Алгоритмы консенсуса — PoW и PoS
Что такое алгоритм консенсуса и зачем он нужен
Для того, чтобы понимать значимость алгоритма консенсуса, разберемся сначала с самыми базовыми понятиями. А именно — что вообще такое блокчейн и как он функционирует.
Не будем углубляться в дебри технической терминологии, а рассмотрим все на самом простом примере в виде аналогий.
Блокчейн по сути является огромной электронной бухгалтерской таблицей, в которую постоянно вносятся новые данные, или транзакции. Например у А было 4 монеты, 1 из которых он перевел В, 2 перевел С и остался в результате с 1 монетой. Все эти действия сохраняются в “ячейках” таблицы, позволяя таким образом в любой момент выяснить сколько монет сейчас у А, В и С, а также отследить их движение в течение всего времени существования блокчейна-таблицы.
В случае классической банковской системы существует некий “центр обработки данных”, который получает данные об изменениях от одного из участников, верифицирует (заверяет) их, вносит в “общую бухгалтерскую таблицу” и распространяет другим участникам (например филиалам банка) новые подтвержденные данные.
Подобная модель прекрасно работает до того момента, пока работает центральный узел. Кроме того, у центрального узла появляется возможность изменить информацию “на ходу” и таким образом “обмануть” других участников.
Блокчейн создавался как полностью децентрализованная сеть, распределенная по тысячам компьютеров. Блокчейн работоспособен до того момента, пока в нем имеется хотя бы несколько участников. Это означает, что любой участник сети имеет равные права на внесение новых записей и в сети отсутствует “центральный валидатор”, который проверяет правильность и заключениям которого все участники могут доверять.
Участники сети не только заранее неизвестны, но и могут свободно подключаться или отключаться от сети. При этом блокчейн, являясь децентрализованной системой, имеет устойчивость к цензуре (никто не может запретить работать компьютерам в нем) и объективность (для определения текущей версии журнала транзакций не нужно доверие неким авторитетным источникам) — корень доверия находится в самом блокчейне.
Вернемся к аналогии с “электронной таблицей” — каждый определенный промежуток времени в нее добавляется новая “строка”, содержащая все произошедшие за данный период изменения (транзакции), которая в дальнейшем будет храниться у каждого из тысяч компьютеров, находящихся в блокчейне. Эта строка называется блоком, которое и объясняет суть термина “блокчейн” — цепочка блоков. Но в связи с равноправностью участников, встает дилемма — на основании чего можно доверять данным новой “строки таблицы” и считать их правдивыми, если в сети отсутствует “главный валидатор”. Каким образом удостовериться, что запись “А отправил 1 монету к B” верна, а “А отправил 1 монету к С” — подделка? Именно для этих целей и создан алгоритм консенсуса.
Работу и функционирование участников блокчейна можно проиллюстрировать картинкой ниже:
Синие участники заняты выработкой консенсуса и внесением новых записей. В классической блокчейн сети это делают майнеры, вычислительная мощность блокчейна. Зеленые участники хранят у себя полные копии блокчейна, проверяют достоверность новых записей и распределяют задачи по сохранению очередной группы транзакций в блоках.
Обычно это полнофункциональные узлы-кошельки. Желтые участники — это самые простые пользователи блокчейна, на уровне мобильных электронных кошельков, которые обычно имеют доступ к записям, связанным лишь с собой или определенным фрагментам “таблицы”.
Результатом работы алгоритма консенсуса является своеобразная уникальная электронная подпись (хэш), которой подписывается каждый блок (новая строчка таблицы). Эта “подпись” такова, что ее подлинность может проверить и подтвердить любой участник блокчейна. Любое изменение данных в блоке вызовет его несоответствие “подписи”. Более того, каждая последующая подпись базируется на предыдущей, таким образом любой участник может определить, является ли новый блок настоящим продолжением блокчейна (напомним, блокчейн — цепочка блоков).
Алгоритм консенсуса призван обеспечивать достоверность транзакций через проверку точности проведенных действий, которая распределяется между многими участниками сети. В настоящее время выделяют четыре основных алгоритма консенсуса, каждый из которых имеет свои уникальные преимущества.
Мы рассмотрим лишь 2 наиболее популярных.
Алгоритм консенсуса PoW
Алгоритм Proof-of-Work (Pow) или “доказательство работы” является наиболее старым, проработанным и безопасным.
В PoW все транзакции доказываются с помощью сложных математических вычислений, достоверность которых может перепроверить любой пользователь сети. Майнеры решают задачу. Если майнер сумел решить задачу, формируется новый блок: в нем размещается очередной комплект транзакций, и они считаются подтвержденными. За свою работу майнер получает вознаграждение — оно формируется из награды за создание блока и комиссий за транзакции в данном блоке.
Такой подход дает несколько преимуществ:
- Консенсус PoW решает проблему взлома сети, в которых злоумышленник создает огромное число поддельных участников с ложной информацией, чтобы «задавить» получившимся большинством. Для того, чтобы реализовать подобный механизм в PoW потребуется обладание огромной вычислительной мощностьи.
- PoW обеспечивает честность — награда каждого майнера пропорциональна его вычислительной мощности (хешрейту). Если у майнера есть 2% хешрейта от всей сети, то он будет в среднем создавать 2% блоков и получать 2% распределяемой награды.
- Так как на вычисления тратятся реальные ресурсы (которые в случае сети биткойна измеряются тысячами долларов в минуту), у майнеров возникает совершенно новый стимул действовать в рамках правил — нечестное поведение немедленно лишает их реальных денег.
Стоит также отметить, что если среди майнеров появится злонамеренное большинство (так называемая атака 51%), они лишь смогут игнорировать блоки от всех остальных майнеров, чтобы забрать себе всю награду за майнинг в сети. Однако при этом даже если все майнеры в сети сговорятся, они не смогут обойти базовые механизмы безопасности биткойна — например, не смогут похитить биткойны пользователей.
Алгоритм консенсуса PoS
Алгоритм Proof-of-Stake (PoS) или “доказательство доли владения” функционирует подобно PoW, но с тем отличием, что майнерам не приходится решать сложные вычислительные задачи.
PoS является альтернативным механизмом PoW, и впервые был реализован в 2012 году в криптовалюте PPCoin (переименована в PeerCoin). Идея Proof-of-Stake заключается в решении проблемы Proof-of-Work, связанной с большими затратами на электроэнергию.
Достоверность произведенных транзакций подтверждают валидаторы. Proof-of-Stake для проверки и подтверждения транзакций требует от участников (условных майнеров) монеты, которые они хранят в сети. Эти монеты блокируются (осуществляется их стейкинг) и становятся на время стейкинга недоступными к иному использованию, выступая в роли голосов, имеющих право той самой “подписи”. При этом вознаграждение “за решение математической задачи” в PoS отсутствует, майнер (стейкер) получает вознаграждение из комиссий за транзакции. Чем больше “голосов” заблокировано стейкером в сети и чем дольше этот период, тем больше его вознаграждение (по аналогии с вычислительной мощностью PoW).
Так что же лучше?
Энергопотребление
У консенсуса PoW его главная особенность, является сама же по себе и крупнейшим недостатком — для обеспечения безопасности нужно «работать», то есть производить доказательства работы.
Вычисления, которые выполняются в рамках PoW, не служат никакой полезной цели, и это архитектурная особенность. До сих пор не придумано доказательство работы, которое бы выполняло общественно полезную роль. Поэтому общепринято считается, что ресурсы на майнинг (прежде всего, электричество) тратятся впустую (если не считать, что они тратятся на обеспечение безопасности пользователей). PoS не производит “ненужных никому” вычислений и с этой точки зрения на порядок энергоэффективнее.
Масштабируемость
Низкая скорость обработки транзакций — бич блокчейнов, которые работают медленнее привычных существующих систем. Это плата за безопасность и децентрализацию. Масштабируемость может увеличивать быстродействие.
С этой точки зрения PoW имеет худшие возможности по масштабированию. Ускорение обработки транзакций возможно путем “сегментирования” блокчейна — технологии, которая называется шардингом (sharding). В теории шардинг возможен для любого блочейна, однако на практике функционирующие модели шардинга пока существуют только в блокчейнах с консенсусом PoS.
Децентрализация
Баланс между децентрализацией и централизацией — ключевой вопрос для сетей блокчейнов. Хотя оба алгоритма консенсуса децентрализованы, есть несколько факторов, которые могут подтолкнуть блокчейн к централизации.
В случае PoW майнингом занимается целая индустрия и основные вычислительные мощности сосредоточены у относительно небольшого числа их владельцев, зарабатывающих большую часть вознаграждения сети. PoS имеет аналогичные проблемы, поскольку богатые пользователи, вложившие в стейкинг большие объемы, имеют больше шансов и возможностей получать вознаграждение. Соответственно, если исходить из того, что несколько процентов майнеров или стейкеров контролируют 30-40% сети, децентрализацию вряд ли можно назвать настоящей.
Безопасность
Безопасность сети — приоритет любого блокчейна. Теоретически, единственная возможная атака на сеть блокчейна — это так называемая “атака 51%”, когда кто-то получает контроль более чем над половиной сети.
В сети PoW подобная атака возможна с помощью контроля над мощностями майнинга, что требует гигантских вычислительных ресурсов и для таких огромных сетей, как биткойн или Ethereum, подобное практически недостижимо.
В сети PoS для проведения подобной атаки потребуется иметь более половины монет, находящихся в стейкинге. Соответственно злоумышленнику потребуется их приобретать, что уже само по себе экономически невыгодно, поскольку подобное приобретение автоматически многократно увеличит цену за счет столь огромного спроса.
Таким образом PoW и PoS можно считать одинаково безопасными, поскольку “атака 51%” не даст особенного выигрыша, соразмерного затратам на ее проведение.
Алгоритм Консенсуса в Блокчейне: что это? POW, POS и другие
Алгоритмы консенсуса составляют основу технологии блокчейн. Разберем подробно эту тему, а также ответим на самые популярные вопросы начинающих криптоэнтузиастов: «Что такое PoW и PoS?», «Алгоритм и протокол консенсуса – это одно и то же?», «Какой алгоритм консенсуса использует сеть Nervos?» и т. д.
Алгоритм консенсуса блокчейн платформыАлгоритм консенсуса может определяться как механизм, с помощью которого блокчейн сеть достигает консенсуса.
Публичные (децентрализованные) блокчейны построены как распределенные системы, и поскольку они не полагаются на центральные органы, распределенные узлы должны согласовывать валидацию транзакции. Именно здесь вступают в силу алгоритмы консенсуса. Они уверяют, что соблюдаются правила протокола, и гарантируют, что все транзакции происходят доверенным способом, поэтому монеты могут быть потрачены только один раз.
Прежде, чем мы погрузимся в разные типы алгоритмов консенсуса, важно понять различия между алгоритмом и протоколом.
Начнем с азов. Блокчейн — это децентрализованная сеть из блоков, содержащих данные. В криптовалютах эти блоки хранят информацию обо всех операциях внутри сети. Все блоки записываются в сеть последовательно один за другим и связаны в цепочку. При этом каждый блок содержит информацию обо всех предыдущих блоках.
Из такой сети нельзя ничего удалить, отредактировать или изменить задним числом — ведь пришлось бы переписывать всю цепочку с самого начала.
В блокчейне проверкой операций и подтверждением того, что они записаны верно, занимается встроенный механизм — алгоритм консенсуса. Благодаря которому децентрализованные ноды сети достигают согласия (или консенсуса) о текущем состоянии данных во всех блоках. Нода — это любой компьютер, подключенный к блокчейну, который проверяет и подтверждает транзакции, и хранит копию блокчейна.
Алгоритм консенсуса гарантирует соблюдение правил протокола и достоверность всех транзакций. Он отвечает за то, чтобы все ноды сети были согласны с добавлением в нее нового блока и поддерживает целостность и безопасность сети.
При этом важно понимать разницу между алгоритмом консенсуса и протоколом:
- Протокол — это правила работы блокчейна, по которым происходит взаимодействие нод сети, передаются данные о транзакциях и подтверждается добыча блока.
- Алгоритм консенсуса — это механизм проверки выполнения правил: верны ли балансы и подписи, все ли транзакции корректны.
Например, Bitcoin и Ethereum — это протоколы, а Proof-of-Work и Proof-of-Stake — это консенсусные алгоритмы. Не все криптовалюты работают на основе блокчена. Например, Ripple использует консенсусный реестр — Ledger. Это аналог блокчейна. Компания разрабатывает сеть для финансовых организаций, чтобы сделать международные транзакции более быстрыми и дешевыми. Есть разные алгоритмы консенсуса для сетей блокчейна. Рассмотрим их подробнее.
