Proof of Work (PoW) si Proof of Stake (PoS)

Când Satoshi Nakamoto construia prima criptomonedă, Bitcoin, a trebuit să găsească o modalitate prin care tranzacțiile să poată fi verificate fără a fi nevoie să apeleze la o terță parte. Acest lucru l-a realizat atunci când a creat sistemul PoW – Proof of Work (Dovada Muncii).

În esență, PoW – Proof of Work este utilizată pentru a determina modul în care blockchainul ajunge la un consens.

PoW – Proof of Work se bazează pe o formă avansată de matematică numită „criptografie”. Acesta este motivul pentru care monedele digitale precum Bitcoin și Ethereum se numesc „criptomonede”!

Criptografia folosește ecuații matematice atât de dificile încât numai computerele puternice le pot rezolva. Nicio ecuație nu este la fel, ceea ce înseamnă că, odată rezolvată, rețeaua știe că tranzacția este autentică.

O mulțime de alte blockchain-uri au copiat codul original Bitcoin și, ca atare, folosesc și modelul Proof of Work (PoW). Dar Proof of Work nu numai că are nevoie de cantități semnificative de energie electrică, dar este și foarte limitat în ceea ce privește numărul de tranzacții pe care le poate procesa în același timp.

Ca urmare, au fost create alte mecanisme de consens, unul dintre cele mai populare fiind modelul PoS - Proof of Stake (Dovada mizei). Proof of Stake a fost creată pentru prima dată în 2012 de doi dezvoltatori numiți Scott Nadal și Sunny King. La momentul lansării sale, fondatorii au susținut că Bitcoin și modelul său Proof of Work necesitau echivalentul a 150.000 USD în costurile zilnice ale energiei electrice.

Primul proiect blockchain care a folosit modelul Proof of Stake a fost Peercoin. Beneficiile inițiale includ un sistem de exploatare mai echitabil și mai egal, tranzacții mai scalabile și mai puțină dependență de energie electrică.

Proof of Work (PoW) VS PoS (Proof of Stake)

Adoptatorul original al Proof of Work este blockchain-ul Bitcoin. De fiecare dată când este trimisă o tranzacție, durează aproximativ 10 minute pentru ca rețeaua să o confirme. În plus, blockchain-ul Bitcoin poate gestiona doar aproximativ 7 tranzacții pe secundă.

Acest lucru a dus la creșterea semnificativă a taxelor de tranzacție de la începutul proiectului, în 2009. De exemplu, taxele Bitcoin costau inițial o fracțiune foarte mică de cent, ceea ce a făcut rețeaua utilă pentru transferul unor sume mici. Cu toate acestea, aceasta taxa a crescut până la 40 USD per tranzacție, asta în cea mai aglomerată perioadă din decembrie 2017.

Aceste taxe au fost reduse de atunci, dar acestea sunt încă prea mari pentru ca sistemul sa devină un sistem global de plăți funcțional. Cele mai multe dintre aceste probleme se datorează în principal limitelor Proof of Work (PoW).

A doua cea mai populară criptomonedă din lume, Ethereum, folosește Proof of Work. Interesant este că, dezvoltatorii au făcut câteva modificări la codul original, ceea ce a permis rețelei să proceseze tranzacții în doar 16 secunde. Deși acest lucru nu este cel mai rapid timp din industrie, este semnificativ mai rapid decât cele 10 minute (Bitcoin).

La fel ca Ethereum, alte blockchain-uri folosesc uneori o variație a PoW, prin schimbarea tipului de algoritm care acceptă procesul de validare a tranzacțiilor (Bitcoin Cash și Litecoin).

Pe de altă parte, unele criptomonede folosesc acum Proof of Stake (PoS). Una dintre aceste criptomonede este Dash, care permite utilizatorilor să trimită și să primească fonduri în doar câteva secunde. Un alt blockchain bine cunoscut care folosește modelul Proof of Stake este NEO.

Proof of Work si Proof of Stake - Cum sunt verificate tranzacțiile?

Proof of Work (PoW)

După cum vă puteți imagina, mii de oameni folosesc Bitcoin, Ethereum și alte blockchain-uri care folosesc modelul Proof of Work (PoW).

Am menționat mai devreme că tranzacțiile Bitcoin durează cam 10 minute pentru ca acestea să fie confirmate ca fiind valide. In fiecare interval de 10 minute, se creează un „bloc” nou.

Fiecare bloc conține tranzacții diferite în cadrul acestuia, care trebuie verificate independent. Pentru ca rețeaua Bitcoin să realizeze acest lucru fără o terță parte, cineva trebuie să-și folosească puterea de calcul pentru a rezolva un algoritm criptografic, cunoscut și sub denumirea de Dovadă de lucru - Proof of Work – PoW.

