Proof-of-Stake против Proof-of-Work: в чем разница?

По мере того, как мы погружаемся в удивительный мир блокчейна и криптовалюты, важно понимать основополагающие концепции Proof-of-Stake (PoS) и Proof-of-Work (PoW). Оба механизма играют важную роль в поддержании целостности и безопасности криптовалютных сетей, но каждый из них несет в себе определенные преимущества, проблемы и последствия. Эта статья делает сложный мир PoS и PoW доступным для широкой аудитории, предлагая понимание их механизмов, реальных приложений и потенциальных будущих разработок.

Понимание основ криптографии

Раскрытие логики доказательства работы

В мире криптовалют вычислительная головоломка под названием «Доказательство работы» — это двигатель, который управляет амбициозной машиной, такой как Биткоин или Эфириум. Интересная, но сложная система, в которой переплетаются математика и технология. В Proof-of-Work отдельные лица или группы, известные как майнеры, призматически решают сложные алгоритмы, стремясь аутентифицировать транзакции.

Возможно, они не сидят в обшитых вагонкой хижинах и не владеют кирками и решетами, как их исторические коллеги, но их охота за золотом в форме биткоинов не менее интенсивна. «Работа» в Proof-of-Work относится к вычислительной строгости, необходимой для оборудования майнера. Эта аналогия из реального мира объясняет, почему эту функцию назвали «майнинг».

Это предложение предполагает огромные инвестиции в высокоскоростное и высокопроизводительное компьютерное оборудование, астрономические счета за электроэнергию и немалое количество хитрости. Майнер-новатор, который первым разгадает криптографическую головоломку, имеет честь добавить новый блок транзакций в блокчейн и взамен получает в подарок определенное количество недавно отчеканенных биткоинов.

Понимание сути Proof-of-Stake

Сойдите с пути Proof-of-Work, пересеките криптографическую пропасть и столкнитесь с совершенно новым соперником в гонке по проверке блоков: Proof-of-Stake. В этой альтернативной реальности вычислительная мощность уступает место другой форме мощи – чистому инвестиционному весу. Вычислительные испытания Proof-of-Work оставлены в пользу другого механизма, который стремится предоставить право создания новых блоков тем, кто обладает наибольшей долей или правом собственности на конкретную криптовалюту.

Создатели, которых называют форгерами, а не майнерами, выбираются детерминистически на основе различных показателей; наиболее распространенным из них является количество монет, которые они держат, или продолжительность хранения этих монет. Как предполагает термин «кузница», новые ссылки блокчейна не «добываются» и не навязчиво вычисляются в огромном математическом цирке, а скорее, они тщательно формируются, подобно тому, как это делает кузнец в своей печи.

Определение различий

Хотя и Proof-of-Work, и Proof-of-Stake могут быть инкапсулированы в рамках консенсусных алгоритмов, они заметно различаются по своей методологии и потребляемым ресурсам. Они подобны двум галактикам, вращающимся вокруг одного и того же Солнца, но различающимся по своему строению.

Доказательство работы по своей конструкции требует значительных энергетических ресурсов из-за решения сложных математических задач. И наоборот, Proof-of-Stake требует гораздо меньше энергии, что делает сети Staked более устойчивыми и экологически чистыми. Эта разница в энергии возникает из-за уменьшения потребности в операциях по добыче полезных ископаемых, которые обычно требуют мощного вычислительного оборудования.

Еще одно явное различие заключается в том, как оба механизма защищают сеть от мошеннических транзакций или атак. При использовании Proof-of-Work приобретение вычислительных ресурсов, необходимых для управления сетью, будет непомерно дорогим. Однако в Proof-of-Stake злоумышленнику необходимо будет завладеть 51% всей криптовалюты в сети, и в случае достижения этой цели его активы станут бесполезными.

