Proof-of-Work (PoW) vs Proof-of-Stake (PoS)

Proof-of-Work i Proof-of-Stake to dwa najpopularniejsze mechanizmy konsensusu w świecie kryptowalut. Czołowe kryptowaluty opierają się na tych mechanizmach, aby zwiększyć wydajność i utrzymać integralność sieci. W tym artykule przyjrzymy się, jak one działają, przedstawiając ich zalety i wady.

Co to jest Proof-of-Work (PoW)?

Proof-of-Work (PoW) to mechanizm konsensusu, który pozwala górnikom (weryfikatorom) potwierdzać transakcje i dodawać je do nowych bloków. Aby to zrobić, rozwiązują oni skomplikowane zadania matematyczne i w zamian otrzymują nagrody za swoje wysiłki. Ten system oferuje przejrzysty i niezawodny sposób na to, by cała sieć mogła zgodzić się co do stanu blockchaina i wszystkich transakcji, uważany jest za najbezpieczniejszy. Aby wygenerować ważny blok, górnicy przechodzą przez tryliony kombinacji liczb.

Jak działa PoW?

Algorytm Proof-of-Work działa w następujący sposób: górnicy rywalizują, aby szybciej rozwiązać skomplikowane zagadki kryptograficzne. Ich celem jest znalezienie właściwego "nonce" — unikalnej liczby, która sprawia, że hash bloku spełnia określone warunki. Kiedy górnik rozwiąże to zadanie, nadaje nowy blok reszcie sieci. Jeśli inni uczestnicy go zweryfikują, blok staje się częścią łańcucha, a górnik otrzymuje nagrodę.

Jednym z największych przełomów tego podejścia było rozwiązanie problemu podwójnego wydawania, gdzie ktoś mógłby próbować wydać tę samą kryptowalutę więcej niż raz. Górnicy w systemie PoW muszą udowodnić, że włożyli prawdziwy wysiłek — zarówno czasowy, jak i obliczeniowy — w tworzenie każdego nowego bloku. To stąd pochodzi nazwa: jest to dowód na to, że prawdziwa praca została wykonana.

Przykłady monet działających na PoW

Niektóre monety działają na mechanizmie konsensusu PoW. Aby zobaczyć, jak działa to w praktyce, zapoznaj się z poniższą listą:

• Bitcoin (BTC): pionier, który przyjął Proof-of-Work, wykorzystujący algorytm SHA-256. Jak w każdej sieci PoW, Bitcoin zapewnia solidne bezpieczeństwo, ale wymaga ogromnego zużycia energii. Jeśli chodzi o prędkość, bloki pojawiają się co 10 minut lub wolniej w okresach szczytowych, co ogranicza prędkość transakcji. Niemniej jednak Bitcoin pozostaje punktem odniesienia dla decentralizacji, zdobywając reputację "złota cyfrowego" w przestrzeni kryptowalutowej.

• Kaspa (KAS): moneta nowej generacji PoW z protokołem GHOSTDAG, który wykorzystuje algorytm kHeavyHash. Kaspa obsługuje równoległe przetwarzanie bloków i zapewnia zawrotne prędkości — dziesiątki bloków na sekundę — przy mniejszym zużyciu energii. Jest zoptymalizowana do kopania na GPU i wyróżnia się podejściem technologicznym do skalowalności.

• Litecoin (LTC): często nazywana "srebrem" w porównaniu do "złota" Bitcoina. Litecoin również działa na PoW, ale z algorytmem Scrypt. Bloki są generowane co 2,5 minuty, co oznacza szybsze i tańsze transakcje w porównaniu do BTC. Jego lżejsza struktura sprawia, że jest popularnym wyborem do codziennych płatności.

• Dogecoin (DOGE): pierwsza moneta meme, która zyskała popularność. Dogecoin działa na algorytmie Scrypt i tworzy bloki co minutę w sieci. Jest bardziej energooszczędny niż BTC, a górnicy mogą dołączać do pooli, co ułatwia rozpoczęcie kopania. Każdy blok daje stałą nagrodę w wysokości 10 000 DOGE — jedna z przyczyn, dla których moneta zbudowała tak lojalną społeczność.

Teraz, gdy omówiliśmy oryginalny i najstarszy model konsensusu, przejdźmy do jego głównej alternatywy — Proof-of-Stake.

Co to jest Proof-of-Stake (PoS)?

Proof-of-Stake (PoS) to alternatywny mechanizm konsensusu i jeden z najpopularniejszych algorytmów w kryptowalutach, w którym weryfikatorzy potwierdzają transakcje i utrzymują stabilność sieci bez potrzeby ogromnej mocy obliczeniowej.

