Proof-of-Work и Proof-of-Stake

Proof-of-Work и Proof-of-Stake

В криптовалютном сообществе при оценке возможностей майнинга одним из ключевых показателей выделяют протокол достижения консенсуса – подтверждение валидности образованных блоков всеми узлами сети. Основными такими протоколами выделяют Proof of Work (PoW) и Proof of Stake (PoS).

Решение математических задач

Чтобы блокчейн оставался децентрализованным и распределенным, каждый сформированный блок должен получить подтверждение от узлов сети, удостоверяющих, что он не поддельный. А чтобы защитить цепочку от внедрения таких искаженных данных, запрашивается доказательство подлинности.

Данный принцип похож на ввод капчи для защиты от спам-рассылок – чтобы осуществить определенное действие в сети, пользователю необходимо решить простую задачу. Подобный алгоритм был предложен еще в 1993, практическое применение нашел в проекте Hashcash в 1997. И только два года спустя он получил название Proof of Work.

Создавая биткоин, Сатоши Накамото взял данный механизм за основу, дополнив его механизмом саморегулирования сложности. Принцип создания блоков данной криптовалюты заключается в том, что майнер доказывает проделанную работу за счет задействованной вычислительной мощности.

Proof of Work делает майнинг сложным, но посильным. При этом внедрен механизм упрощенной проверки – какой бы ни была сложность сети, узлы должны проверять затраченную мощность достаточно быстро и эффективно, чтобы делать это независимо друг от друга.

Proof of Stake

С учетом возрастающей сложности задач майнинг криптовалют на основе Proof of Work стал крайне требователен к затрачиваемой мощности. По мере расширения сети эти требования все растут, поскольку усложняется алгоритм хэширования, призванный поддерживать интервал между добычей блоков на постоянном уровне.

На основе данного фактора в 2012 году была предложена новая концепция для доказательства – Proof of Stake. Разработчики решили использовать в качестве основы для подтверждения пользовательский счет – часть средств замораживается и в зависимости от объема и соотношения к общей сумме эмиссии участник получает шанс на формирование блока.

Замороженные средства при этом играют роль залога – попытка внедрить в систему искаженную информацию приведет к потере собственных денег. Такой протокол майнинга позволяет создавать блоки и добывать монеты за их формирование даже с мобильных устройств.

Proof of Stake позиционируется как более усовершенствованный и экологичный способ поддержки распределенной сети. Все больше платформ предпочитают данный протокол громоздкой системе PoW вычислений. Однако при всей поддержке, PoS достаточно сложно назвать эволюционной ступенью в развитии – каждый из протоколов обладает собственными преимуществами и недостатками.

Преимущества и недостатки PoW и PoS

Proof of Work критикуется не только за требовательность к вычислительной мощности, но и за пустую трату ресурсов. Все расчеты производятся только с целью доказательства, они не направлены на решение научных или производственных задач. То есть, вся затрачиваемая электроэнергия на поддержку сети тратится только на соревнование пользователей.

Однако метод Proof of Work обеспечивает надежность сети от взлома и внедрения неверной информации. Чтобы как-то повлиять на систему, пользователю или пулу необходимо сосредоточить в своих руках минимум 51% от всей совокупной мощности.

Если подобные действия увенчаются успехом, то данный пул может навязывать свои правила. Однако сама сеть считается скомпрометированной – оставшиеся майнеры просто покинут ее, снизится спрос на криптовалюту и ее стоимость. В итоге подобная атака при всей требовательности к затрачиваемым ресурсам приводит к весьма сомнительным результатам.

С учетом данного фактора основным недостатком Proof of Work остается энергопотребляемость. Однако в данном направлении выделяют и положительный аспект - многие участники и крупные пулы стремятся задействовать альтернативные источники энергии, что в определенной степени дает толчок к развитию данной отрасли.

Преимущество Proof of Stake – отсутствие требований к вычислительной мощности. Такой протокол удобен для пользователей мобильных устройств, однако для заработка требует крупных инвестиций. Именно они становятся и недостатком системы.

Протокол PoS по сути подразумевает, что богатые становятся богаче. Не требуется вкладывать в вычислительную мощность, однако для получения существенной прибыли необходимо иметь крупную сумму на счету.

Такой метод поощряет накопление средств. В итоге, если пользователь или группа лиц сосредотачивают в своих руках больше половины эмиссии, то они также получают возможность влиять на сеть посредством протокола PoS. Подобная атака однако носит теоретический характер, поскольку ее практический результат сводится к нулю - владельцы крупных сумм просто компрометируют сеть и теряют свои активы на падении биржевого курса.

Споры между сторонниками Proof of Work и Proof of Stake носят условный характер, поскольку каждый механизм имеет свои сильные и слабые стороны. С учетом данного фактора все чаще при создании криптовалют и новых блокчейнов используются новые модели протоколов, а также усовершенствованные или гибридные варианты старых.

Альтернативные протоколы

Proof of Work и Proof of Stake – основные концепции, используемые в качестве доказательства создания блоков. Некоторые проекты стремятся предложить оригинальные модели, акцентируя внимание на более надежной защите или справедливом распределении средств. Среди таких протоколов выделяют:

  • Proof of Activity – доказательство активности, подразумевает гибридное сочетание PoW и PoS на основе активности пользователя;
  • Delegated Proof of Stake – делегированное доказательство, по которому в подтверждении участвует ограниченное количество узлов, выбираемых пользователями или сетью обычно на основе репутации;
  • Proof of Born – доказательство сжигания, концепция предлагает пользователям отправлять свои средства на счет, с которого они затем не могут быть никем использованы, взамен участник получает пожизненную соразмерную долю в майнинге;
  • Proof of Capacity – доказательство ресурсов, подразумевающее выделение памяти устройства для участия в майнинге;
  • Proof of Storage – аналогичная модель с выделением дискового пространства, которое затем используется сетью в качестве облачного хранилища.

Попытки вывести оригинальный, удобный и безопасный протокол достижения консенсуса продолжают предприниматься и в данном направлении разрабатываются все новые концепции. Ожидается появление новых идей, которые однако будут основываться на ключевом принципе подобных протоколов – необходимости доказать надежность майнера, формирующего блок.