Изучение двух основных концепций

В сфере криптовалют и технологий блокчейна Proof-of-Work и Proof-of-Stack действуют как жизненно важные механизмы. Несмотря на то, что они выполняют схожие роли в рамках одной и той же функции, их пути резко расходятся в более широком контексте криптографии. Таким образом, за кулисами эти фундаментальные процессы продолжаются молча, поддерживая целостность блокчейна и одновременно незаметно подпитывая эпоху децентрализованных цифровых транзакций.

Глубокое погружение в доказательство работы

Обзор доказательства работы

Во-первых, давайте углубимся в Proof-of-Work (PoW), алгоритм консенсуса, который служит двойной цели: проверка транзакций и создание новых блоков в блокчейне. Этот термин придумали Мони Наор и Синтия Дворк в 1993 году, но только с появлением Биткоина – криптовалютного детища отдельного человека или группы, использующих псевдоним Сатоши Накамото – этот термин начал набирать обороты.

Протокол PoW поручает «майнерам» или участникам сети решать сложные математические головоломки или «задачи», тем самым подтверждая включение нового блока в блокчейн. Для решения этих проблем требуются значительные вычислительные мощности; следовательно, «работа» в «Доказательстве работы» относится к совокупной вычислительной энергии, затраченной на расшифровку этих головоломок.

Доказательство работы и безопасность

Одним из основных преимуществ PoW является безопасность, которую он обеспечивает. Сложность и трудность проблем не позволяют решить их быстро и без значительных усилий. Эта сложность гарантирует, что для злоумышленника будет экономически неэффективно получить контроль над более чем 50% вычислительной мощности сети, что делает практически невозможными такие атаки, как двойное расходование или переписывание истории блокчейна.

Кроме того, гарантируя, что вычислительная проблема каждого блока должна быть решена перед добавлением его в цепочку, PoW обеспечивает фундаментальный уровень безопасности от мошенничества и манипулирования транзакциями.

Майнинг и расширение сети

С появлением PoW появилась концепция майнинга. Майнеры инвестируют в мощное компьютерное оборудование, чтобы решить проблемы и первыми добавить следующий блок в цепочку. Взамен они получают вознаграждение в виде криптовалюты, что стимулирует участие и расширяет сеть. Этот процесс помогает подключить новые узлы к сети, дополнительно распределяя и децентрализуя блокчейн.

Однако сильная зависимость от вычислительной мощности привела к критике в отношении энергопотребления и экологической устойчивости. По оценкам, одна только сеть Биткоин потребляет больше энергии, чем некоторые страны.

Противоположное доказательство доли

Напротив, Proof of Stake (PoS) — это другой подход к алгоритмам консенсуса. Вместо того, чтобы майнеры решали сложные проблемы, в методе PoS участвуют валидаторы, которые хранят и блокируют некоторые из своих монет в качестве «ставки». Затем выбираются валидаторы для создания нового блока на основе их доли. Это означает, что чем больше монет хранится, тем выше вероятность быть выбранным.

PoS предлагает решение экологических проблем, связанных с PoW, поскольку он не требует высокого энергопотребления или дорогостоящего оборудования для майнинга. Вместо этого он придает доверие и власть тем, кто владеет большей частью криптовалюты, что теоретически стимулирует хорошее поведение, поскольку состояние валидатора зависит от стабильности и успеха монеты.

Общее сравнение

В целом, как PoW, так и PoS имеют свои преимущества. Вычислительные проблемы PoW обеспечивают надежную безопасность, в то время как PoS опирается на доверие, основанное на ставках, и устраняет проблемы окружающей среды. Оба играют жизненно важную роль в продолжающейся эволюции криптовалют и технологии блокчейн.

Реальные экземпляры

Proof-of-Work (PoW), оригинальный и самый популярный алгоритм консенсуса, лежит в основе большинства хорошо зарекомендовавших себя криптовалют, включая Bitcoin, Litecoin и часть Ethereum. Примечательно, что он обеспечивает этим платформам строгие меры безопасности, устанавливая высокую планку безопасности блокчейна.