Он используется в Bitcoin, Ethereum и Litecoin. Подход PoW был первым и сегодня он продолжает широко использоваться. PoW — это простая конструкция, которая обладает высокой устойчивостью к кибератакам. Этот подход полностью зависит от вычислительных мощностей каждого члена сети для решения проблем и достижения консенсуса при проведении транзакции.
Тот факт, что он требует ввода данных в своей сети, делает PoW очень трудным для взлома (любая успешная атака потребует, по крайней мере, 50% мощности хеширования всей сети), но это также делает его чрезвычайно затратным с точки зрения энергопотребления. По некоторым оценкам, Биткойн использует 32 ТВтч энергии в год, что примерно равно количеству электроэнергии, используемой всей Данией.
На основе PoW создаются другие консеснсусные модели. К примеру, мало кто знает, какой алгоритм консенсуса использует Nervos Network. За консенсус в Nervos CKB отвечает алгоритм NC-Max, основанный на Proof-of-Work, который предусматривает полные узлы. Каждый узел может участвовать в процессе консенсуса путем майнинга или проверки правильности новых блоков. Он повышает предел производительности сети и делает эгоистичный майнинг невыгодным. NC-Max использует частоту потерянных блоков в блокчейне как индикатор состояния сети и динамически регулирует интервал между блоками. Сокращенный интервал между блоками повышает пропускную способность и снижает задержку в подтверждении транзакций.
Proof-of-Stake (PoS) рассматривается, по крайней мере Ethereum, как наследник трона блокчейна. PoS действует как гораздо более энергоэффективное и децентрализованное воплощение алгоритма консенсуса. Переход крипто-гиганта Ethereum из PoW в PoS показывает потенциал, которым обладает альтернативный подход.
В тех случаях, когда PoW требует участия сети для совместной работы в создании узлов, PoS работает с вероятностями. Совет блокчейн определяет PoS следующим образом: «Proof of Stake опирается на вероятностную модель для выбора валидаторов, где вероятность того, что валидатор получит блок для решения, прямо пропорциональна количеству монет, внесенных им в качестве залога для защиты сети. Этот залог может быть изъят, если было замечено какое-либо нарушение со стороны валидатора.
PoA-консенсусы используют заранее назначенный набор аккаунтов, которые могут производить блоки и голосовать за принятие и исключение новых членов. Этот вид консенсуса — естественный выбор для корпоративных блокчейнов и тестовых сетей. Здесь может вообще не быть внутреннего токена, а при голосованиях за блоки и при выборах валидаторов 1 валидатор = 1 голос.
В POA процесс майнинга начинается как стандартный процесс POW с участием различных майнеров, пытающихся опередить друг друга в нахождении решения нового блока с помощью более высокой вычислительной мощности. При обнаружении нового блока система переключается на POS с новым найденным блоком, содержащим только заголовок и адрес вознаграждения майнера.
Алгоритм консенсуса Proof-of-Importance (PoI)Proof of Importance — доказательство важности.
Delegated Proof of Stake — делегированное доказательство доли владения. Это подвид модели Proof-of-Stake. Часто DPoS называют технологической демократией. Работу этого алгоритма можно сравнить с компанией, в которой каждый своим голосом может повлиять на выбор начальника или его увольнение, если последний не справляется со своими обязанностями. Суть DPoS состоит в том, что ноды сети методом голосования выбирают узел, который будет генерировать блоки. Работает правило: чем большим количеством монет обладает нода, тем больший вес имеет ее голос.
Raft — это согласованный алгоритм, разработанный как альтернатива семейству алгоритмов Paxos . Он должен был быть более понятным, чем Paxos, благодаря разделению логики, но он также формально признан безопасным и предлагает некоторые дополнительные функции. Raft предлагает общий способ распределения конечного автомата по кластеру вычислительных систем, гарантируя, что каждый узел в кластере согласовывает одну и ту же серию переходов состояний. Он имеет ряд эталонных реализаций с открытым исходным кодом с реализациями с полной спецификацией на Go, C ++, Java и Scala .
Он назван в честь «Надежный, тиражируемый, избыточный и отказоустойчивый». Raft не является византийским отказоустойчивым алгоритмом: узлы доверяют избранному лидеру.
Leased Proof of Stake — усовершенствованная версия Proof of Stake (PoS). В Proof of Stake каждый узел содержит определенную сумму криптовалюты и может добавить следующий блок в цепочку блоков. Однако, с помощью Leased Proof of Stake, пользователи могут сдавать в аренду свои монеты пользователям, держащим полные узлы (full nodes).
Чем выше сумма узла (вместе с монетами, взятыми в аренду), тем больше шансов, что для создания следующего блока будет выбран полный узел. Если узел выбран, пользователь будет получать процент от комиссии за транзакции, которые собирает этот узел. Протокол позволяет заработать на майнинге, не ведя самой добычи криптовалюты.
Доказательство потраченного времени — это механизм, который предотвращает высокое использование ресурсов и высокого потребления энергии.
Концепция была изобретена в начале 2016 года компанией Intel. Каждый участвующий узел в сети должен ждать произвольно выбранный промежуток времени, и первый, завершивший назначенное время ожидания, находит новый блок.
Каждый узел в блокчейне генерирует случайное время ожидания и переходит в спящий режим на указанный промежуток времени. Тот, кто «просыпается» первым, — и есть тот участник, у которого самое короткое время ожидания. Он «просыпается» и включает новый блок в цепочку, передавая информацию всей одноранговой сети. Затем повторяется тот же процесс для обнаружения следующего блока.
Консенсусная система Simplified Byzantine Fault Tolerance (SBFT)В SBFT один назначенный генератор блоков собирает и проверяет предложенные транзакции, периодически объединяя их в новый блок. Консенсус обеспечивается Генератором, который применяет правила (проверки), согласованные узлами (ядрами цепочки) к блоку и назначенным подписчиком блока. Другие (множественные) назначенные подписчики блоков ратифицируют предложенный блок своими подписями.
DBFT называется Делегированный византийский Отказоустойчивый механизм консенсуса, который обеспечивает крупномасштабное участие в консенсусе через голосование по доверенности. Владелец токена, голосуя, может выбрать бухгалтера, которого он поддерживает. Выбранная группа бухгалтеров, через алгоритм BFT, достигает консенсуса и генерирует новые блоки.
Консенсусная модель Proof of Capacity (PoC)Подтверждение емкости (POC) — это алгоритм согласованности используется в блокчейне и позволяет майнинг оборудованию использовать в сети доступное пространство на жестком диске для определения прав на майнинг вместо использования вычислительной мощности устройства.
Консенсусная система Proof of Burn (PoB)Доказательство сжигания. Протокол работает по принципу разрешения майнерам сжигать или уничтожать токены виртуальной валюты, что дает им право писать блоки пропорционально сгоревшим монетам.
Доказательство веса (PoWeight) — эта модель консенсусного алгоритма «взвешивает» каждого пользователя и определяет его вес в зависимости от количества монет, которыми тот владеет. Чем больше монет — тем лучше. Этот алгоритм обладает высокой масштабируемостью и является энергоэффективным.
Консенсусная модель Directed Acyclic Graphs (DAG)DAG не имеет структуры данных Блокчейн и способен обрабатывать транзакции асинхронно.
ЗаключениеВ заключении можно сказать, что блокчейн продолжает развиваться и будут появляться новые алгоритмы консенсуса, упрощающие работу с ним. Какой из них выбирать, решать самому пользователю. Сейчас майнеры стараются найти такие алгоритмы, которые снижают их издержки при добыче монет.
Новичкам: Обзор алгоритмов: PoW, PoS и POB
В этой статье мы расскажем вам о трех “братьях”: PoW, PoS и PоB.
Разберем, кто из них сильнее, кто умнее, и есть ли среди них Иванушка-дурачок☺
Полные их имена Proof of Work (PoW) — доказательство выполненной работы, Proof of Stake (PoS) — подтверждение доли владения и Proof of Burn (PоB) — доказательство сжигания. Если вы планируете (или уже начали) вкладывать средства в криптовалюту, вам нужно обязательно познакомиться с этими «братьями».
Суть алгоритма Proof of WorkИзначально задумка о том, чтобы внедрить условие, при котором какой-либо абстрактный ресурс становился бы доступным только после вычисления определенной сверхсложной задачи, была озвучена в 1993 году двумя разработчиками Мони Наор и Синтией Двор в научной статье.
Через 3 года Адам Бэк выпустил проект Hashcash — система доказательства правильности работы, главная цель которой — уменьшение количества спама и DoS-атак. Он описал придуманный алгоритм так: «Необходимо вычислить значение Х, при котором функция SHA(x) будет содержать n-е количество нулевых бит».
А в 1999 году Маркус Якобсен и Ари Джуэлс впервые ввели понятие — Proof of Work в своей научной статье.
Концепция Proof of Work разработана для защиты сервера от нежеланных DDos-атак и спама, с помощью внедрения специальной сложной задачи, решить которую без траты большого количества времени и ресурсов не возможно.
Суть работы алгоритма PоW сводится к:
- выполнению определенной ресурсоемкой задачи;
- возможности молниеносно проверить результат решения задачи.
Выполнение PoW-задач изначально не возможно человеком, они созданы для вычислительной техники. Компьютер решает сложную задачу, однако при этом затрачивает большие вычислительные мощности. А на проверку полученного результата уходит мало времени.
Объясним принцип работы PoW более простыми словами, на примере школьного урока:
Учительница математики задала сложную задачу со звездочкой всем ученикам в классе (майнерам в сети), и пообещала поставить высокую оценку (вознаграждение за майнинг) тому, кто решит ее первым.
Ученик (майнер) должен включить весь свой потенциал (энергию вычислительной техники), чтобы произвести математические вычисления для быстрого и правильного решения задачи.
Связь протокола Proof-of-Work и криптовалют
Сатоши Накамото взял за основу концепцию Hashcash, c вычисляемой хеш-функцией SHA-256, и добавил к нему механизм переменной сложности задачи, зависящей от общей способности участников сети. Уровень сложности пересчитывается каждые 14 дней. Если у майнеров получилось найти 2016 блоков быстрее, чем за две недели, то сложность увеличивается, если медленнее – задание становится более легким.
Проще говоря, механизм PoW дает возможность узлу сети проверять фактическое выполнение майнером расчетов. Заранее нельзя узнать, кто из майнеров в итоге выполнит задачу первым. Более того, быть первым, не означает — получить все текущее вознаграждение за поиск блока одному (12,5 BTC). Плату получают все майнеры, участвующие в поиске блоков, пропорционально их вкладу.
В 2011 году на форуме BitcoinTalk один из пользователей под именем QuantumMechanic предложил идею алгоритма PоS. Он внес ее как альтернативу используемому ранее в блокчейне Биткоин протоколу Proof-of-Work.
При его использовании, проверка транзакций происходит через узлы в сети блокчейн. Проще говоря, чем больше у инвестора в кошельке криптовалюты, тем быстрее он может найти новый блок, с целью подтверждения подлинности сделки, и получить за это еще и вознаграждение.
Через год появилась и первая криптовалюта на протоколе PоS– Peercoin. Уточним, что в ней применялся «гибридный» протокол: на начальном распределении токенов использовался PoW, а уже после добычи, осуществился переход на PoS. NхT и Blackcoin стали первыми криптовалютами со 100% алгоритмом консенсуса PоS.
Решающим фактором в алгоритме Proof-of-Stake того, кто из узлов найдет блок первым и получит за это вознаграждение — является размер доли (Stake).
Т.е. майнить первым будет тот, у кого больше монет в кошельке, и соответственно, получит больше вознаграждений за майнинг.
- PоS требует намного меньше ресурсов для защиты
- у PоS более высокая скорость валидации
- транзакционные комиссии ниже в PoS-сетях
- атака 51% усложняется в исполнении, так как это становится очень дорого. Но, даже если атака состоится — это нарушит работу сети блокчейн, и извлечь из этого выгоду будет сложно.
Но, есть у Proof-of-Stake и минус – это потенциальный сговор группы нод, который может привести к изменению правил блокчейна.
Суть алгоритма Proof of BurnПомимо двух популярных методов – PоW и PоS, есть несколько менее известных альтернативных методов, один из которых — Proof-of-Burn (PoB) — доказательство сжигания.
