Руководство для начинающих: сравнение PoW и PoS

введение

Каждой блокчейн-сети необходим механизм предотвращения мошенничества и манипуляций. Без правил, обеспечивающих честное поведение, ничто не помешает пользователям тратить одни и те же монеты дважды или переписывать историю транзакций в свою пользу. Тогда возникает вопрос: какова цена внедрения этого механизма, кто её оплачивает и кто контролирует?

Доказательство работы (Proof-of-Work, PoW) и доказательство доли (Proof-of-Stake, PoS) — два наиболее распространенных ответа на этот вопрос, и они используют противоположные подходы. Один потребляет большое количество электроэнергии, а другой основан на замораживании средств. Оба метода делают мошенничество дорогостоящим, но при этом создают совершенно разные компромиссы в отношении мощности, контроля, скорости и того, кто может фактически участвовать.

Биткоин использует PoW (Proof of Work) с 2009 года. Эфириум начинал так же, а затем перешёл на PoS в 2022 году. Это разделение между двумя сетями, с которыми большинство новичков сталкиваются в первую очередь , является самым наглядным примером из реальной жизни, демонстрирующим важность такого выбора и объясняющим, почему у здравомыслящих людей нет единого мнения о том, какая модель лучше выдерживает проверку временем.

Ключевые моменты

• Использование алгоритмов Proof-of-Work (PoW) делает атаки дорогостоящими из-за потребления оборудования, электроэнергии и конкуренции за хешрейт.
• Использование PoS-систем приводит к дорогостоящим атакам из-за замораживания капитала, обязанностей аудитора и штрафных санкций.
• Биткоин по-прежнему использует PoW (Proof of Work), в то время как Ethereum перешёл на PoS (Proof of Stake) в рамках проекта The Merge.
• Ни одна из этих моделей автоматически не решает проблемы комиссий, скорости, децентрализации или безопасности пользователей.

Доказательство выполнения работы против доказательства доли: упрощенное объяснение

Когда новая транзакция передается в блокчейн, каждый узел в сети должен подтвердить ее действительность и место в реестре блокчейна. Этот процесс согласования известен как консенсус, и он требует механизма, который делает обман более дорогостоящим, чем соблюдение правил.

Proof-of-Work (PoW) и Proof-of-Stake (PoS) — два наиболее распространенных механизма консенсуса, и они решают эту проблему по-разному. Proof-of-Work заставляет майнеров потреблять значительные вычислительные мощности, чтобы получить право добавить блок. Proof-of-Stake, с другой стороны, требует от валидаторов хранить криптовалюту в качестве залога, рискуя потерять этот залог в случае нечестных действий.

Обе модели отвечают на один и тот же фундаментальный вопрос: кто имеет право добавить следующий блок и почему остальная часть сети должна им доверять? Разница заключается в дефиците ресурсов, которые каждая модель ставит под угрозу. Proof-of-work ставит под угрозу вычислительную мощность и электроэнергию, в то время как Proof-of-stake ставит под угрозу зарезервированный капитал, репутацию валидаторов и штрафы протокола. Если вы все еще изучаете, как записываются транзакции, руководство по блокчейну охватывает основы.

различия	что это значит
Блок-продукт	PoW использует майнеров. PoS использует валидаторов.
редкий ресурс	PoW основан на вычислительной работе. PoS основан на резервированных валютах.
Стоимость атаки	Злоумышленникам, использующим алгоритм Proof-of-Work (PoW), необходима постоянная вычислительная мощность. Злоумышленникам, использующим алгоритм Proof-of-Stop (PoS), требуются достаточные квоты, и они рискуют подвергнуться штрафным санкциям.
Потребляемая мощность	Технология PoW Plus по своей природе потребляет электроэнергию. Технология PoS использует значительно меньше энергии для производства блоков.
Ключевые риски концентрации	PoW может быть ориентирован на майнинговые пулы и доступ к оборудованию. PoS может быть ориентирован на крупные валидаторы, хранилища ликвидности и биржи.
Неправильное представление пользователя	PoW не означает, что каждый майнер управляет полным узлом. PoS не означает, что каждый участник управляет валидатором.

Этот компромисс можно представить как два пути с одной отправной точкой. Транзакции проходят по обоим путям. Доказательство работы определяется блоками-кандидатами, майнерами, оборудованием, электроэнергией, выигрышным хешем и проверкой контракта. Доказательство доли владения определяется блоками-кандидатами, выбором валидатора, сертификатами, окончательностью и штрафами за ненадлежащее поведение.