И наоборот, Proof-of-Stake (PoS) управляет множеством новых и менее признанных криптовалют. Примеры включают Peercoin, пионера в применении PoS, а вскоре и Ethereum в предстоящем выпуске Ethereum 2.0. Привлекательность PoS заключается в его энергоэффективности и экологичности, хотя остается вопрос, сможет ли он соответствовать стандартам безопасности, которые можно проверить с помощью PoW.

Фото автора rupixen на Unsplash

Исследование Proof-of-Stake

Доказательство доли против Доказательства работы

Доказательство доли (PoS) и Доказательство работы (PoW) представляют собой две разные методологии, используемые в майнинге криптовалюты. Они играют важную роль в принятии решения о том, кто получит право добавлять новый блок в блокчейн за вознаграждение.

В парадигме PoW майнеры соревнуются друг с другом, решая сложные математические задачи, что, по сути, демонстрирует мощную вычислительную работу, которую невозможно фальсифицировать или воспроизвести. Выигрывает тот, кто решит ее первым. Однако важно отметить, что эта система вызвала серьезную критику из-за высокого энергопотребления и аппаратных требований.

Напротив, PoS предлагает инновационный подход к поддержанию блокчейна без необходимости использования майнеров или энергоемких процессов. Здесь создатель нового блока выбирается на основе сочетания богатства, возраста или случайности. По сути, он заменяет дорогую и энергозатратную гонку за добавлением блоков более сбалансированной системой, которая работает как лотерея.

Преимущества и недостатки

Одним из самых больших преимуществ PoS является его энергоэффективность. PoS потребляет значительно меньше энергии, что делает его более экологически чистым. Майнерам не требуется использовать оборудование и мощность для решения сложных головоломок. Это также может привести к более децентрализованной сети, поскольку вам не нужны большие суммы капитала для инвестиций в оборудование для майнинга. Кроме того, считается, что он несет меньшие риски централизации и меньшую вероятность атаки 51% на сеть.

Однако PoS также имеет некоторые ограничения. Некоторые утверждают, что он менее безопасен и более восприимчив к определенным типам атак. Кроме того, те, у кого больше монет (т. е. более высокие ставки), часто имеют больше шансов быть выбранными для проверки блоков. Это может создать систему, в которой богатые станут еще богаче, что потенциально может привести к проблемам централизации.

Стейкинг в Proof-of-Stake

Стейкинг в контексте PoS означает хранение криптовалюты в цифровом кошельке для поддержки операций сети блокчейн. По сути, владельцы монет выбираются случайным образом для проверки транзакций и добавления новых блоков в блокчейн.

Если выбрано, стейкер получает вознаграждение в виде процента от комиссии за транзакцию или новых монет. В некоторых случаях вероятность того, что его выберут для проверки транзакций и получения вознаграждений, может увеличиваться вместе с количеством криптовалюты, которую пользователь готов «сделать ставку» или временно заблокировать в своем кошельке.

Реальные приложения

Различные известные криптовалюты, такие как Dash и Tezos, используют протокол Proof-of-Stake (PoS). Примечательно, что Ethereum, одна из ведущих криптовалют, переходит от Proof-of-Work (PoW) к PoS в своем предстоящем обновлении Ethereum 2.0.

Этот переход подчеркивает растущее признание PoS по сравнению с традиционной моделью PoW, делая ее устойчивой заменой в экосистеме криптовалют.

Сравнение Proof-of-Stake и Proof-of-Work

Сравнение механизмов: Proof-of-Stake и Proof-of-Work

Proof-of-Stake и Proof-of-Work служат консенсусными алгоритмами, используемыми для проверки транзакций в сети блокчейн. Хотя оба обеспечивают подлинность транзакций, их операционные основы различаются. В алгоритме «Доказательство работы» участвуют майнеры, которые решают сложные математические головоломки для проверки транзакций. Напротив, модель Proof-of-Stake работает на другой предпосылке: валидаторы должны хранить определенное количество криптовалюты в качестве ставки для проверки новых блокчейнов.

