Proof of Work vs. Proof of Stake

Proof-of-work (PoW) și proof-of-stake (PoS) sunt cele mai comune două mecanisme de consens utilizate de rețelele blockchain publice. Aceste sisteme oferă securitate rețelei și încurajează un grup descentralizat de participanți să colaboreze pentru binele comun al rețelei.

Oricine din lume poate participa într-un sistem bazat pe blockchain public. Nicio companie, bancă centrală sau guvern nu gestionează modul în care funcționează aceste rețele. Aceasta înseamnă că nimeni nu are control direct asupra blockchain-urilor populare, cum ar fi Bitcoin, Ethereum, Dogecoin sau Monero.

Asta pentru că aceste tehnologii sunt descentralizate. La fel ca internetul, nu există o singură persoană sau grup responsabil pentru întreținerea și gestionarea lor. În schimb, această responsabilitate este împărtășită între mii de indivizi din întreaga lume. Cu toate acestea, odată cu descentralizarea apar câteva întrebări importante:

1. Cum creezi un sistem robust, fără sistem de încredere, rezistent la agenți malițioși?
2. Dacă oricine poate adera la o rețea, cum promovezi participarea onestă și descurajezi actorii răi?
3. Fără un manager general, cum alegi cine poate propune, verifica și înregistra date pe blockchain?

Aici intervin proof-of-work (PoW) și proof-of-stake (PoS), cunoscute mai general ca mecanisme de consens pentru blockchain.

Consensul se referă la un acord asupra unei anumite informații într-un sistem sau într-un grup de oameni.

Consensul blockchain este o stare de acord între o rețea distribuită de computere cu privire la ordinea și validitatea informațiilor stocate într-o bază de date partajată.

Blockchain-ul Bitcoin și alte blockchain-uri care au urmat au fost revoluționare pentru că au rezolvat o problemă de lungă durată numită Problema Generalilor Bizantini. 

Problema Generalilor Bizantini este o problemă clasică în calculul distribuit care se ocupă de problema încrederii. Este o problemă de consens între plutoane distribuite, unde mai mulți generali încearcă să coordoneze un atac asupra unui oraș. În problemă, generalii nu pot comunica direct între ei și unii dintre generali pot fi trădători care le trimit mesaje false celorlalți generali.

În contextul blockchain-urilor, Problema Generalilor Bizantini este o problemă de consens. Într-o rețea blockchain, există mai multe noduri care încearcă să ajungă la un consens asupra stării registrului. Cu toate acestea, unele dintre noduri pot fi malițioase și pot încerca să le trimită informații false celorlalte noduri. Problema este că celelalte noduri trebuie să fie capabile să aibă încredere în informațiile pe care le primesc pentru a ajunge la un consens.

Blockchain-urile rezolvă Problema Generalilor Bizantini prin utilizarea unui algoritm de consens pentru a stimula toți participanții din rețea să fie de acord cu o singură versiune a adevărului. Acest lucru se face prin faptul că fiecare nod din rețea validează tranzacțiile și ajunge la un acord cu privire la validitatea tranzacției. Sistemul înregistrează apoi acest consens pe blockchain, creând astfel o sursă de adevăr imuabilă, sigură și împărtășită colectiv. Mecanismul de consens asigură faptul că toți participanții din rețea au aceeași versiune a adevărului și că tranzacția este validă.

Oamenii de știință din informatică au conceput această problemă în anii 1980, dar conceptele sale fundamentale provin dintr-un domeniu mai vechi al economiei numit teoria jocurilor. Matematicienii John Von Neumann și Oskar Morgenstern au fost pionieri ai teoriei jocurilor cu 30 de ani înainte de Problema Generalilor Bizantini. Cercetarea lor a analizat rezultatele jocurilor bazate pe comportamentele individuale ale jucătorilor, câștigurile și pedepsele.

Mecanismele de consens pentru blockchain încorporează aceste principii teoretice. Jucătorii care participă într-o rețea blockchain sunt stimulați să acționeze onest atât pentru ei înșiși, cât și pentru binele mai mare al rețelei. Actorii malițioși, pe de altă parte, se confruntă cu penalizări pentru comportamentul necinstit.

Ce este interesant este cum sistemele PoW și PoS obțin consens fără sistem de încredere în moduri complet diferite.

proof-of-work este un tip de mecanism de consens care necesită utilizatori ai rețelei numiți „mineri” să își dedice puterea de calcul pentru a finaliza o sarcină.