Доказательство сжигания в протоколе PоB заключается в том, что майнеры посылают монеты на некий специальный адрес, который их «съедает» — их нельзя оттуда вернуть или потратить, — эта транзакция записывается в блокчейне, являясь доказательством сжигания монет, после чего пользователь вознаграждается.
Идея Proof of Burn заключается в том, что сжигая криптовалюту, пользователь демонстрирует готовность к краткосрочным потерям ради долгосрочных инвестиций. Вознаграждение состоит в получении пожизненного права на майнинг, и чем больше пользователь сжег монет, тем больше вероятность того, что он будет майнить следующий блок. PоB может реализовываться по-разному, например, в один случаях сжигаются монеты той же валюты, которую предстоит майнить, в других – альтернативной. Кроме того, при использовании этого алгоритма ставка участников со временем тает, как в случае с Биткоином, где нужно инвестировать в более мощное оборудование для майнинга. Тут, чтобы сохранить шанс быть выбранным для майнинга следующего блока, нужно сжигать больше монет, показывая тем самым настрой на долгосрочную перспективу.
Есть и недостатки протокола PоB:Как и протокол PоW- доказательство выполнения работы, PоB связан с тратой ресурсов впустую. Кроме того, майнингом занимаются те, кто готов сжечь больше денег, и тут возникает проблема, аналогичная протоколу POS – доказательство доли владения – богатые становятся еще богаче.
Более того, нет никакой гарантии, что инвестор окупит сжигание монет, это рисковая инвестиция.
Подытожим:
Кто какой “брат”, среди этих трех алгоритмов, решать вам. Proof-of-Work и Proof-of-Stake – это два самых популярных протокола достижения консенсуса среди блокчейнов криптовалют. Proof of Burn только стремится к популярности этих двух протоколов. Не стоит забывать, что все чаще появляются и альтернативные протоколы для криптовалют, с совершенно новыми концепциями механизма консенсуса.
Кстати, вы можете подписаться на наш Telegram канал @Incrypted_net и получать новости максимально оперативно. В мире криптовалют и блокчейн все решают новости. А выигрывает тот, кто получает их раньше всех.
Крипто терминология: объясняем PoS/PoW
Наша серия статей подходит к концу, но есть еще много тем, которые можно обсудить. Как насчет того, чтобы рассмотреть аббревиатуру Pos/Pow? Давайте начнем!
Скорее всего, вы сталкивались с этой терминологией раньше, но давайте рассмотрим более подробно, что она означает.
Мы и так используем большое количество сокращений, когда речь заходит о цифровой валюте. Концепция PoS (Proof-of-Stake) дает большие возможности для генерирования цифровой валюты. PoW (Proof of Work) является концепцией, при которой безопасность сети гарантируется суммарной вычислительной мощностью ее участников. Чтобы как-то упростить рассмотрение этих вопросов, давайте начнем с PoW.
PoW является протоколом, который используется в экономике (или функцией, если вы предпочитаете этот термин). Для его обработки требуется компьютерное время. Это легко усваивается, не так ли? Нет? Ну, я не говорю, что это сложно, давайте попробуем упростить. Концепция PoW была разработана для того, чтобы можно было противостоять атакам DDoS, которые приводили к зависанию системы и отказывались обрабатывать запросы пользователей. PoW также противостоит спаму. Концепция PoW не требует большой вычислительной мощности от вашего процессора и эффективно защищает всю сеть. Это не идеальное решение вопроса, но надо — же с чего — то начать?
Каким образом концепции связаны с генерацией цифровой валюты? В крипто мире, PoW используется для защиты ваших монет, так как поддерживает децентрализованн
Простой пример: у вас есть цифровой кошелек и в данный момент он не синхронизирован. Как только вы подключаетесь к сети, он меняет свой статус на синхронизируемый
Концепция PoW является мерой безопасности и дает нам возможность обходиться без официальных органов регулирования наших коммерческих операций. И именно это нравится многим из нас. Это не эксклюзивная функция, которая доступна только избранным пользователям. Каждая новая монета работает с протоколом PoW с того момента, когда был запущен в обращение первый биткоин. Вопрос в том, что большинство разработчиков даже не знают, что он делает, не говоря уже о том, что их монета также работает по определенному протоколу.
С другой стороны, существует концепция PoS.
Большинство людей знает о ней больше, чем о PoW, так как она позволяет зарабатывать деньги, практически ничего не делая. Так что же означает технология PoS в глазах рядового читателя?
Первоначально PoS-протокол предполагалось использовать в качестве защитного протокола, который поддерживает работу PoW. Данный протокол ищет уязвимые точки в работе системы и оптимизирует их. Одной из наиболее известных таких проблем является атака 51%. Она может произойти в том случае, когда один майнер располагает компьютерной мощностью, которая составляет более половины от общего сетевого ресурса всей системы. В этом случае процент прибыли будет распределяться неравномерно и не каждый человек захочет, чтобы больше половины его монет достались другому.
Концепция PoS не является идеальной, она представляет собой одну из многих защитных стратегий. Она также позволяет вам заработать проценты на крипто валюте, которую вы держите в своем бумажнике. Допустим, вы стали держателем 0,5% от всех сгенерированных монет, добытых сообществом.
Пусть ваши монеты используют в своей работе функцию PoS. Это означает, что вы получите 0,5% от всех сгенерированных блоков только за то, что вы держите цифровые деньги у себя в кошельке. Это можно сравнить с банковским счетом, когда раз в год вы получаете определенный процент прибыли, которая переводится на сберегательный счет. PoS работает аналогичным образом это ваша награда за хранение монет в кошельке.
Конечно, есть в работе PoS и определенные минусы или побочные эффекты. Функция PoS в конечном счете приводит к постепенной инфляции всех монет.В перспективе их количество будет стремиться к бесконечности. Это означает снижение цены? Не совсем так. Большинство монет не достигают своей номинальной стоимости, так как сеть постоянно развивается. В связи с усложнением алгоритмов генерирования цифровых блоков, произойдет постепенное снижение их добычи. Но до этого момента концепцией PoS можно пользоваться. И ее защитные функции сохранятся после полной остановки сети.
PoS так же влияет на операционные издержки ваших монет. Криптомонеты, которые не поддерживают функцию PoS, станут работать с измененными комиссиями при проведении транзакций. Операционные отчисления будут зависеть от количества жетонов, которое вы отправляете или получаете. С поддержкой PoS операционные отчисления будут производиться по фиксированной ставке, независимо от количества монет, участвующих в сделке. Это лучший вариант, не так ли?
Если вы ищете аргументы, которые подтверждают целесообразность использования концепции PoS, то вам не придется долго искать. Биткоин использовал этот протокол с самого начала, но есть и другие монеты, которые так же используют PoS в своей работе. Это NovaCoin, PPCoin, и многие другие.
Proof of Stake (доказательство доли владения)
Поговорим о Proof of Stake (PoS). Просто о сложном.
Что это такое?
Это один из типов алгоритма консенсуса (consensus algorithm). Proof of Stake (PoS) переводится как «доказательство доли владения» кусочка сети.
Алгоритмы консенсуса являются неотъемлемой частью любой экосистемы, которая работает на базе блокчейнов. В централизованных системах есть контролер, который единолично принимает все решения. А вот в криптовалютах такого центрального пункта управления нет. Здесь децентрализация.
Но решения все же принимать как-то надо. Ведь нужно утверждать или отклонять транзакции, которые юзеры пытаются провести в системе.
PoS — в отличие от PoW — базируется на количество монет системы, которым ты владеешь. Если у тебя, например, 1% монет в экосистеме, то ты сможешь осуществлять майнинг 1% блоков. За это ты будешь получать комиссии.
B Bitcoin работает Proof of Work (PoW). PoW жжет огромные объемы электроэнергии, но зато такой алгоритм пока еще никто ни разу не хакнул.
А вот PoS пока внедрили на не очень крупных монетах вроде Decred и Peercoin. Есть подозрения, что PoS может оказаться более уязвимой к атаке 51%, чем PoW.
Если она более уязвима, то зачем тогда ее пытаются внедрить?
Просто в PoW есть свои большие проблемы. Во-первых, высокий огромные уровни потребления электроэнергии. А также низкая скорость обработки транзакций. Из-за этого Bitcoin очень сложно масштабировать (scalability), без чего не будет долгожданного внедрения (adoption) технологий по всему миру.
PoS эти проблемы решает, однако здесь есть две свои собственные точки уязвимости.
Во-первых, злоумышленнику может быть проще завладеть 51% монет в системе, после чего он может начать одобрять свои собственные фиктивные транзакции, что приведет к краху сети.
Во-вторых, здесь появляется проблема «богатые становятся все богаче, а бедные становятся все беднее». То есть, те пользователи, у которых много монет, имеют бОльшие шансы обработать транзакции и получить бонус.
Каждый раз, когда они это делают, у них становится еще больше монет. А вот те, у кого монет не очень много, имеют практически нулевые шансы получить бонусы и, следовательно, это им никак не помогает стать богаче.
В любом случае, никто не знает, как человек, который получит 51% монет, будет себя вести. Ведь говорят, что ему будет невыгодно создавать фиктивные транзакции и рушить систему, так как это приведет к автоматическому снижению стоимости его монет.
В Ethereum внедрили алгоритм консенсуса Casper. Это уникальная технология, которая включает элементы Proof of Stake.
ЕС предложили запретить майнинг криптовалют: Криптовалюта: Экономика: Lenta.ru
Глава Управления финансового надзора Швеции (Finansinspektionen) Эрик Тедеен и руководитель Агентства по охране окружающей среды (Naturvаrdsverket) Бьорн Райзингер предложили Евросоюзу запретить майнинг криптовалют на алгоритме Proof-of-Work (PoW). Совместное заявление опубликовано на сайте Finansinspektionen.
По мнению чиновников, добыча цифровых денег удерживает регион от достижения целей Парижского соглашения по изменению климата.
Proof-of-Work («доказательство выполнения работы») — механизм, с помощью которого проверяется подлинность и честность криптовалютных транзакций. Системы на основе PoW являются чрезвычайно ресурсоемкими. В настоящее время этот алгоритм использует большинство самых популярных криптовалют — Bitcoin, Ethereum, Litecoin, Dogecoin и другие. Разработчики Ethereum уже объявили о планах перейти от PoW к другому механизму — Proof-of-Stake (PoS), для которого не требуется майнинг.
Материалы по теме
00:01 — 13 сентября
Вопреки всему.
Первая в мире страна перешла на биткоин. К чему это приведет?
00:01 — 26 октября
Доходные игры.
Каждую неделю на крипторынке появляются десятки новых валют. Зачем они нужны, если есть биткоин?
Кембриджский университет и исследовательский проект Digiconomist подсчитали, что ежедневная добыча 900 биткоинов приводит к выбросу в атмосферу до 120 миллионов тонн углекислого газа в год.
По оценкам специалистов, на майнинг Bitcoin и Ethereum уходит примерно вдвое больше электроэнергии в год, чем на снабжение всей Швеции. Обратив внимание на эти показатели, шведские регуляторы разработали еще два предложения, которые помогут справиться с экологическими последствиями криптодобычи на национальном уровне.
Во-первых, Тедеен и Райзингер объявили о необходимости воспрепятствовать развитию майнинга и открытию новых «добывающих» предприятий на территории Швеции. Во-вторых, регуляторы предложили ввести новое ограничение для компаний, которые торгуют криптовалютой, добытой на основе PoW, или инвестируют в нее. Чиновники заявили, что таким фирмам следует запретить описывать свою деятельность как экологичную или «устойчивую».
В Канаде придумали способ компенсировать вред майнинга для экологии. Местная компания MintGreen в октябре заявила, что начнет отопление более 100 жилых и коммерческих зданий в городе Норт-Ванкувер с помощью энергии от майнинговых ферм. Эта технология поможет предотвратить попадание в атмосферу 20 тысяч тонн парниковых газов, которые мог бы произвести природный газ.
Сравнение Proof of Work и Proof of Stake
Если вы провели достаточно времени в крипто-сообществе, то наверняка были свидетелями споров о Доказательстве работы (PoW) и Доказательстве доли (PoS). Поклонники PoW будут утверждать, что это система транзакций, которую Сатоши Накамото считал лучшей для криптовалюты.
Тот, кто выступает в пользу PoS, станет доказывать, что майнинг устарел, он неэффективен и небезопасен по сравнению с PoS.
Вам наверняка интересно, какая система лучше и почему. Поэтому в этой статье мы приведём доводы обеих сторон и выясним, какое доказательство на самом деле более прогрессивное.