Если вы хотите глубже изучить любой из этих механизмов, вы можете ознакомиться с этими руководствами по Proof of Stake (PoS) и Proof of Work (PoW)!

Как работает алгоритм Proof of Work (PoW) для обеспечения безопасности блокчейна?

Технология Proof-of-Work (PoW) обеспечивает безопасность блокчейнов, заставляя майнеров потреблять вычислительную мощность, прежде чем они смогут добавить блок. Эта работа легко проверяется другими узлами, но ее воспроизведение в больших масштабах обходится злоумышленникам крайне дорого.

Биткоин — самый известный пример этого. В своем первоначальном техническом документе Сатоши Накамото описал цепочку Proof-of-Work (PoW) на основе хешей, где изменение старых записей требует повторного выполнения работы, лежащей в основе этих записей, и догоняющего честной цепочки.

Добыча полезных ископаемых, розничная торговля и сложность доказательства работоспособности (PoW).

Майнинг — это процесс создания потенциального блока и поиска хеша, соответствующего требованиям сложности сети. Майнер изменяет nonce и другие данные блока до тех пор, пока результирующий хеш не будет соответствовать критериям. Это можно сравнить с лотереей, где билеты генерируются путем многократных вычислений до тех пор, пока не будет найден действительный результат. Майнер, который первым найдет выигрышный хеш, получает вознаграждение за блок.

В официальном документе Bitcoin этот процесс описывается как поиск значения, при котором хеш SHA-256 начинается с определенного количества необходимых нулевых битов. Bitcoin также автоматически корректирует сложность, чтобы гарантировать, что блоки не будут появляться слишком быстро после присоединения Plus к сети. Общий ход процесса выглядит следующим образом:

• Транзакции передаются в сеть.
• Майнеры собирают действительные транзакции в потенциальные блоки.
• Майнеры многократно хешируют данные блока.
• Первый действительный блок передается в широковещательной рассылке.
• Контракт проверяет блок перед его принятием.

Этот заключительный этап проверки имеет решающее значение. Майнеры соревнуются в предложении блоков, но контракт по-прежнему обеспечивает соблюдение правил. Если блок тратит несуществующие монеты или нарушает правила консенсуса, контракт отклоняет его независимо от вложенных в него усилий.

Каким образом майнинг повышает безопасность алгоритма Proof of Work (PoW)?

Эта работа накладывает на блокчейн внешние издержки, которые невозможно сфальсифицировать путем копирования программного обеспечения или создания множества поддельных учетных записей. Майнеры должны оплачивать оборудование, энергию, охлаждение, место, техническое обслуживание и эксплуатацию, прежде чем смогут конкурировать за вознаграждение за блоки и комиссионные сборы. Это также является источником критики в отношении экологии. Доказательство работы намеренно потребляет энергию, чтобы сделать производство блоков дефицитным.

Целесообразность такого компромисса зависит от того, какую цель, по вашему мнению, преследует эта цепочка. Сторонники утверждают, что реальная стоимость оправдывает сопротивление цензуре и нейтральное урегулирование споров. Критики, однако, считают, что эквивалентной безопасности можно достичь при значительно меньшем потреблении энергии.

Стимулы для майнеров и выбор времени для размещения блоков обусловлены четырьмя основными факторами:

• Блоковые субсидии создают новые монеты в соответствии с графиком эмиссии протокола. В случае с Биткоином, сокращение эмиссии вдвое уменьшает эту субсидию примерно каждые четыре года. (Более подробную информацию можно найти в этом руководстве по сокращению доли биткоина вдвое!)
• Комиссия за транзакцию выплачивается майнерам за включение транзакций в список.
• Рыночная конкуренция подталкивает горнодобывающие компании к использованию более дешевой энергии и более эффективного оборудования.
• Регулировка сложности позволяет поддерживать стабильность времени генерации блоков при изменении вычислительной мощности.

В алгоритме Proof-of-Work реальные затраты связаны с обеспечением безопасности, что затрудняет перезапись записи транзакции. Исключение этих затрат полностью изменило бы модель безопасности.

Где может оставаться центральным элементом механизма Proof of Work (PoW)?

Доказательство работы может оставаться центральным элементом, когда экономика майнинга вознаграждает крупномасштабные операции. Домашние майнеры могут использовать оборудование в небольших масштабах, но промышленные майнеры часто выигрывают от более выгодных тарифов на электроэнергию, доступа к оборудованию, охлаждения, финансирования и более длительного времени безотказной работы. Этот разрыв увеличился по мере того, как майнинг криптовалют превратился в полноценную индустрию.

