Podejście określane mianem Proof of Work jest wykorzystywane przez gigantów branży krypto – w tym Bitcoin, Ethereum, Bitcoin Cash, and Litecoin – do osiągania konsensusu przy przetwarzaniu transakcji blockchainowych.
Po piętach depcze mu jednak inne podejście – w założeniu znacznie szybsze i zużywające mniej energii. Proof of Stake, bo to o nim mowa, ma wiele wspólnego z Proof of Work. Podobnie jak PoW, również jest mechanizmem, przez który rozproszona sieć użytkowników może podejmować decyzje odnośnie dodawania nowych bloków transakcji do blockchaina.
Gdzie więc tkwi szkopuł? Czym różni się Proof of Work od Proof of Stake? Temu zagadnieniu poświęcimy dzisiejszy artykuł.
W przypadku Proof of Stake, urządzenia (węzły) mające uczestniczyć w sieci są wybierane na podstawie posiadanej już ilości kryptowalut. Natomiast w przypadku Proof of Work (np. Bitcoin), wszystkie węzły uczestniczące w sieci rywalizują ze sobą, próbując rozwiązać problem jako pierwsze. Ten, któremu się to uda, dodaje najnowszą porcję transakcji do łańcucha i otrzymuje w zamian za to zapłatę w kryptowalucie.
Konsumpcja energii przez kryptowaluty to kontrowersyjny temat. Jedna transakcja z użyciem Bitcoina pochłania 1173 kilowatogodziny energii elektrycznej. Taka ilość energii mogłaby zaspokoić potrzeby typowego amerykańskiego gospodarstwa domowego przez aż sześć tygodni! Proof of Work wymaga dużych mocy obliczeniowych, i to właśnie sprawia, że Bitcoin odciska tak duże piętno na środowisku.
Problem dotyczy nie tylko samego zużycia energii. Proof of Work przyczynia się również do eskalacji problemu e-odpadów. Rozwiązanie problemu kryptograficznego na takiej sieci wymaga coraz większej mocy obliczeniowej, co sprawia, że przestarzałe systemy co chwilę zastępowane są nowymi, bardziej zaawansowanymi.
Z drugiej strony, Proof of Work jest oparty na otwartej rywalizacji między „wydobywcami” kryptowalut. Może być więc postrzegany jako bardziej demokratyczny i mniej scentralizowany niż Proof of Stake. Ten drugi, dla kontrastu, może sprzyjać koncentracji dużego kryptokapitału w rękach ograniczonej liczby uczestników, którzy często kontrolują kierunek rozwoju danego łańcucha bloków.
Proces Proof of Stake (określany również jako staking) w pewnym stopniu przypomina głosowanie. W przypadku większości kryptowalut PoS, dystrybucja głosów jest jednak nieco bardziej skomplikowana – zasada „jeden głos na osobę” nie ma tutaj racji bytu. Uczestnicy sieci (walidatorzy) stawiają określoną ilość kryptowaluty, którą chcą dodać do łańcucha. Na poszczególnych sieciach blockchain ustawiane są różne limity dla wysokości tej transakcji. Taka walidacja jest ważna, ponieważ wyklucza możliwość realizacji nieuczciwych transakcji.
Proof of Stake powstał w odpowiedzi na wysokie koszty generowane przez protokoły PoW. Jako że PoS zużywa mniej energii i jest łatwo skalowalny, gwarantuje lepszą wydajność bez skomplikowanych obliczeń.
Niemniej, niektóre kryptowaluty oparte na Proof of Stake nie mają ograniczeń na kwoty stawiane przez poszczególnych walidatorów. Oznacza to, że system może być bardziej scentralizowany niż niektóre kryptowaluty oparte na Proof of Work.
Choć Proof of Stake jest bardziej przyjazny dla środowiska, nie został dotąd przetestowany na taką skalę jak platformy Proof of Work. PoW to jedyny algorytm konsensusu, który miał okazję sprawdzić się pod kątem bezpieczeństwa. W przypadku Bitcoina, bezpiecznie przechował ponad 1 trylion dolarów.
