Pow криптовалюты что это

Как работают Proof-of-Work (PoW) и Proof-of-stake (PoS), алгоритмы достижения консенсуса в блокчейне

Proof-of-Work или PoW (доказательство выполнения работы) — это алгоритм достижения консенсуса в блокчейне; он используется для подтверждения транзакций и создания новых блоков . С помощью PoW майнеры конкурируют друг с другом за завершение транзакций в сети и за вознаграждение.

Пользователи сети отправляют друг другу цифровые токены, после чего все транзакции собираются в блоки и записываются в распределенный реестр, то есть в блокчейн . Но при подтверждении транзакций и организации блоков нужно соблюдать осторожность.

Работа сети основана на решении сложных математических задач и возможности легко доказать, что решение получено.

Навигация по материалу:

Какую математическую задачу решает PoW

Это одна из проблем, требующих значительной вычислительной мощности. Таких проблем много:

• Хеш-функция, или попытка найти входные данные, зная выходные;
• Разложение целого числа на множители;
• «Головоломка для экскурсанта»: если сервер подозревает DoS-атаку, он требует от клиента вычисления хеш-функций, иногда в определенном порядке, тогда это проблема вычисления значений цепочки хэш-функций.

В случае с PoW используется хэширование.

По мере роста сети проблемы становятся все серьезнее, и алгоритмы хеширования требуют все большей вычислительной мощности, так что сложность задачи — актуальная проблема.

Как работает блокчейн и транзакции

От этого механизма зависит точность и скорость блокчейна. При этом проблема не должна быть слишком сложной — в этом случае генерация блока займет много времени, а значит, в сети «зависнет» много незавершенных транзакций. Если проблема не может быть решена за предсказуемое время, создание блоков станет счастливой случайностью.

Если же проблема решается слишком просто, это делает систему уязвимой для злоупотреблений, спама и DoS-атак.

Решение должно быть легко проверяемо, в противном случае не все узлы смогут понять, правильно ли был проведен расчет, а значит, им придется доверять другим узлам, что не согласуется с одним из важнейших принципов блокчейна — полной прозрачностью.

Реализация Proof-of-Work в сети блокчейна

Если майнер сумел решить задачу, формируется новый блок — в нем размещается очередной комплект транзакций, и они считаются подтвержденными.

Какие алгоритмы используют доказательство выполнения работы PoW

Во множестве криптовалют. Конечно, наиболее известная из них — биткоин , и именно биткоин задал эту тенденцию. Здесь используется алгоритм Hashcash, позволяющий менять сложность задачи в зависимости от общей вычислительной мощности сети. Среднее время формирования блока составляет 10 минут. Подобная же система реализована в похожих на биткоин криптовалютах, например, в лайткоине.

Другой крупный проект, где используется PoW, это Ethereum , и учитывая, что почти три четверти всех блокчейн-проектов реализуются на этой платформе, можно с уверенностью сказать, что большинстве приложений используются именно консенсусная модель с доказательством выполнения работы.

Преимущества принципа Proof-of-Work

Основные его преимущества — защита от DoS-атак и низкое влияние доли криптовалюты в собственности у майнера на возможности добычи.

PoW накладывает определенные ограничения на действия участников, поскольку для решения задачи требуются значительные усилия. Эффективная атака также требует больших вычислительных мощностей и продолжительных вычислений, поэтому она возможна, но невыгодна на фоне высоких затрат.

Неважно, сколько денег у вас в кошельке — важно иметь большие вычислительные возможности для решения задач и формирования новых блоков, а значит, держатели больших капиталов не могут принимать решения за всю сеть.

Недостатки алгоритма PoS

Основные проблемы: огромные расходы , «бесполезность» вычислений и «атака 51%».

Для сложных расчетов требуется специализированное и дорогое компьютерное оборудование. Расходы неуправляемо растут, и майнинг становится возможен только для больших групп майнеров. Кроме того, специализированные компьютеры потребляют массу энергии, что увеличивает затраты. Следствием из этого становится постепенное повышение централизации системы, поскольку это выгодно. И именно это происходит в случае с биткоином.

Майнеры выполняют работу по созданию блоков, попутно потребляя огромное количество энергии, но вычисления, которые они делают, совершенно бесполезны сами по себе. Да, они гарантируют безопасность в сети, но их результаты нельзя использовать в бизнесе или в науке.

Что такое атака 51% и какова ее угроза?

Атака 51% или атака большинства возможна в ситуации, когда пользователь или группа пользователей контролируют большую часть мощностей сети — это дает им возможность контролировать происходящие в сети события. Так, они могут монополизировать создание новых блоков и получать все вознаграждение, поскольку в их власти помешать другим майнерам завершать блоки.

Кроме того, они могут отменять транзакции.