Mecanismul de consens bazat pe proof-of-work (PoW) a debutat la începutul anilor 1990 ca un sistem pentru prevenirea spam-ului prin -mail. Metoda a necesitat ca utilizatorii să rezolve o problemă criptografică înainte de a putea trimite un e-mail.

Pentru utilizatorii legitimi care trimit doar câteva e-mailuri, rezolvarea acestei singure enigme criptografice era o sarcină ușoară. Cu toate acestea, pentru un actor necinstit care caută să trimită e-mailuri spam în masă, cantitatea de putere de calcul necesară a făcut ca această întreprindere să fie mult mai costisitoare.

În ianuarie 2009, autorul sub pseudonim al ghidului oficial Bitcoin, Satoshi Nakamoto, a lansat protocolul Bitcoin. Acest sistem de numerar electronic peer-to-peer a prezentat o versiune adaptată a mecanismului PoW pentru a rezolva problema menționată a generalilor bizantini.

Mecanismul de consens bazat pe PoW utilizat în protocolul Bitcoin încorporează o competiție bazată pe criptografie. Utilizatorii concurează pentru ​​dreptul de a propune noi intrări în registru folosindu-și propriile computere.

Prin procesul de minare Bitcoin, minerii generează coduri aleatorii, de lungime fixă, numite hash-uri. Aceștia creează aceste hash-uri rulând intrări aleatorii printr-un algoritm de hashing criptografic. Făcând acest lucru, se produc coduri unice, de 64 de caractere hexazecimale (coduri care conțin doar numere de la 0 la 9 și litere de la A la F).

Minerii generează hash-uri aleatorii până când unul are același număr sau mai multe zerouri la început comparativ cu hash-ul țintă.

Hash-ul țintă este un număr stabilit de algoritmul de ajustare a dificultății protocolului blockchain.

Când un miner de succes depășește hash-ul țintă, acesta câștigă dreptul de a propune un nou bloc de tranzacții pentru a se alătura blockchain-ului. Dacă rețeaua consideră blocul propus ca fiind valid, minerul primește o recompensă bloc pentru eforturile sale. Dacă rețeaua determină că blocul este invalid sau fraudulos, nodurile resping blocul și efortul minerului este irosit.

Dacă te interesează să înveți mai multe despre criptografia din spatele criptomonedelor, poți consulta ghidul nostru pentru începători despre cum folosesc criptomonedele criptografia.

În schimbul efortului lor, minerii de succes câștigă bitcoin nou emis și orice comisioane pentru tranzacțiile pe care le-au adăugat în noul bloc. Această recompensă este cunoscută sub numele de recompensă bloc.

Este posibil ca minerii individuali să își combine resursele de calcul folosind grupuri de minerit pentru a-și crește șansele de a câștiga competiția de minerit. Orice recompensă obținută din blocuri este împărțită proporțional între participanții la grup.

Recompensele bloc respectă de obicei o politică monetară strictă, predefinită, în care recompensele sunt reduse sistematic în timp. Bitcoin, de exemplu, reduce numărul de monede nou create acordate pe bloc cu jumătate la fiecare 210.000 de blocuri (aproximativ o dată la patru ani). Această reducere, cunoscută sub numele de înjumătățire Bitcoin, reduce emiterea de monede noi care intră în circulație în timp.

Poți citi mai multe despre înjumătățirea Bitcoin în raportul nostru Kraken Intelligence, The Halving: Trends & Implications of Bitcoin's Supply Inflation Mechanism.

Odată ce un nou bloc de tranzacții a fost propus de minerul câștigător, minerii rămași din rețea verifică independent acele tranzacții. Odată ce ajung la consens cu privire la validitatea informațiilor stocate în bloc, blocul se alătură permanent blockchain-ului.

Prin cerința ca toți utilizatorii din rețea să confirme independent tranzacțiile propuse înainte de a fi finalizate, este aproape imposibil să cheltuiești de două ori soldul. Potențialul de a cheltui aceleași monede de două ori devine o amenințare doar dacă 51% sau mai mulți validatori sunt necinstiți. Cu toate acestea, acest tip de atac devine exponențial mai greu de realizat pe măsură ce rețeaua blockchain crește.

După ce competiția de minerit pentru fiecare nou bloc se încheie, aceasta începe din nou pe baza timpului în bloc pe care fiecare protocol este programat să-l urmeze. Pentru Bitcoin, blocurile noi sunt descoperite aproximativ o dată la 10 minute, dar timpul în bloc variază între criptomonede. Alte criptomonede, cum ar fi Litecoin și ZCash, creează blocuri noi o dată la 2,5 minute, respectiv la 75 de secunde.

