Różnica między Proof-of-Work i Proof-of-Stake

Efekty kształcenia: 

Po przeczytaniu tego artykułu zrozumiesz: 

1. Czym jest Proof-of-Stake 
2. Czym jest Proof-of-Work 
3. Mocne i słabe strony każdej z tych opcji 

Różnica między Proof-of-Work i Proof-of-Stake.

Proof-of-Work (PoW) i Proof-of-Stake (PoS) to dwie dominujące metody stosowane przez zdecentralizowane systemy blockchainów służące osiągnięciu konsensusu w kwestii dokładności ich danych.

Ich relatywna skuteczność zależy od znalezienia złotego środka między zasobami, zachętami i odpornością na cenzurę tak, aby stworzyć system, który rzetelnie i bez konieczności powoływania arbitra zapisuje transakcje i którego nie da się uszkodzić. 

PoW i Bitcoin 

Mechanizm konsensusu Bitcoina został zaprojektowany tak, aby umożliwić sieci niezależnych komputerów osiągnięcie porozumienia odnośnie do transakcji systemu gotówkowego typu peer-to-peer.

Największym wyzwaniem, z jakim zmierzył się jego twórca, Satoshi Nakamoto, było opracowanie samoregulującego się, uczciwego systemu, który powstrzymałby nieuczciwych użytkowników przed wydawaniem tej samej „monety” dwukrotnie poprzez zmianę historycznego zapisu transakcji.  

Co oznacza PoW 

Zadaniem górników jest dodawanie nowej partii ważnych transakcji (bloku danych) do historycznego blockchaina Bitcoina. Mogą to jednak zrobić tylko wtedy, gdy udowodnią, że wykonali wystarczającą pracę. 

Praca ta polega na wykorzystaniu mocy obliczeniowej do uruchomienia kryptograficznej funkcji haszującej (hash) zwanej SHA-256, której stopień trudności jest dostosowany tak, aby nowe bloki transakcji były tworzone co 10 minut. 

Wprowadzenie SHA-256 przez Bitcoina często opisywane jest jako loteria, w której węzły górnicze rywalizują ze sobą o znalezienie wygrywającej liczby.

Ich praca jest nagradzana nowymi bitcoinami, tworząc pieczołowicie zaprojektowany model ekonomiczny, który w naturalny sposób, bez ingerencji z zewnątrz czy wyraźnego nadzoru, skłania ku uczciwym zachowaniom.

W ten sposób PoW tworzy bloki historycznych danych transakcyjnych opatrzonych znacznikami czasu i połączonych ze sobą w łańcuch. Energia potrzebna do zmiany łańcucha i ponownego wydatkowania tych samych środków byłaby tak kosztowna, że racjonalnie myślący uczestnicy wolą zdobywać nagrody finansowe za trzymanie się zasad. 

Każdy wat dodatkowej mocy potrzebnej do haszowania wzmacnia tę logikę, czyniąc system bardziej odpornym. 

Inne znaczące wdrożenia Proof-of-Work 

Bitcoin nie jest jedyną kryptowalutą korzystającą z PoW jako algorytmu konsensusu. Istnieje ponad 100 rozwidlonych wersji Bitcoina (kopii), z których najbardziej znane są Bitcoin Cash i Bitcoin SV. Bloki danych tych kryptowalut mają inną pojemność niż Bitcoin, a ich autorzy są znani (w przeciwieństwie do Bitcoina, którego twórca, kryjący się pod pseudonimem Satoshi Nakamoto, zaniechał wszelkiej komunikacji ze społecznością sieci pod koniec 2010 roku).

Inne znaczące waluty PoW to Dogecoin, Litecoin i Monero.

Konsensus Proof-of-Stake 

Główna koncepcja mechanizmu konsensusu Proof-of-Stake polega na osobistym zaangażowaniu finansowym uczestnika, ponieważ ten może dodawać nowe bloki do łańcucha tylko wówczas, gdy wniesie własne środki (stake) do systemu. 

Stakerzy wnoszą minimalną kwotę natywnej waluty, która zwykle zostaje zablokowana przez konkretny okres czasu. 

Podobnie jak z PoW tu również przeprowadzana jest losowa selekcja, po której wybierani w regularnych odstępach czasu stakerzy proponują nowo zatwierdzone bloki transakcji. Z tego powodu stakerów nazywa się również walidatorami. 

Ethereum i Proof-of-Stake 

Ethereum przeszło na PoS zaledwie we wrześniu minionego roku, podczas wydarzenia nazwanego Połączeniem (Merge), ale użyjemy go jako przykładu ze względu na fakt, że jest to drugi najważniejszy blockchain pod względem kapitalizacji rynkowej.

Węzły pełne działające jako walidatorzy (inaczej stakerzy) wybierani są losowo co 12 sekund, by tworzyć nowe bloki i zatwierdzać transakcje. Aby móc działać jako walidator, trzeba wnieść stawkę w wysokości 32 ETH. Stakowanie wyższej kwoty nie zwiększa szans na zostanie wybranym.

Alternatywą jest wniesienie kwoty mniejszej niż 32 ETH i stakowanie w puli (staking pool). Pulę obsługuje walidator, któremu można delegować uprawnienia i środki, zarabiając nagrody proporcjonalnie do wniesionego przez siebie wkładu do puli.

