Proof of Work a Proof of Stake. Czym różnią się algorytmy PoW i PoS?

Jedną z głównych cech kryptowalut jest ich cyfrowość oraz decentralizacja. W odróżnieniu od tradycyjnych form pieniądza nie czuwa nad nimi żaden centralny organ odpowiedzialny za weryfikowanie transakcji, a rolę tę przejmuje blockchain. Jak się jednak okazuje, poszczególne kryptowaluty mogą różnić się między sobą, między innymi algorytmami konsensusu: działając w modelu proof of work (PoW) lub proof of stake (PoS).

Bitcoin (BTC), najstarsza i najpopularniejsza kryptowaluta, oparty jest o PoW i na pracy górników. Jednak jego główny konkurent, którym jest ether (ETH), wykorzystuje już algorytm konsensusu PoS, w którym główną rolę odgrywają tak zwani walidatorzy.

Proof of work vs proof of stake. Jakie są różnice?

Proof of work (po polsku dowód pracy) i proof of stake (dowód stawki) są podobne pod względem mechanizmu, dzięki któremu rozproszona sieć uczestników może uzgodnić, który nowy blok transakcji jest dodawany do cyfrowej księgi kryptowaluty, czyli blockchaina. Różnią się jednak tym, jak osiągają tę końcową ugodę.

PoW pozwala ustalić, który blok należy dodać do łańcucha, wymagając od uczestników sieci użycia sporej ilości danych obliczeniowych ich sprzętu komputerowego oraz energii elektrycznej do generowania nowych kryptowalut. Z kolei PoS stawia na walidatorach obowiązek zamrożenia części swoich tokenów w formie depozytu, aby zabezpieczyć płynność sieci i pozwolić dodać do niej nowe bloki.

Proof of work vs proof of stake. Wady i zalety obu rozwiązań

Proof of workProof of stake
Wady PoWZalety PoWWady PoSZalety PoS
Wymaga użycia rosnącej ilości energiiWysokie koszty operacyjne powodują, że jest to bardzo bezpieczny algorytm konsensusuNie został jeszcze w pełni przetestowany w dużej skaliPozwala realizować więcej transakcji w krótszym czasie
Generuje sporą ilość e-odpadówSieć jest bardziej konkurencyjna, otwarta i zdecentralizowanaDuzi walidatorzy mogą gromadzić w swoich rękach decyzyjność prowadząc do centralizacjiPosiada zdecydowanie mniejszy wpływ na środowisko i jest ekologiczny
Wolniejsze i mniej skalowalne rozwiązanie niż proof of stakeJak na razie tylko ten model sprawdził się w naprawdę dużej skaliWydaje się być mniej bezpieczny niż rozwiązanie proof of workZapewnia „zachęty ekonomiczne” do zatwierdzania nowych bloków
Wysoki próg wejścia przez bardzo dużą trudność wydobyciaPozwala górnikom na zarabianie na prowizjach oraz otrzymywanie nagród w postaci nowych tokenówZużycie energii potrafi być o 99% mniejsze niż w przypadku proof of workPróg wejścia dla mniejszych walidatorów oraz stakerów jest niższy niż w PoW
Tabela prezentująca różnice pomiędzy proof of work vs proof of stake. Opracowanie własne.

Proof of work – co to?

W sieci proof of work, takiej jak przykładowo sieć bitcoina, wszystkie komputery (z ang. nody po polsku węzły) konkurują, aby być pierwszymi, który rozwiążą problem matematyczny i „udowodnią wykonaną pracę”, w zamian zostaną dodane do najnowszej partii transakcji w sieci blockchain i otrzymają w zamian nagrodę w postaci nowych BTC.

Nagroda za wydobycie nowego bloku jest stała i z góry ustalona – w przypadku BTC – i zmienia się co cztery lata w ramach tak zwanego „halvingu”, czyli zmniejszenia jej wartości o połowę. Obecnie „górnik” – osoba lub podmiot zajmująca się „wydobyciem” cyfrowych aktywów, czyli ich zatwierdzaniem w sieci blockchain – który jako pierwszy rozwiąże zagadkę matematyczną pozwalającą mu odkryć nowy blok otrzymuje 6,25 BTC. Po kolejnym halvingu, który będzie miał miejsce najprawdopodobniej w kwietniu 2024 roku wartość ta spadnie do 3,125 BTC.