Această caracteristică nu numai că menține rețeaua sigură, dar se asigură și că noi unități de criptomonedă sunt eliberate în circulație la o rată fixă, predeterminată.

Un avantaj al utilizării unui sistem PoW este securitatea. Tranzacțiile frauduloase pe blockchain-urile PoW stabilite necesită cantități masive de putere de calcul pentru a fi executate.

Actorii necinstiți pot comite fraude doar dacă controlează majoritatea, sau mai mult de 50 la sută, din puterea de calcul a rețelei. Acest tip de vulnerabilitate este cunoscut sub numele de atac la 51%. Dacă cineva ar putea controla peste 51% din rețea, ar putea reordona tranzacțiile, ar putea cheltui de două ori soldurile și ar putea bloca anumite plăți de intrare. 

Sistemele PoW sunt greu de atacat deoarece necesită echipamente specializate și o cantitate enormă de energie pentru a exploata rețeaua.

Cu toate acestea, cantitatea de energie consumată de blockchain-urile bazate pe PoW este o critică comună printre detractorii criptomonedelor. Dar este important de menționat că acest consum este o caracteristică intenționată. În cele mai multe cazuri, cu cât puterea de hashing este mai mare, cu atât securitatea rețelei este mai mare.

Pentru a ajuta la separarea faptelor de ficțiune cu privire la mineritul criptomonedelor, consultați ghidul nostru de demontare a miturilor despre criptomonede: „Bitcoin distruge mediul".

În cele din urmă, pentru a maximiza profiturile, minerii PoW trebuie să își mențină cheltuielile de funcționare cât mai scăzute posibil și să obțină energie ieftină și fiabilă. Mulți mineri folosescun amestec de energie sustenabilă pentru a-și menține costurile scăzute și pentru a atenua problemele de mediu.

• Bitcoin (BTC)
• Litecoin (LTC)
• Monero (XMR)
• Bitcoin Cash (BCH)
• Dash (DASH)
• Ethereum Classic (ETC)
• Dogecoin (DOGE)
• Siacoin (SC)

Spre deosebire de competiția deschisă a proof-of-work, proof-of-stake (PoS) folosește un set diferit de stimulente pentru a asigura faptul că participanții la rețea se comportă onest.

La trei ani după lansarea Bitcoin, doi dezvoltatori numiți Scott Nadal și Sunny King au creat mecanismul de consens bazat pe PoS. Scopul lor principal a fost de a produce un sistem mai eficient din punct de vedere energetic decât proof-of-work.

Cu proof-of-stake (PoS), participanții la rețea cumpără și blochează tokenurile native ale unui protocol pentru a valida noi blocuri de tranzacții. În schimb, aceștia pot câștiga recompense pentru punerea în staking (de obicei plătite ca dobândă pe activele lor puse în staking).

Multe blockchain-uri bazate pe PoS de vârf, cum ar fi Ethereum, Cardano, Algorand și Polkadot, își folosesc proprii algoritmi de selecție pentru a alege care stakeri câștigă dreptul de a propune noi blocuri.

Participanții cu mai multe tokenuri puse în staking sunt, în general, mai predispuși să valideze noi blocuri, dar există un grad aleatoriu programat în acești algoritmi particulari.

Acest caracter aleatoriu este conceput pentru a îmbunătăți corectitudinea și înseamnă că toți participanții la punerea în staking au o șansă de a câștiga recompense.

Ignite (fost Tendermint) este un alt mecanism popular de consens bazat pe PoS, prin care validatorii plasează voturi prevote, precommit și commit pentru noile blocuri care se alătură blockchain-ului. Blocurile cu o majoritate de ⅔ din voturi sunt confirmate în blockchain.

PoS folosește o abordare similară de stimulare a comportamentului onest ca PoW, cerându-le validatorilor să investească proprii bani. De asemenea, acest cost variază foarte mult între protocoale, inclusiv costurile pentru a rula noduri de validare.

Echipamentele nodurilor de validare PoS sunt adesea mult mai puțin costisitoare în general comparativ cu echipamentele necesare pentru a mina profitabil criptomonedele populare bazate pe PoW, cum ar fi bitcoin (BTC).

În majoritatea blockchain-urilor PoS, validatorii rețelei sunt nominalizați pentru a verifica blocurile de tranzacții, în loc să fie puși să propună unii împotriva altora blocuri noi. În schimb, validatorii câștigă recompense, uneori sub formă de dobândă anuală fixă, pentru ajutorul acordat în securizarea rețelei.