Odată ce acest lucru este realizat, tranzacția nu numai că este marcată ca fiind valabilă, dar este postată și în blockchain-ul public pentru ca toată lumea să o poată vedea. S-ar putea să vă întrebați de ce cineva ar cumpăra hardware și ar consuma multă energie electrică doar pentru a ajuta la confirmarea tranzacțiilor Bitcoin.

Minerii sunt recompensați cu monede suplimentare pentru eforturile lor. Important este să înțelegem că nu toată lumea primește o recompensă. Mii de dispozitive individuale concurează pentru a deveni primul care rezolvă algoritmul criptografic. Cine ajunge primul acolo, câștigă recompensa.

Una dintre problemele majore cu Proof of Work - POW este că nu este un sistem corect, deoarece cei cu cele mai puternice și mai scumpe dispozitive hardware vor avea întotdeauna cele mai mari șanse de a câștiga recompensa.

Datorită modului în care este creat puzzle-ul criptografic, singurul mod în care acesta poate fi rezolvat este prin încercare sau eroare. Mai jos este următorul exemplu:

1. Suma matematică a dovezii de lucru = 5 + 7

2. Răspunsul este 12.

3. Cine primește primul răspuns, câștigă recompensa minieră.

4. Miner 1 și Miner 2 concurează între ei, cu rezultatele afișate mai jos.

Minerul 1

Încercarea 1: 5 + 7 = 10 * Incorect *

Încercarea 2: 5 + 7 = 13 * Incorect *

Încercarea 3: 5 + 7 = 9 * Incorect *

Minerul 2

Încercarea 1: 5 + 7 = 17 * Incorect *

Încercarea 2: 5 + 7 = 8 * Incorect *

Încercarea 3: 5 + 7 = 12 * Corect *

După cum se vede din exemplul de mai sus, Minerul 2 a ghicit răspunsul corect la a treia încercare. Asta înseamnă că ar fi fost minerul care a obținut recompense. În lumea reală, computerele pot ghici milioane de combinații diferite pe secundă, ceea ce necesită o cantitate foarte mare de energie electrică.

În general, cu cât hardware-ul este mai puternic sau cu cât sunt conectate mai multe dispozitive la hardware, cu atât mai mari șanse de a rezolva primul ecuația.

Proof of Stake (PoS)

Modelul Proof of Stake (PoS) utilizează un proces diferit pentru a confirma tranzacțiile și a ajunge la consens. Sistemul folosește în continuare un algoritm criptografic, dar obiectivul mecanismului este diferit.

În timp ce Proof of Work (PoW) își recompensează minerul pentru rezolvarea ecuațiilor complexe, în Proof of Stake, individul care creează următorul bloc se bazează pe cât de mult a „mizat” (“staked”). Miza (the stake) se bazează pe numărul de monede pe care le are persoana respectivă pentru lanțul de blocuri pe care încearcă să il obțină.

Cu toate acestea, din punct de vedere tehnic, indivizii nu minează. În timp ce Bitcoin, care folosește modelul Proof of Work, acordă o recompensă de fiecare dată când este verificat un nou bloc, cei care contribuie la sistemul Proof of Stake (PoS) câștigă pur și simplu taxa de tranzacție.

În primul rând, pentru a avea posibilitatea de a valida tranzacțiile, utilizatorul trebuie să pună monedele într-un portofel specific. Acest portofel îngheață monedele, ceea ce înseamnă că acestea sunt folosite pentru a “miza” rețeaua (stake). Majoritatea blockchain-urilor PoS (Proof of Stake) au o cerință minimă de monede necesare pentru a începe miza, ceea ce, desigur, necesită o investiție mare în avans.

Presupunând că s-a mizat minimul necesar, șansele de a câștiga recompensa (comisioane de tranzacție) sunt legate de procentul total de monede deținute. Spre exemplu:

1. Se ia decizia de a pune monedele la “stake” pentru a câștiga recompense.

2. Blockchain-ul are în total 1000 de monede în circulație.

3. Se cumpăra și se baga la “stake” 100 de monede.

4. Aceasta înseamnă că s-au băgat la “stake” 10% din totalul monedelor aflate în circulație.

5. Șansele de câștig sunt de 10% la fiecare recompensă.

Deci, pentru a clarifica:

Proof of Work - PoW cere ca toți minerii să încerce să rezolve o ecuatie complexă, câștigătorul fiind determinat de persoana care are cea mai puternică / cantitate de dispozitive hardware.

Modelul Proof of Stake - PoS alege în mod aleatoriu câștigătorul în funcție de suma pe care a mizat-o.

Cea mai importantă teorie care susține mecanismul de consens PoS (Proof of Stake) este că cei care mizează vor dori să contribuie la menținerea securității rețelei, făcând lucrurile corect. Dacă o persoana va încerca să pirateze rețeaua sau să proceseze tranzacții rău intenționate, atunci și-ar pierde întreaga suma de monede bagate in “stake”.

Cu cât se mizează mai mult, cu atât se câștigă mai mult.

De ce PoS - Proof of Stake este mai bun decât PoW - Proof of Work?

Centralizare

Proof of Work - PoW oferă oamenilor care achiziționează dispozitive hardware puternice o șansă mai mare de a câștiga recompensa minieră.

Rezultatul este că organizațiile centralizate cumpără mii de dispozitive (cunoscute sub numele de ASIC) care generează cea mai mare putere minieră. Acest tip de operațiune este cunoscut sub numele de „grup minier” și le permite oamenilor să „pună în comun” resursele pentru a le oferi cea mai mare șansă de a rezolva mai întâi algoritmul criptografic.

În consecință, doar patru bazine miniere (dintre care majoritatea sunt situate în China, unde electricitatea este ieftină) controlează mai mult de 50% din puterea totală minieră a criptomonedei Bitcoin.

Acesta este un sistem nedrept, deoarece înseamnă că o persoană obișnuită nu are șanse să câștige vreodată recompensa minieră. Aici diferită Proof of Stake - PoS. Modelul PoS împiedica grupurile de oameni, care își unesc forțele pentru a domina rețeaua, doar pentru a obține profit. În schimb, cei care contribuie la rețea prin înghețarea monedelor (“stake”) sunt recompensați proporțional cu suma pe care au investit-o.

Consumul de energie electrică

Am menționat mai devreme că unele blockchain-uri Proof of Work (PoW) precum Bitcoin folosesc cantități mari de energie electrică. Acest lucru se datorează faptului că algoritmul criptografic pe care minerii trebuie să-l rezolve este incredibil de dificil.

Un studiu recent a constatat că cantitatea totală de energie electrică necesară pentru menținerea funcțională a rețelei Bitcoin este mai mare decât cantitatea utilizată de peste 159 de țări individuale!

Nu numai că este rău pentru mediu, dar încetinește și ritmul cu care criptomonedele își pot crește adoptarea în lumea reală. Acest lucru se datorează faptului că facturile de energie electrică trebuie plătite folosind moneda fiat!

Pe de altă parte, Proof of Stake (PoS) nu are nevoie de rezolvarea unor sume foarte complexe, ceea ce înseamnă că costurile cu energia electrică pentru verificarea tranzacțiilor sunt substanțial mai mici.

51% Atac

Un atac de 51% este folosit pentru a descrie nefericitul eveniment în care un grup sau o singură persoană deține 50% din puterea minieră totală. Dacă acest lucru s-ar întâmpla într-un blockchain de PoW (Proof of Work) precum Bitcoin, ar permite persoanei să facă modificări la un anumit bloc. Dacă această persoană ar fi rau intentionata, ar putea aduce modificări blocului în avantajul lor/ei.

Atunci când se utilizează un mecanism de consens Proof of Stake (PoS), nu ar avea sens financiar să încerci să realizezi un atac de 51%. Pentru ca acest lucru să fie realizat, persoana rea intenționată ar trebui să bage la “stake” cel puțin 51% din cantitatea totală de criptomonede aflate în circulație. Singurul mod în care ar putea face acest lucru este să cumpere monedele pe piața liberă.

Dacă ar decide să cumpere o sumă atât de substanțială, atunci valoarea reală a monedei ar crește. Drept urmare, va ajunge să cheltuiască mult mai mult decât ar putea câștiga din atac. Nu numai asta, dar odată ce restul rețelei și-a dat seama ce s-a întâmplat, persoana rea intenționată și-ar pierde toate monedele bagate la “stake”!

Concluzii

Proof of Work - PoW este modul actual de exploatare a Ethereum, Bitcoin, Dash și a altor criptomonede. Cu toate acestea, ar trebui să fim pe deplin conștienți de numeroasele probleme asociate cu PoW - cantitatea de energie electrică necesară, centralizarea și amenințările unui atac de 51%.

Enumerate mai sus sunt câteva dintre soluțiile pe care modelul Proof of Stake (PoS) le aduce industriei criptomonedelor. Cu toate acestea, pe măsură ce tehnologia blockchain devine mai avansată, o mulțime de alți noi algoritmi de consens ajung pe piață - cu argumentele pro și contra.

Echipa Tradesilvania