Proof of Work и Proof of Stake: в чём разница

Главное различие между Proof of Work и Proof of Stake в том, что должен потратить злоумышленник. В Proof of Work, который используется в Bitcoin, майнеры конкурируют, сжигая электроэнергию на вычисления. В Proof of Stake, который Ethereum использует с 2022 года, валидаторы блокируют собственные монеты сети и рискуют их потерять, если будут мошенничать.

Сравнение рядом

Как каждая модель защищает цепочку от подделки

Proof of Work. Чтобы переписать историю, злоумышленник должен заново выполнить вычисления для блоков, которые он хочет изменить, и опередить честную сеть, которая продолжает добавлять новые блоки. Затраты лежат вне системы: это электроэнергия и машины. Наше основное руководство о том, как работает майнинг Bitcoin, объясняет эту гонку, а наш материал о хешрейте Bitcoin показывает, как измеряется его масштаб.

Рисунок: Две модели безопасности. Различаются затраты злоумышленника: энергия и оборудование против застейканных монет.

Proof of Stake. Чтобы контролировать, какие блоки финализируются, злоумышленнику нужна большая доля всех застейканных монет. Доказанное недобросовестное поведение можно наказать уничтожением части этого стейка, поэтому атака может обойтись дорого, даже если не удалась. Затраты лежат внутри системы: это собственные монеты сети. Наше руководство о том, что такое Proof of Stake, подробно рассматривает валидаторов, слэшинг и финальность.

Компромиссы, о которых спорят

Энергия. Это самое очевидное различие. Переход Ethereum 15 сентября 2022 года снизил его энергопотребление, по оценкам, на 99,95%. Сторонники Proof of Work отвечают, что именно энергия делает реестр дорогим для атаки и привязывает безопасность к физическому миру, а не к самой монете.

Децентрализация. Proof of Work концентрируется там, где дешёвая энергия, и в крупных майнинг-пулах. Proof of Stake склонен концентрироваться у крупных держателей и больших стейкинг-провайдеров. Обе модели сталкиваются с одним и тем же вопросом в разных формах: сколько влияния оказывается у нескольких крупных операторов.

Восстановление после атаки. В Proof of Work оборудование атакующего после атаки никуда не девается и может быть использовано снова. В Proof of Stake протокол может уничтожить стейк атакующего, но восстановление после атаки, которая контролирует большинство стейка, может потребовать социальной координации между операторами узлов. Каждая сторона считает свой путь восстановления более надёжным.

Простота и история работы. Proof of Work проще для понимания и обеспечивает безопасность Bitcoin с 2009 года. Системы Proof of Stake сложнее, с большим количеством правил выбора, голосования и штрафов, а их история работы в крупном масштабе короче.

Финальность. Цепочки Proof of Stake, такие как Ethereum, могут помечать блоки как финальные в течение минут, что ценят некоторые приложения. Цепочки Proof of Work полагаются на ожидание достаточного количества подтверждений. Наше руководство о том, почему важны подтверждения в сети, показывает, как биржи устанавливают такие ожидания.

После атаки: два разных способа восстановления

Представьте, что злоумышленник на короткое время получает контроль большинства в каждом из этих типов сетей.

В сети с Proof of Work атакующий контролирует оборудование. Когда атака заканчивается, машины по-прежнему существуют и могут быть использованы снова, а у честного сообщества ограниченный набор вариантов: ждать, повышать требования к количеству подтверждений или, в крайнем случае, менять алгоритм майнинга, чтобы оборудование атакующего стало бесполезным, — но это также обесценило бы оборудование честных майнеров.

В сети с Proof of Stake атакующий контролирует застейканные монеты. Доказуемое неправомерное поведение может быть наказано слешингом, который автоматически уничтожает часть этого стейка. Если атака относится к тому типу, который правила не могут наказать сами по себе, например отказ включать определенные транзакции, сообщество может скоординировать форк и оставить стейк атакующего позади. Этот вариант мощный, но зависит от социального согласия операторов узлов, бирж и пользователей.

Куда уходят деньги

Две модели также различаются экономикой. Майнеры несут большие постоянные расходы на электроэнергию и оборудование, поэтому они склонны продавать значительную долю заработанных монет, что создает устойчивое давление продаж, а сети приходится выпускать достаточное количество новых монет, чтобы поддерживать их работу. Расходы валидаторов в основном представляют собой альтернативную стоимость заблокированного капитала, поэтому сеть Proof of Stake может выплачивать гораздо меньше за счет новой эмиссии при сопоставимом уровне безопасности. По этой причине эмиссия новых монет в Ethereum резко снизилась после The Merge. В обоих случаях ожидается, что комиссии за транзакции со временем будут составлять растущую долю вознаграждений.

Что это значит для вас как для пользователя

Для большинства людей модель консенсуса проявляется тремя практическими способами: сколько времени занимает финальность платежа, сколько энергии потребляет сеть и можно ли получать вознаграждения за стейкинг. Сети Proof of Stake предлагают стейкинг и более быструю формальную финальность; сети Proof of Work — долгую историю работы и более простую модель безопасности. Комиссии, выбор сети и решения о хранении активов обычно важнее для повседневного опыта, чем любая из моделей.

Когда каждая модель имеет больше смысла

Proof of Work подходит сетям, главный приоритет которых — простая, консервативная архитектура с безопасностью, привязанной к физическим затратам; именно этот путь сохранил Bitcoin. Proof of Stake подходит сетям, которые стремятся к меньшему потреблению энергии, более быстрой финальности и большей гибкости в развитии протокола; поэтому большинство новых платформ смарт-контрактов использует именно его.

На практике выбор делается один раз, на ранней стадии, и его изменение впоследствии — серьезная задача. Переход Ethereum занял годы подготовки. Для большинства пользователей в повседневной жизни важнее не модель консенсуса, а сеть, в которой вы отправляете средства; наше руководство о том, что такое блокчейн-сеть, освещает именно эту сторону.

Эта статья носит образовательный характер и не является финансовой, инвестиционной, юридической или налоговой консультацией. Цифровые активы подвержены волатильности, и вы можете потерять вложенную сумму.

О том, как обе модели вписываются в более широкий мир блокчейнов и приложений, см. что такое Web3.

Источники

• Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System — Сатоши Накамото, октябрь 2008
• The Merge (дата и снижение энергопотребления примерно на 99,95%) — ethereum.org
• Спецификации консенсуса Ethereum, beacon chain Phase 0 — Ethereum, GitHub
• Атаки на Proof of Stake и защита (социальная координация после атак большинством) — документация для разработчиков ethereum.org