С развитием блокчейна появились различные механизмы подтверждения транзакций и обеспечения безопасности сетей. Они называются протоколами консенсуса. Два наиболее широко используемых протокола — Proof-of-Work (PoW) и Proof-of-Stake (PoS). В этой статье мы подробно разберем основные преимущества и недостатки этих двух механизмов, обеспечивающих стабильность работы блокчейн-систем.
Важно понимать, что структура блокчейна децентрализована: у нее нет центрального, главенствующего органа. В процесс работы блокчейна вовлечено множество участников: тысячи пользователей, компьютеров и узлов, разбросанных по всему миру. В такой динамичной среде крайне важен механизм, который способен подтверждать и обеспечивать безопасность работы сети.
Механизм консенсуса — это специальный протокол, разработанный для обеспечения единства и согласованности данных в децентрализованных сетях. Данный метод позволяет участникам сети прийти к единому мнению о текущем состоянии информации.
Основной целью механизма консенсуса является предотвращение двойных расходов (double spending) и обеспечение безопасности транзакций. Для этого в сети достигается единое мнение о том, какие транзакции действительны и какие записи будут включены в блокчейн.
Давайте перейдем к разбору двух наиболее широко распространенных алгоритмов консенсуса — Proof-of-Stake и Proof-of-Work.
Алгоритм Proof of Work (PoW)— это механизм консенсуса, который используется в сети биткоина и во многих других криптовалютах для предотвращения двойных расходов. Данный метод был предложен Сатоши Накамото в 2008 году.
В сети, использующей PoW для достижения консенсуса, майнеры осуществляют формирование и подтверждение блоков транзакций. В своей работе они используют значительные вычислительные ресурсы для обеспечения безопасности и правильности работы сети. Чтобы иметь возможность конкурировать с другими майнерами за право подтверждать следующие блоки, им требуется специализированное майнинговое оборудование, способное проводить сложную вычислительную работу.
Первый майнер, который сумеет найти решение для этих сложных математических задач, получает право добавить свой блок в блокчейн и заработать так называемое «вознаграждение за блок». Эта награда состоит из созданных единиц криптовалюты и комиссий за проведенные транзакции.
В 2024 году в блокчейне биткоина вознаграждение за блок будет составлять 3,125 BTC. Читай нашу статью про халвинг биткойна.
Преимущества PoW:
Простота и проверка временем: биткойн, стоящий у истоков криптовалют, использует протокол PoW;
Высокая степень безопасности: атака на такую систему крайне маловероятна.
Недостатки PoW:
Энергоемкость: необходимость в постоянных вычислениях требует огромных мощностей;
Централизация: крупные майнинговые фермы могут контролировать большую часть вычислительной мощности.
Механизм Proof-of-Stake (PoS) был предложен как альтернатива PoW. Вместо решения сложных вычислительных задач майнеры в PoS используют свои криптовалюты в качестве ставки (стейкинга) для получения права создавать новые блоки и подтверждать транзакции.
Протокол PoS определяет участника, который будет валидировать последующий блок. Процесс выбора может различаться в зависимости от конкретной сети. За успешную валидацию блока выбранный участник получает вознаграждение в виде комиссии за транзакции из проверенного блока. Чем больше криптовалюты блокируется в стейкинг, тем выше вероятность быть выбранным валидатором.
Преимущества PoS:
Энергоэффективность: отсутствие необходимости в сложных вычислениях делает систему менее энергозатратной.
Безопасность: механизм стейкинга предостерегает инициатора от формирования недостоверных блоков. Если в сети выявляется мошенническая транзакция, валидатор понесет убыток в виде уменьшения своей доли, заложенной в стейкинге, а также лишится права на создание блоков в будущем.
Масштабируемость: поскольку Proof of Stake не зависит от работы машин для достижения консенсуса, данный механизм более масштабируемый. Для него не требуется приобретать гигантские майнинг-фермы и растрачивать огромное количество энергии.
Недостатки PoS:
Атака 51%: несмотря на то, что Proof of Work также подвержен рискам данной атаки, блокчейны, использующие механизм Proof of Stake, обладают более высокой уязвимостью перед такими ситуациями.
В случае снижения стоимости токена или низкой рыночной капитализации блокчейна, теоретически злоумышленники могут приобрести более 50% токенов по низкой цене и получить возможность захвата контроля над сетью.
Централизация богатства: те, кто уже имеют много монет, могут получать еще больше. В некоторых случаях стейкинг может требовать крупных инвестиций.
Энергозатраты PoW требует больших энергозатрат из-за сложных вычислений. PoS гораздо более энергоэффективен.
Децентрализация PoW сталкивается с риском централизации из-за возможности образования крупных майнинговых пулов. PoS считается более децентрализованным методом.
Безопасность Оба метода обеспечивают безопасность сети, но способы достижения этой цели различаются. В PoW обеспечение безопасности основано на вычислительной мощности, а в PoS на процессе стейкинга.
Стартовая стоимость Для участия в PoW требуется приобрести дорогостоящее оборудование. Для PoS достаточно иметь определенное количество криптовалют.
Скорость транзакций PoS часто предлагает более быстрые подтверждения транзакций из-за простого процесса проверки.
Proof-of-Work и Proof-of-Stake занимают важнейшие позиции в мире криптовалют. Сложно однозначно определить, какой из этих протоколов консенсуса проявляет себя более эффективно. PoW подвергается критике из-за высоких выбросов углерода, связанных с процессом майнинга. В то же время этот метод заслуженно признан надежным для обеспечения безопасности блокчейн-сетей. Независимо от выбора, ключевым фактором является сохранение безопасности и стабильности сети.