Майнинговые пулы добавляют еще один уровень сложности. Пул позволяет нескольким майнерам объединить свои вычислительные мощности и оптимизировать доход, но оператор пула может оказывать значительное влияние, поскольку он координирует уничтожение блоков и выплаты. Это не означает, что оператор владеет всем оборудованием, но это создает существенное давление на концентрацию ресурсов.

В PoW давление централизации исходит из нескольких рыночных уровней:

• Энергетические рынки и местные контракты на электроэнергию.
• Производство ASIC-микросхем и доступ к высокоэффективным устройствам.
• Обеспечение хостинга, финансирование и бесперебойная работа.
• Поведение сообщества и местная организация.

Эти силы существуют вне рамок общепринятых правил, но они по-прежнему определяют, кто может получать прибыль от добычи полезных ископаемых.

Как работает алгоритм Proof of Stake (PoS) для обеспечения безопасности блокчейна?

Технология Proof-of-Stake (PoS) обеспечивает безопасность блокчейнов, требуя от валидаторов блокировать капитал и соблюдать правила протокола при предложении или подтверждении блоков. Неправомерные действия могут привести к штрафным санкциям, включая потерю доли в системах, использующих штрафные санкции.

Ethereum — наиболее распространённый пример алгоритма Proof-of-Stake (PoS), но PoS — это целое семейство алгоритмов, а не единый, идентичный шаблон. Некоторые сети используют прямые группы валидаторов, в то время как другие — делегирование, кандидаты в валидаторы или гибридные механизмы. Для точного сравнения необходимо задать вопросы о том, кто может проводить валидацию, чем они рискуют и как система реагирует, когда что-то идёт не так.

Аудиторы, доли участия и предложения по блокам в рамках механизма Proof-of-Stake (PoS).

Валидаторы — это участники, которые помогают предлагать, проверять или сертифицировать блоки после того, как необходимый актив был застейкан в сети. В сети Ethereum для запуска валидатора требуется внести в протокол не менее 32 ETH. Это высокий барьер для индивидуальных пользователей, поэтому многие используют сервисы крауд-стейкинга, хотя это и влечет за собой компромиссы, которые будут обсуждаться в следующем разделе.

Обязанности аудитора различаются в зависимости от блокчейна, но основные функции схожи в большинстве сетей Proof-of-Stake (PoS) :

• Поддержание постоянного подключения к интернету и обеспечение бесперебойной работы.
• Следуйте правилам клиентской программы.
• Подписание писем в установленные сроки.
• Помощь сети в согласовании юридической цепочки.

Чтобы узнать о конкретных механизмах Ethereum, в руководстве по работе с хранилищем Ethereum более подробно рассматриваются настройка валидаторов, вознаграждения за хранение и операционные риски.

Штрафные санкции и санкции в Proof of Stake (PoS)

«Слэшинг» — это штраф, который лишает аудитора части его доли в результате злонамеренных действий, таких как подписание двух конфликтующих блоков на одной высоте (также известное как двойное подписание). Он призван сделать атаки экономически невыгодными, а не просто запретить их теоретически.

Не каждая ошибка приводит к снижению вознаграждения, и это различие важно для понимания рисков. Во многих системах также применяются меньшие штрафы за простои или пропущенные задания, а это значит, что аудитор может потерять вознаграждение за работу в автономном режиме, не совершив при этом никаких атак. Действия, которые приводят к снижению вознаграждения, рассматриваются гораздо серьезнее.

Аудиторские риски делятся на несколько категорий:

• Простои могут снизить вознаграждение.
• Недостаточная подготовка может привести к тому, что задания будут пропущены.
• Двойное подписание может привести к снижению цены и потере доли рынка.
• Хранение секвестрированных данных может добавлять риски контрагента к рискам, связанным с протоколом.
• Ошибки клиентов могут затрагивать нескольких аудиторов, использующих одну и ту же программу.

Технология Proof-of-Stake (PoS) переносит основные издержки безопасности с энергопотребления на экономические риски. Злоумышленник должен получить или контролировать достаточную долю в сети, чтобы нарушить её работу, а затем рисковать её потерей, если протокол и сообщество обнаружат атаку.

Делегирование доли — это не то же самое, что управление аудитором.

Делегирование стейкинга означает предоставление валидатору или другому сервису права участвовать от вашего имени. Это не то же самое, что запуск оборудования валидатора, выбор клиентов, управление ключами и прямая подпись блоков.