Persoanele fără cunoștințe tehnice sau cu cerințe minime legate de active pentru a deveni validator PoS independent își pot combina fondurile cu alți investitori.

În acest caz, mai mulți investitori mai mici pot aduna fonduri împreună pentru a forma o unitate de punere în staking unică. Persoanele sau grupurile de persoane alese cu cunoștințe specializate întrețin și operează aceste fonduri de punere în staking. Investitorii își împart apoi recompensele proporțional între ei și operatorii fondurilor de punere în staking.

Așa cum mecanismele de consens PoS stimulează validatorii să se comporte onest, ele pot, de asemenea, să-i pedepsească pentru comportamentele care se abat de la regulile protocolului. Dacă un validator sau un operator de fond de punere în staking delegat acționează fraudulos, unele protocoale le pot confisca parțial sau integral activele puse în staking. Cunoscut sub numele de „slashing”, acest mecanism stimulează și mai mult comportamentul bun în rețea.

Pentru a participa la procesul de punere în staking, majoritatea protocoalelor blockchain PoS le cer utilizatorilor să blocheze mai întâi o sumă minimă de tokeni pentru a se califica.

Pentru noul blockchain PoS al Ethereum, sunt necesari 32 ether – criptomoneda nativă a blockchain-ului – pentru a deveni validator. Cu toate acestea, au apărut protocoalele de punere în staking lichid pentru a reduce dramatic această barieră de intrare ridicată.

Pe blockchain-ul PoS al Polkadot, cerința minimă de punere în staking poate fi de doar 10 DOT sau de până la 350 DOT. DOT este criptomoneda nativă a Polkadot.

La fel ca blockchain-urile bazate pe PoW, rețeaua trebuie să verifice independent blocurile de tranzacții propuse recent pe blockchain-urile PoS înainte de a se alătura blockchain-ului.

Blockchain-urile PoS urmează de asemenea un program de emitere transparent care îi permite întregii rețele să vadă cum intră monedele noi în circulație.

Principalul beneficiu al blockchain-urilor bazate pe proof-of-stake este că sunt semnificativ mai eficiente din punct de vedere energetic decât protocoalele PoW. Pentru că validatorii PoS sunt nominalizați pentru a valida blocuri în loc să concureze folosind echipamente costisitoare, aceștia consumă mai puțină energie.

Principalul dezavantaj al mecanismelor de consens PoS sunt problemele de centralizare la punerea în staking.

În blockchain-urile PoS, cantitatea de tokeni pe care o persoană o pune în staking determină în principal probabilitatea de a fi selectată pentru a valida blocuri de tranzacții și de a câștiga recompense. Din această cauză, sistemele PoS i-ar putea favoriza pe cei cu mai mulți tokeni în detrimentul celor cu active mai puține puse în staking — ceea ce unii consideră că duce la centralizarea rețelei.

Din cauza acestei nereguli, mulți consideră că un număr mic de fonduri mari de punere în staking și investitori whale ar putea obține controlul centralizat al validării blocurilor. Acest factor contravine principiilor de bază ale criptomonedelor și reduce securitatea generală a rețelei.

O altă problemă pentru unele blockchain-uri PoS este lipsa lichidității. Uneori, utilizatorii nu își pot accesa activele puse în staking până când nu se încheie perioada de blocare. Această problemă reduce lichiditatea de piață a criptomonedei subiacente și împiedică investitorii să își acceseze fondurile mizate în timpul mișcărilor critice de pe piață.

Ambele mecanisme de consens rezolvă problema generalilor bizantini, dar în moduri foarte diferite. Mecanismul de consens PoW este un sistem testat la lucru care poate oferi niveluri incredibil de ridicate de securitate. Pe de altă parte, mecanismele de consens PoS devin din ce în ce mai populare ca alternativă mai eficientă din punct de vedere energetic și scalabilă.

• Ethereum (ETH)
• Polkadot (DOT)
• Algorand (ALGO)
• Avalanche (AVAX)
• Cardano (ADA)
• Cosmos (ATOM)
• Solana (SOL)
• The Graph (GRT)

Acum că ai învățat totul despre diferența dintre proof-of-work și proof-of-stake, ești gata să faci următorul pas în călătoria ta în lumea criptomonedelor? Apasă butonul de mai jos pentru a cumpăra criptomonede pe Kraken astăzi!

Vrei mai multe informații detaliate despre criptomonede și proiecte blockchain specifice? Dacă da, accesează Centrul de informare pentru a continua să înveți în acest domeniu în continuă expansiune.