Удовольствие от энергопотребления: доказательство работы

Доказательство работы отличается высоким энергопотреблением, что часто вызывает критику со стороны экологов. Потребление энергии резко возрастает, поскольку майнеры соревнуются в решении математических задач для подтверждения транзакций и добавления их в блокчейн; крайне энергозатратный процесс. Думайте об этом как о толпе конкурентов, мчащихся к финишу, но побеждает только самый быстрый бегун; остальные потратили свою энергию напрасно.

Экономия энергии: доказательство доли

В отличие от энергозатратного Proof-of-Work, Proof-of-Stake использует более энергоэффективную методологию. Валидаторы в Proof-of-Stake выбираются для добавления новых блоков в блокчейн в зависимости от количества криптовалюты, которую они держат и готовы «поставить» в качестве залога. Представьте себе это как розыгрыш билетов: чем больше у вас билетов, тем выше вероятность того, что на ваш номер позвонят. Эта модель, простая в теории и реализации, значительно снижает потребление энергии.

Стойкость безопасности: доказательство работы и доказательство ставки

Хотя и Proof-of-Work, и Proof-of-Stake обеспечивают безопасность сети, они делают это по-разному. Безопасность Proof-of-Work зависит от объема вычислительной мощности, вносимой майнерами. Чем больше майнеров, тем труднее будет кому-то скомпрометировать сеть, подобную нерушимому силовому полю, пульсирующему энергией.

Однако Proof-of-Stake нашел свою безопасность в процессе размещения ставок. Валидаторы заинтересованы в обеспечении безопасности сети, поскольку их доля (их собственная криптовалюта) потеряет ценность, если сеть будет скомпрометирована. Это похоже на бдительного хранителя, охраняющего сокровище, в котором у него есть значительная доля.

Децентрализация: справедливость или глупость?

Децентрализация — это основная философия технологии блокчейн; тем не менее, проблемы возникают как в отношении механизмов Proof-of-Work, так и Proof-of-Stake. Доказательство работы может стимулировать централизацию, поскольку совокупные затраты и технические барьеры для входа могут привести к иерархической концентрации майнинговых мощностей. Представьте себе огромную игровую площадку, где только самые большие и сильные дети могут управлять игрушками.

С другой стороны, Proof-of-Stake может привести к сценарию «богатые становятся богаче», когда те, кто ставит больше, имеют повышенную вероятность подтверждения транзакций, подобно тому, как богатый аристократ получает больше влияния и богатства, просто владея большим количеством денег.

И Proof-of-Stake (PoS), и Proof-of-Work (PoW), которые являются двумя фундаментальными механизмами, лежащими в основе наиболее значимых криптовалют сегодня, обладают присущими им сильными и слабыми сторонами. Эти различия в энергопотреблении, безопасности, децентрализации и справедливости дают потенциальным криптоэнтузиастам полное представление о преимуществах и недостатках, исходя из их индивидуальных интересов и ценностей.

Фото shubzweb3 на Unsplash

Будущее развитие и последствия

Взгляд в будущее: Proof-of-Stake против Proof-of-Work

Когда мы заглядываем в будущее технологии блокчейна, становится ясно, что ее курс неотделим от двух доминирующих протоколов консенсуса: Proof-of-Stake и Proof-of-Work. Оба имеют свой набор преимуществ и проблем, а также возможный будущий рост и потенциальные последствия. Откровенный разговор об этих протоколах необходим для понимания того, что каждый из них может предложить.

PoW: Первопроходец

PoW — пионер механизмов консенсуса блокчейна, а Биткоин первым его реализовал. Эта модель во многом зависит от вычислительной мощности. Майнеры соревнуются, решая сложные математические головоломки и генерируя новые блоки. Победитель получает право проверять транзакции и добавлять их в публичный реестр при генерации новых монет — процесс, обычно называемый майнингом.

