Mencapai Konsensus: Bukti Kerja lwn Bukti Kepentingan

Apabila saya mula-mula berminat dengan mata wang kripto, saya serta-merta terpikat dengan teknologi itu dan terpaksa menggali lebih dalam dan mempelajari semua yang saya boleh. Saya belajar tentang cara urus niaga ditulis kepada lejar global yang tidak berpusat, dan urus niaga tersebut tidak berubah — bermakna ia tidak boleh dihentikan atau diterbalikkan — yang menjadikannya tahan penapisan dan sangat selamat.

Sebagai seorang teknofil , yang dilahirkan dalam zaman internet dial-up, saya sentiasa menjadi seorang yang taksub dengan cara sesuatu berfungsi. Bagaimana, mengapa, dan cara sistem boleh berkembang mengujakan saya. Saya tidak tahu, dunia rantaian blok, mata wang kripto dan Web3 akan memberikan lebih banyak maklumat daripada yang saya tahu apa yang perlu dilakukan dengannya.

Salah satu perkara pertama yang saya pelajari ialah Bitcoin mengekalkan desentralisasinya melalui proses yang dipanggil perlombongan Bukti Kerja . Anda mungkin pernah mendengar bahawa ini tidak bagus untuk alam sekitar, ia perlahan dan membazir; atau mungkin anda pernah mendengar bahawa ia terdesentralisasi, egalitarian dan selamat. Dalam erti kata lain, kedua-duanya benar, dan dalam erti kata lain, kedua-duanya tidak benar.

Dalam artikel ini, saya ingin melihat apa itu Proof-of-Work dan membandingkannya dengan kaedah lain untuk mengamankan dan mendesentralisasikan rantaian blok, yang mungkin anda pernah dengar, yang dipanggil Proof-of-Stake.

Jadi mari kita masuk ke dalamnya

Bukti-Apa?

Saya akan mulakan dengan meletakkan sedikit asas untuk perbincangan ini, kerana, bagi sesetengah pembaca, ini mungkin pengenalan anda kepada subjek yang agak rumit. Seperti yang saya nyatakan dalam catatan baru-baru ini , Bukti Kerja (PoW) dan Bukti Kepentingan (PoS) biasanya dirujuk sebagai mekanisme konsensus , namun, ini sebenarnya salah nama. Ini adalah mekanisme rintangan Sybil dan hanya separuh daripada mekanisme konsensus penuh yang digunakan oleh rantaian blok tertentu.

Menurut Ethereum.org, rintangan Sybil "mengukur bagaimana protokol berfungsi terhadap serangan Sybil . Serangan Sybil adalah apabila seorang pengguna atau kumpulan berpura-pura menjadi ramai pengguna. Rintangan terhadap serangan jenis ini adalah penting untuk rantaian blok yang terdesentralisasi dan membolehkan pelombong dan pengesah diberi ganjaran yang sama rata berdasarkan sumber yang dimasukkan. Bukti kerja dan bukti pegangan melindungi daripada ini dengan membuat pengguna membelanjakan banyak tenaga atau meletakkan banyak cagaran. Perlindungan ini merupakan penghalang ekonomi kepada serangan Sybil."

Dengan rintangan Sybil menjadi teras dalam mengamankan rantaian blok, tidak hairanlah bahawa ketegangan berlaku tinggi terhadap mekanisme yang dipilih. Menariknya, ramai orang tidak memahami sepenuhnya cara ini berfungsi, bagaimana ia berbeza, dan betapa serupanya antara satu sama lain.

Di bawah saya akan menerangkan secara ringkas cara Proof-of-Work… berfungsi, bagaimana Proof-of-Stake berbeza, dan akhirnya, saya akan membuat kes bahawa seseorang mempunyai lebih banyak peningkatan. Tetapi yang mana?

PoW: Bagaimana Ia Berfungsi?

Teras rangkaian Bitcoin, Ethereum, Flux (dan banyak lagi) ialah mekanisme yang dipanggil Nakamoto Consensus . Pertama kali diterangkan dalam kertas putih pada tahun 2008 oleh cypherpunk (atau sekumpulan cypherpunk) yang berjenama samaran yang dipanggil Satoshi Nakamoto, gabungan rintangan Sybil Bukti Kerja dan peraturan rantaian terpanjang untuk mengekalkan sejarah rantaian blok kanonik ini adalah — dan sedang — inovatif.

