Що таке Proof-of-Work та Proof-of-Stake простими словами?

«Proof of Work» (PoW) та «Proof of Stake» (PoS) — це два основних механізми консенсусу, які криптовалюти використовують для перевірки нових транзакцій, додавання їх у блокчейн та створення нових токенів. Proof of Work вперше запропонований та реалізований у мережі Bitcoin, він використовує майнінг для досягнення перерахованих вище завдань. Proof of Stake, у свою чергу, використовується в мережі Cardano, блокчейні ETH2 та іншими, для виконання тих же цілей і у його основі лежить стейкінг.

Децентралізовані криптовалютні мережі функціонують без жодного центрального органу, який міг би контролювати всі перекази грошей. Необхідна тверда впевненість, що ті самі кошти не будуть використані у двох різних платежах. Для цього в мережах використовується так званий «механізм консенсусу», який є системою, що дозволяє всім комп'ютерам у криптосітці домовитися про те, які транзакції є законними.

Сьогодні у більшості криптовалют використовуються два основні механізми консенсусу. «Proof-of-work» є старішим, і використовується Bitcoin, Ethereum 1.0 та багатьма іншими. Новий механізм консенсусу називається «Proof-of-Stake», і він підтримується Ethereum 2.0, Cardano, Tezos та іншими (як правило, новішими) криптовалюти. Щоб зрозуміти принцип роботи PoS, корисно спочатку вивчити механізм консенсусу PoW, тому ми розглянемо їх у рамках однієї публікації.

Що таке Proof-of-Work?

Механізм криптоконсенсусу «Proof of Work» (PoW) з англійської можна перекласти як «Доказ виконання роботи». Важливо розуміти, що майнінг криптовалют та Proof of Work — тісно пов'язані ідеї. Свою назву цей алгоритм консенсусу отримав завдяки тому, що мережі потрібна величезна обчислювальна потужність. Захист блокчейну та перевірку всіх транзакцій виконують майнери, обладнання яких знаходиться і працює по всьому світові. Майнери змагаються між собою, щоби першими правильно вирішити математичну головоломку. Переможець отримує можливість оновити блок-ланцюжок з останніми підтвердженими транзакціями, а також отримує винагороду від мережі у вигляді певної кількості криптовалюти.

«Доказ виконання роботи» має ряд вагомих переваг, особливо для відносно простої, але дуже цінної криптовалюти, такої як Bitcoin. Це перевірений та надійний спосіб підтримки безпеки децентралізованого ланцюжка блоків. У міру зростання вартості криптовалюти все більше майнерів зацікавлені у підключенні свого обладнання до мережі, що автоматично підвищує її потужність та безпеку. Велика кількість обчислювальної потужності, що задіяна, стає величезною перешкодою для будь-якої людини або групи зловмисників, які хотіли б втрутитися в роботу мережі.

З іншого боку, це енергоємний процес, що складно поєднується з масштабуванням для обробки величезної кількості транзакцій, сумісних зі смарт-контрактами блокчейнів, таких як Ethereum. І тому були розроблені альтернативи, найпопулярніша з яких називається «Proof of Stake».

Що таке Proof of Stake?

Proof-of-Stake (PoS) або «Доказ частки володіння» є більш новим алгоритмом консенсусу. Розробники Ethereum з самого початку розуміли, що використання Proof of Work суттєво обмежить масштабованість мережі, і цю проблему, зрештою, потрібно буде вирішувати. Зростання популярності протоколів децентралізованого фінансування (DeFi) на основі блокчейну Ethereum часто призводить до серйозних стрибків комісій за транзакції.

У той час як мережа Bitcoin, подібно до величезної чекової книжки, в основному обробляє вхідні та вихідні транзакції, блокчейн Ethereum до звичайних переказів, повинен ще обробляти широкий спектр транзакцій DeFi, смарт-контракти стейблкоїнів, створення (чеканку) та продаж NFT, а також будь-які інші інноваційні рішення, які будуть упроваджені розробниками у майбутньому.

Їх рішення полягало у створенні абсолютно нового блокчейну ETH2, розгортання якого розпочалося у грудні 2020 року та має бути завершене у 2022 році. В оновленій версії Ethereum буде використовуватися більш швидкий і менш ресурсомісткий механізм консенсусу, що називається «Доказ частки володіння». Криптовалюти, включаючи Cardano, Tezos та Atmos, використовують механізми консенсусу Proof-of-Stake з метою максимізувати швидкість та ефективність при одночасному зниженні комісій.

У системі Proof of Stake стекінг виконує ту ж функцію, що й майнінг у Proof of Work. Це процес, за допомогою якого учасник мережі вибирається для додавання останньої партії транзакцій у ланцюжок блоків та отримання винагороди у вигляді криптовалюти.

Точніші деталі залежать від конкретного проекту, але в цілому блокчейни на Proof of Stake використовують мережу «валідаторів», які вносять — або роблять «ставку», «вклад» — свою власну криптовалюту в обмін на шанс перевірити нову транзакцію, оновити блокчейн та заробити винагороду.

• Мережа вибирає переможця на основі кількості криптовалюти, яку кожен валідатор має в пулі, та тривалості часу, протягом якого вона там знаходилася, — буквально нагороджуючи тих учасників, хто вклав найбільше;
• Як тільки переможець підтвердить останній блок транзакцій, інші валідатори також можуть розпочати підтвердження точності блоку. Коли досягнуто граничної кількості атестацій, мережа оновлює блокчейн;
• Всі валідатори, що беруть участь, отримують винагороду у вкладеній криптовалюті, яка зазвичай розподіляється мережею пропорційно частці кожного валідатора.

Стати валідатором — велика відповідальність, що вимагає досить високого рівня технічних знань. Мінімальна сума криптовалюти, яку повинні вкласти валідатори, часто відносно висока (наприклад, для ETH2 це 32 ETH). До того ж, валідатори можуть втратити частину своєї «ставки» в результаті процесу, званого скороченням (слешинг), якщо їх вузол відключається від мережі або якщо вони підтверджують «поганий» блок транзакцій.

Але навіть якщо це звучить надто відповідально, будь-яка людина все одно може взяти участь у стейкінгу, приєднавшись до пулу ставок (staking pool), керованого кимось іншим, і отримувати винагороду за вкладену криптовалюту, яка могла б просто зберігатися на гаманці , не приносячи прибутку. Цей процес часто називають делегуванням, і інструменти, що пропонуються багатьма біржами, можуть спростити стекінг для інвестора.

У чому різниця між «Proof of Work» та «Proof of Stake»?

Споживання енергії є однією з основних відмінностей між двома механізмами консенсусу. Оскільки блокчейни з доказом частки володіння не вимагають, щоб майнери витрачали електроенергію на дублюючі процеси (змагаючись у вирішенні однієї і тієї ж головоломки), PoS дозволяє мережам працювати зі значно меншим споживанням ресурсів.

Обидва механізми консенсусу мають економічні наслідки, які карають мережеві збої та перешкоджають діям зловмисників. В алгоритмі доказу виконання роботи штрафом для майнерів, які надають неправильну інформацію або блоки, є неповоротна вартість обчислювальної потужності, енергії та часу. А в механізмі Proof of Stake — крипто-фонди валідаторів які є економічним стимулом діяти на користь мережі. Якщо валідатор підтвердить «поганий» блок, частина його коштів буде «урізана» як штраф. Сума, на яку може бути оштрафований валідатор, залежить від конкретної мережі.