Пояснення відмінностей, переваг і недоліків PoS і PoW

Що таке PoW (Proof of Work)?

PoW (Proof of Work) — це алгоритм консенсусу, який використовують блокчейн-мережі та який став першим механізмом, застосованим у криптовалютах. У PoW-системах майнери змагаються, використовуючи значні обчислювальні ресурси для розв’язання складних математичних задач і додавання нових блоків до блокчейна. Цей процес, відомий як «майнінг», винагороджує найшвидшого майнера правом створити наступний блок і отримати криптовалюту.

Такий конкурентний механізм захищає мережу від шахрайства й атак, забезпечує надійне затвердження всіх транзакцій і підтримує високий рівень довіри до блокчейна. PoW є основою багатьох провідних криптовалют, зокрема Bitcoin, і має вирішальне значення для безпеки децентралізованих мереж.

Переваги PoW

• Підвищена безпека: PoW потребує інтенсивних обчислень, що робить атаки на мережу надзвичайно ресурсомісткими. Це суттєво підвищує бар’єр для атакувальників і забезпечує вищий рівень безпеки блокчейна. Великі мережі ще більше ускладнюють такі атаки, фактично роблячи їх неможливими.

• Сприяння децентралізації: PoW дозволяє майнерам у різних країнах конкурувати за генерацію блоків, що природно просуває децентралізацію мережі. Це унеможливлює надмірну концентрацію влади в одних руках і допомагає створити справді розподілену мережу. Відсутність єдиної точки відмови підвищує стійкість системи.

• Прозорість: Кожна транзакція в блокчейні записується в публічний реєстр, доступний для перевірки будь-ким. Висока прозорість дозволяє миттєво виявити шахрайство або спроби підробки. Безперервний взаємний контроль учасників мережі підтримує цілісність системи.

Недоліки PoW

• Високе енергоспоживання: PoW вимагає значних обчислювальних потужностей, що призводить до великого споживання електроенергії. Великі майнінгові майданчики можуть споживати стільки ж енергії, як і невелике місто, що викликає занепокоєння щодо екології. Для подолання цієї проблеми необхідно впроваджувати сталі практики, наприклад, використання відновлюваної енергії.

• Низька швидкість транзакцій: Через час, необхідний для створення блоку, блокчейни на PoW обробляють транзакції повільніше. Наприклад, створення блоку в Bitcoin займає приблизно 10 хвилин, що не підходить для миттєвих розрахунків.

• Ризик атаки 51%: Теоретично, якщо зловмисник контролює понад половину обчислювальної потужності мережі, він може змінити блокчейн. Хоча для великих мереж це надто дорого, менші залишаються уразливими до таких атак.

Що таке PoS (Proof of Stake)?

PoS (Proof of Stake) — це новіший алгоритм консенсусу, який розглядають як альтернативу PoW. У PoS вузли отримують право формувати блоки залежно від обсягу криптовалюти, яку вони утримують і стейкають. Учасники з більшими токенами та більшою ставкою мають вищі шанси створювати нові блоки.

На відміну від PoW, PoS не вимагає значних обчислювальних ресурсів. Права на створення блоків розподіляються відповідно до застейканої суми, а учасники гарантують безпеку мережі в обмін на винагороди. Останнім часом багато блокчейн-проєктів переходять із PoW на PoS для підвищення енергоефективності та сталого розвитку — яскравий приклад цього Ethereum.

Переваги PoS

• Вища енергоефективність: PoS усуває конкуренцію за рахунок обчислювальної потужності, надаючи права на генерацію блоків через стейкінг. Це різко скорочує споживання електроенергії в порівнянні з PoW, створюючи сталі та екологічні блокчейн-мережі, що є особливо важливим у контексті боротьби зі зміною клімату.

• Менший ризик централізації: Оскільки права на створення блоків у PoS розподіляються залежно від ставки, теоретично кожен може брати участь, що сприяє децентралізації. PoS не вимагає дорогого обладнання, що знижує бар’єри для входу та дозволяє більшій кількості користувачів запускати вузли. Це допомагає уникати концентрації влади і підтримує демократичне управління мережею.

• Підвищена безпека: У PoS, щоб скомпрометувати мережу, атакувальнику потрібно застейкати великі суми. Невдалі атаки можуть призвести до втрати застейканих коштів, суттєво знижуючи стимули для зловмисних дій. Цей економічний механізм підсилює безпеку мережі.