Тем не менее, эта вычислительная гонка может привести к значительному потреблению энергии. Энергопотребление сети Биткоин стало спорной темой: критики утверждают, что она использует такое же количество энергии, как и некоторые страны. К сожалению, значительная часть этой энергии поступает из угольных электрических сетей, что поднимает вопросы об экологической устойчивости блокчейнов PoW.

Будущие разработки: более экологичный подход

С другой стороны, PoS стал более энергоэффективной альтернативой PoW. В отличие от PoW, этот протокол работает со «стейкнутыми» монетами. Валидаторы или «фальсификаторы» выбираются для создания нового блока на основе их собственных долей или запасов криптовалюты. Алгоритм выбирает следующего валидатора в зависимости от размера его ставки и других факторов, устраняя необходимость в вычислительной конкуренции и впоследствии резко сокращая потребление энергии.

Будущее протокола PoS кажется многообещающим. Поскольку экологические проблемы продолжают проникать во все отрасли, влиятельные блокчейн-проекты, такие как Ethereum, переходят с PoW на PoS, чтобы смягчить свое воздействие на окружающую среду. Этот шаг может вдохновить других последовать его примеру, потенциально создав прецедент для более экологичного подхода в индустрии блокчейнов.

Какова позиция правительств в дебатах о PoS и PoW

Реакция правительств на эти технологии была поляризованной. С одной стороны, такие страны, как Китай, критикуют криптовалюты, ссылаясь на проблемы, варьирующиеся от потерь энергии в системах PoW до финансовой нестабильности. Некоторые из них ввели строгие правила или полный запрет на различные аспекты использования криптовалют.

И наоборот, другие страны восприняли эти разработки. Эстония, например, стала пионером в области применения блокчейна, тогда как такие страны, как Мальта и Швейцария, зарекомендовали себя как дружественные территории для проектов блокчейна и криптовалют.

Хотя остается неясным, как будущие разработки в области PoS и PoW повлияют на отношение правительства, вполне возможно, что те, кто работает над сокращением своего воздействия на окружающую среду, заслужат большее благосклонность. Проблемы, связанные с регулированием, прозрачностью и нестабильностью, могут потребовать продолжения адаптации и инноваций на обоих фронтах, но эволюция как PoS, так и PoW играет ключевую роль в изменении соотношения между устойчивостью и технологическим прогрессом.

Влияние на криптосообщество и за его пределами

Влияние этих механизмов консенсуса выходит далеко за рамки воздействия на использование энергии. Протоколы PoW могут быть более децентрализованными и устойчивыми к определенным атакам, но они могут способствовать централизации майнеров из-за высоких затрат, связанных с участием.

Напротив, механизмы PoS часто критикуют за возможное содействие централизации богатства, поскольку те, у кого более крупные ставки, имеют больше шансов быть выбранными для проверки транзакций. Однако такие разработки, как переход Ethereum на протокол PoS под названием «Ethereum 2.0», направлены на борьбу с проблемами централизации богатства в рамках модели PoS.

Наконец, последовательный переход от механизмов консенсуса PoW к PoS может оказать существенное влияние на то, как люди взаимодействуют с технологией блокчейна, влияя на участие в процессе майнинга и размещении монет, потенциально подталкивая криптосообщество в новую эру методологий заработка и размещения криптовалюты.

Поскольку технология блокчейна продолжает проникать во многие элементы общества, разговоры вокруг Proof-of-Work и Proof-of-Stake будут только усиливаться. Будущее этих механизмов сильно повлияет не только на криптоландшафт, но и на модели энергопотребления и нормативные аспекты во всем мире. По мере нашего продвижения вперед становится крайне важно принимать обоснованные решения относительно этих технологий, решения, которые могут фундаментально сформировать будущее криптовалюты, технологий и общества в целом.