Choć kwestia bezpieczeństwa Proof of Stake może budzić wątpliwości ze względu na brak szeroko zakrojonego wykorzystania, protokół ten ma przewagę nad PoW w kontekście kontroli użytkowników. Uwzględnia bowiem mechanizmy sprawdzające zachowania walidatorów.
Kluczową różnicą między tymi dwoma protokołami konsensusu jest fakt, że za Proof of Stake stoi ekonomiczna zachęta. Jeśli walidator zatwierdzi nieprawidłowe transakcje, musi się liczyć z perspektywą “slashingu”, czyli nałożeniem kary.
Zdaniem wielu, Proof of Stake jest znacznie lepszym modelem niż Proof of Work, ponieważ decentralizuje system nagradzania bloków. Łańcuchy bloków Proof of Stake gwarantują znacznie większą szansę zdobycia nagrody użytkownikom korzystającym z potężnego sprzętu.
Taka konstrukcja poskutkowała centralizacją sieci blockchainowych, skłaniając rynkowych liderów do zakupienia tysięcy urządzeń o ogromnym potencjale wydobywczym (ASIC). Operację tą określa się mianem mining pool (kopalnia). Pozwala ona użytkownikom jednocześnie angażować wszystkie swoje zasoby, aby zwiększyć własne szanse rozwiązania problemu kryptograficznego jako pierwszy z węzłów.
Obecnie, cztery kopalnie kontrolują więcej niż 50% całej mocy wydobywczej Bitcoina (Foundry USA, Antpool, F2Pool, and Poolin).Model PoS zapobiega łączeniu się użytkowników w grupy celem zdominowania sieci dla zysku. Zamiast tego, uczestnicy sieci zarabiają na swoich inwestycjach w kryptowaluty.
Inną zaletą modelu Proof of Stake jest mniejsza konsumpcja energii elektrycznej w porównaniu z blockchainami PoW takimi jak Bitcoin. Według badania z 2017 roku, całkowita ilość energii pochłanianej przez Bitcoin w ciągu roku jest większa niż roczna konsumpcja 159 krajów. To dane sprzed pięciu lat – można więc sobie wyobrazić, jak bardzo wzrosła ona od tego czasu, biorąc pod uwagę popularność kryptowalut.
Proof of Work ma jeszcze jedną wadę – jest podatny na atak 51%. Jeśli użytkownik lub ich grupa zdobędzie więcej niż 50% całkowitej mocy wydobywczej, zyskuje możliwość dokonywania zmian w konkretnym bloku. Stwarza to pole do nadużyć. Ostatnio przydarzyło się to na blockchainie Verge, skutkując wyprowadzeniem 35 milionów XVG coinów przez hakera. W momencie ataku, ich wartość wynosiła 1,75 milionów dolarów.
W przypadku mechanizmu Proof of Stake, taki atak po prostu nie ma sensu z perspektywy finansowej. Aby przyniósł efekty, użytkownik musiałby postawić przynajmniej 51% całkowitej ilości kryptowaluty w będącej w obiegu. Jednym na to sposobem jest kupno kryptowaluty na otwartym rynku.
Aby zweryfikować transakcje bez angażowania organów centralnych, kryptowaluty wykorzystują Proof of Work lub Proof of Stake. Proof of Work wymaga od użytkowników wygenerowania nowych bloków poprzez rozwiązanie kryptograficznego problemu szybciej niż inni. Proof of Stake natomiast wymaga umieszczenia kryptowaluty w swego rodzaju wirtualnym depozycie celem wygenerowania nowych bloków.
Obie technologie mają swoje wady i zalety, a Proof of Stake wciąż musi przejść próbę szeroko zakrojonych testów. Z ciekawością obserwujemy rozwój PoS, zwłaszcza teraz, gdy Ethereum podjął decyzję o migracji na ten protokół. Już wkrótce okaże się, czy zmieni on przyszłość branży krypto!