Недоліки PoS

• Ризик концентрації багатства: PoS вибирає учасників за розміром ставки, тому особи або організації з великими активами можуть отримати непропорційний вплив. Такий ефект «багаті стають багатшими» може призводити до несправедливості в управлінні мережею. З часом влада може концентруватися серед ранніх великих власників, що загрожує децентралізації.

• Періоди блокування стейкінгу: Для отримання права створювати блоки учасники мають застейкати токени, часто на фіксований період. Під час цього періоду токени не можна вільно торгувати, що створює ризики ліквідності. На волатильних ринках неможливість швидко переміщати активи є суттєвим недоліком.

• Виклики оновлення блокчейна: Оновлення протоколу PoS вимагає згоди серед тих, хто стейкає. Досягнення консенсусу серед багатьох учасників може бути повільним і складним, що затримує оновлення та ускладнює технічний прогрес. Це може гальмувати розвиток і знижувати конкурентоспроможність мережі.

Ключові відмінності між PoS і PoW

Відмінність 1: Витрати на майнінг

Майнінг PoW вимагає значних обчислювальних потужностей і електроенергії. Майнер використовують високопродуктивні комп’ютери та ASIC (спеціалізовані інтегральні схеми) для розв’язання складних математичних задач і отримання винагороди за блок. Для майнінгу потрібні значні початкові інвестиції в обладнання та постійні витрати на електроенергію, що давно вважається проблемою для екології. Великі майнінгові ферми також витрачають багато енергії на охолодження та підтримку інфраструктури.

PoS не потребує обчислювальної потужності для майнінгу. Учасники стейкають власну криптовалюту й отримують винагороди пропорційно до обсягу активів. Для участі не потрібне дороге обладнання чи велике енергоспоживання, тому навіть звичайні комп’ютери можуть брати участь. PoS вважається екологічно чистим. Перехід Ethereum з PoW на PoS скоротив його споживання енергії приблизно на 99,95% — це значний крок для сталого розвитку блокчейна.

Відмінність 2: Ризик централізації

PoW може призводити до створення великих майнінгових пулів. Такі пули, маючи значні обчислювальні ресурси, можуть домінувати в управлінні мережею. Якщо кілька пулів контролюють більшу частину потужності, ризик атаки 51% зростає, що порушує децентралізацію. У деяких криптовалютах декілька пулів контролюють більшість потужності мережі.

PoS розподіляє права на створення блоків за ставкою, що теоретично знижує ризик централізації. Хоча великі власники все ще можуть впливати на мережу, PoS усуває потребу в обладнанні, відкриваючи доступ більшій кількості учасників і сприяючи подальшій децентралізації.

Відмінність 3: Масштабованість

Генерація блоків у PoW залежить від високих обчислювальних потужностей, які мають фізичні обмеження і стримують масштабованість. Наприклад, Bitcoin обробляє приблизно сім транзакцій за секунду, тому перевантаження мережі призводить до зростання комісій та уповільнення транзакцій. Це наслідок обмежень розміру і часу блоку в PoW.

У PoS пропускна здатність не залежить від розміру стейку вузлів. Стейкінг дозволяє більшій кількості учасників запускати вузли мережі. Багато рішень для масштабування, як-от шардинг і протоколи другого рівня, реалізують на основі PoS, що дає змогу значно підвищити пропускну здатність. Наприклад, Ethereum 2.0 після переходу на PoS і впровадження шардингу планує обробляти десятки тисяч транзакцій за секунду.

Основні криптовалюти, що застосовують PoS і PoW

Криптовалюти на PoW

Bitcoin

Bitcoin, запущений у 2009 році Сатоші Накамото, — перша криптовалюта у світі та піонер блокчейн-технологій. Він використовує алгоритм консенсусу PoW і залишається найвідомішою і найуживанішою криптовалютою. Bitcoin децентралізований і не має центрального органу. Майнери по всьому світу забезпечують безпеку мережі, а його надійність і стабільність зробили Bitcoin «цифровим золотом». Криптовалюта лідирує за капіталізацією та привертає увагу як інституційних, так і роздрібних інвесторів.

Litecoin

Litecoin створили як похідну від Bitcoin для забезпечення швидших транзакцій. Він використовує PoW з алгоритмом Scrypt, на відміну від SHA-256 у Bitcoin. Час створення блоку в Litecoin становить лише 2,5 хвилини — це значно швидше, ніж 10 хвилин у Bitcoin, що забезпечує швидке підтвердження транзакцій. Загальна емісія Litecoin у чотири рази більша за емісію Bitcoin, тому він підходить для щоденних платежів. Litecoin відомий як «срібло», якщо Bitcoin — «золото», і залишається провідною криптовалютою.

