POW vs PoS: kahe plokiahela konsensusalgoritmi võrdlus

Töö tõendusmaterjali (POW) konsensuse algoritmi kasutatakse plokiahela tehnoloogias kõige sagedamini. Seda kasutavad nii Bitcoin kui ka Ether, kaks kõige kuulsamat krüptovaluutat. Ethereum, Etheri alusprotokoll, kavatseb aga oma arengukava raames üle minna katte tõenduse (PoS) algoritmile. See on suure tähtsusega projekt ja krüptohuvilised arutavad innukalt POW vs PoS võrdlust.

Blokeeringu konsensuse olulisus:

Kaks kõige olulisemat blockchaini lubadust on detsentraliseerimine ja muutumatu rekord. See on hajutatud andmebaas, mida võrgus olevad arvutid, nn sõlmed, hooldavad ühiselt. Kõik sõlmed on täielikud pearaamatud, st neil on kogu tehinguajalugu plokiahelas. Seetõttu nimetatakse plokiahelatehnoloogiat ka „hajutatud pearaamatuvõrguks” (DLT). Ühtegi keskserverit ei saa võrku hävitada.

Plokkkirjed, mida nimetatakse plokkideks, on lingitud protokolliprogrammi kaudu ja ühtegi olemasolevat plokki ei saa kustutada ega muuta. Uue ploki lisamine on ainus viis plokiahela värskendamiseks ja iga sõlm saab seda teha ilma keskasutuseta.

Kui sõlm eirab etteantud standardeid ja loob ploki, siis teised sõlmed eiravad seda. Kui nõuetele mittevastav sõlm jätkab standarditega vastuolus olevate plokkide loomist ja mõned teised sõlmed hakkavad ka mittevastavate plokkide peale plokke looma, siis tekib kogukonnas vaidlus. Kogukond saab valida kõva kahvli ja võtta võrgu oleku ära enne vaidluse tekkimist, kuid sagedased kõvad kahvlid mõjutavad võrgu stabiilsust. Selliste mittevastavate sõlmede vältimiseks, mis põhjustavad sagedasi kõva kahvleid, on vaja konsensusmehhanismi.

Samuti võivad pahatahtlikud sõlmed ületada võrgu teisi sõlme, kasutades rünnakut „laiali hajutatud teenuse keelamine” (DDoS). Sellised sõlmed võivad käivitada valetehinguid, nt. Topeltkulu, st sama krüptovaluuta kaks korda kulutamine. Selle vältimiseks on vajalik konsensusmehhanism.

Mis on POW algoritm?

Cynthia Dwork ja Moni Naor käsitlesid POW-i esmakordselt 1993. aastal, ehkki Markus Jakobsson oli selle nime andnud 1999. aastal. Bitcoin on POW kõige kuulsam teostus ja me kasutame seda kontseptsiooni selgitamiseks.

Bitcoini plokiahelas olevad tehingud on rühmitatud mälukogumi nimega 'mempool', samal ajal kui plokk luuakse iga 10 minuti järel. Iga mempoolis tehtud tehing vajab kinnitamist ja seda teevad kaevurid. Tehingu kinnitamise protsessi nimetatakse kaevandamiseks.

Tehingut taotlev Bitcoini kasutaja edastab tehingu andmed kaevandajale, kes seejärel kontrollib tehingut ja lisab selle järgmisse saadaolevasse plokki. Tehingu lisamiseks järgmisesse plokki peab kaevandaja siiski teadma viimati salvestatud ploki krüptograafilist räsiväärtust, mis on kõigi eest varjatud. Sellele räsi väärtusele tuleb uue ploki loomiseks viidata.

Viimase ploki räsi leidmiseks peab kaevandaja proovima jõhkra arvutivõimsuse näitusel ühte numbrit üksteise järel ja oskusi pole vaja. Kaevandajaid premeeritakse murdosaga Bitcoinist ja seega on see konkurentsiprotsess. Edukas kaevandaja on see, kes peksab selles mängus kõiki teisi ja lahendab selle tohutu matemaatilise mõistatuse, kasutades tohutut arvutusvõimsust. Pärast viimase salvestatud ploki räsi leidmist teatab kaevandaja sellest võrku teistele sõlmedele kinnitamiseks ja loob uue ploki tehingutega mempooli postkontrollis.

Kaevandaja lahendatud krüptograafiline pusle on asümmeetriline. Kaevandaja jaoks on see mõõdukalt raske, kuid teised võrgu sõlmed näevad väga hõlpsalt tõendeid massiivse arvu krigistamise kohta. Aja jooksul leiavad kaevurid mõistatuse kergemaks ja plokkide genereerimise aeg lüheneb 10 minutilt. Seetõttu vaadatakse mõistatust iga 14 päeva tagant, et seda keerukamaks muuta. See tähendab tegelikult, et nüüdsest on vaja rohkem arvutusvõimsust.

DDoS-rünnaku läbiviimine 51% kogu selle võrgu arvutusvõimsuse hõivamisega on liiga kallis ja häkker kulutab lõpuks rohkem, kui suudab ära teenida. Seega muudab POW plokiahela väga turvaliseks.