Предположим, Алиса послала Бобу деньги через блокчейн. Алиса участвует в атаке 51%, а Боб — нет. Их транзакция помещается в блок, но атакующие не дают переводу состояться. Происходит раздвоение блокчейна.

Далее атакующие майнеры присоединяются к одной из веток, и, поскольку у них больше вычислительной мощности, их цепочка содержит больше блоков.

Сеть устроена так, что принимается более длинная цепочка, а короткая отклоняется, а значит, сделка между Алисой и Бобом не состоялась, и Боб не получил деньги.

Вот таким образом злоумышленники могут отменять транзакции.

Атака 51% вряд ли может быть выгодной. Она требует огромных вычислительных ресурсов, а как только факт становится известен, сеть считается скомпрометированной и из нее начинают уходить пользователи, что с неизбежностью приводит к снижению цены криптовалюты.

Принцип работы Proof-of-stake

PoS работает по другому. Вместо решения криптографической задачи транзакции валидируются путем «заморозки» некоторого количества монет майнеров в качестве обеспечения. Монеты заморожены до тех пор, пока не будет достигнута «договоренность» валидности транзакций. После достижения конценцуса в сети транзакции добавляются в блокчейн, а монеты держатся замороженными еще некоторое время с целью защиты от атаки на сеть и избежания «двойной траты».

Когда монеты разморожены майнеров, они получают свои монеты обратно плюс небольшую комиссию за запись транзакций в блокчейн. Такой алгоритм предназначен для того, чтобы отбить охоту у злоумышленников валидировать поддельные транзакции из-за риска потерять «залог».

Отличия между Proof-of-Stake и Proof-of-Work

Очевидное преимущество Proof-of-Stake перед Proof-of-Work заключается в том, что его выполнение не требует от майнеров гигантского расхода электроэнергии, что делает его намного более эффективным. Но это не единственное его достоинство. Он также позволяет реализовать системы управления нового поколения, например, предоставив участникам сети возможность принять участие в выборе между хард- и софт-форками.

В плане превосходства PoS над PoW, можно сказать, что для проведения атаки на сеть требуется огромное количество монет, что по сути приводит к ее нецелесообразности для владельца этих же монет, так как он(они) пострадает от этой атаки в первую очередь.

В то же время PoS побуждает к накоплению монет в одних руках, что может негативно сказаться на децентрализации сети. Если найдется майнер или группа майнеров, который(которые) сосредоточит в своих руках большую часть ресурсов сети, то он(они) сможет диктовать свои правила остальным участникам сети.

PoW и PoS это основные механизмы, которые используются для подтверждения выполненной работы в сетях криптовалют, однако есть и другие менее известные и распространенные.

• Proof of Activity (доказательство активности) — стандартная гибридная схема, совмещающая PoW и PoS;
• Delegated Proof of Stake (делегированное подтверждение доли) — общий термин, описывающий эволюцию базовых консенсус-протоколов на основе подтверждения доли. DPoS используется в BitShares, а также в предложенных алгоритмах, таких как Slasher и Tendermint;
• Proof of Burn (доказательство сжигания) — «сжигание» происходит путем отправки монет на такой адрес, с которого гарантированно нельзя их потратить. Избавляясь таким образом от своих монет, пользователь получает право на пожизненный майнинг, который также устроен как лотерея среди всех владельцев сожженных монет;
• Proof of Capacity (доказательство ресурсов) — реализация популярной идеи «мегабайты как ресурсы». Необходимо выделить существенный объем дискового пространства, чтобы включиться в майнинг;
• Proof of Storage (доказательство хранения) – похожая на предыдущую концепция, при которой выделенное место используется всеми участниками как совместное облачное хранилище.

Источник

PoW или PoS: В чем разница между добываемыми и недобываемыми криптовалютами

Криптовалюты можно разделить на два типа: те, которые можно и нужно майнить, то есть добывать (биткоин, эфир, лайткоин, Monero), и предварительно созданные (Ripple, Stellar, Cardano, EOS, NEO). Рассказываем, в чем разница и какие преимущества и недостатки есть у каждой группы.

Какова основа обоих типов криптовалют?

Хотя они отличаются по методу генерации, основа обоих типов криптовалют одинакова: проверка. В конечном счете каждая транзакция, обработанная сетью, должна быть кем-то проверена, чтобы гарантировать, что виртуальные деньги не были потрачены дважды. Фактически мы говорим о разнице в процессе проверки. Группы транзакций объединяются в блок; после проверки блок присоединяется к другим ранее подтвержденным блокам, создавая цепочку истинных транзакций, или блокчейн.