Nie dość, że wartość nagród się zmniejsza, to jednocześnie poziom trudności wydobycia i zaangażowania sprzętowego staje się coraz wyższy w proof of work. Co to oznacza dla potencjalnych górników? Między innymi to, że muszą wydać więcej, aby kopać bitcoiny, których ostatecznie otrzymują mniej za swoją prace. Z drugiej strony, wraz ze wzrostem popularności kryptowalut ludzie realizują więcej transakcji przy ich użyciu, a górnicy otrzymują również dodatkową zachętę do swojej pracy w postaci prowizji od każdej transakcji.

Bitcoin został stworzony jako waluta deflacyjna. Jego podaż jest ograniczona, co z czasem ma powodować, że na rynku znajdzie się mniejsza ilość tokenów (podaż) niż liczba chętnych do ich zakupu (popyt).

Co to jest proof of stake?

Alternatywą dla energochłonnego algorytmu konsensusu proof of work, jest proof of stake, który posiada całkowicie inne podejście do zatwierdzania nowych transakcji. Dowód stawki wykorzystuje walidatorów, którzy muszą zablokować (stakować) określoną stawkę (stake) w ramach sieci blockchain, aby móc czerpać korzyści w postaci prowizji z realizowanych transakcji.

Stawka posiadana przez walidatorów jest zablokowana w inteligentnym kontrakcie na blockchainie kryptowaluty, aby pomóc w utrzymaniu wymaganej ilości tokenów do zapewniania sieci bezpieczeństwa, płynności i uchronienia jej przed potencjalnymi atakami.

Im większy walidator – czyli im większa liczba tokenów zablokowanych w sieci – tym większa szansa na uzyskanie zachęt ekonomicznych za zatwierdzanie transakcji. Wiele sieci chce jednak walczyć z ryzykiem centralizacji i wprowadza mechanizmy, które mają zwiększać losować przydziału tak, aby nie tylko najwięksi mogli mieć udział w zyskach generowanych przez sieć.

Jeden ze sposobów to tak zwany „randomized block selection” czyli losowy wybór bloków. W tym przypadku algorytm wyszukuje węzły łączące w sobie najniższą wartość hashowania z najwyższą stawką. Drugi sposób to „coin age selection”, czyli wybór na podstawie wieku monet. Jeżeli monety danego użytkownika były stakowane w sieci dłużej, może mieć on większą szansę na zostanie walidatorem, czyli zatwierdzającym transakcję.

W odróżnieniu od dowodu pracy bloki w algorytmie dowodu stawki są „wykuwane” (z ang. forge), a nie „wykopywane” (z ang. mine). Z tego powodu większość sieci PoS musi posiadać na początku zapewnioną wstępną bazę monet, aby móc rozpocząć swoją działalność.

O proof of stake zrobiło się głośno tak naprawdę stosunkowo niedawno, gdy na ten model konsensusu przechodziła sieci Ethereum, czyli natywny blockchain kryptowaluty ether. Z tego samego rozwiązania korzysta jednak coraz większa ilość sieci bloków, w tym Solana (SOL), Avalanche (AVAX), Polkadot (DOT) oraz BNB Chain, będący siecią kryptowalutową giełdy cyfrowych aktywów Binance.

Proof of work i proof of stake – podsumowanie

Zarówno PoW jak i PoS mają swoje zalety i wady. Proof of work jest uważany za bardziej bezpieczny i zdecentralizowany, ponieważ wymaga znacznej ilości mocy obliczeniowej do wydobycia nowych bloków. Jest jednak również bardziej energochłonny i w ostatnich latach zaczął być krytykowany za swój negatywny wpływ na środowisko. Z drugiej strony proof os stake znacznie ogranicza zużycie energii elektrycznej, jednak niesie ze sobą ryzyko centralizacji władzy w rękach największych interesariuszy.

PoW i PoS są używane do zabezpieczenia sieci blockchain i potwierdzenia transakcji. Istnienie obu tych algorytmów obok siebie powoduje, że użytkownicy mogą wybrać sieci blockchain, które bardziej im odpowiadają i angażować się albo w dowód stawki albo w dowód pracy.


Więcej artykułów z sekcji Wiedza: dailychain.io