Proof of Work (Доказательство работы)
Когда Сатоши Накамото создал Биткоин в 2009 году, он предполагал, что валюта не будет зависеть от доверия к третьей стороне, а в её основу ляжет распределённая система управления. Это позволило бы децентрализовать Биткоин как в технологическом, так и в финансовом плане.
Например, когда вы осуществляете транзакцию через какую-либо систему, сторонние организации (банки, кредитные/дебетовые карты, PayPal) обрабатывают ваши переводы.
Если Марк отправит Салли $100, учреждение положит на счет Марка $100 долларов и снимет с Салли эту же сумму.
Все деньги обрабатываются третьей стороной, поэтому ни одно из транзакционных средств не принадлежит ни Марку, ни Салли, пока они не выведут их из системы.
Биткоин отличается от традиционных финансовых центров тем, что он не полагается на доверие. Это не означает, что вы не можете доверять Биткоин и блокчейну. На самом деле всё наоборот. Недоверительный характер Биткоин подразумевает peer-to-peer обмен без необходимости в стороннем посреднике.
Традиционные организации заменяются майнерами, которые работают от имени владельцев биткоинов, чтобы успешно обработать транзакции.
Чтобы убедиться, что эти переводы одобрены, майнеры используют вычислительную мощность своего компьютера для решения зашифрованных алгоритмов для каждой транзакции. Это то, что мы подразумеваем под Доказательством работы.
В рамках системы Proof of Work майнеры конкурируют за возможность проверки того, что все транзакции внутри блока-кандидата (блок, который в настоящее время строится) являются законными.
Чтобы сделать это, они должны решить зашифрованные задачи, которые проверяют целостность транзакционных монет.
Первый майнер, решивший алгоритм, получает небольшую сумму в обрабатываемой валюте, также известную как вознаграждение за блок. Как только задача будет решена, транзакции создадут блок, который хранится в публичной книге на блокчейне, а майнер объявляет о решении алгоритма на всю сеть.
Как вы видите, для PoW характерны конкуренция и компьютерные вычисления. Представьте себе международное математическое соревнование, в котором заранее решённое доказательство (блок) даётся конкурентам (шахтерам).
Тот, кто решает это доказательство, сначала получает приз (вознаграждение за блок), а затем результат публикуется в интернете, чтобы все могли его увидеть (блок устанавливается в блокчейн).
Proof of Stake (Доказательство доли)
Доказательство доли полностью отличается от Доказательства работы. Вместо того, чтобы строить блоки через вычисления, создатель блока определяется его долей в определённой валюте.
В рамках этой системы для создания блоков выбираются форджеры (эквивалент майнеров) на основе их доли в нужной валюте и её возраста. Например, у вас есть 500 000 QTUM. Прежде всего, позвольте нам гипотетически поздравить вас — это очень большая сумма.
Если вы хотите больше узнать о том, что такое QTUM, читайте статью Что такое QTUM: быстрый и простой гайд
Возвращаясь к примеру, в системе Proof of Stake вы с большей вероятностью создадите блок, нежели пользователь с 100 000 QTUM. Пойдём ещё дальше.
Если бы вы хранили 500 000 QTUM на одном и том же адресе в течение года, вы скорее бы сгенерировали следующий блок, чем тот, у кого также есть 500 000 QTUM, но кто удерживает их полгода.
Представим другую аналогию.
Ваши шансы выиграть в лотерею увеличиваются на основе того
- Сколько денег вы вложили в нее.
- Сколько времени вы покупали билеты.
Вы не будете зарабатывать миллионы долларов, удерживая любимую валюту PoS, но сможете обеспечить себе хороший пассивный доход поверх инвестиций.
Важно отметить, что для того, чтобы доля была выбрана, валюта должна храниться в родной сети монеты. Поэтому, если вы купили QTUM, как в приведенном выше примере, вам нужно будет хранить их в основном кошельке QTUM. В системе PoS также нет вознаграждений за блок.
Здесь нет никаких ориентированных на работу стимулов, как у майнеров — форджеры получают только комиссионные за транзакции.
Также существует разница между делегированным доказательством доли и регулярным доказательством доли, но это тема для ещё одной статьи.
Монеты PoW
Гибриды PoW/PoS
Монеты PoS
Ключевые различия
Сторонники PoW скажут вам, что это алгоритм позволяет коинам функционировать более эффективно в качестве валюты. По их мнению, модель PoS побуждает пользователей удерживать монеты в течение длительного времени, что делает их неактивными.
Однако поклонники PoS будут защищать общее превосходство своей системы. Во-первых, алгоритм решает проблему потребления энергии, которую создал Bitcoin. По мере того, как в сеть Биткоин добавляются новые транзакции и пользователи, требуется больше вычислительной мощности для обеспечения её роста.
Чем больше мощности нужно, тем выше становится необходимый хешрейт. Растёт объём работы, которую должен проделать компьютер для генерации блоков, что приводит к большему потреблению энергии.
Рост стоимости биткоинов и трудности с добычей экспоненциально связаны с потреблением энергии, и критики считают это неразрешимой проблемой в рамках модели PoW. Именно по этой причине сеть Биткоин потребляет больше энергии, чем 159 стран вместе.
Доказательство доли защищает от 51%-атаки на блокчейн. Как мы видели на примере недавней гражданской войны между Bitcoin Cash и Биткоин, несоразмерная мощность добычи может привести к фактической централизации сети блокчейна.
Чтобы контролировать большую часть цепи PoS, валидатор должен владеть 51% или более от общего объема криптовалюты. Поэтому, чтобы кто-то мог атаковать блокчейн Cardano, он должен купить валюту на 609,286,157,643 долларов. Мы этого не наблюдаем.
У PoS и PoW есть свои плюсы и минусы, и мы будем рады наблюдать, как рынок реагирует на монеты, которые используют какую-то из этих систем либо гибрид обеих.
И последнее, что нужно помнить о PoW — после того, как все монеты будут добыты и распространены, вознаграждения за блок перестанут существовать. Это может стимулировать монеты PoW обновиться до модели PoS, но время покажет, как поведёт себя рынок в этом случае.
Над статьями работает команда авторов, переводчиков и редактор. На сайте команда Privatefinance.biz публикует информационные статьи, обзоры, рейтинги, гайды о торговле на финансовых рынках и инвестировании, рекомендации по выбору брокера и инструментов инвестирования, актуальные новости из мира финансов.
Почта для связи с нами: [email protected]
Основные различия между PoW и PoS Cryptocurrency Mining | от NovaMining | NovaMining Media
Следуя за миром криптовалют, вы, вероятно, слышали о майнинге, в частности о Proof of Work и Proof of Stake. В этой статье мы собираемся проанализировать две основные концепции: PoW ( Proof-of-Work ) и PoS ( Proof-of-Stake ), чтобы понять разницу, плюсы и минусы обоих. системы, используемые для майнинга криптовалют.
Что такое Proof-of-Work (PoW)?
Давайте возьмем для примера Bitcoin , хотя все, что мы пишем, действительно для любой монеты, добытой по протоколу PoW .
Процесс майнинга используется для подтверждения транзакций биткойнов, происходящих по всему миру. Все предыдущие транзакции записываются в блокчейн, и чтобы убедиться, что все, что написано в блокчейне, верно, необходима децентрализованная система, которая подтверждает, что определенная транзакция произошла в определенное время.
PoW — это протокол, предназначенный в первую очередь для предотвращения и сдерживания кибератак в сети (на самом деле имеет непомерную стоимость попыток совершить атаки, намного больше, чем то, что кто-то заработал бы на этом ), и это также позволяет распределенный консенсус « доверенных » транзакций.
Наличие распределенного консенсуса означает, что вам не нужно доверие и участие третьих сторон для отправки или получения денег в Интернете, вам нужно только убедиться, что транзакция успешна, убедившись, что это записано в цепочке блоков.
В частности, PoW необходим для решения исключительно сложных математических задач, процесса, называемого майнингом, который используется для записи новой группы транзакций без доверия в цепочке блоков.
Когда происходит транзакция с биткойнами, на самом деле происходит следующее:
• Все непроверенные транзакции « вместе » составляют так называемый « блок »;
• Майнеры проверяют законность этих транзакций: для этого им необходимо решить сложную математическую задачу;
• Первый майнер, решивший проблему « блока », получает вознаграждение за выброс биткойнов по протоколу;
• Наконец, транзакции записываются в публичный блокчейн.
Поиск решения — это, по сути, игра, в которой кто первым решает, первым получает награду, а проверка правильности решения проста и общедоступна. Майнеры не могут обмануть систему, потому что они используют реальные ресурсы для обработки этих решений.
На самом деле для майнинга требуется большое количество энергии и специального оборудования, называемого ASICs .
Вот где рождается основная проблема с PoW: эти ресурсы требуют много энергии для работы компьютерных групп, которые вычисляют несколько возможных решений.
С экологической точки зрения это не идеал, и это приводит к тому, что горняки несут высокие затраты на энергию, а также наносят вред окружающей среде, если не используются возобновляемые источники.
Тот факт, что вам нужна значительная вычислительная мощность, больше, чем может себе позволить средний человек, означает, что сообщество майнеров становится меньше и более эксклюзивным.
Теоретически это противоречит основной идее децентрализации, лежащей в основе криптовалют, но на самом деле, глядя на график ниже, можно увидеть несколько майнинговых пулов с более 51% вычислительной мощности ( цифра, которая позволяет « » атака ”на сеть майнерами ) кажется откровенно очень сложной.
Что такое Proof-of-Stake (PoS)?
PoS также является системой для проверки транзакций, поэтому цель такая же, как и у PoW , но результат получается другим способом.
Proof-of-Stake выполняется майнерами, которые помещают некоторое количество своих монет в блок для проверки блоков транзакций.
Майнер детерминированно выбирается алгоритмом на основе количества монет, которыми он владеет, долгое время он ими владеет и других факторов, основанных на структуре алгоритма
Монеты также создаются в начале, и их количество никогда изменяется, и когда он создает блок, майнеры зарабатывают на комиссии за все транзакции, записанные в блоке.
Вам просто нужно доказать, что у вас есть определенный процент всех доступных валют определенной криптовалюты, а взамен вы получите комиссионные.
PoS будет быстрее и эффективнее, чем система PoW , поскольку технически любой может стать майнером, и она предлагает линейную шкалу относительно процента блоков, которые майнер может подтвердить, поскольку она основана на квоте криптовалюты. принадлежит.
На самом деле, крупные платформы, такие как Ethereum, решили перейти на эту систему, приняв этот протокол для подтверждения транзакций.
Технологическая конкуренция по протоколам и алгоритмам, которые определят будущее Интернета, которое, как ожидается, будет децентрализованным, только начинается. Никто не может определить, кто добьется успеха сегодня, потому что принятые решения продолжают развиваться.
КРЕДИТЫ
Эта статья была первоначально написана на итальянском языке и переведена на английский Стефания Стимоло для NovaMining .
Типы цепочек блоков: PoW, PoS, частные и DLT
Не все цепочки блоков одинаковы; их разнообразные механизмы консенсуса имеют уникальные последствия для доступности, безопасности и устойчивости.
Типы блокчейнов
Хотя блокчейн может показаться многим монолитной технологией, существуют большие различия в том, как функционируют разные сети блокчейнов. Одним из фундаментальных отличий является тип механизма консенсуса, который использует каждый блокчейн.Механизм консенсуса — это процесс, посредством которого распределенная сеть достигает соглашения об информации в сети, например, о том, действительны ли транзакции и в каком порядке они происходят. Механизм консенсуса также играет ключевую роль в защите сети блокчейнов от злоумышленников, таких как хакеры.
Большинство общедоступных сетей блокчейнов сегодня используют процессы, называемые Proof of Work (PoW) или Proof of Stake (PoS), для обеспечения консенсуса, в то время как частные — или «разрешенные» — блокчейны и технологии распределенной книги (DLT) могут быть структурированы в различных способы расставить приоритеты в скорости, безопасности и масштабируемости.Здесь мы рассмотрим наиболее распространенные механизмы консенсуса блокчейна, чтобы получить лучшее общее представление о различных реализациях:
Proof-of-Work Blockchains
Механизм консенсуса PoW является одним из наиболее широко используемых методов в блокчейне и был популяризировал сначала биткойн (BTC). Определяющими компонентами систем PoW являются майнеры и электричество, которое они расходуют для выполнения расчетов, подтверждающих транзакции BTC. Майнеры используют компьютерное оборудование для запуска сетевых узлов, которые используют вычислительную мощность для алгоритмического решения математических задач, называемых доказательством работы.Майнер, решающий головоломку, первым подтверждает самый последний блок транзакций в цепочке блоков. Затем успешный майнер транслирует новый блок всем другим узлам, которые, в свою очередь, подтверждают его точность и добавляют этот блок к своей копии цепочки блоков, создавая проверяемую запись данных для всей сети. Этот процесс проверки представляет собой консенсус. Только после подтверждения этих данных в сеть можно добавить новый блок. Майнеры получают недавно отчеканенную криптовалюту, вознаграждение за блок (в случае Биткойна, они получают BTC) за то, что они первыми подтвердили новый блок данных и добавили его в цепочку блоков PoW.