Это различие имеет реальные последствия для децентрализации. Сеть может насчитывать миллионы держателей токенов, но при этом по-прежнему полагается на небольшую группу валидаторов, сервисы хранения или учетные записи, контролируемые биржами, для выполнения фактической работы по созданию блоков.

Риски проявляются в нескольких местах:

• Фондовая биржа может контролировать ключевые операционные возможности благодаря принадлежащей ей доле.
• Сервис хранения данных может настроить проверку без участия пользователя.
• Используемый код для хранения жидкости может полностью отключиться от оператора валидатора.

В руководстве по хранению жидких грузов объясняется, как работает эта глава и на какие компромиссы идут пользователи в обмен на гибкость. Возврат средств за хранение не следует рассматривать как безрисковый доход, если аудит контролирует кто-то другой.

Доказательство работы против доказательства доли: различия в безопасности

Механизмы безопасности Proof-of-Work (PoW) и Proof-of-Stake (PoS) используют разные бюджеты безопасности, поэтому их стратегии атак и пути восстановления не идентичны. Для справедливого сравнения необходимо различать стоимость атаки, ее обнаружение, ее завершенность, социальную координацию и сложность программного обеспечения.

Атаки PoW обычно требуют постоянного доступа к достаточной вычислительной мощности, чтобы перегрузить легитимных майнеров. Атаки PoS, с другой стороны, обычно требуют достаточной квоты, делегированного контроля или влияния на валидаторов, чтобы отключить конечный результат или создать конфликтующие записи. Обе модели могут потерпеть неудачу, если мощность сконцентрирована или если сеть плохо реагирует во время кризисов.

Контрольный вопрос	Как сравнить PoW и PoS
Что должен контролировать злоумышленник?	Для PoW требуется вычислительная мощность. Для PoS требуется доля в капитале, ключи валидатора или делегированное управление.
Сколько тратит нападающий?	Злоумышленники, использующие PoW-технологии, несут издержки, связанные с доступом к оборудованию, энергопотреблением и упущенной выгодой. Злоумышленники, использующие PoS-технологии, рискуют капиталом и штрафами.
Можно ли быстро повторить атаку?	Атаки PoW могут продолжаться до тех пор, пока остается доступной вычислительная мощность. Злоумышленники, использующие PoS, могут потерять свою долю или столкнуться с ограничениями на выход и повторный вход в систему.
Насколько окончательно оформлена сделка?	Финализация PoW является вероятностной при добавлении блоков Plus. PoS может обеспечивать явную финализацию в некоторых проектах.
Что еще может пойти не так?	PoW может быть ориентирован на майнинговые пулы. PoS может быть ориентирован на валидаторов, ликвидный стейкинг и хранителей.

Ни одна модель не может быть признана более безопасной для всех блокчейнов. Безопасность зависит от стоимости активов, распределения участников, разнообразия клиентов, стандартов управления и возможности пользователей самостоятельно проверять блоки.

Что такое атака 51% в алгоритмах Proof of Work (PoW) и Proof of Stake (PoS)?

Атака 51% означает, что злоумышленник получает достаточно мощности для создания блоков, чтобы нарушить порядок транзакций или попытаться совершить двойную трату. Хотя этот термин кажется универсальным, механизмы его действия различаются в зависимости от модели консенсуса, используемой в блокчейне.

В алгоритме Proof-of-Work (PoW) атака с захватом 51% обычно означает контроль над большей частью эффективной вычислительной мощности на достаточно долгое время для реорганизации блоков. В алгоритме Proof-of-Stake (PoS) минимальный порог зависит от архитектуры блокчейна. В сети Ethereum контроль над более чем третью или двумя третями доли может привести к различным уровням сбоев, от задержек терминала до более серьезных атак на терминал. Злоумышленник здесь не просто арендует машины; он также подвергает свою долю риску штрафов или социальной изоляции.

Методы восстановления после нападений также различаются:

• Восстановление в PoW часто зависит от силы честной розничной торговли, экономических стимулов и бирж, ожидающих дальнейшего подтверждения.
• Восстановление в POS-системах может включать в себя такие аспекты, как «уменьшение» штрафов, утечки данных из-за неактивности, исправление ошибок, связанных с клиентами, координация действий пользователей и решения о выборе вилки.
• Обе модели могут потребовать сложной координации действий людей, если атака будет достаточно масштабной.

Распространенная ошибка новичков — предположение, что «51%» означает абсолютно одинаковые механизмы повсюду. Это аббревиатура, обозначающая управление ресурсами, которое цепочка использует для выбора исторических данных, и этот ресурс различается в каждой системе.