Głównym celem PoS jest zapewnienie bezpieczeństwa sieci przy wysokiej efektywności energetycznej. Zamiast konkurować w wyścigu o stworzenie bloku, jak w PoW, uczestnicy PoS potwierdzają swoje zainteresowanie sprawiedliwym działaniem sieci poprzez staking — "zamrażanie" części swoich tokenów. Każdy użytkownik, który posiada minimalną wymaganą liczbę monet, może zostać weryfikatorem lub przekazać swoje fundusze do puli stakującej.

To sprawia, że uczestnictwo w wspieraniu sieci jest dostępne dla szerokiego kręgu użytkowników, a bariera wejścia jest znacznie niższa, eliminując potrzebę drogiego sprzętu i taniej energii, które są wymagane w PoW.

Jak działa PoS?

PoS działa w ten sposób, że proces losowy, oparty na kombinacji czynników, w tym wieku stakowania, losowości i bogactwa węzła (liczby stakowanych tokenów), wybiera kolejnego weryfikatora (odpowiednik górnika) w blockchainie. Zgodnie z pierwotną koncepcją PoS, kontrola nad blockchainem jest rozdzielona pomiędzy uczestników proporcjonalnie do liczby posiadanych monet. Użytkownicy stają się weryfikatorami, blokując określoną ilość kryptowaluty w sieci.

Proces tworzenia nowych bloków nazywa się "forging" (wytwarzanie), a wynagrodzenie weryfikatorów zazwyczaj pochodzi z opłat transakcyjnych. Użytkownicy, którzy chcą wziąć udział w procesie wytwarzania, muszą umieścić określoną liczbę tokenów — stake swoich monet — w sieci. Rozmiar stawki wpływa na prawdopodobieństwo, że węzeł zostanie wybrany przez kolejnego weryfikatora: im większa stawka, tym większa szansa. Kiedy węzeł wytwarza kolejny blok, weryfikatorzy weryfikują transakcje i dodają nowe bloki do blockchaina.

Aby zapobiec dominacji najbogatszych węzłów w procesie weryfikacji, sieci PoS często stosują dodatkowe mechanizmy, takie jak losowy wybór bloków i wybór wieku monet. Algorytm wybiera stakera za pomocą loterii, bazując na udziale każdego stakera w całkowitych zamrożonych środkach. Na przykład, jeśli jeden staker kontroluje 30% wszystkich stakowanych funduszy w danej sieci, ma 30% szans na "wydobycie" kolejnego bloku.

Przykłady monet PoS

Teraz, kiedy wiesz, że niektóre kryptowaluty działają na Proof-of-Stake, warto również zauważyć, że sieć może przyjąć PoS zarówno od wczesnego etapu rozwoju, jak i od początkowej sprzedaży tokenów. W niektórych przypadkach blockchain początkowo działa na algorytmie Proof-of-Work, a potem przechodzi na Proof-of-Stake, jak miało to miejsce w przypadku Ethereum.

Przyjrzyjmy się teraz niektórym kryptowalutom opartym na PoS:

• Ethereum (ETH): blockchain początkowo działał na algorytmie PoW (Ethash), ale napotkał poważne ograniczenia w postaci wysokich opłat i powolnych czasów przetwarzania transakcji. Po przejściu na Ethereum 2.0 i wprowadzeniu Proof-of-Stake, sieć zrezygnowała z kopania na rzecz bezpieczeństwa opartego na weryfikatorach. Teraz każdy użytkownik może zostać weryfikatorem, stakując 32 ETH. Dzięki PoS, Ethereum zmniejszyło zużycie energii o ponad 99,95% i położyło fundamenty pod przyszłe ulepszenia, w tym sharding, który znacznie zwiększy skalowalność.

• Avalanche (AVAX): wykorzystuje własną odmianę PoS w ramach protokołu Avalanche Consensus, charakteryzującą się wysoką prędkością i równoległym przetwarzaniem. Weryfikatorzy biorą udział w podejmowaniu decyzji przez lokalne próbkowanie, a nie globalnie, co pozwala na osiągnięcie konsensusu w mniej niż sekundę. Aby wziąć udział w stakingu, weryfikator musi stakować minimum 2000 AVAX. Ważną różnicą jest to, że weryfikatorzy nie są wybierani losowo, ale uczestniczą w weryfikacji wszystkich bloków, co zmniejsza prawdopodobieństwo ataku i zwiększa odporność na błędy.