Блокчейны Proof-of-Work нацелены на создание блоков с постоянными интервалами — например, Биткойн генерирует один блок примерно каждые десять минут. Сети PoW ограничены с точки зрения их скорости и масштаба, потому что процесс подтверждения работы очень энергоемкий. Более того, PoW-сети имеют более или менее сложный код в зависимости от вычислительной мощности сети. Вы можете думать о вычислительной мощности как о простом соревновании: чем больше вычислительная мощность, тем больше конкуренция, а значит, труднее доказывать свою работу.Но, несмотря на ограничения скорости и масштабируемости, блокчейны PoW исторически обеспечивали лучшую безопасность, сохраняя при этом значимую децентрализацию. Поскольку системы PoW являются распределенными, для злоумышленника чрезвычайно дорого захватить блокчейн, контролируя большую часть вычислительной мощности в сети. Затраты на оборудование, электричество и вычислительные ресурсы обычно слишком высоки, чтобы их можно было преодолеть.
Однако те же функции, которые делают блокчейны PoW безопасными, также повышают барьеры для участия в сети в качестве узла.Эксплуатация оборудования для майнинга и оплата соответствующего оборудования и затрат на электроэнергию слишком дороги для обычного пользователя, а майнинг во многих крупных сетях был монополизирован крупными операторами майнинга, которые приобрели влияние в управлении сетью.
Еще одним недостатком сетей PoW является то, что они энергоемки и, следовательно, наносят ущерб окружающей среде. Вычислительная мощность, необходимая для подтверждения работы, требует огромного количества электроэнергии. Например, сама сеть Биткойн имеет такой же годовой углеродный след, что и страна Новой Зеландии, и потребляет столько же электроэнергии, как Чили.Решение этих проблем было важным направлением технического развития в индустрии блокчейнов, и теперь появились другие решения.
Блокчейны Proof-of-Stake
PoS является вторым по популярности механизмом консенсуса и решает многие недостатки, обнаруженные в блокчейнах PoW, такие как отсутствие скорости, плохая масштабируемость, неэффективное потребление энергии и высокий барьер для входа. Примеры ведущих в отрасли блокчейнов PoS включают Polkadot, EOSIO и Cardano. Ethereum, который изначально был разработан как блокчейн PoW, находится в процессе перехода на блокчейн PoS под названием Ethereum 2.0.
Вместо того, чтобы майнеры проверяли транзакции, в блокчейнах PoS просто есть валидаторы. Валидаторы — это операторы сетевых узлов, которые проверяют данные, как и системы PoW, но не требуют энергоемких вычислений, чтобы получить право на проверку. Вместо того, чтобы работать над доказательством работы, валидаторы «делают ставки» на некоторые из собственных токенов блокчейна, чтобы получить право на выбор в качестве узла валидатора. Предполагаемый валидатор, по сути, сделает ставку на криптовалютные токены, встроенные в блокчейн, в качестве обеспечения.Когда приходит время проверить данные, хранящиеся в блоке транзакции в цепочке блоков PoS, система случайным образом выбирает валидатор для подтверждения данных. Хотя в некоторой степени случайны, некоторые переменные могут повысить вероятность выбора валидатора, в том числе количество токенов, поставленных валидатором. Когда блок подтверждается, этот валидатор обычно вознаграждается комиссией за сетевые транзакции, и процесс начинается с нового блока.
Блокчейны Proof-of-Stake обеспечивают безопасность сети и честность валидаторов, требуя от валидаторов делать стекинг своих токенов.Если валидаторы действуют злонамеренно или некомпетентно, они теряют свою долю и доступ к сети в результате процесса, называемого «разрезанием». Такая структура стимулов гарантирует, что валидаторы больше выиграют от законной деятельности, чем от нарушения правил. Есть много разных вариантов того, как работает этот общий процесс.
Поскольку валидаторам на блокчейнах PoS не нужно вкладывать средства в дорогостоящее оборудование и высокие затраты на электроэнергию, барьер для входа в цепочки блоков PoS для валидаторов, вероятно, ниже.Однако, если вы хотите стать валидатором, у вас все равно должно быть достаточное количество криптовалюты для ставок. Эта сумма варьируется в зависимости от блокчейна, но может достигать токенов на тысячи долларов. Блокчейны PoS также подвергались критике как плутократические, поскольку степень влияния валидаторов в сети часто пропорциональна размеру их доли.
С точки зрения устойчивости, блокчейны PoS, возможно, лучше для окружающей среды, чем сети PoW, поскольку они потребляют значительно меньше электроэнергии.Поэтому сторонники утверждают, что следует сосредоточить внимание на использовании механизмов консенсуса PoS в будущих блокчейн-проектах.
Delegated Proof of Stake (или DPoS) — это популярная эволюция концепции Proof of Stake, при которой пользователи сети выбирают делегатов для проверки следующего блока. Делегатов также можно назвать свидетелями или продюсерами блоков. Используя DPoS, вы голосуете за делегатов, объединяя свои токены в пул ставок и связывая их с конкретным делегатом. Сторонники говорят, что DPoS — это более децентрализованный и эгалитарный процесс достижения консенсуса, чем одно только Proof of Stake.
Частные и консорциумные блокчейны
Типы блокчейнов, в которых используются механизмы консенсуса PoW и PoS, обычно являются общедоступными и децентрализованными. Однако существуют две другие категории блокчейнов — блокчейны консорциума и частные блокчейны. Частный блокчейн — это блокчейн, управляемый централизованным объектом, который определяет, кто может взаимодействовать с блокчейном, проверять транзакции и кто может просматривать информацию, записанную в блокчейне. Блокчейн консорциума — это распределенный реестр, управляемый несколькими организациями, каждая из которых управляет сетевым узлом, участвует в консенсусе и имеет разрешения на просмотр определенных типов данных.Учитывая отсутствие децентрализации в этих сетях, этот тип технологии блокчейн часто называют технологией распределенной книги.
Частные блокчейны и блокчейны консорциума обычно используются предприятиями, которые стремятся использовать архитектуру блокчейна, но хотят, чтобы конкретная информация оставалась частной либо по нормативным причинам, либо по причинам конкуренции.
Общедоступные блокчейны, такие как Биткойн и Эфириум, устойчивы к цензуре и предлагают широкие экосистемы для разработки приложений и платформ.Однако блокчейны консорциума могут предлагать более быстрое время обработки транзакций и их легче модифицировать, но они представляют собой огороженные сады с ограниченным использованием за пределами частного консорциума.
JPMorgan Chase’s Quorum — это частная разрешенная версия сети Ethereum, предназначенная для облегчения межбанковского обмена информацией. Блокчейны консорциума в настоящее время разрабатываются в различных отраслях, включая страхование, отрасль распределения продуктов питания, отрасль финансовых услуг, и даже используются для создания прототипов цифровых валют центральных банков (CBDC) по всему миру.
Не все блокчейны одинаковы, и различные механизмы консенсуса по-разному влияют на доступность, безопасность и устойчивость. Точно так же не все типы блокчейнов одинаково хорошо подходят для каждого варианта использования. Хотя общедоступные блокчейны безопасны и устойчивы к цензуре, например, они не очень подходят для предприятий из-за своей прозрачности. Хотя PoW был стандартным механизмом консенсуса с момента запуска Биткойна в 2009 году, PoS, DPoS и DLT быстро набирают обороты в мире блокчейнов.
Криптопедия не гарантирует надежность содержимого Сайта и не несет ответственности за какие-либо ошибки, упущения или неточности. Мнения и взгляды, выраженные в любой статье Cryptopedia, принадлежат исключительно автору (авторам) и не отражают мнение Gemini или его руководства. Информация, представленная на Сайте, предназначена только для информационных целей и не означает одобрения каких-либо обсуждаемых продуктов и услуг или инвестиционных, финансовых или торговых советов.Перед принятием финансовых решений следует проконсультироваться с квалифицированным специалистом. Пожалуйста, посетите нашу Политику сайта Cryptopedia, чтобы узнать больше.
PoW против PoS против PoA: какой алгоритм консенсуса лучше?
(Фото: PoW против PoS против PoA: какой алгоритм консенсуса лучше?)
Унаследованный механизм Proof of Work (PoW) Биткойна считается безопасным и эффективным алгоритмом для достижения консенсуса в сети цепочки блоков.Однако взлом Ethereum Classic в 2020 году показал, что PoW проницаем и что злоумышленники могут использовать сети, используя механизм PoW. Хотя PoW Биткойна никогда не был взломан, он подвержен атакам 51% и в последнее время подвергается критике за то, что он является дорогостоящим.
По этим причинам Proof of Stake (PoS) начал набирать популярность.
Он энергоэффективен и не требует тяжелого оборудования для создания и проверки новых блоков. Однако, как и его предшественник, PoS также уязвим.
В этой статье обсуждаются PoW и PoS, а также их уязвимости. Наряду с этим, давайте поговорим о Proof of Authority (PoA) и попытаемся тщательно изучить, является ли это наиболее безопасным механизмом консенсуса на рынке:
Что такое PoW и его лазейки в безопасности?
Теоретическая концепция Proof of Work была впервые представлена Хэлом Финни в 2004 году. Однако Сатоши Накамото впервые использовал механизм консенсуса в сети Биткойн в 2009 году. Это позволило майнерам подтверждать транзакции и создавать новые блоки в цепочке блоков. децентрализованно.Таким образом, майнеры гарантируют, что никто не будет «дважды тратить» криптовалюты в сети распределенного реестра.
Хотя Биткойн был первым, кто реализовал PoW, алгоритм позже был принят на различных платформах на основе блокчейнов, включая Ethereum и Litecoin. Будучи безопасной моделью, PoW подвержен уязвимостям и потребляет много электрической и вычислительной энергии.
Проблемы с PoW
Кроме того, PoW Биткойна сам по себе производит около 69 миллионов метрик CO2.
Атаки 51%: если майнеры (группа майнеров) могут накапливать 51% хешрейта Биткойна, они могут временно нарушить правила, заблокировать транзакции или дважды потратить BTC. Взлом Ethereum Classic в августе 2020 года является классическим примером атаки 51%, которая вызвала реорганизацию более 7000 блоков, что эквивалентно 2 дням майнинга.
Что такое PoS и его уязвимость
Proof of Stake (PoS) — еще один механизм консенсуса, который позволяет сетевым валидаторам согласовывать единую истинную запись истории данных.В отличие от PoW, в котором есть майнеры и используются компьютеры и тяжелое оборудование для создания новых блоков, PoS имеет валидаторы и использует стейкинговые монеты для подтверждения существования блоков. Этот механизм энергоэффективен, хотя он сложен и имеет уязвимости безопасности, например:
Валидаторы блоков могут обладать большой мощностью, если количество валидаторов меньше.
Основным недостатком системы PoS является то, что она отдает предпочтение состоятельным пользователям — чем больше вы ставите, тем больше вероятность того, что блок будет проверен.
PoA — лучшая альтернатива PoW и PoS
Подобно PoS, Proof of Authority (PoA) имеет валидаторы, которые помогают достичь консенсуса в сети. Однако вместо монет валидаторы в PoA ставят на карту свою репутацию. Следовательно, сети PoA защищены путем проверки узлов, которые случайным образом выбираются как надежные объекты.
Поскольку PoA включает в себя подход, в большей степени связанный с человеческой безопасностью, включая валидаторов, которые ставят под угрозу свою репутацию, сеть, использующая этот механизм, является устойчивой и защищенной от повторного воспроизведения и атак 51%.Кроме того, модель PoA обладает высокой масштабируемостью, поскольку полагается на ограниченное количество валидаторов.
Но разве PoA не централизовано?
Механизм PoA не требует децентрализации. Хотя это всего лишь попытка сделать централизованные системы более эффективными, существуют платформы, работающие над распределением доверия к механизму PoA.
Например, Privateum, частная, глобальная и устойчивая финансовая криптоплатформа, добавляет архитектуру гибридной цепочки блоков, сеть-призрак и соответствующие процедуры KYB / KYC, чтобы сделать PoA максимально безопасным для сетей цепочки блоков консорциума.
