Доказательство работы и доказательство доли: сравнение и преимущества в 2024 году

Доказательство работы против доказательства доли: что лучше?

Блокчейны полагаются на механизмы консенсуса для проверки транзакций, но почему важно, является ли сеть доказательством работы (PoW) или доказательством доли (PoS)? В этом руководстве мы разберем PoW и PoS простыми словами, объясняя, как каждый метод защищает блокчейн, а также рассматривая плюсы и минусы и особенности каждого. Вот что нужно знать в 2024 году.

Что такое доказательство работы (PoW)?

Доказательство работы (PoW) — это механизм консенсуса, при котором майнеры используют вычислительную мощность для решения сложных математических задач и проверки транзакций в блокчейне. Этот процесс гарантирует безопасность и децентрализацию сети за счет конкуренции между майнерами.

Ключевые характеристики PoW

• Проверка на основе майнинга: Майнеры соревнуются в решении криптографических задач, и победитель получает право подтвердить блок и получить вознаграждение.
• Энергоемкость: Как и в случае с гигантским конкурсом по решению головоломок, PoW требует много вычислительной мощности, что делает его энергоемким.
• Безопасность через сложность: Сложность задач делает практически невозможным вмешательство в сеть.

Как PoW обеспечивает безопасность и децентрализацию

PoW обеспечивает безопасность, делая атаки или манипуляции с сетью крайне затратными. Ресурсы, необходимые для обмана, так велики, что это становится нецелесообразным. В то же время PoW позволяет любому с подходящим оборудованием участвовать в майнинге, что обеспечивает отсутствие контроля со стороны одной сущности.

Примеры блокчейнов, использующих PoW

• Биткойн: Первая криптовалюта, реализовавшая PoW, децентрализованная сеть биткойна полагается на майнеров для обеспечения безопасности блокчейна.
• Лайткойн: Ветвь биткойна, лайткойн использует PoW, но предлагает более быстрые временные транзакции, что делает его более подходящим для небольших, повседневных транзакций.

Что такое доказательство доли (PoS)?

Доказательство доли (PoS) — это механизм консенсуса, при котором валидаторы выбираются для создания новых блоков на основе количества криптовалюты, которую они имеют и готовы «ставить» в качестве залога. Этот метод уменьшает необходимость в энергозатратных вычислениях и увеличивает эффективность сети.

Ключевые характеристики PoS

• Стейкинг заменяет майнинг: Вместо майнеров PoS использует валидаторов, которые блокируют (или ставят) свои монеты для шанса подтверждать блоки.
• Энергоэффективность: Поскольку PoS не зависит от тяжелых вычислений, он потребляет значительно меньше энергии, чем PoW.
• Выбор валидаторов на основе ставки: Валидаторы выбираются на основе того, сколько монет они поставили, что стимулирует хранение и защиту сети.

Процесс стейкинга и выбора валидаторов

В PoS валидаторы блокируют часть своей криптовалюты в качестве залога. При выборе они проверяют новые транзакции и добавляют их в блокчейн. Если они действуют недобросовестно, их поставленные монеты могут быть «сняты» (потеряны), что гарантирует следование правилам участниками. Эта система отдает предпочтение тем, кто имеет большую ставку, но также позволяет меньшим держателям участвовать.

Примеры блокчейнов, использующих PoS

• Кардано: Ведущий блокчейн PoS, который известен своим научным подходом, Кардано подчеркивает безопасность и устойчивость через стейкинг.
• Эфириум: После перехода с PoW в 2022 году Эфириум теперь использует PoS, что значительно увеличивает его энергоэффективность и масштабируемость.

Сравнение доказательства работы и доказательства доли

Хотя различия всегда можно подробно описать, вот быстрая таблица для вашего удобства, которая может помочь вам лучше понять, как работает каждое:

Проблемы, связанные с PoW

Несмотря на то, что доказательство работы (PoW) широко признано за свою безопасность и децентрализацию, оно имеет значительные проблемы. Его энергопотребление, риски централизации и медленные скорости транзакций ставят ограничения для масштабируемости.

Высокое энергопотребление

Одним из самых обсуждаемых недостатков PoW является его воздействие на окружающую среду. Энергия, необходимая для решения криптографических задач, огромна, что вызывает беспокойство о устойчивости. Это вызвало дебаты о более экологичных альтернативах в технологии блокчейнов.

Риски централизации из-за майнинг-пуллов

Поскольку майнинг становится более конкурентным и требующим оборудования, меньшим майнерам становится сложно конкурировать. Это привело к росту майнинг-пуллов — групп майнеров, которые объединяют свои ресурсы для совместного решения задач. Хотя это делает майнинг более эффективным, это также создает риск централизации власти в руках нескольких крупных пуллов, что может подорвать принцип децентрализации PoW.

Медленные времена транзакций

Сети PoW, такие как Биткойн, обрабатывают транзакции медленнее по сравнению с новыми механизмами консенсуса. Поскольку майнерам нужно время для решения каждой задачи, генерация блока может занять больше времени, что вызывает задержки в проверке транзакций, особенно в периоды высокой нагрузки на сеть.

Проблемы, связанные с PoS

Доказательство доли (PoS) восхваляется за свою энергоэффективность и масштабируемость, но имеет свои собственные проблемы. К ним относятся:

• Риски централизации
• Потенциальные уязвимости безопасности
• Сложность стейкинга

Риски централизации из-за концентрации богатства

В системах PoS валидаторы с большими количествами ставленной криптовалюты имеют больше шансов быть выбраными для проверки блоков. Это может привести к ситуации, когда небольшая группа богатых участников контролирует значительную часть сети, что вызывает озабоченность по поводу централизации.

Проблемы безопасности (долгосрочные атаки, риски штрафов)

Хотя PoS обычно считается безопасным, у него есть свои уязвимости. Одна из таких рисков — это долгосрочная атака, когда злоумышленник переписывает историю из далекого прошлого в блокчейне. Чтобы смягчить это, системы PoS вводят штрафы (ущербы) для валидаторов, которые действуют недобросовестно. Однако существует риск, что честные валидаторы могут случайно получить штраф, что приведет к потенциальной потере ставленных монет.

Сложность процесса стейкинга

Стейкинг может быть сложным процессом, особенно для новичков. Валидаторы должны понимать, сколько ставить, управлять рисками штрафов и оставаться онлайн, чтобы поддерживать свою роль в сети. Эта сложность может отпугнуть меньших держателей от участия, потенциально оставляя систему в руках более опытных или богатых пользователей.

По состоянию на 2024 год несколько гибридных моделей исследуются, объединяющих аспекты как PoW, так и PoS. Например, проекты, такие как Kadena, используют PoW для обеспечения безопасности и PoS для управления, чтобы найти баланс между безопасностью и энергоэффективностью.

Какой консенсус лучше: PoS или PoW?

В этом обсуждении доказательства работы против доказательства доли нет четкого победителя; каждая из систем имеет свои сильные и слабые стороны в зависимости от области применения. Тем не менее, по мере зрелости технологии блокчейнов, PoS получает большее внимание за свою энергоэффективность, устойчивость и масштабируемость, в то время как PoW продолжает оставаться надежным за высокий уровень безопасности.

Хотя многие новые цепочки выбирают подчеркивать свои экологичные креденциалы с помощью PoS, статус оригинального и самого популярного блокчейна, Биткойна, как PoW, гарантирует, что более энергозатратный механизм консенсуса останется актуальным в долгосрочной перспективе.