Как конечный продукт влияет на пользовательский опыт работы с блокчейном?

Итоговое значение описывает степень уверенности пользователей в том, что транзакция не будет отменена. Это важно для всех, кто использует кошельки, мосты или биржи, поскольку каждая из этих служб определяет период ожидания, прежде чем транзакция будет считаться стабильной.

В алгоритме Proof-of-Work (PoS) уверенность возрастает с каждым дополнительным блоком, добавленным после транзакции. Абсолютного предела нет, есть только возрастающая вероятность. В явно финальных системах PoS валидаторы могут голосовать за то, чтобы блоки стали финальными. В сети Ethereum блоки, поддерживаемые не менее чем 66% от общего объема выделенного эфира (стейкингового эфира), становятся финальными, что меняет подход кошельков, мостов и приложений к расчетам.

Для пользователей меняются три заключительных ежедневных контрольных пункта:

• Количество подтверждений, ожидающих кошелек перед отображением средств.
• Время, в течение которого бридж-сервис или приложение задерживает расчет по транзакции, прежде чем разрешить вывод средств.
• Насколько быстро фондовая биржа пополняется депозитами?

Это не делает каждую POS-цепочку более безопасной по умолчанию. Если пул валидаторов сконцентрирован или ошибки клиентов распределены между несколькими валидаторами, конечное решение может стать источником проблем, а не простым обновлением.

Доказательство выполнения работы против доказательства доли: потребление энергии, затраты на оборудование и участие.

Энергопотребление значительно различается между механизмами Proof-of-Work (PoW) и Proof-of-Stake (PoS); каждый из них обеспечивает безопасность сети за счет различных ресурсов. В PoW конкуренция за электроэнергию и оборудование становится стоимостью производства блоков. В PoS стоимостью производства блоков становятся заблокированный капитал, процессы аудита и штрафы.

Переход Ethereum на алгоритм Proof-of-Stake (PoS) является наиболее ярким задокументированным примером в этом отношении. Ethereum завершил этот переход 15 сентября 2022 года, что привело к снижению энергопотребления примерно на 99.95%. Эту цифру не следует применять буквально ко всем сетям на основе PoS, но она иллюстрирует огромные изменения, происходящие, когда крупная сеть прекращает майнинг.

цена	Где это появляется?
электричество	Использование металлов, полученных методом PoW, влечет за собой постоянные затраты на энергию и охлаждение.
аппаратное обеспечение	В некоторых сетях майнеры PoW конкурируют, используя ASIC и GPU, а также компенсируя затраты на хостинг и техническое обслуживание.
Заблокированный капитал	Валидаторы PoS блокируют или авторизуют токены.
Оперативная готовность	Валидаторам POS-терминалов необходима надежная инфраструктура и эффективное управление ключами.
Штрафы	Аудиторы POS-систем могут лишиться вознаграждения или своей доли прибыли из-за ненадлежащего поведения.

Доказательство доли владения (Proof of Stake) может сделать участие в работе базовых узлов дешевле, но прямая верификация все еще может быть дорогостоящей, если требуемая доля высока. Доказательство работы (Proof of Work) позволяет любому желающему проверять блоки, но конкурентный майнинг может быть недоступен для небольших участников.

Риски децентрализации в горнодобывающей промышленности и хранении полезных ископаемых.

Риски централизации существуют как в майнинге, так и в стейкинге, поскольку экономическая власть, естественно, стремится к расширению. Proof-of-Work (PoW) может концентрироваться там, где энергия, оборудование и майнинговые пулы наиболее развиты. Proof-of-Stake (PoS), с другой стороны, может концентрироваться там, где капитал, ликвидный стейкинг, биржи и инфраструктура валидаторов наиболее развиты.

Блокчейн может казаться децентрализованным с точки зрения количества кошельков, в то время как производство блоков может быть централизованным. Он также может казаться централизованным по названию пула, в то время как базовая вычислительная мощность или операторы валидаторов более распределены, чем предполагает название. Детали определяют уровень риска.

точка давления	Влияние на децентрализацию
Горнодобывающие комплексы	Эта система позволяет координировать изготовление блочных форм даже в тех случаях, когда оборудование принадлежит отдельным шахтерам.
ASIC-устройства обеспечивают	Специализированные устройства могут создавать узкие места для производителей и крупных покупателей.
Доступ к дешевой энергии	Горнодобывающие компании с более выгодными контрактами на поставку энергоносителей могут продержаться дольше, чем более мелкие конкуренты.
Крупные аудиторы	Оценщики, владеющие крупными долями, могут получить возможности Plus от крупных пакетов акций.
ликвидный стейкинг	Групповые ставки могут концентрировать влияние вокруг небольшой группы протоколов или операторов.
Стейкинг на разных платформах	Сервисы хранения данных могут объединять пользовательские ресурсы под единым операционным управлением.
требования к узлам	Высокие требования к аппаратному обеспечению или пропускной способности сети могут снизить вероятность независимой проверки.

