Алгоритмы Proof-of-work и Proof-of-stake

Алгоритмы криптовалюты

PoW и PoS (Proof-of-work и Proof-of-stake) – это две самые известные модели подтверждения в криптовалютной инфраструктуре. Об отличиях и особенностях каждого из принципов поговорим в нашей новой статье!


Proof-of-work

Proof-of-work (дословно, доказательство работы) – это алгоритм защиты блокчейна от DoS-атак, спама и прочих злоупотреблений. Чем хорош этот принцип, он требует огромных вычислительных мощностей, то есть на среди майнеров побеждает тот, у кого круче и мощнее оборудование – это способствует вероятности, что вы будете подтверждать блок и соответственно получать награду. Поэтому сообразительные майнеры решили объединять свои мощности в так называемые пулы.

PoW-задачи, очевидно, не для ума слабого человека. Они решаются компьютером, причем довольно долго, а вот на проверку решенной задачи и полученного результата ресурсов и времени тратится гораздо меньше. В этом и состоит главная суть PoW механизма – делать много и долго, а проверять моментально и незатратно. Понимаете теперь, в чем прикол: злоумышленнику просто-напросто невыгодно взламывать блокчейн, так как он должна обладать минимум 51% всех мощностей, что, конечно же, практически нереально.

Впервые концепция "доказательства работы" была описана в 1993 г. в работе С. Дворк и М. Наор. Сам термин в той работе не использовался, но авторы предложили такую идею:

"Доступ к общему ресурсу откроется пользователю в случае вычисления некоторой функции, которая будет сложной, но посильной. Это даст возможность защитить ресурс от злоупотреблений".

Proof-of-work


Какое отношение PoW имеет к криптовалютам?

PoW имеет прямое отношение к проблеме консенсуса. Это что-то типа общего согласия участников сети по содержимому реестра, чтобы не плодились на каждом шагу новые блокчейны, никто не чувствовал себя в приоритете, цензурил пользователей, закрывал блоки и т. д. От консенсуса зависит безопасность и экономические параметры криптовалюты.

Так вот, в Биткоине консенсус достигается за счет PoW принципа, который обеспечивает способность сети проверить, что майнер выполнил все расчеты.


Насколько сложны вычисления?

Вычисления могут производиться исключительно в интерактивном режиме. Их сложность устанавливается так, чтобы она была по-настоящему сложной, не усложняя при этом процесс проверки. Кто угодно всегда может удостовериться, что майнер получил верное значение. Процесс нахождения блока очень трудозатратен и случаен. Из-за этого невозможно предсказать, кто именно решит задачу и найдет блок.

Вычисления

Все блоки содержат хеш предыдущего блока, тем самым образуя цепь. Изменить блок нельзя. Можно только создать блок на том же уровне. Он будет содержать в себе хеш предыдущего блока. Однако для этого придётся найти все предыдущие блоки. Сложность и ресурсоёмкость этого процесса делает взлом блокчейна технически невозможным.


Как PoW повлиял на майнинг?

Алгоритм консенсуса, используемый в Биткоине, создал индустрию майнинга и дал начало разработке специального оборудования, поскольку мощности, расходуемые на хеширование блоков, буквально огромны.

"Доказательство работы", потребляя много ресурсов, начало буквально пожирать электрическую энергию. И в этот момент криптосообщество задумалось об альтернативе. Так, появился Proof-of-stake.


Proof-of-stake

Второй по известности механизм доказательства работы в рамках технологии блокчейн. Впервые он был реализован в 2012 г. в PPCoin (позднее переименованном в PeerCoin). Суть алгоритма – в использовании долей в качестве ресурса, определяющего, какой именно узел получит право добычи следующего блока.

Proof-of-stake

В подходе Proof-of-stak узлы хешируют данные в поисках результата, который меньше определенного значения. Сложность распределяется пропорционально в зависимости от количества монет на счету пользователей.

Тут тоже все понятное: чем больше баланс на кошельке, тем вероятнее всего "замайнить" блок. Выглядит все так, словно вы получаете проценты от депозита, чисто за хранение своей валюты на кошельке. То есть, вообще говоря, вы даже ничего не майните, то есть не производите, а только подтверждаете. Этот процесс называется форжингом.


Преимущества и недостатки PoS

В пользу консенсуса на основе PoS приводятся такие аргументы:
  • Проведения возможной атаки потребуют больших средств, что делает ее бессмысленной с точки зрения потраченных денег.
  • Данный вид консенсуса также невыгоден для злоумышленников, поскольку он сам же и пострадает от своей атаки, причем в первую очередь.
Против:
  • PoS стимулирует аккумулировать средства в одном месте. Это не в лучшую сторону отражается на децентрализованности сети.
  • PoS система очень сильно сковывает и ограничивает, поскольку узлу всегда необходимо иметь связь с сетью, а деньги на счету должны оставаться нетронутыми.
  • Существует риск сговора, когда группа влиятельных нод договорится подменить под себя правила сети.


Какому алгоритму отдаётся предпочтение

Единомышленники PoW и PoS спорят уже очень долго. Но эти споры по большей части касаются теории. На практике вопрос безопасности и роль разработчиков в нем по-прежнему очень актуален.

Многие считают, что лучше всего будет использовать смешанный вариант PoS и PoW алгоритмов. Это уже активно практикуется и, вероятно, в скором времени будет внедряться в больших масштабах.

PoW и PoS

Вне зависимости от того, что PoS системы более лояльны к мощностям и обеспечивают высокий уровень безопасности, большинство криптовалют пока не хотят отказываться от PoW.


Другие механизмы доказательств

PoW и PoS считаются двумя наиболее распространёнными алгоритмами согласия. Однако помимо них есть целый ряд других механизмов со своими тонкостями и особенностями.

Список альтернативных механизмов довольно большой. Перечислим самые популярные:
  • Proof of Activity – смешанный подход, который сочетает в себе два других широко используемых алгоритма – доказательство работы (POW) и доказательство доли (POS).
  • Delegated Proof of Stake – за счет избрания подтверждающей стороны признается самой быстрой, эффективной, децентрализованной и наиболее гибкой моделью консенсуса.
  • Proof of Burn – идея заключается в том, что майнеры должны предоставить доказательство того, что они сожгли (избавились) от нескольких монет. Это самый дорогой вид доказательства работы (с индивидуальной точки зрения), но он не потребляет никаких ресурсов, кроме сжигаемого базового актива. Сжигаемая валюта как бы сама становится энергией для майнинга данной криптовалюты.
  • Proof of Capacity – алгоритм консенсуса, который позволяет майнинговому оборудованию использовать доступное пространство на жестком диске, чтобы заработать право на подтверждение, вместо использования вычислительной мощности интеллектуального устройства (как в PoW алгоритме) или доли майнера в криптовалюте (как в PoS).
  • Proof of Storage – концепция похожа на предыдущий механизм. Пользователь выделяет место, которое используется всеми участниками в качестве облачного хранилища.
Подпишитесь и получайте важную информацию вовремя!
PROFVEST в соцсетях: