Proof-of-Work vs. Proof-of-Stake: Mining sprievodca pre začiatočníkov

Možno ste počuli o myšlienke presunúť sa z ethereového konsenzu založenom na systéme Proof-of-Work (PoW) na systém založený na takzvanom Proof-of-Stake (PoS).

V tomto článku vám vysvetlíme hlavné rozdiely medzi PoW a PoS, a zároveň vysvetlíme mining alebo proces, ktorým sú nové digitálne meny uvoľňované prostredníctvom siete.

Takisto popíšeme, čo sa zmení v súvislosti s mining technikami, ak sa komunita Etherea rozhodne prejsť z “work” na “stake”.

Čo je Proof-of-Work?

PoW je protokol, ktorého hlavným cieľom je zamedzenie počítačovým útokom. Koncept PoW existoval ešte pred Bitcoinom, ale Satoshi Nakamoto použil túto techniku ​​na svoju digitálnu menu spôsobujúc prevrat v spôsobe, akým sú nastavené tradičné transakcie.

Dôkaz práce je zrejme najdôležitejšou myšlienkou vo White Paper Bitcoinu — publikovanom v roku 2008 — pretože umožňuje distribuovaný „trustless“ konsenzus, (teda konsenzus nezaložený na dôvere).

Čo je distribuovaný “trustless” konsenzus?

Systém distribuovaného trustless konsenzu znamená, že ak chcete posielať a / alebo prijímať peniaze, nemusíte dôverovať službám tretích strán.

Ak používate tradičné spôsoby platby, musíte pri transakciách dôverovať tretím stranám (napríklad Visa, Mastercard, PayPal, banky). Oni vedú svoj vlastný súkromný register, ktorý uchováva históriu transakcií a zostatky každého účtu.

S Bitcoinom a ďalšími digitálnymi menami má každý kópiu účtovnej knihy (blockchain), takže nikto nemusí dôverovať tretím stranám, pretože každý môže priamo skontrolovať dané informácie.

Proof of work a mining

Podrobnejšie vysvetlené, PoW je požiadavkou na definovanie nákladného počítačového výpočtu, nazývaný aj mining, ktorý treba vykonať s cieľom vytvorenia novej skupiny transakcií (tzv. bloku) na distribuovanej účtovnej knihe blockchain.

Mining má dva ciele:

• Overiť legitímnosť transakcie, teda vyhnúť sa tzv. dvojitým výdavkom;
• Vytvárať nové digitálne mince odmeňovaním minerov pri vyriešení úlohy.

Ak chcete nastaviť transakciu, toto sa deje v pozadí:

• Transakcie sú zoskupené do toho, čo nazývame blokom;
• Mineri verifikujú, či transakcie v rámci každého bloku sú legitímne;
• Aby to urobili, mineri musia vyriešiť matematickú hádanku známu ako PoW problém;
• Za každý blok dostane odmenu miner, ktorý ako prvý vyrieši problém v danom bloku;
• Overené transakcie sú uložené vo verejnom blockchaine.

Táto “matematická hádanka” má kľúčový prvok: asymetriu. Úloha v skutočnosti musí byť na strane žiadateľa mierne náročná, ale ľahko skontrolovateľná pre sieť.

Všetci mineri v sieti súťažia o to, aby ako prví našli riešenie matematického problému, ktorý sa týka daného bloku, v probléme, ktorý nemožno vyriešiť inými spôsobmi ako prostredníctvom hrubej sily, takže v podstate vyžaduje obrovský počet pokusov.

Keď miner nájde správne riešenie, oznamuje ho celej sieti súčasne, pričom dostáva kryptomenovú odmenu, poskytovanú protokolom.
Náročnosť týchto úloh určuje konkurenčnú povahu miningu: čím viac výpočtovej sily sa pridá do siete, tým vyšší je tento parameter, a teda sa zvyšuje aj priemerný počet výpočtov potrebných na vytvorenie nového bloku.

Táto metóda tiež zvyšuje náklady na vytváranie blokov a tlačí minerov, aby zlepšili efektívnosť svojich mining systémov, aby udržali pozitívnu bilanciu. Táto aktualizácia parametrov by sa mala vyskytovať približne každých 14 dní a nový blok sa vygeneruje približne každých 10 minút.

PoW nie je využívaný len v bitcoinovom blockchaine, ale aj v ethereovom a v mnohých ďalších blockchainoch. Niektoré funkcie systému PoW sú iné, pretože sú vytvorené špeciálne pre každý blockchain, ale teraz vás nechceme zaťažovať s príliš technickými dátami.

Dôležitá vec, ktorú potrebujete pochopiť, je, že vývojári Etherea chcú zaviesť nový konsenzuálny systém, ktorý sa nazýva Proof-of-Stake.

Čo je Proof-of-Stake?

PoS je ďalším spôsobom, ako overiť založené a dosahované distribuovaným konsenzom. Je to stále algoritmus a jeho účel je rovnaký ako PoW, ale proces dosiahnutia cieľa je celkom iný.

