Proof-of-Work и Proof-of-Stake – понятие в майнинге

Proof-of-Work и Proof-of-Stake – криптовалютные механизмы консенсуса, предлагающие алгоритмы подтверждения выполненного процесса, у которых различная структура.

Суть Proof-of-Work

Proof-of-Work (доказательство работы) является алгоритмом, защищающим локализованные системы от злоупотреблений: ДОС-атак, спама и т.д. Его суть состоит из двух ключевых пунктов:

• Необходимости осуществления конкретных и весьма сложных задач.
• Возможности оперативно узнавать результаты.

PoW-задачи выполняет компьютерная техника, и для их решения требуется высокомощное вычислительное оборудование. При этом для того, чтобы получить решение, нужно немного временных затрат и ресурсов.

Автор термина «Proof-of-Work»

Автором алгоритма является Cynthia Dvork и Moni Naor. Об этой концепции впервые стало известно в 1993 году в их работе «Оценка методом обработки, или, борьба с нежелательной почтой и достижения в криптологии». Саму терминологию конкретно не использовали в работе, но подтекст авторов таков:

«Для получения доступа к общему ресурсу, майнеру нужно вычислить определенную функцию: сложную, при этом посильную. Так возможна защита ресурса от злоупотребления».

В 1997 году Адамом Бэком был запущен проект Hashcash, который так же был нацелен на защиту от спам-сообщений. Задачу он сформулировал так: «Найти значение Х, чтобы хеш SHA(x) содержал бы N старших нулевых бит».

Система предлагала хеш-функцию перестановки при отправке по и-мейлу. Рассчитывается соответствующий заголовок необходимо 252 хеш-вычислений, которые требуют перерасчета при каждом отправлении. И если чтобы отправить несколько не спамовых писем дополнительные расчеты не создают проблем, то отправка спамового письма без постоянного перерасчета достаточно сложно. При этом процесс проверки правильности вычисленного кода выполняется оперативно: применяется разовое вычисление SHA-1.

Термин Proof-of-Work впервые использовали в одной из своих статей два автора Маркус Якобсон и Ари Джуелс.

Proof-of-Work и криптовалюты

Биткойн механизм алгоритма PoW является средством достижения консенсуса (имеется ввиду мнение о выборе первого варианта Блокчейн). В качестве основы разработчик первой криптомонеты Satoshi повзаимствовал идею у проекта Hashcash. К ней он добавил алгоритм изменяемой сложности – уменьшение и увеличение нулей в зависимости от общей мощности пользователей сети.

Проще говоря, алгоритм PoW обеспечивает возможность майнеру проверить произошел ли расчет блока в Блокчейн. То есть, он находит хеш части цепочки блоков, содержащей ссылку на предыдущий блок и общую сумму значения пополнений счета и выводов, включенных в этот блок.

В действительности ли процесс вычисления сложен?

Такие вычисления происходят исключительно в онлайн режиме, в этом вся сложность. Но одновременно с этим, проверить результаты несложно. Узлы удостоверяются в том, что добывающий криптовалюту нашел корректное значение, но находить блок достаточно трудозатратно, это процесс случайный, поэтому невозможно точно предугадать, какой определенно майнер решит задачу и найдет блок. Чтобы система распознала блок как валидный, нужно, чтобы значения его хеша было меньшим по отношению к текущей цели. Так, каждый блок подтверждает, что прошел рабочий процесс для его поиска. Изменение блока невозможно.

Влияние ProofoWork на майнинг

Алгоритм консенсуса Биткоина очень повлиял на развитие майнинга. Из-за него пришлось разрабатывать специализированное оборудование, так как как Proof-of-Work требует для вычисления (распознавание блоков), использовать мощные компьютерные устройства. И даже суперкомпьютеры не справятся с хешированием блоков. PoW – настоящий монстр, пожирающий электроэнергию. Но именно он сделал мощной сеть Bitcoin. Ее мощность уже в 2011 году была самой большой, разработанное оборудование было производительнее максимально мощного компьютерной техники. Но появился новый вариант – Proof-of-Stake.

Что такое Proof-of-Stake?

Поговорим об альтернативном механизме консенсуса, появившемся в начале 2012 году в криптомонете PPCoin (она же – PeerCoin). Идея создания очередного алгоритма заключается в том, что «доля» (stake) используется как ресурс, определяющий ноду, получающую права на майнинг очередного блока. В подходе этого алгоритма ноды хешируют информацию в поисках результата меньше определенного значения, но в такой ситуации распределение сложности происходит равномерно и согласно балансу этого узла – количеству криптомонет (токенов). Получается, что алгоритм консенсуса обеспечивает большее количество сгенерированных блоков, соответственно и заработка на майнинге. И нет необходимости тратить мощность вхолостую...

Плюсы и минусы использования Proof-of-Stake

Эксперты отмечают такие аргументы в пользу PoS:

• Чтобы проводить атаки, нет необходимости тратить больших средств, что весьма целесообразно в финансовом плане.
• Если у атакующего есть много токенов, он сам пострадает от атаки, так как они делают неустойчивой криптовалюту.

Аргументы не в пользу PoS:

•  Алгоритм консенсуса мотивирует к накоплению средств, а это может плохо повлиять на дата-центры.
•  Если формируется объединение из нескольких майнеров, оно может сосредоточить у себя большие средства и начать навязывать собственные правила работы с другим любителям добывать цифровые монеты.

 Что лучше Pow или PoS?

Сторонники обоих алгоритмов давно спорят между собой, но на практике можно увидеть, что разработчик по большому счету обеспечил безопасность в обоих случаях. Но в идеале, по мнению многих, это вообще гибридная версия Pow и PoS. И такой подход уже активно практикуют майнеры: у многих криптомонет есть стадия PoW, когда выпуск криптовалют происходит через ее классическую добычу, и стадия PoS, которая наступает после выпуска денег. Но большинство считают, что PoS-системы безопаснее и легче, но при этом 85% цифровых монет все равно используют PoW.

Алгоритмы