Monacoin

Monacoin — японська криптовалюта, натхненна символом «Monā» з інтернет-форуму «2channel». Нові MONA випускають через майнінг із використанням PoW. Monacoin застосовує хеш-функцію SHA-256, як і Bitcoin, але формує блоки кожні 1,5 хвилини, що забезпечує швидші транзакції. В Японії деякі торговці та онлайн-сервіси приймають Monacoin, а її спільнота вирізняється самобутньою культурою.

Криптовалюти на PoS

Ethereum

Ethereum — інноваційна блокчейн-платформа, представлена у 2015 році. Спочатку функціонувала на PoW, але у вересні 2022 року здійснила масштабне оновлення «The Merge» і перейшла на PoS. Головна новація Ethereum — підтримка смартконтрактів, самовиконуваних програм для децентралізованих застосунків (DApps), що дало початок новим секторам, зокрема DeFi та NFT. Сьогодні Ethereum — одна з найвпливовіших платформ з розвиненою екосистемою розробників і бізнесу.

Cardano

Cardano — блокчейн третього покоління, який створено на основі академічних досліджень. Він використовує власний PoS-алгоритм консенсусу під назвою «Ouroboros», який став першим PoS-протоколом, верифікованим у рецензованих наукових публікаціях. Ouroboros поєднує безпеку і масштабованість, а власники ADA підтримують мережу через стейкінг. Cardano дотримується поетапної стратегії оновлень для формування стійкої та справедливої блокчейн-екосистеми.

Solana

Solana — платформа для криптовалюти, розроблена для надшвидких і недорогих транзакцій. Вона швидко розвивається як база для децентралізованих застосунків і DeFi. Solana поєднує PoS із механізмом «PoH (Proof of History)», який криптографічно підтверджує порядок транзакцій для спрощення синхронізації мережі й дає змогу обробляти десятки тисяч транзакцій за секунду. Висока продуктивність принесла Solana репутацію «Ethereum killer», і в її екосистемі зростає багато проєктів.

FAQ

Що таке PoW і PoS? Короткий опис основних механізмів.

PoW (Proof of Work) використовує обчислювальні ресурси для формування блоків: майнери змагаються у вирішенні складних обчислень. PoS (Proof of Stake) розподіляє права відповідно до кількості активів. PoW складний і енерговитратний, а PoS ефективніший і знижує бар’єри для входу.

Які головні відмінності між PoW і PoS? Порівняння переваг і недоліків.

PoW досягає консенсусу шляхом майнінгу, що потребує великої кількості електроенергії, але забезпечує сильний рівень безпеки. PoS ґрунтується на стейкінгу, є екологічнішим, але має ризик концентрації багатства. PoW стійкий до атак 51%, а PoS дозволяє швидше створювати блоки.

Чому PoW споживає так багато електроенергії? Як PoS забезпечує енергоефективність?

PoW вимагає розв’язання складних обчислювальних задач, що споживає багато електроенергії. PoS використовує процес випадкового вибору валідатора, потребує мінімальних обчислень і скорочує споживання енергії більш ніж на 99%.

Що безпечніше: PoW чи PoS? Які їх переваги й недоліки у сфері безпеки?

PoW забезпечує стабільну безпеку і має високу стійкість до атак 51%. PoS має ризики, пов’язані з можливістю контролю мережі великими власниками. PoW практично неможливо підробити, а PoS позитивно впливає на екологію.

Чому Bitcoin обрав PoW, а Ethereum — PoS?

Bitcoin впровадив PoW, щоб забезпечити децентралізацію і безпеку. Ethereum перейшов на PoS для значного скорочення енергоспоживання і підвищення швидкості транзакцій. Такі рішення відображають різний підхід і технічні особливості проєктів.

Як PoS бореться з концентрацією багатства?

PoS зменшує концентрацію багатства через перерозподіл винагород і стейкінг-пули. Встановлення мінімальних вимог до стейкінгу і підтримка різноманіття валідаторів знижують бар’єри для входу і забезпечують широку участь для децентралізації.

Чи продовжиться перехід від PoW до PoS?

Так, перехід від PoW до PoS триватиме. PoS значно знижує споживання енергії та підтримує сталий розвиток блокчейн-систем. Успішні переходи провідних проєктів, таких як Ethereum, пришвидшують цю тенденцію.