Stakowane ETH funkcjonuje jako zabezpieczenie; zobowiązanie finansowe, które zniechęca do zatwierdzania nieważnych transakcji lub podejmowania próby podwójnego wydatkowania – w ramach kary za takie działania stakowana kwota może zostać w części lub w całości zatrzymana.

Inne znaczące przykłady Proof-of-Stake

Kilka monet z pierwszej dziesiątki pod względem kapitalizacji rynkowej korzysta ze zmodyfikowanej wersji PoS, w tym BNB (natywna waluta Binance Smart Chain), Cardano, Polygon, Solana i Polkadot. 

Porównanie PoW i PoS 

PoW i PoS stosują odmienne podejścia do rozwiązania tego samego problemu, jakim jest zachęcenie dobrowolnych uczestników sieci do uczciwego rejestrowania danych.

PoW stosuje kombinację wysiłku i nagrody. PoS opiera się na zastawie finansowym. 

Jedną z największych różnic jest wpływ na środowisko. Ethereum szacuje, że przechodząc z PoW na PoS, zmniejszyło swoją emisję CO2 o 99,992%. Tymczasem zwolennicy Bitcoina zwracają uwagę na rosnący udział zrównoważonych źródeł energii w produkcji bezpieczniejszej sieci opartej na energii.

Oba modele konsensusu mierzą się z ograniczeniami dotyczącymi skalowalności, ale są na tyle elastyczne, by wspierać rozwiązania pozałańcuchowe (warstwa 2), które umożliwiają szybsze i tańsze transakcje. W rezultacie mogłyby w przyszłości konkurować z sieciami tradycyjnych płatności takimi jak Visa czy Mastercard.

Oba modele są podatne na atak, kiedy sieć jest na początku swojej drogi, ale jej bezpieczeństwo wzrasta w postępie geometrycznym poprzez efekt sieciowy. Odpowiednio, wraz z upływem czasu wzmacnia się siła walidacyjna i wydobywcza.

Stosowane w PoW modele halvingu mogą z czasem stworzyć lepszy podział bogactwa, podczas gdy PoS nie pozwala wzbogacić się większym posiadaczom, ale nierówność jest problemem społecznym, którego sama technologia nie może rozwiązać. 

Decyzję Satoshiego Nakamoto, aby zrzec się jakiegokolwiek wpływu na system, który stworzył, należy postrzegać jako wyjątek. Fundacje i założyciele każdego innego łańcucha PoW i PoS są widoczni i mogą na nie wywierać wpływ oraz czerpać z nich potężne korzyści finansowe.

Nie jest możliwe wdrożenie blockchaina w sposób w pełni zdecentralizowany, ale jego niewymagający odgórnej zgody charakter oznacza, że każdy może je rozwidlić i zmienić zasady, co stało się zarówno w przypadku Bitcoina jak i Ethereum.

	PoW	PoS
Decentralizacja	Każdy może prowadzić Węzeł  Sprzęt wydobywczy jest specjalistyczny  Prowadzenie Węzła wymaga wiedzy technicznej	Każdy może prowadzić Węzeł Wymagana kwota minimalnego udziału w stakowaniu; Prowadzenie Węzła wymaga wiedzy technicznej  Ograniczenia dla walidatorów w niektórych wariantach PoS
Bezpieczeństwo	Wydatkowana energia powstrzymuje atak, a wraz z rozwojem sieci staje się bardziej wydajna  W 51% możliwy atak, szczególnie w przypadku niedojrzałych łańcuchów  Kontrola produkcji chipa wydobywczego	Łatwiejsze dla przeciętnego użytkownika uczestnictwo za pośrednictwem staking pool  W 51% możliwy atak, szczególnie w przypadku niedojrzałych łańcuchów  Potrzeba zróżnicowania klientów
Dystrybucja	Wprowadzenie Bitcoina udostępniło go wszystkim  Pule wydobywcze poszerzają uczestnictwo  Modele halvingu wspierają bardziej sprawiedliwą dystrybucję  Koncentracja przemysłu wydobywczego	Staking pools poszerzają uczestnictwo  Wstępne wydobycie koncentruje własność
Skalowalność	Sprzęt wydobywczy jest modułowy i przenośny  Wspiera protokoły warstwy 2  Może obsłużyć tylko siedem transakcji na sekundę  Nieprzystosowany do mikrotransakcji (10-minutowy czas potwierdzania)	Szybsze zatwierdzanie bloku  Wspiera protokoły warstwy 2  Tańsze miejsce w bloku może przyciągać spam   Zatłoczenie podnosi opłaty, sprzyjając bogatszym użytkownikom
Zachęty	Model ekonomiczny zachęca do uczciwego zachowania  Pierwsi użytkownicy mają znaczącą przewagę	Walidatorzy angażują własne środki  Przydział nagród może prowadzić do dalszego bogacenia się największych stakerów  Problem 'nic do stracenia' oznacza, że walidatorzy mogą wspierać liczne łańcuchy
Wpływ na środowisko	Przejście na zrównoważone/dodatkowe źródła energii  Energochłonne o wysokiej emisji CO2	Znikoma emisja CO2

Rozpocznij ze Skrill