Цель состоит в том, чтобы понять, кто может создавать блоки, кто может их проверять, кто может блокировать транзакции и кто может восстановиться в случае банкротства крупного участника.

Майнинговые пулы и доступность оборудования: как они влияют на децентрализацию в PoW?

Майнинговые пулы и доступность оборудования могут усиливать централизацию алгоритма Proof-of-Work (PoW) даже при полной открытости протокола. Майнер может владеть оборудованием, но при этом зависеть от пула в плане регулярных выплат и координации блоков. Со временем эта зависимость может сместить реальную власть в сторону операторов пулов, даже если они не владеют большей частью физического оборудования.

Это давление проявляется на трех уровнях, каждый из которых заслуживает отдельного изучения:

• Выбор агрегатора влияет на формат шаблонов блоков и включаемые в них транзакции.
• Доступ к оборудованию влияет на то, кто сможет эффективно добывать ресурсы на любом заданном уровне сложности.
• Дешевая энергия влияет на то, кто сможет оставаться прибыльным в условиях снижения вознаграждения за блоки или усиления конкуренции.

Это не означает автоматически, что алгоритм Proof of Work централизован, а скорее подразумевает необходимость рассмотрения децентрализации на нескольких уровнях: количество узлов, поведение пулов, доступность оборудования, географическое положение, контракты на электроэнергию и стоимость обмена майнеров.

Стейкинг ликвидных средств, платформы и крупные аудиторы: ключевые факторы в PoS.

Ликвидный стейкинг, платформы и крупные операторы валидаторов могут усилить централизацию алгоритма Proof of Stake (PoS) за счет объединения депозитов пользователей. Пользователь может хранить ликвидный токен или баланс для стейкинга на платформе, в то время как другая сторона управляет фактической инфраструктурой валидатора.

Стейкинг ликвидных активов может улучшить доступ к ресурсам и повысить ликвидность, но он также может привести к концентрации управления, выбора аудиторов и операционной зависимости.

Не все крупные сервисы по отслеживанию слежки одинаковы. Некоторые распределяют своих аудиторов между независимыми операторами, в то время как другие используют более централизованную инфраструктуру. Проверки здесь ощутимы:

• Размер доли рынка, на которую может повлиять один поставщик.
• Независимо от того, распределены ли аудиторы между независимыми операторами или сосредоточены в одной организации.
• Что произойдет, если провайдер прекратит свою деятельность, будет подвергнут регулированию или произойдет сбой в процессе переключения?

Как в процессе работы узла проверяются производители блоков?

Работа узла проверяет производителей блоков, позволяя пользователям напрямую проверять правила. Майнер или валидатор предлагает блок, но узел решает, является ли этот блок действительным. Эти роли автоматически не пересекаются, что важно для доверия пользователей к производителям блоков.

Новичкам легко упустить из виду это различие:

• Майнер биткоинов — это не то же самое, что полноценный узел биткоинов.
• Валидатор Ethereum — это не то же самое, что невалидированный узел Ethereum.
• Приложение для слежки не помогает автоматически проверять каждый блок напрямую.

Независимые узлы увеличивают стоимость изменения правил без ведома пользователей. Они не устраняют всех рисков централизации, но делают производство блоков более подотчетным в соответствии с правилами, которые может проверить большее количество участников.

Доказательство работы против доказательства доли владения: скорость, комиссии и масштабируемость.

Консенсус влияет на скорость и окончательность транзакций, но он не является единственным определяющим фактором комиссий или масштабируемости. Комиссии зависят от размера блока, спроса, правил исполнения, доступности данных, поведения кошелька и уровней масштабируемости.

Слияние Ethereum наглядно демонстрирует это различие. Оно перевело Ethereum с алгоритма Proof-of-Work (PoW) на Proof-of-Stake (PoS), но это обновление не было предназначено для значительного снижения комиссий за газ или увеличения пропускной способности уровня 1 (L1). Масштабируемость зависит от отдельных проектов в рамках дорожной карты и систем уровня 2 (L2).