PoW: Добываемые криптовалюты

Майнинг — это процесс, в ходе которого отдельные лица, группы или компании с помощью мощных компьютеров решают сложные математические уравнения для проверки блоков транзакций. Эти математические задачи — часть процесса шифрования, защищающего транзакции от киберпреступников и доступа третьих лиц.

Первый, кто успешно решает задачу и подписывает блок транзакций, получает вознаграждение. Как известно, в модели Proof-of-Work (доказательства выполнения работы) вознаграждение блока выплачивается в той же валюте, операции с которой проверяются. Майнер, подтвердивший блок транзакций в сети Ethereum, получит вознаграждение в эфирах. Майнеры зарабатывают, инвестируя эту криптовалюту и продавая ее потом, либо сразу конвертируя в обычные деньги.

Недостатки добываемых криптовалют

У майнинга есть определенные недостатки. Он может быть очень дорогостоящим из-за больших объемов потребляемого электричества. В добываемых криптовалютах меньшей капитализации конкуренция обычно ниже, чем в биткоине (Bitcoin) или эфире (ETH/USD).

Для майнинга биткоина требуются специализированные ASIC-чипы, объединяемые в огромные фермы. Электроэнергия — одна из основных расходных статей этих проектов, именно поэтому Китай, с его относительно дешевым электричеством, стал домом для четырех из пяти крупнейших ферм мира по добыче биткоинов.

В дополнение к расходам на электроэнергию майнинг-фермам приходится тратить значительные средства на новое оборудование, устаревающее за несколько месяцев.

Кроме того, крупным проектам необходимо дополнительное охлаждение, поскольку во время работы серверы и графические карты нагреваются до высоких температур.

Модель Proof-of-Work потенциально уязвима перед атакой 51%. (группа лиц, располагающая 51% вычислительной мощности, получает контроль над сетью и ее участниками). Для популярных криптовалют, таких как биткоин, эфир, лайткоин (LTC/USD) и Monero (XMR/USD), это не является проблемой из-за их большого размера. Однако меньшие криптовалюты с длительным временем обработки блоков и низкими дневными объемами подвержены риску этой атаки.

PoS: Недобываемые криптовалюты

На другом конце спектра находятся предварительно созданные криптовалюты, такие как Ripple (XRP/USD), Stellar, Cardano, EOS (EOS/USD) и NEO (NEO/USD).

Они используют модель Proof-of-Stake (доказательство доли владения). Для работы таких криптовалют не нужны сверхмощные компьютеры, а участники не соревнуются между собой за право подписать очередной блок. Таким образом, затраты при этом подходе значительно ниже. Проверкой транзакций занимаются владельцы криптовалюты. Выглядит это следующим образом: чем больше у вас криптовалюты, чем дольше вы ею владеете, тем выше вероятность того, что вы будете выбраны для проверки блока транзакций.

В систему встроены определенные механизмы, которые предотвращают доминирование крупных держателей криптовалюты над процессом проверки. Существует множество случайных способов отбора владельцев, получающих право подписать блок транзакций. Это гарантирует, что и у небольших держателей есть шанс поучаствовать в процессе.

Кроме того, вознаграждение при методе Proof-of-Stake начисляется иным способом. Вместо сгенерированных монет подписавшая сторона получает совокупные транзакционные сборы блока. Они могут быть меньше вознаграждения в случае майнинговых валют, но и издержки этого метода проверки гораздо ниже.

Недостатки недобываемых криптовалют

Учитывая гораздо меньшие издержки метода Proof-of-Stake, можно решить, что это более прогрессивный способ проверки транзакций. Однако у него есть свои недостатки.

Например, таким криптовалютам не грозит атака 51%, однако ей на замену приходит другая беда — лицо, имеющее 51% всех токенов в обращении, может получить контроль над сетью и ее участниками. Конечно, в случае криптовалют с высокой капитализацией вероятность этого сценария низка, однако небольшие аналоги вполне могут пострадать от этой уязвимости.

Также стоит отметить, что модель Proof-of-Stake наделяет крупных владельцев дополнительными голосами при определении дальнейшего развития сети. К примеру, большинство токенов NEO принадлежат нескольким основателям. Это способствует повышению скорости транзакций и сокращает время достижения консенсуса, но также делает криптовалюту слишком централизованной. Другими словами, в модели Proof-of-Stake крупные игроки получают значительную власть, что теоретически невозможно в модели Proof-of-Work.

Какой метод лучше?

Оба метода имеют свои плюсы и минусы. Но есть один важный фактор, который пока не затрагивался. В конечном итоге некоторые из самых крупных добываемых валют (например, биткоина) достигнут своего предела токенов. В этот момент им придется переключиться на Proof-of-Stake. Поскольку он значительно сокращает потребление электроэнергии и не требует столь высокой вычислительной мощности, постепенно все криптовалюты будут переходить на недобываемую модель.

Источник