Заключительные мысли
Механизм консенсуса в сети необходим для поддержания целостности ее экосистемы.
Хотя PoW требует больших затрат энергии, а PoS имеет уязвимости в безопасности, PoA — идеальный выбор, поскольку он очень безопасен и потребляет меньше энергии.
Однако PoA ориентирован на предприятия или частные организации, потому что это скорее централизованная модель для поддержания консенсуса в сети блокчейн.
Такие проекты, как Privateum, уже работают над повышением доверия к модели PoA; так что вскоре мы можем увидеть общедоступные сети, использующие механизм PoA.
Ⓒ 2021 TECHTIMES.com Все права защищены. Не воспроизводить без разрешения.
Теги:
Краткое введение в механизм консенсуса гибридного PoW + PoS
Новичок в концепции механизма консенсуса? Хотите знать, какие типы консенсусных алгоритмов использует блокчейн? В этой статье объясняются два наиболее часто используемых механизма консенсуса и основное внимание уделяется гибридному PoW + PoS.
Изучение блога
- Введение в блокчейн и механизм консенсуса
- Понимание PoW
- Концепция PoS
- Гибрид PoW и PoS
- Заключение
— это распределенная база данных записей всех транзакций или цифровых событий, которые были выполнены и переданы участвующим сторонам.Его также можно определить как основу цифровой криптовалюты BitCoin. Это постоянно растущая распределенная база данных, которая защищает данные от несанкционированного доступа. Блокчейн повышает доверие в бизнес-сетях с помощью таких строительных блоков, как общий реестр, прозрачность, механизмы консенсуса и криптография. Давайте обсудим, что именно означают механизмы консенсуса?
Механизм консенсуса блокчейна обеспечивает согласие между различными сторонами относительно текущего состояния блокчейна и определяет, кто может добавлять новые блоки транзакций.Кроме того, это гарантирует, что цепочка не будет переписана. В наши дни блокчейн набирает обороты. Если вы думаете о карьере в области блокчейнов, вы можете пройти лучшие курсы сертификации по блокчейнам и стать сертифицированным экспертом по блокчейнам .
Понимание PoWВ сети блокчейнов существуют различные способы децентрализованной проверки транзакций, один — это Proof of Work (PoW), а другой — Proof of Stake (PoS).Теперь, когда мы поняли концепцию механизма консенсуса, давайте начнем обсуждение с консенсусом Proof-of-Work (PoW).
Главный принцип, лежащий в основе этого консенсуса, — решать сложные математические задачи и делать наибольшее количество предположений как можно быстрее. Это требует большой вычислительной мощности, и, используя более эффективную майнинговую машину для выполнения вычислений, майнер может максимизировать прибыльность с точки зрения криптовалютного вознаграждения. В этом типе механизма консенсуса майнеры соревнуются за то, чтобы первыми найти хэш, относящийся к конкретному блоку, который может быть решен только с использованием чистой вычислительной мощности, чтобы сделать наибольшее количество предположений.Когда майнер находит правильное решение, он объявляет его по всей сети, получая вознаграждение в криптовалюте, предоставляемое протоколом. Биткойн — классический пример достижения консенсуса с помощью Proof-of-Work.
Концепция PoSProof-of-Stake — это консенсусный алгоритм, который устраняет основные недостатки PoW. В этом механизме каждый блок проверяется до того, как сеть добавит еще один блок в реестр блокчейна. В отличие от PoW, где майнеры должны решать сложные головоломки, в PoS майнеры могут присоединиться к процессу майнинга, используя свои монеты для стейкинга.Это позволяет пользователям добывать награды, используя минимальные аппаратные и программные ресурсы. Здесь мощность конкретного майнера зависит от того, сколько монет у него уже есть; таким образом, чем больше у вас монет, тем выше шансы, что указывает на то, что только самые богатые могут контролировать консенсус. Более того, человек, у которого достаточно денег для инвестирования, может купить безумное количество монет, тем самым уменьшив децентрализацию системы.
Гибрид PoW и PoSГибридные механизмы консенсуса PoW / PoS используют элементы моделей PoW и PoS при определении прав проверки транзакций, и для этого гибрид направлен на смягчение слабых сторон каждого механизма консенсуса.
Decred — наиболее заметный проект, использующий оба механизма консенсуса (PoW и PoS) в узнаваемых формах и объединяющий их вместе для создания гибридного механизма консенсуса. Это криптовалюта, ориентированная на управление, которая не использует ни только 1 CPU = 1 голос PoW, ни «1 токен = 1 голос» консенсуса PoS. Вместо этого он выбирает гибридный подход, при котором транзакции в сети Decred проверяются через гибрид обоих механизмов консенсуса.
Гибридный консенсус начинается с того, что майнеры PoW создают новые блоки, содержащие транзакции, которые должны быть добавлены в цепочку блоков.После создания этих блоков PoS-майнеры решают, подтверждать их или нет. PoS-майнеры покупают голоса, размещая часть своих токенов. Однако вместо проверки общего подсчета голосов гибридный механизм PoW / PoS случайным образом выбирает 5 «голосов» для определения эффективности вновь созданного блока; если 3 из 5 выбранных голосов положительны, блок добавляется в цепочку блоков. В обмен на эти услуги PoW-майнеры получают 60% вознаграждения за блок, PoS-майнеры получают 30%, а оставшиеся 10% выделяются на разработку.
ЗаключениеИз приведенного выше обсуждения ясно, что консенсусные алгоритмы делают природу сетей блокчейнов универсальной. Но ни один консенсусный алгоритм не может утверждать, что он идеален. Существуют различные другие механизмы консенсуса, такие как Proof of Activity, Proof-of-Burn, Proof-of-Weight, среди других.
Подобно Decred, как уже обсуждалось, Hcash — это децентрализованная кроссплатформенная криптовалюта с открытым исходным кодом, работающая в рамках гибридного механизма консенсуса Pow + PoS.Это гарантирует, что все блоки, сгенерированные PoW, должны быть проверены майнерами PoS, чтобы присоединиться к цепочке блоков. Благодаря тому, что в производстве блоков участвуют как майнеры, так и заинтересованные стороны, гибрид в значительной степени исключает возможность монополии на хэш-мощность и обеспечивает безопасность сети.
Если вы хотите узнать больше о различных технологиях блокчейн, вы можете записаться в Совет по блокчейнам, который предлагает обучение мирового уровня в области блокчейнов.
Чтобы получать мгновенные обновления о технологии блокчейн и узнать больше об онлайн-сертификации блокчейнов, посетите Совет по блокчейнам.
Proof-of-Stake и Proof-of-Work: объяснение различий
Хотя история транзакций Биткойн (BTC) надежно упорядочена с использованием доказательства работы (PoW), она потребляет много электроэнергии и количество транзакций, которые она может справиться сразу ограничено. В результате появились новые механизмы консенсуса, ориентированные на менее энергоемкий метод, при этом модель Proof-of-Stake (PoS) является одной из самых известных. Эти механизмы консенсуса позволяют компьютерным сетям сотрудничать, оставаясь при этом безопасными.
Для эффективного функционирования блокчейн-сетей необходимо решить несколько проблем. Например, без центрального органа, такого как банки или FinTechs (например, PayPal) в середине, децентрализованные сети криптовалюты должны гарантировать, что ни одна сторона в сети не тратит одни и те же деньги несколько раз. Кроме того, механизм консенсуса предотвращает сбой сети из-за хард-форка.
Однако в централизованной организации, такой как банк, совет лиц, принимающих решения, или регулирующих органов контролирует такую деятельность.В то время как криптовалюта основана на сообществе, поэтому цепочка блоков должна достичь консенсуса для проверки транзакций и блоков.
Proof-of-work и Proof-of-Stake — два основных механизма консенсуса, которые в настоящее время используются проектами децентрализованного финансирования (DeFi) для криптографического достижения консенсуса по криптовалютным сетям. Когда Сатоши Накамото создавал Биткойн (первую криптовалюту), им нужно было найти средства для проверки транзакций без участия третьей стороны. Чтобы достичь этого, они использовали механизм консенсуса, называемый доказательством работы, чтобы позволить сетям согласовывать, какие транзакции действительны.
Напротив, доказательство доли владения (PoS) — это современный метод консенсуса, который поддерживает новые проекты DeFi и криптовалюты. Некоторые проекты сразу начинаются с PoS или переходят на PoS с PoW. Однако создание сети консенсуса PoS прямо сейчас является важной технологической проблемой, и это не так просто, как использование PoW для достижения консенсуса в сети.
Что такое доказательство работы?
Доказательство работы было впервые предложено в 1993 году для борьбы со спамом в сети и атаками типа «отказ в обслуживании».Затем концепция PoW была популяризирована Сатоши Накамото для проверки новых блоков в сети Биткойн в 2008 году.
PoW основан на способности пользователей сети доказать, что вычислительная задача выполнена. Чтобы ответить на математическое уравнение, используется некоторая вычислительная мощность, известная как узел, и после решения уравнения проверяется новый блок в цепочке. Узел — это любое физическое устройство, такое как персональный компьютер, которое может принимать, отправлять или пересылать данные в сети других инструментов.
Решатель, который быстрее всех решает математическую головоломку, создаст криптографическую связь между текущим и предыдущим блоками и заработает недавно отчеканенную криптовалюту. Этот процесс известен как майнинг, а решатели известны как майнеры. Именно благодаря их совместным усилиям блокчейн остается безопасным для всех вовлеченных сторон. Более того, вычислительная задача решения этой головоломки называется доказательством работы.
Как работает PoW?
Блокчейн — это система, состоящая из серии блоков, упорядоченных в хронологическом порядке на основе порядка транзакций, называемого упорядочением цепочки блоков.Блок генезиса или нулевой блок — это первый блок в цепочке блоков PoW, который жестко запрограммирован в программном обеспечении. Этот блок по определению не относится к предыдущему блоку. Последующие блоки, загруженные в цепочку блоков, всегда ссылаются на предыдущие блоки и содержат полную и обновленную копию реестра.
В ходе соревновательной гонки, в которой некоторым участникам или майнерам предлагается тратить вычислительные ресурсы на отправку законных блоков, которые соответствуют правилам сети, алгоритмы PoW выбирают, кто сможет внести в реестр новые записи.Реестр отслеживает все транзакции и организует их в последовательные блоки, чтобы ни один пользователь не мог потратить свои средства дважды. Чтобы избежать подделки, реестр распространяется, что позволяет другим пользователям быстро отклонять измененную версию.
На практике пользователи идентифицируют подделку с помощью хэшей, которые представляют собой длинные строки чисел, которые служат доказательством работы. Хеш-функция — это односторонняя функция, что означает, что ее можно использовать только для проверки того, что данные, которые сгенерировали хэш, соответствуют исходным данным.
После этого узлы проверяют транзакции, предотвращают двойное расходование и решают, следует ли добавлять предложенные блоки в цепочку. Действие двойного совершения платежей в одной и той же валюте с целью обмана получателя этих средств называется двойным расходом. Двойное расходование нанесет ущерб сети и устранит одну из ее самых ценных характеристик: неизменность, децентрализацию и отсутствие доверия.
Proof-of-work делает двойные траты невероятно трудными, потому что изменение любой части блокчейна повлечет за собой повторный майнинг всех последующих блоков.Поскольку оборудование и мощность, необходимые для выполнения хеш-функций, дороги, пользователи не могут монополизировать вычислительную мощность сети.
Кроме того, для достижения консенсуса и обеспечения законности транзакций, записанных в цепочке блоков, протокол PoW сочетает вычислительную мощность с криптографией.
Майнеры соревнуются, чтобы найти правильный ответ на математические задачи во время процесса хеширования для создания новых блоков. Майнеры достигают этого, угадывая хэш, который представляет собой строку псевдослучайных чисел.Криптографический хеш (например, SHA-256) — это тип подписи текста или файла данных. Для текста SHA-256 обеспечивает почти уникальную 256-битную (32-байтовую) подпись.
При объединении с данными в блоке и обработке с помощью хэш-функции хеш-функция должна генерировать результат, который удовлетворяет заявленным требованиям протокола.
Майнеры, выигравшие хэш, затем транслируют его в сеть, позволяя другим майнерам проверить правильность ответа. Если ответ точный, блок добавляется в цепочку блоков, и майнер получает вознаграждение за блок.Например, текущее вознаграждение за майнинг биткойнов составляет 6,25 биткойнов.