• Cardano (ADA): wykorzystuje własny algorytm Ouroboros, pierwszy formalnie zweryfikowany mechanizm PoS opracowany na podstawie badań naukowych. System jest podzielony na epoki i sloty, w których weryfikatorzy są wybierani do generowania bloków w wyznaczonych czasach. Każdy użytkownik może delegować ADA do puli stakingowej, otrzymując część nagrody. Udział nie wymaga funduszy blockchain — stakerzy zachowują tokeny w płynnej formie. Cardano kładzie duży nacisk na zrównoważoną decentralizację, szeroką inkluzyjność i matematycznie solidne bezpieczeństwo.

• Algorand (ALGO): wprowadza model Pure Proof-of-Stake (PPoS), w którym bezpieczeństwo i konsensus są osiągane przez losowy wybór komisji z wszystkich posiadaczy tokenów ALGO. Nawet minimalny stan portfela wystarczy, by wziąć udział — algorytm PPos nie wymaga blokowania funduszy. Dzięki lekkiej strukturze Algorand przetwarza transakcje w mniej niż 5 sekund i gwarantuje natychmiastową finalizację — bloki nie mogą zostać cofniete ani przepisane.

Pełne porównanie PoW i PoS

Proof-of-Work i Proof-of-Stake to dwa główne sposoby weryfikacji transakcji kryptowalutowych. Główna różnica między PoW a PoS polega na tym, że Proof-of-Stake wymaga od uczestników dostarczenia kryptowaluty jako zabezpieczenia, aby móc pomyślnie zatwierdzać transakcje. Proof-of-Work wymaga od górników obliczenia skomplikowanych matematycznych aktualizacji. Ale który algorytm działa efektywniej? Porównajmy oba algorytmy na podstawie kluczowych kryteriów.

Zużycie energii

PoW zużywa dużą ilość energii. Chociaż to wysokie zużycie energii zapewnia bezpieczeństwo blockchaina, spowalnia również proces weryfikacji transakcji i jest kosztowne dla górników. Jeśli chodzi o Proof-of-Stake, został on opracowany w odpowiedzi na wysokie koszty obliczeniowe protokołów Proof-of-Work. Sieci PoS zużywają znacznie mniej energii, co zmniejsza wpływ na środowisko typowy dla PoW. Podczas gdy kopanie wymaga drogiego sprzętu, na który nie każdy użytkownik może sobie pozwolić, staking polega tylko na zablokowaniu określonej liczby monet w sieci.

Jeśli chodzi o zrównoważony rozwój, PoW ma negatywny wpływ na środowisko. Im więcej komputerów wymaganych do utrzymania sieci, tym więcej energii jest konsumowane. PoW prowadzi do problemu z odpadami elektronicznymi, więc PoS jest lepszą i „bardziej ekologiczną” opcją. Proof-of-Stake nie wymaga tak dużej energii ani drogiego sprzętu i oprogramowania.

Bezpieczeństwo

PoW może być krytykowane za wysokie emisje węgla związane z kopaniem, ale okazał się niezawodnym algorytmem do zabezpieczania sieci blockchain. Dzięki temu, że górnicy rozwiązują skomplikowane problemy kryptograficzne przy użyciu PoW, znacznie trudniej jest im zweryfikować nieprawidłowe bloki lub podwójnie wydać kryptowalutę. W ten sposób subwersja autentyczności blockchaina zostaje zredukowana do niemożliwości.

PoS, z drugiej strony, opiera się na weryfikatorach, którzy utrzymują bezpieczeństwo i integralność blockchaina poprzez zachęty ekonomiczne. Jeśli "zweryfikują" nieprawidłowe transakcje lub bloki, ponoszą konsekwencje, znane jako "shearing". Kluczową wadą jest to, że niektóre systemy wybierają weryfikatorów z największymi środkami. Oznacza to, że w wielu przypadkach Proof-of-Stake może być znacznie mniej demokratyczny niż PoW.

Skalowalność

PoS obiecuje lepszą skalowalność i przepustowość niż PoW, ponieważ transakcje i bloki mogą być zatwierdzane szybciej bez rozwiązywania skomplikowanych równań. W teorii oznacza to, że PoS może być bardziej efektywne. Jednak PoS jest nowsze i nie zostało jeszcze przetestowane na taką skalę jak PoW.

Aby wyraźniej zobrazować różnice między algorytmami, przygotowaliśmy dla Ciebie tabelę porównawczą:

Po przeczytaniu tego artykułu, możesz dokonać wyboru między tymi dwoma algorytmami, w zależności od swoich konkretnych celów i priorytetów sieci blockchain. Jeśli masz jeszcze jakieś pytania, zapisz je w komentarzach!