Prvýkrát bol PoS navrhnutý na fóre bitcointalk v roku 2011, a prvá digitálna mena na použitie tejto metódy bola Peercoin v roku 2012, spolu s ShadowCash, Nxt, BlackCoin, NuShares / NuBits, Qora a Nav Coin.

V rámci PoS boli všetky digitálne mince vytvorené už na začiatku a ich počet sa nikdy nezmení. To znamená, že v systéme PoS neexistuje žiadna bloková odmena, takže mineri berú transakčné poplatky. To je dôvod, prečo sú mineri v PoS systéme nazývaní forgeri (v preklade falšovatelia).

Prečo chce Ethereum používať PoS?

Komunita Etherea a jeho tvorca, Vitalik Buterin, plánujú urobiť hard fork na prechod z PoW na PoS.

Ale prečo chcú prechádzať z jedného do druhého? V distribuovanom konsenze založenom na PoW, mineri spotrebujú veľa energie. Jedna transakcia Bitcoinu vyžadovala rovnaké množstvo elektriny ako napájanie 1,57 amerických domácností na jeden deň (dáta z roku 2015).

Tieto náklady na energiu sú platené fiat peniazmi, čo vedie k neustálemu tlaku na hodnotu digitálnej meny smerom nadol. V nedávnom výskume experti tvrdili, že bitcoinové transakcie môžu do roku 2020 spotrebovať toľko elektriny ako Dánsko.

Vývojári sa tohto problému celkom obávajú a komunita Etherea chce využiť metódu PoS pre ekologickejšiu a lacnejšiu distribuovanú formu konsenzu.
Aj odmeny za vytvorenie nového bloku sú odlišné: s PoW miner teoreticky nemusí vlastniť žiadnu z digitálnych mincí, ktoré ťaží. V PoS sú forgeri vždy tými, ktorí vlastnia vytvorené mince.

Ako sa vyberajú forgeri?

Ak bude Casper (nový konsenzuálny protokol Proof-of-Stake) zavedený, bude existovať validačný pool. Používatelia sa môžu pripojiť k tomuto poolu, aby mohli byť vybraní ako forgeri. Tento proces bude k dispozícii prostredníctvom funkcie nazvanej Casper kontrakt a posielanie Etherea spolu s ním.

Odmena každého validátora by mala byť podľa Buterina okolo 2–15%. Nebude existovať žiaden obmedzený počet aktívnych validátorov (alebo forgerov), bude však ekonomicky regulovaný znížením úrokovej sadzby, ak existuje príliš veľa validátorov a zvýšením odmeny, ak ich bude príliš málo.

Bezpečnejší systém?

Každý počítačový systém sa chce zbaviť možnosti útokov hackermi, najmä ak je služba spojená s peniazmi. Takže hlavným problémom je: Proof-of-Stake je bezpečnejší ako Proof-of-Work?

Použitím systému PoW sú podvodníci obmedzení vďaka technologickým a ekonomickým prekážkam. V skutočnosti je naprogramovanie útoku na sieť PoW veľmi nákladné a potrebovali by ste nato viac peňazí, ako môžete ukradnúť.

Avšak podstata PoS algoritmu musí byť čo najviac odolnou, pretože bez existencie sankcií by bol útok na sieť založenú na PoS pomerne lacný.
Na vyriešenie tohto problému Buterin vytvoril Casperov protokol a navrhol algoritmus, ktorý môže použiť súbor niektorých okolností, za ktorých môže zlý validátor stratiť svoj vklad.

Buterin to vysvetlil: “Ekonomická konečnosť sa dosahuje v Casper tým, že sa vyžaduje, aby validátori vložili vklady (zábezpeky), a odoberá ich vklady, ak protokol určí, že konali takým spôsobom, ktorý porušuje niektoré pravidlá.”

Záver

Vďaka systému PoS validátori nemusia používať svoju výpočtovú silu, pretože jedinými faktormi, ktoré ovplyvňujú ich šance, je celkový počet ich mincí a súčasná zložitosť siete.

Takže tento možný budúci prechod od PoW k PoS môže priniesť nasledujúce výhody:

• Úspory energie;
• Bezpečnejšiu sieť, keďže útoky sa stávajú drahšie: ak by hacker chcel kúpiť 51% z celkového počtu mincí, trh reaguje rýchlym zhodnocovaním cien.

Týmto spôsobom bude CASPER bezpečnostným depozitným protokolom, ktorý sa opiera o ekonomický konsenzusový systém. Uzly (alebo validátori) musia zaplatiť zábezpeku (bezpečnostný vklad), aby mohli byť súčasťou konsenzu vďaka vytvoreniu nových blokov. Vďaka kontrole nad zábezpekami protokol Casper určuje konkrétnu sumu odmien, ktorú dostanú validátori.

Ak jeden validátor vytvorí “neplatný” blok, jeho zábezpeka sa odstráni, rovnako ako jeho oprávnenie byť súčasťou sieťového konsenzu.