Плюсы и минусы PoW
В PoW майнеры должны платить большие деньги за электричество для решения сложных математических задач и обработки блока в сети. Электричество используется для питания машин, которые генерируют цифровые активы в процессе проверки транзакций, называемом майнингом. Более того, расходы на энергию имеют решающее значение для безопасности сети, поскольку позволяют вести точный учет транзакций и придерживаться определенной надежной денежно-кредитной политики.
Кроме того, сеть остается защищенной, поскольку для мошенничества в цепочке потребуется, чтобы злоумышленник взял на себя 51% вычислительной мощности сети. Если блокчейн разветвляется в системе доказательства работы, майнеры должны выбрать, переходить ли к более новой сети разветвленного блокчейна или продолжать поддерживать исходный блокчейн.
Майнеру придется разделить свои вычислительные ресурсы между двумя сторонами вилки, чтобы поддерживать оба блокчейна. В результате, благодаря экономическому стимулу, системы доказательства работы естественным образом предотвращают постоянное форкинг и побуждают майнеров выбирать сторону, которая не желает нанести вред сети.С другой стороны, если вы уязвимы для атаки 51% или если вы не являетесь самым значимым держателем монеты для любого взаимозаменяемого алгоритма хеширования, люди, использующие более крупную монету, могут повернуть свое оборудование против вас и вытащить вас, а вы больше не может заработать стимул.
Эти характеристики поддаются теории игр, в которой майнеры должны действовать стратегически, чтобы оптимизировать свои инвестиции. Люди, подобно состояниям ограниченной рациональности, всегда будут выбирать самое простое решение.Переход на новую сеть усложняет задачу. Таким образом, теория игр помогает олигополиям избегать внутренней коррупции и принимать логичные решения.
Несмотря на вышеуказанные преимущества, PoW может быть довольно дорогостоящим и неэффективным с точки зрения использования ресурсов. Майнерам приходится справляться с самыми разными расходами, в том числе с новейшим оборудованием, которое быстро изнашивается. Горная промышленность, как правило, выделяет много тепла и может потреблять непомерную электроэнергию, в зависимости от местоположения майнера. Кроме того, комиссия за транзакции в системе резко возрастает, когда сеть становится перегруженной.
Что такое доказательство ставки?
В 2011 году на форуме Bitcointalk был предложен новый подход для устранения неэффективности механизма консенсуса PoW и снижения количества вычислительных ресурсов, необходимых для работы сети блокчейн. Вместо выполнения ощутимой работы эта концепция основана на существовании поддающейся проверке доли в экосистеме.
Другими словами, для проверки транзакций в криптосети пользователю нужно только показать, что он владеет определенным количеством токенов криптовалюты, которые присущи блокчейну.Этот тип механизма консенсуса, используемый сетями блокчейнов для достижения распределенного консенсуса, называется механизмом консенсуса доказательства доли владения.
Например, майнер A ставит 30 монет, майнер B ставит 50 монет, майнер C ставит 75 монет, а майнер D ставит 15 монет. В этом случае майнеру C будет отдан приоритет на запись и проверку следующего блока. В отличие от вознаграждения за блок в Proof-of-Work, Miner C будет собирать комиссию за транзакцию, то есть сетевую комиссию.
Как работает PoS?
Генезис-блок — это начальный блок в цепочке блоков PoS, который также жестко запрограммирован в программе.Последующие блоки, загруженные в цепочку блоков, всегда ссылаются на предыдущие блоки и содержат полную и обновленную копию реестра.
В сети PoS майнеры не соревнуются за право добавлять блоки. Вместо того, чтобы добываться, блоки часто называют «отчеканенными» или «выкованными».
Блокчейны PoS, в отличие от блокчейнов PoW, не ограничивают круг лиц, которые могут предлагать блоки на основе использования энергии. Несмотря на высокие энергетические потребности блокчейнов PoW, новые механизмы консенсуса, такие как доказательство доли владения, устраняют необходимость в майнинге.
Система Proof-of-Stake имеет несколько преимуществ по сравнению со схемой Proof-of-Work, в том числе более высокую энергоэффективность, поскольку блоки для майнинга не потребляют много энергии. Кроме того, вам не нужны передовые технологии для создания новых блоков. Доказательство ставки приводит к тому, что в сети больше узлов.
Больше узлов в сети помогает разработать нормы управления, обеспечивающие более сильный иммунитет к централизации. В системах PoS это стало возможным благодаря более высокой степени независимости от оборудования.В результате доказательство доли участия часто рассматривается как алгоритм консенсуса, который с наименьшей вероятностью приведет к централизации сети.
Пользователи, которые хотят, чтобы их включили в процесс добавления блоков в цепочку блоков PoS, должны поставить или заблокировать определенное количество криптовалюты сети в уникальном контракте. Их шансы быть выбранными в качестве следующего производителя блоков зависят от количества криптоактивов, которые они поставили. Если пользователи действуют злонамеренно, они могут потерять свою долю в результате своих действий.
PoS может включать в себя другие определяющие элементы, которые не всегда приносят пользу самым богатым узлам, включая продолжительность времени, в течение которого узел размещает свои деньги, а также чистую рандомизацию. Вознаграждение за блок в PoS относится к сетевой комиссии, предоставляемой блокчейном лицу, отправившему действительный блок, аналогично механизму PoW.
В PoS выбор блока основан на владении монетой; Таким образом, биржи предлагают услуги по размещению ставок, которые позволяют пользователям делать ставки в криптовалюте от своего имени в обмен на более стабильные вознаграждения.Несколько заинтересованных сторон могут присоединиться к пулу ставок, чтобы объединить свои вычислительные ресурсы и максимизировать свои шансы на получение вознаграждения. Другими словами, они объединяют свои возможности по ставкам во время проверки и проверки новых блоков, чтобы максимизировать свои шансы на получение вознаграждения за блок.
Плюсы и минусы PoS
Проблема больших потерь энергоресурсов решена в PoS. Кроме того, системы на основе PoS гораздо более масштабируемы, чем системы на основе PoW, и транзакции утверждаются намного быстрее.Масштабируемость означает, что система достигает более высоких транзакций в секунду (TPS), чем конкретные текущие системы, путем изменения параметров системы или изменения ее механизма консенсуса.
Сеть PoS обеспечивает масштабируемость за счет достижения консенсуса перед построением блоков, что позволяет обрабатывать тысячи запросов в секунду с всплеском задержки менее миллисекунды.
Proof-of-Stake, с другой стороны, имеет свой набор трудностей. Например, в сети по-прежнему доминируют наиболее значимые держатели токенов.Это дает больше возможностей для первых последователей и людей, у которых больше всего денег.
Поскольку концепция все еще относительно новая, у нее могут быть недостатки, которые еще не очевидны для криптосообщества. Эта парадигма, в отличие от Proof-of-Work, не имеет опыта работы. Кроме того, системы Proof-of-Take автоматически не препятствуют разветвлению. Валидатор получит дубликат своей доли на вновь разветвленной цепочке блоков, когда цепочка блоков разделится.
Дилемма «ничего не поставлено на карту» возникает, когда валидатор подписывается на обеих сторонах вилки, что позволяет им потенциально дважды потратить свои монеты и собрать удвойте количество комиссий за транзакцию в качестве возврата.
Proof-of-work vs. Proof-of-Stake
Из предыдущих объяснений очевидно, что оба механизма консенсуса имеют свои преимущества и недостатки. Все они преследуют ту же цель, что и перечисленные выше, но используют разные методы для ее достижения.
Критическое различие между различными механизмами консенсуса заключается в том, как они делегируют и вознаграждают проверку транзакции. Другие различия описаны в таблице ниже.
Когда следует использовать PoW или PoS?
Механизм консенсуса имеет решающее значение для распределенного проектирования сети блокчейн, поскольку он снижает централизацию субъектов, отвечающих за проверку транзакций.Чтобы сохранить неизменные, ненадежные и распределенные характеристики сети блокчейн, требуется полностью функционирующий механизм консенсуса.
Тип требуемого консенсуса зависит от потребностей сети. Например, доказательство работы требуется для предотвращения мошенничества, обеспечения безопасности и укрепления доверия в сети. Майнеры (или независимые обработчики данных) не могут быть введены в заблуждение относительно транзакции из-за защиты, обеспечиваемой PoW. Доказательство работы — это метод защиты истории транзакций криптоактивов, одновременно повышающий сложность изменения данных с течением времени.
Требование к участвующему узлу, демонстрирующее, что работа завершена и отправлена, дает ему право добавлять новые транзакции в цепочку блоков, защищая любую злонамеренную активность.
Если в сети много копий блокчейна, PoW помогает определить наиболее легитимную копию. Наконец, доказательство работы имеет важное значение для построения распределенных часов, которые позволяют майнерам свободно входить и выходить из сети, сохраняя при этом постоянную скорость работы.
Аналогичным образом, производительность и безопасность сети являются важными последствиями использования механизма на основе PoS.PoS используется, когда требуется высокая скорость транзакций для транзакций в сети в секунду и фактических расчетов по передаче по сети. Более того, валидаторы, вероятно, будут владеть значительными объемами сетевого токена, что финансово стимулирует их поддерживать безопасность цепочки.
Однако есть некоторые сомнения в надежности защиты PoS и PoW от угроз. Поэтому для безопасной проверки транзакций создается механизм проверки, называемый proof-of-space, или (проект Chia).Chia использует механизм консенсуса с подтверждением наличия и времени для решения некоторых проблем централизации, которые мешают блокчейнам PoW и PoS.
(PDF) Сравнение систем криптовалюты PoW и PoS
ISSN: 2502-4752
Индонезийский J Elec Eng & Comp Sci, Vol. 10, No. 3, июнь 2018: 1251 — 1256
положительное сальдо. Примерно через 14 дней необходимо выполнить обновление параметра threshold, и каждые 10
минут будет генерироваться новый блок.Многие другие блокчейны используют PoW, а не только блокчейн биткойнов [6].
2.2 POS подробнее
PoS является доказательством владения валютой. Таким образом, когда его владелец потребляет монету, это можно рассматривать как форму доказательства ставки
. У каждой монеты есть срок жизни, называемый возрастом. Каждый узел с помощью схемы хеширования генерирует возраст монеты
в рамках доказательства ставки.
Внедрение Proof-of-Stake может быть выполнено с помощью двух общих предложений; одна из них
, которая в настоящее время работает на практике, — это PPCoin (Peer-to-Peer Coin), созданная Санни Кингом [8].Этот дизайн работает по
, демонстрируя возможности будущих одноранговых криптовалют независимо от потребления энергии. Алгоритм доказательства ставки
PPCoins работает следующим образом: как только блок PoS создается
, майнер создает транзакцию по ставке монет, чтобы отправить немного денег себе на руку
с заранее определенным вознаграждением. На основе следующих параметров: ввод транзакции, некоторые дополнительные фиксированные данные
и текущее время (в виде целого числа, представляющего количество секунд с 1 января 1970 года), вычисляется хэш
SHA256.Затем вычисленный хэш проверяется на соответствие требованию доказательства работы, в значительной степени
, как и Биткойн, за исключением одной другой проблемы, которая заключается в том, что этот хеш-показатель обратно пропорционален возрасту монеты входной транзакции
. Когда коэффициент суммы валюты умножается на коэффициент периода владения, это то, что мы называем возрастом монеты
. Хеширование в основном зависит от времени и статических данных, поэтому дополнительная работа не приведет к быстрому созданию хешей
. Каждый вывод транзакции PPCoin может сгенерировать правильную работу, пропорциональную его возрасту и количеству содержащихся в нем PPCoin
.Мощность майнинга каждого PPCoin со временем растет по прямой, но
сбрасывается до нуля всякий раз, когда находит действительный блок.
Чтобы майнеры не могли повторно использовать свои монеты несколько раз, используется возраст монеты, поскольку для возраста монеты
неизменяемые данные, такие как период хранения. PoS выбирает PPCoin случайным образом каждую секунду, поэтому он дает своему владельцу
право создать блок. В пользу возраста монет ведутся сложные дебаты, то есть чем дольше вы не можете создать
за блок; ваши шансы на успех возрастут.Майнеры могут рассчитывать на более регулярное создание блоков, уменьшая стимул
к снижению риска за счет создания эквивалента централизованных пулов для майнинга [9].