Для пользователей важные соображения более конкретны, чем простое наименование механизма консенсуса:

• Время блокировки влияет на скорость включения транзакции в базу данных.
• Конечный результат влияет на то, насколько быстро и сложно будет отменить сделку.
• Размер платы определяется спросом на ограниченное пространство в квартале, а не только на основе консенсуса.
• Сводные данные и другие слои изменяют фактическое место проведения активности.
• Перемещение мостов и перемещение грузов через цепочки создают дополнительные риски, помимо выравнивания базового уровня.

PoS может упростить проектирование более быстрых конечных точек, но более быстрая цепочка PoS не обязательно более безопасна или автоматически дешевле. PoW может быть медленнее на базовом уровне, но более медленные расчеты могут быть приемлемым компромиссом для сетей, которые отдают приоритет простоте и долгосрочной безопасности денежных средств. Язык масштабируемости также может размывать границы между доказательством работы и механизмами консенсуса. Доказательства с нулевым разглашением (ZK-доказательства) могут поддерживать роллапы и системы обеспечения конфиденциальности, но они не то же самое, что доказательство работы (PoW) или доказательство доли (PoS).

Почему в Биткоине до сих пор используется алгоритм Proof of Work (PoW)?

Система Bitcoin по-прежнему использует алгоритм Proof-of-Work (PoW), поскольку в её сообществе и протоколе высоко ценятся простые правила, низкие затраты на майнинг и устойчивость к лёгкой размену денег. Эта модель привязывает создание блоков к электроэнергии и оборудованию, а не к владению токенами.

Биткоин по-прежнему может изменяться посредством консенсуса, но изменение механизма консенсуса потребует широкого согласия между пользователями, разработчиками, майнерами, компаниями и операторами узлов. В настоящее время нет стандартного плана перехода Биткоина на алгоритм Proof-of-Stake (PoS).

Почему Ethereum перешёл на алгоритм Proof of Stake (PoS)?

Ethereum перешел на механизм Proof-of-Stake (PoS), чтобы исключить майнинг из процесса создания блоков, снизить энергопотребление и поддержать долгосрочную стратегию развития сети. Это изменение не повлекло за собой замену токенов или создание новой цепочки для обычных пользователей.

Слияние изменило подход к обеспечению безопасности сети Ethereum. Валидаторы заменили майнеров, стейкинг ETH стал частью бюджета безопасности, а операторам узлов в дальнейшем пришлось рассматривать клиентов консенсуса и исполнителей совместно.

Что осталось неизменным после трансформации?

Одного лишь этого сдвига было недостаточно, чтобы снизить комиссии Ethereum, устранить риски, связанные со смарт-контрактами, или превратить стейкинг в безрисковый продукт, основанный на доходности. Он изменил механизм консенсуса, но не все аспекты пользовательского опыта.

История транзакций Ethereum сохранилась и после «слияния», а монета ETH осталась неизменной. Пользователям не потребовалось переносить монеты, поскольку старая история исполнения была интегрирована в новый уровень консенсуса Proof-of-Stake. Это помогает отделить консенсус от приложений. Децентрализованные финансовые приложения (DeFi), мосты, кошельки, невзаимозаменяемые токены (NFT), роллапы и одобрение токенов несут в себе риски, которые не снижаются просто потому, что в базовой цепочке используются валидаторы вместо майнеров.

В каких случаях алгоритм Proof of Work (PoW) или Proof of Stake (PoS) более подходит для блокчейна?

Доказательство работы (Proof-of-Work, PoW) или доказательство доли (Proof-of-Stake, PoS) лучше всего подходит для блокчейнов, когда его предположения о безопасности соответствуют назначению цепочки. Сеть, ориентированная на расчеты, такая как Bitcoin, может предпочесть простоту и низкие затраты на аутсорсинг, характерные для доказательства работы. И наоборот, платформа приложений, такая как экосистема Cardano, может предпочесть постоянство, низкое энергопотребление и обновления на основе валидаторов, характерные для доказательства доли.

Небольшие блокчейны с алгоритмом Proof-of-Work могут быть уязвимы, если аренда или перенаправление вычислительной мощности обходится дешево. Аналогично, небольшие блокчейны с алгоритмом Proof-of-Stake могут быть уязвимы, если инсайдеры или биржи контролируют слишком большую долю рынка. А крупные сети по-прежнему сталкиваются с рисками, связанными с управлением, программным обеспечением и концентрацией, независимо от используемой модели.

