Что такое Proof-of-Work и Proof-of-Stake простыми словами?

«Proof of Work» (PoW) и «Proof of Stake» (PoS) — это два основных механизма консенсуса, которые криптовалюты используют для проверки новых транзакций, добавления их в блокчейн и создания новых токенов. Proof of Work впервые предложен и реализован в сети Bitcoin, он использует майнинг для достижения вышеперечисленных задач. Proof of Stake, в свою очередь, используется в сети Cardano, блокчейні ETH2 и других, для выполнения тех же целей в его основе лежит стейкинг.

Децентрализованные криптовалютные сети функционируют без единого центрального органа, который мог бы контролировать все переводы денег. Необходима твердая уверенность, что одни и те же деньги не будут использованы в двух разных платежах. Для этого в сетях используется так называемый «механизм консенсуса», который представляет собой систему, позволяющую всем компьютерам в криптосети договориться о том, какие транзакции являются законными.

Сегодня в большинстве криптовалют используются два основных механизма консенсуса. «Proof-of-Work» является более старым, и используется Bitcoin, Ethereum 1.0 и многими другими. Новый механизм консенсуса называется «Proof-of-Stake», и он поддерживается Ethereum 2.0, Cardano, Tezos и другими (как правило, более новыми) криптовалюты. Чтобы понять принцип работы PoS, полезно сначала изучить механизм консенсуса PoW, поэтому мы рассмотрим их в рамках одной публикации.

Что такое Proof of Work?

Механизм криптоконсенсуса «Proof of Work» (PoW) с английского языка можно перевести как «Доказательство выполнения работы». Важно понимать, что майнинг криптовалют и Proof of Work — тесно связанные идеи. Свое название этот алгоритм консенсуса получил благодаря тому, что сети требуется огромная вычислительная мощность. Защиту блокчейна и проверку всех транзакций выполняют майнеры, оборудование которых находится и работает по всему миру. Майнеры соревнуются между собой, чтобы первыми правильно решить математическую головоломку. Победитель получает возможность обновить блок-цепочку с последними подтвержденными транзакциями, а также получает вознаграждение от сети в виде заранее определенного количества криптовалюты.

«Доказательство выполнения работы» имеет ряд весомых преимуществ, особенно для относительно простой, но очень ценной криптовалюты, такой как Bitcoin. Это проверенный и надежный способ поддержания безопасности децентрализованной цепочки блоков. По мере роста стоимости криптовалюты все больше майнеров заинтересованы в подключении своего оборудования к сети, что автоматически повышает ее мощность и безопасность. Большое количество задействованной вычислительной мощности становится огромной преградой для любого человека или группы злоумышленников, которые хотели бы вмешаться в работу сети.

С другой стороны, это энергоемкий процесс, который сложно сочетается с масштабированием для обработки огромного количества транзакций, совместимых со смарт-контрактами блокчейнов, таких как Ethereum. И поэтому были разработаны альтернативы, самая популярная из которых называется «Proof of Stake».

Что такое Proof of Stake?

Proof-of-Stake (PoS) или «Доказательство доли владения» является более новым алгоритмом консенсуса. Разработчики Ethereum изначально понимали, что использование Proof of Work существенно ограничит масштабируемость сети, и эту проблему в конечном итоге нужно будет решать. Рост популярности протоколов децентрализованного финансирования (DeFi) на основе блокчейна Ethereum часто приводит к серьезным скачкам комиссий за транзакции.

В то время как сеть Bitcoin, подобно огромной чековой книжке, в основном обрабатывает входящие и исходящие транзакции, блокчейн Ethereum вдобавок к обычным переводам должен еще и обрабатывать широкий спектр транзакций DeFi, смарт-контракты стейблкоинов, создание (чеканку) и продажи NFT, а также любые другие инновационные решения, которые будут внедрены разработчиками в будущем.

Их решение заключалось в создании совершенно нового блокчейна ETH2, развертывание которого началось в декабре 2020 года и должно быть завершено в 2022 году. В обновленной версии Ethereum будет использоваться более быстрый и менее ресурсоемкий механизм консенсуса, называемый «Доказательство доли владения». Криптовалюты, включая Cardano, Tezos и Atmos, используют механизмы консенсуса Proof-of-Stake с целью максимизировать скорость и эффективность при одновременном снижении комиссий.

В системе Proof of Stake стейкинг выполняет ту же функцию, что и майнинг в Proof of Work. Это процесс, посредством которого участник сети выбирается для добавления последней партии транзакций в цепочку блоков и получения взамен вознаграждения в виде криптовалюты.

Более точные детали зависят от конкретного проекта, но в целом блокчейны на Proof of Stake используют сеть «валидаторов», которые вносят — или делают «вклад» — свою собственную криптовалюту в обмен на шанс проверить новую транзакцию, обновить блокчейн и заработать награду.

• Сеть выбирает победителя на основе количества криптовалюты, которую каждый валидатор имеет в пуле, и период времени, в течение которого она там находилась, — буквально награждая тех участников, кто вложил больше всего;
• Как только победитель подтвердит последний блок транзакций, другие валидаторы также могут приступить к подтверждинию точности блока. Когда достигнуто пороговое количество аттестаций, сеть обновляет блокчейн;
• Все участвующие валидаторы получают вознаграждение во вложенной криптовалюте, которая обычно распределяется сетью пропорционально доле каждого валидатора.

Стать валидатором — большая ответственность, требующая довольно высокого уровня технических знаний. Минимальная сумма криптовалюты, которую валидаторы должны вложить, часто относительно высока (например, для ETH2 это 32 ETH). К тому же, валидаторы могут потерять часть своей «ставки» в результате процесса, называемого сокращением (слэшинг), если их узел отключается от сети или, если они подтверждают «плохой» блок транзакций.

Но даже если это звучит слишком ответственно, любой человек все равно может принять участие в стейкинге, присоединившись к пулу ставок (staking pool), управляемому кем-то другим, и получать вознаграждение за вложенную криптовалюту, которая могла бы просто хранится на кошельке, не принося прибыль. Этот процесс часто называют делегированием, и инструменты, предлагаемые многими биржами, могут существенно упростить стейкинг для инвестора.

В чем разница между «Proof of Work» и «Proof of Stake»?

Потребление энергии является одним из основных различий между двумя механизмами консенсуса. Поскольку блокчейны с доказательством доли владения не требуют, чтобы майнеры тратили электроэнергию на дублирующие процессы (соревнуясь в решении одной и той же головоломки), PoS позволяет сетям работать со значительно меньшим потреблением ресурсов.

Оба механизма консенсуса имеют экономические последствия, которые наказывают сетевые сбои и препятствуют действиям злоумышленников. В алгоритме доказательства выполнения работы штрафом для майнеров, предоставляющих неверную информацию или блоки, является невозвратная стоимость вычислительной мощности, энергии и времени. А в механизме Proof of Stake — крипто-фонды валидаторов служат экономическим стимулом действовать в интересах сети. В случае, если валидатор подтвердит «плохой» блок, часть его средств будет «урезана» в качестве штрафа. Сумма, на которую может быть оштрафован валидатор, зависит от конкретной сети.