Etheruem — это еще одно предложение Power of Stake, разработанное Виталиком Бутериным и предназначенное для работы
как децентрализованной системы с точки зрения создания сетей, таких как Интернет и приложения. Все системы, которые
поддерживают эту функциональность Etheruem, не бесплатны. Таким образом, сети, которым необходимо запустить приложение или программу, имеют
для оплаты уникального фрагмента кода.Etheruem классифицируется как цифровой носитель. Хорошо известно, что наличные деньги направляют процесс транзакции
между двумя сторонами без третьей стороны, как и Etheruem. Etheruem имеет около
хороших характеристик, которые делают его привлекательной системой PoS для криптовалюты: он поддерживает децентрализованные приложения;
с экономической точки зрения, стоимость проведения транзакции разумна по сравнению с другими решениями в мире криптовалюты
, ее основные активы солидны и консолидированы с 21 миллионами биткойнов, она имеет хорошие объявления и распространение
(пользователи в в рамках краудфандинговой кампании 2014 года было закуплено 60 млн.), хорошие исследования
и разработка для улучшения базовой технологии.
Ниже приведены некоторые статистические данные о продуктах и услугах системы Ethereum: Пять
Ethereum (ETH) выделяются майнерам, которые проверяют транзакции в сети каждые 12 секунд. Каждые
года добывается не более 18 млн Ethereum. Пять Ether создаются примерно каждые 12 секунд, когда майнер
обнаруживает блок или связку транзакций. Итак, исходя из приведенной выше статистической информации, очевидно, что
никто еще не знает об общем количестве Ethereum, и темпы создания Ethereum станут менее ясными после
2017, когда Ethereum планирует перейти на новую схему проверки. Алгоритм гармонии ставок.Следовательно, это
, вероятно, приведет к изменению правил создания Ethereum, и, таким образом, субсидия на майнинг может уменьшиться [10].
2.3 Сравнение POW и POS
Хотя в этой дискуссии есть бесчисленное множество аспектов, на мой взгляд, все сводится к двум вещам: безопасность
и экономика. Концептуально оба согласились достичь консенсуса, однако они различаются подходом, то есть
методологией, которой следует каждый из них.
Будет ли PoW считаться масштабируемым с точки зрения майнинга и надежности (т.е. безопасность) при сохранении стоимости
? Что насчет того же для PoS? Конечно, для взросления требуется больше ресурсов и, следовательно, больше затрат на
, чтобы улучшить такие инструменты, как безопасность? Насколько привлекательной будет одна система по сравнению с другой? Здесь полезно сделать паузу
и спросить, какой механизм использует Биткойн для достижения консенсуса.
Объяснение механизмов консенсуса: PoW против PoS
Объяснение механизмов консенсуса: PoW против PoS — самые популярные механизмы консенсуса блокчейна.Самая популярная система — это системы Proof of Work (PoW) и Proof of Stake (PoS). Механизм консенсуса предотвращает сбой сети из-за постоянного разветвления. В PoS нет математической головоломки, создатель нового блока выбирается детерминированным образом в зависимости от того, сколько монет у одного человека / стейкинговых монет. Системы PoS имеют одну и ту же цель — проверку транзакций и достижение консенсуса, однако процесс совсем другой.
Тернер ШуманКриптоаналитик и писатель
Центральным аспектом технологии блокчейн является распределенный реестр, который содержит записи всех предыдущих транзакций.Он называется распределенным реестром , потому что он не хранится в центральном месте, а хранится в сети компьютеров по всему миру. Ключом к работе распределенного реестра является обеспечение коллективного согласия всей сети с содержимым реестра; это работа механизма консенсуса.
За многими криптоактивами стоит механизм консенсуса. Целью механизма консенсуса является проверка достоверности информации, добавляемой в реестр i.е. сеть находится в состоянии консенсуса. Это гарантирует, что следующий добавляемый блок представляет самые последние транзакции в сети, предотвращая добавление двойных расходов и других недопустимых данных в цепочку блоков. Кроме того, механизм консенсуса предотвращает разрушение сети из-за постоянного разветвления.
Было разработано несколько различных механизмов консенсуса, каждый со своими достоинствами и недостатками. Все они служат той же основной цели, что описана выше, но различаются методологией.Основное различие между различными механизмами консенсуса заключается в том, как они делегируют и вознаграждают за проверку транзакций.
Самыми популярными механизмами консенсуса блокчейна являются системы Proof of Work (PoW) и Proof of Stake (PoS). Эта статья будет посвящена описанию и сравнению PoW и PoS, однако обратите внимание, что существует ряд других систем, таких как Делегированное подтверждение доли (DPoS) и Федеративное византийское соглашение (FBA).
Proof of Work (PoW)
Концепция Proof of Work существовала до криптоактивов.Идея была впервые опубликована Синтией Дворк и Мони Наор в журнальной статье 1993 года, однако только в 1999 году фактический термин «Proof of Work» был введен Маркусом Якобссоном.
В Белой книге Биткойна Сатоши Накамото теоретически предполагается, что единственный способ преодолеть силу сети цепочек цепочек — это атака 51% (Подробнее об атаках 51% в Основах цепочки блоков) В Белой книге Биткойн предложено использование Система Proof of Work, предотвращающая получение организацией большинства контроля над сетью.Подобное применение Proof of Work, возможно, является центральной идеей, необходимой для Биткойна, поскольку позволяет достичь ненадежного и распределенного консенсуса.
Как работает майнинг биткойнов:
- Группа транзакций объединяется в пул памяти (mempool).
- Майнеры проверяют законность каждой транзакции в мемпуле, решая математическую задачу.
- Первый майнер, решивший головоломку, получает вознаграждение в виде недавно отчеканенного биткойна (вознаграждение за блок) и комиссий за сетевые транзакции.
- Подтвержденный мемпул, который теперь называется блоком, прикреплен к блокчейну.
Тип головоломки, которую должны решить майнеры, имеет несколько ключевых характеристик, которые определяют систему Proof of Work:
- Головоломки асимметричны, что означает, что майнерам сложно решить, но правильный ответ легко проверяется сетью.
- Головоломки не требуют навыков, они требуют грубой силы. Это гарантирует, что одни майнеры не получат несправедливого преимущества перед другими.Единственный способ для майнера повысить свои шансы на решение головоломки — это получить дополнительную вычислительную мощность; что-то очень энергоемкое и капиталоемкое. Прочтите о вычислительной мощности, необходимой для получения большинства контроля над цепочкой биткойнов в системе безопасности цепочки блоков.
- Параметры головоломки периодически обновляются, чтобы время блока оставалось неизменным. Протокол Биткойн, например, имеет целевое время генерации блока 10 минут. Так, например, если среднее время блокировки за две недели снизилось до менее 10 минут, сеть автоматически увеличит сложность.Это, в свою очередь, увеличивает количество вычислений и среднее время, необходимое для решения головоломки.
Proof of Stake (PoS)
Системы Proof of Stake имеют одну и ту же цель — проверку транзакций и достижение консенсуса, однако процесс сильно отличается от систем Proof of Work. С Proof of Stake нет математической головоломки, вместо этого создатель нового блока выбирается детерминированным образом на основе его ставки. Ставка — это количество монет / токенов, которыми владеет человек.Например, если один человек поставит 10 монет, а другой 50 монет, то вероятность того, что человек, поставивший 50 монет, будет в 5 раз выше, будет выбрана в качестве валидатора следующего блока.
Ключевым преимуществом системы Proof of Stake является более высокая энергоэффективность. Исключив энергоемкий процесс майнинга, системы Proof of Stake могут оказаться гораздо более экологичным вариантом по сравнению с системами Proof of Work. Кроме того, экономические стимулы, предоставляемые системами Proof of Stake, могут лучше способствовать укреплению здоровья сети.Согласно системе Proof of Work, майнер потенциально может владеть нулем добываемых монет, стремясь только максимизировать свою прибыль. С другой стороны, в системе Proof of Stake валидаторы должны владеть и поддерживать валюту, которую они проверяют. Эти и другие преимущества будут подробно рассмотрены ниже.
Еще одно ключевое различие между Proof of Stake и Proof of Work заключается в том, что в Proof of Stake нет создания (майнинга) новых монет. Вместо этого все монеты создаются в самом начале.Это означает, что валидаторы должны быть полностью вознаграждены комиссией за транзакцию, а не новыми монетами.
Сравнение Proof of Work и Proof of Stake
Cost and Energy
Proof of Stake Системы могут стать гораздо более рентабельной и экологически чистой альтернативой системам Proof of Work. Вычислительная мощность, необходимая для работы системы Proof of Work, очень энергоемкая. Сеть Биткойн, например, требует годового потребления энергии, сопоставимого с Колумбией (57.6 ТВтч ежегодно) 1. Кроме того, конкурентный характер майнинга означает, что все больше денег вкладывается в более мощные компьютеры для майнинга, которые, в свою очередь, потребуют все больше и больше энергии.
1. Данные по состоянию на 3 апреля 2018 г. Получены с https://digiconomist.net/bitcoin-energy-consumingСистемы Proof of Stake не требуют майнинга или сопутствующей энергоемкой вычислительной мощности. В результате системы Proof of Stake требуют для работы лишь доли энергии.Более низкие затраты на электроэнергию также делают роль валидации более доступной для всех в сообществе, тогда как роль майнинга все больше зарезервирована для крупномасштабных операций.
Безопасность
Системы Proof of Stake в криптографии относительно новее, чем системы Proof of Work, и до сих пор не получили такого же уровня внедрения. В результате он не был так тщательно протестирован, как системы Proof of Work, и было выявлено несколько потенциальных угроз безопасности.
Постоянное разветвление блокчейна вредно для сети и приводит к нестабильности. В системах Proof of Work, если блокчейн разветвляется, майнеры должны будут принять решение продолжать поддерживать исходный блокчейн или переключиться на более новый разветвленный блокчейн. Чтобы поддерживать обе стороны вилки, майнеру придется разделить свои вычислительные ресурсы между ними. Таким образом, системы Proof of Work, естественно, препятствуют постоянным разветвлениям из-за экономических стимулов.
С другой стороны, системы Proof of Stake не препятствуют форкованию. Когда блокчейн разветвляется, валидатор получит дубликат своей ставки на вновь разветвленный блокчейн. Если валидатор подпишется на обеих сторонах вилки, он потенциально может потребовать вдвое большую комиссию за транзакцию в качестве вознаграждения и вдвое потратить свои монеты; это известно как проблема «ничего не поставлено на карту». От участника не требуется увеличивать свою долю для проверки транзакций на нескольких копиях блокчейна, поэтому нет экономических стимулов, предотвращающих такое плохое поведение.
Потенциальным решением проблемы «ничего не поставлено на карту» является введение депозита, который будет заблокирован на определенный период времени. Ethereum планирует перейти от системы Proof of Work к системе Proof of Stake где-то в 2018 году с предложенным протоколом консенсуса под названием Casper. Casper будет использовать депозитное решение, в котором валидаторы должны внести минимальный депозит для участия. Если протокол определяет, что участник нарушил набор правил, например отключился от нескольких вилок, депозит будет конфискован.
Централизация
Растущее беспокойство по поводу сетей блокчейнов, использующих системы Proof of Work, вызывает риск централизации. Как отмечалось ранее, роль майнинга в системах Proof of Work все больше зарезервирована для крупномасштабных операций. Контроль над сетями блокчейнов переходит от сообщества в руки все меньшего и меньшего числа людей, вопреки децентрализованной этике большинства криптоактивов.
Системы Proof of Stake потенциально обеспечивают более справедливое решение.Объем сетевого контроля, который участник может получить в системе Proof of Stake, прямо пропорционален тому, сколько он вкладывает. Если один участник инвестирует в десять раз больше, чем другой участник, он получит в десять раз больше контроля. Напротив, в системах Proof of Work, если майнер инвестирует в оборудование в 10 раз больше, чем другой, он фактически получит более чем в 10 раз большую вычислительную мощность. Это происходит в результате оптовых закупок и повышения эффективности высококачественного оборудования.В результате частным лицам становится все менее выгодно и труднее конкурировать с крупными майнинговыми фермами.
Снижение централизации объектов, контролирующих проверку транзакций, имеет фундаментальное значение для распределенной архитектуры сети блокчейн; вот почему механизм консенсуса играет такую важную роль. Правильно функционирующий механизм консенсуса необходим для поддержания ненадежного, неизменяемого и распределенного характера любой сети блокчейнов.
Ссылки:
Castor, A. (2017, 17 мая). A (Краткое) Руководство по консенсусным протоколам цепочки блоков . Источник: https://www.coindesk.com/short-guide-blockchain-consensus-protocols/
Rosic, A. (2017). Proof of Work vs Proof of Stake: Basic Mining Guide . Источник: https://blockgeeks.com/guides/proof-of-work-vs-proof-of-stake/
Manning, J. (2016).