See kõrge turvalisus on aga seotud suurte kuludega. Sõlmede pidevalt kasvav arvutusvõimsus nõuab järjest rohkem elektrienergiat, nt. enne 2018. aasta lõppu tarbivad Bitcoini kaevandamisoperatsioonid Islandil rohkem energiat kui riigi kogu sisetarbimine. Bitcoini ei toeta ükski materiaalne vara ja selline digitaalse valuuta keskkonnakoormus köidab meedias negatiivselt. Samuti mõjutab kõigi sõlmede kaasamine tehingute valideerimisprotsessi skaleeritavust ja tehingu läbilaskevõimet.

Lisaks on üksikutel kaevuritel raske oma riistvara pidevalt täiendada, et lahendada üha keerukam matemaatiline mõistatus ja võtta arvesse kasvavat elektriarvet. Seetõttu suureneb kaevandamise tsentraliseerimine, kus sündmuskohal domineerivad suured organiseeritud kaevandusseadmed. Selline kaudne tsentraliseerimine on vastupidine blockchaini detsentraliseerimise põhiprintsiibile.

Kuidas erineb PoS algoritm?

PoS-i algoritmi korral otsustab komplekt sõlmi, et tehingu valideerimiseks kasutataks oma krüptovaluutasid. Neid nimetatakse stakeriteks. Mida suurem on panuse summa ja mida pikem panuse kestus on, seda paremad on panustaja võimalused saada tehingu kinnitamise eest vastutus.

Kõik selle võrgu krüptovaluutad on juba loodud ja kaevandamist ei toimu. See välistab keeruka krüptograafilise mõistatuse lahendamise vajaduse. Samuti on välistatud pidev riistvara uuendamine ja hüppeliselt kasvavad energiakulud. Tehingu kinnitamise protsessi nimetatakse sepistamiseks.

Samuti pole vaja kogu võrku tehingute valideerimise protsessi kaasata, mis parandab mastaapsust. PoS lubab rakendada veel ühe tehnoloogialahenduse ja seda nimetatakse varjutamiseks. Algselt andmebaasihalduse kontseptsioon, kus see tähendab suurema tõhususe tagamiseks andmebaasi erinevate partitsioonide salvestamist eraldi serveri eksemplarides plokk-ahela varjundina - võrgu horisontaalsete osade hoidmist eraldi sõlmede rühmadesse. Kuna ükski sõlme ei näe kogu võrku, ei saa varjundit koos POW-algoritmiga rakendada ja PoS on vaja eraldi virnastajate jaoks eraldi kihtide jaoks.

POW vs PoS: kumb on parem?

POW on hästi testitud ja seda kasutatakse paljudes krüptovaluutaprojektides. Selle algoritmi abil töötavad DDoS-i rünnakud plokiahela vastu on tänapäevase arvutitehnoloogia abil võimatud. Kõrged energiakulud, suurenenud keskkonnakoormus, sellega seotud kahjulik meediakajastus, kaevandustegevuse suurenev tsentraliseerimine ja madal tehingute läbilaskevõime muudavad selle tõenäoliselt pikaajaliselt elujõuliseks. Kogukonnad on üha enam mures Bitcoini kaevandamise kõrgete energiakulude pärast ja Hiina keelab ametlikult kõik sellised toimingud.

PoS-i algoritm tagab suurema skaalautuva plokiahela suurema tehingute läbilaskevõimega ja mõned projektid on selle juba kasutusele võtnud, nt. DASH krüptovaluuta. Kuid see pole vähem turvaline kui täielikult detsentraliseeritud POW algoritm.

Võimalik on osta suurem osa võrgus olevatest müntidest, saada valitud stakeriks ja kinnitada rünnaku käigus valesid tehinguid. Turumajandusel on selleks siiski loomulik kaitseklapp, sest mündi hind tõuseb märkimisväärselt, kui keegi proovib sellist tohutut kogust münte osta, muutes ründajate töö palju raskemaks.

Samuti on virnastajal võimalik petturiteks pöörduda ja valesid tehinguid kinnitada. Ethereumi projekt on kavandatud PoS-i ülemineku osana välja töötanud Casperi protokolli, kus selliseid petturitest karistatakse nende konfiskeeritud krüptovaluutade konfiskeerimise ja nende uuesti osalemise keelamisega.

Kui PoS-i kavandatud juurutamine nii kuulsas nagu Ethereum asuvas protokollis läheb hästi, siis on krüptokogukond tõenäoliselt mõistlikult kindel PoS-i algoritmi võimaluses võrku turvaliselt hoida. See võib skaalat PoS-i kasuks kallutada ja alles aeg näitab, milline neist on tulevikus blockchaini konsensuse algoritm.

-

Lisateave edChaini kohta: avatud lähtekoodiga detsentraliseeritud teek, mis võimaldab haridussisu jagada rakenduste ja organisatsioonide vahel. Süsteem võimaldab sisu loojale täielikku omistamist. Nende Stellar blockchain platvorm hõlbustab arukate lepingutega teenusepakkuja ja tarbija vaheliste suhete ja maksetehingute haldamist.

Oleme just käivitanud edChaini telegrammi, et kanalida enne meie ICO eelmüüki. Liituge, et saada lisateavet hariduse demokratiseerimise kohta ja kuidas teenida mõnda edcoini. https://t.me/edChain_io