В качестве критериев сравнения для любого сериала можно использовать следующие:

• Какой дефицитный ресурс обеспечивает безопасность цепочки поставок?
• Могут ли обычные пользователи запускать узлы проверки?
• Кто может изготовить эти блоки?
• Насколько сконцентрированы майнеры, аудиторы, сборщики или поставщики услуг хранения данных?
• Что происходит после нападения?
• Нужен ли сериалу короткий финал в виде приложения?
• Плата взимается по общему согласию или в зависимости от спроса на аренду земельного участка?

Существуют и другие механизмы. Делегированное доказательство доли (Delegated Proof of Stake) предоставляет держателям токенов права голоса или делегирования полномочий. Доказательство полномочий (Proof of Authority) опирается на известных валидаторов. Доказательство пространства (Proof of Space) использует хранилище как дефицитный ресурс. Гибридные конструкции сочетают в себе различные предположения, которые могут либо способствовать, либо создавать новую сложность в зависимости от блокчейна.

Общие вопросы

Доказательство права собственности лучше, чем доказательство выполненной работы?

Proof-of-Stake (PoS) не является принципиально лучше Proof-of-Work (PoW), поскольку каждая модель использует свой механизм безопасности, основанный на ограниченном ресурсе. PoS обычно отличается значительно более высокой энергоэффективностью и возможностью обеспечения явной окончательности, в то время как PoW предлагает более простую модель внешних издержек, которую ценят пользователи Bitcoin при проведении финансовых транзакций.

Ответ зависит от назначения цепочки. Сеть с высокой стоимостью расчетов, прикладная платформа и небольшая экспериментальная цепочка могут иметь разные потребности в безопасности.

Является ли подтверждение права собственности менее надежным, чем подтверждение занятости?

Proof of Stake (PoS) не обязательно менее безопасен, чем Proof of Work (PoW), но он сопряжен с другими рисками. Безопасность PoS зависит от распределения долей, поведения аудиторов, правил распределения штрафных санкций, разнообразия клиентов и предположений о социальном выкупе.

Хотя алгоритм PoW зависит от вычислительной мощности, экономики майнинга, доступности оборудования, доступа к электроэнергии и поведения майнинговых пулов, любая из этих моделей может быть ослаблена, если ресурсы, которые она обеспечивает, окажутся сконцентрированными в одной точке.

Почему Ethereum перешёл от алгоритма Proof-of-Work к Proof-of-Stake?

Ethereum перешёл от алгоритма Proof-of-Work (PoW) к Proof-of-Stake (PoS), чтобы исключить майнинг из процесса создания блоков, снизить энергопотребление и поддержать свою более широкую дорожную карту. Этот переход был завершён в рамках так называемого «слияния» 15 сентября 2022 года, и на официальной странице Ethereum, посвящённой слиянию, снижение энергопотребления составляет приблизительно 99.95%.

Само по себе это изменение не привело к снижению стоимости газа на первом слое (слой-1). Оно изменило механизм консенсуса, в то время как усилия по расширению продолжались за счет роллапов и других модернизаций.

Вы используете алгоритм Proof of Stake для Bitcoin?

В сети Bitcoin не используется механизм Proof-of-Stake (PoS). Вместо этого она полагается на механизм Proof-of-Work (PoW), где майнеры соревнуются в добавлении блоков, а узлы проверяют, соответствуют ли эти блоки правилам.

В настоящее время не существует стандартной дорожной карты для Биткоина, которая бы заменила майнинг стейкингом. Любые подобные изменения потребуют широкого консенсуса в рамках всей экосистемы.

Может ли доказательство справедливости сделать богатых еще богаче?

Доказательство доли владения (PoS) может усилить концентрацию, если крупные держатели, биржи или поставщики ликвидных услуг стейкинга контролируют очень большую долю. Аудиторы с большими долями могут получить больше возможностей, а объединенные сервисы могут агрегировать кредитное плечо от множества мелких пользователей.

Этот риск характерен не только для PoS. Proof of Work (PoW) также может быть сосредоточен вокруг крупных майнеров, дешевой электроэнергии, доступа к ASIC-устройствам и майнинговых пулов.

Можно ли добывать монеты, использующие алгоритм Proof-of-Stake?

Как правило, токены Proof-of-Stake (PoS) нельзя «майнить» в традиционном смысле Proof-of-Work (PoW). В сетях PoS вместо конкурентного майнинга используются валидаторы, стейкинг, делегирование или аналогичные механизмы.

Некоторые люди могут неточно использовать термин «майнинг», имея в виду «получение вознаграждения за стейкинг», но механизмы у них разные. Майнинг потребляет вычислительную мощность, в то время как стейкинг сопряжен с рисками, связанными с хранимыми токенами и производительностью валидатора.