это достигается при помощи криптографии. 

Цель каждого майнера в сети – найти решение задачи первым. Но это можно сделать только используя метод прямого перебора. Потребуется немало попыток для получения верного ответа на математическую задачу. Это как перебирать карты в колоде, пытаясь угадать, какую загадал человек. И при этом рядом стоит толпа людей, которая также пытается угадать, какая карта была загадана. Кто угадал первым, того и приз. Как только карта угадывается, все начинается сначала. При этом в колоде несколько миллионов карт. 

Майнинговые компании находят технические решения любых вопросов, тем не менее, для эффективной добычи криптовалют каждый раз требуются новые и более современные виды оборудования. Приходится обновлять видеокарты, покупать “асики”, арендовать мощности и тратить огромное количество электроэнергии. 

Слабые стороны Proof-of-Work

Минусы заключаются в следующем:

  • вред экологии;
  • большие затраты на вычислительные мощности;
  • несоответствие идее децентрализации;
  • риск атаки 51%.

С точки зрения экологии, майнинг вредит планете. Для запуска компьютеров или кластеров, которые занимаются добычей криптовалюты, приходится использовать много энергии. Процесс быстро изнашивает вычислительные мощности, требуется постоянная замена деталей, которые сложны в переработке. 

Для майнинга нужна серьезная вычислительная аппаратура. Такую себе не может позволить среднестатистический человек. Крупные майнинг-станции – это для действительно богатых и влиятельных людей. Получается, идея децентрализации уходит на задний план. 

Есть риск полного захвата сети человеком, который сможет контролировать более 51% вычислительной мощности всей экосистемы майнинга. Вряд ли, конечно, есть человек, который задастся такой целью, но такая опасность существует. В этом и заключаются слабые стороны алгоритма Proof-of-Work.

Proof-of-Stake как альтернатива PoW

Идею создания этого алгоритма предложили в 2011 году на одном из криптофорумов.

В Proof-of-Work майнеры получают награду за правильные ответы на сложные задачи, они проводят вычисления для валидации транзакций и создания новых блоков. В Proof-of-Stake все проще: создатель нового блока выбирается системой заранее. Этот узел будет выбран в зависимости от размера его доли в общем количестве криптовалюты. 

Proof-of-Stake решает проблему Proof-of-Work, которая связана с затратами энергии. Когда при первом алгоритме из всех майнеров выбирается тот узел, быстрее справился с исходом задачи, во втором алгоритме выбирается конкретный участник сети. Здесь не имеет значения, у кого лучше компьютер или современное «асик», тут важно, сколько монет находится на счету у майнера. При этом в Proof-of-Work используется большое количество электроэнергии, а в Proof-of-Stake есть ограниченный процент транзакций. Участник сети ограниченной криптовалюты, которая находится у него на счету. Условно, сколько монет, столько будет и проверок. 

Доля участия в добыче новых блоков пропорциональна доле в кошельке. То есть, если кому-то принадлежит 1% всего эфириума, то он сможет добыть 1% от всех транзакций через эту виртуальную монету. 

Proof-of-Stake – это более справедливая система, чем Proof-of-Work, так как технически у любого человека появляется шанс стать майнером.

Proof-of-Work и Proof-of-Stake: кто кого?

Proof-of-Work лучше подходит для распределения продажи криптовалют. Майнерам платят за работу, но расходы, которые связаны с проверкой решений математических задач, требуют, чтобы монеты продавались, а не хранились на счетах. Так и равномерное распределение валют и ликвидность на рынке. Накопление активов невыгодно майнеров, а это активно практикуется в алгоритме Proof-of-Stake. Майнер в PoW получает выгоду за покупку и продажи криптовалюты, а не за ее удержание на счет. 

В Proof-of-Work строятся более прочные цепочки. Все майнеры следуют за той цепью блоков, где отмечается большее количество выполненных работ. Это говорит о надежности системы, о том, что двойных проверок решений или двойных оплат не будет. 

В Proof-of-Stake добыча определяется балансами в криптокошельках. Блоки производятся по конкретному графику, распределение новых виртуальных монет происходит пропорционально, но исходя из того, сколько монет на счету у майнера. Этот алгоритм не дает возможности контролировать инфляцию и воздействовать на нее. Развитие монет через Proof-of-Stake происходит стабильно, вне зависимости от цены за единицу криптовалюты и ее рентабельности.

Во время работы с PoW майнерам приходится постоянно обновлять свое вычислительное оборудование и искать возможности для снижения энергопотребления. Для выгодного майнинга нужно лучшее оборудование из существующих. А вот при алгоритме PoS можно использовать бюджетные аналоги. 

Proof-of-Work выступает за поощрение силы в экосистеме. Он стимулирует инвестиции в оборудование и развитие сети. Кто больше вложил, тот и больше зарабатывает. Майнеры конкурируют между собой, что усложняет получение достаточной хеш-ставки в виде 51% одним игроком. Чтобы реализовать такую ​​атаку нужно более миллиарда долларов. 

В PoS чем больше активов на счету, тем больше возможностей для заработка. Это, фактически, власть полных кошельков. У кого больше денег, тот оказывает больше влияния на голосование. Получается, что группа состоятельных майнеров может взять под контроль всю сеть. Система рискует стать коррумпированной, в основанной на PoS экономике может случиться тотальный хаос. В PoW такое невозможно. 

PoS поддерживает накопление активов, это подходит для спекуляций, но не для развития крипторынка. PoS фактически награждает майнеров за деньги, которые у них есть на кошельке.

Плюсы Proof-of-Stake

Но и у Proof-of-Stake есть плюсы, а именно:

  • нет надобности в потреблении большого объема электроэнергии;
  • затраты на вычислительное оборудование ниже;
  • есть возможность эффективно противодействовать централизации.

Вывод

Proof-of-Work кажется устаревшим алгоритмом, тем не менее, у него есть преимущества над Proof-of-Stake. PoS справляется со множеством улучшений, но создает новые проблемы. Можно сделать вывод, что идеальный алгоритм майнинга пока не придуман.

Подписывайтесь на наши соцсети: Twitter | Telegram | Медиум

25450cookie-checkProof-of-Work (PoW) против Proof-of-Stake (PoS): плюсы и минусы самых популярных алгоритмов