Mengetepikan jargon, rupa ini, dalam istilah yang paling mudah, adalah yang berikut:

Menggunakan perkakasan khusus seperti kad grafik komputer (GPU) atau litar bersepadu khusus aplikasi ( ASIC ), rangkaian seperti Bitcoin memerlukan mereka yang mengesahkan transaksi untuk memberikan bukti bahawa mereka telah melakukan tugas yang sukar dan intensif tenaga. Fungsi ini dipanggil 'perlombongan' dan pelombong terlibat dalam perlumbaan untuk mencari nombor yang sangat rawak yang dipanggil nonce.

Nonce ialah bahagian teka-teki kriptografi yang hilang yang menghalang blok semasa daripada dimuktamadkan supaya blok seterusnya boleh tersedia. Memandangkan kadar transaksi yang dimaksudkan untuk berlaku, pelombong pertama yang menyelesaikan teka-teki tersebut menerima ganjaran blok : pembayaran yang telah ditentukan daripada inflasi programatik yang diagihkan dalam blok masing-masing.

Mereka yang mempunyai lebih banyak kuasa pengkomputeran (dirujuk sebagai hashrate ) akan lebih cenderung untuk memenangi ganjaran blok. Untuk mencapai kuasa pengkomputeran tersebut, pelombong–dan lebih kerap syarikat atau kumpulan perlombongan–perlu membeli lebih banyak perkakasan dan membelanjakan lebih banyak tenaga.

Di sinilah perdebatan tenaga biasanya bermula.

Orang yang mementingkan alam sekitar bimbang bahawa penggunaan tenaga Proof-of-Work menghasilkan kesan karbon yang besar. Lagipun, sebahagian besar dunia masih mendapat kuasa daripada bahan api fosil.

Menariknya, data tersebut nampaknya tidak menyokong hujah ini, kerana banyak operasi perlombongan beroperasi di tempat yang tenaganya paling murah: berhampiran empangan hidroelektrik, ladang solar dan angin, dan tenaga boleh diperbaharui yang lain. Ini juga menunjukkan bahawa Proof-of-Work adalah agnostik terhadap jenis tenaga yang digunakan. Dan, menariknya, idea bahawa Proof-of-Work boleh berfungsi sebagai cara untuk menjana wang daripada tenaga itu sendiri mewujudkan beberapa peluang unik. Contohnya, operasi solar, angin, geoterma dan pasang surut biasanya menghasilkan lebih banyak tenaga daripada yang boleh digunakan atau disimpan, mewujudkan apa yang dikenali sebagai tenaga terkandas.

Tenaga ini boleh disimpan (apabila teknologi bateri bertambah baik), tetapi walaupun begitu, mungkin terdapat lebih banyak nilai dalam mengalihkan sebahagian atau semua lebihan ini kepada perlombongan. Sebabnya? Membina infrastruktur tenaga boleh diperbaharui biasanya memerlukan subsidi daripada kerajaan, yang memperlahankan kadar ia dilancarkan. Manakala operasi yang boleh mengewangkan tenaga terkandas secara hipotesis boleh membiayai diri mereka sendiri, mungkin menghapuskan keperluan untuk subsidi sama sekali.

Ini hanyalah salah satu daripada banyak idea menarik, yang semuanya berbaloi untuk dikaji lebih lanjut. Berikut adalah kertas kerja menarik daripada Square & Ark Invest yang berbaloi untuk disemak mengenai subjek ini. Sekarang kepada Bukti-Kepentingan

Apa yang Dipertaruhkan dengan PoS?

Seperti yang telah kita lihat di atas, Bukti Kerja adalah, pada terasnya, mengenai modal perdagangan (pelaburan dalam peralatan dan hartanah; kos tenaga berterusan) untuk peluang mengesahkan blok dan dengan itu memperoleh ganjaran. Ini dilakukan secara bulat-bulat yang mewujudkan pelbagai luaran, ada yang positif, seperti yang dibincangkan di atas, dan ada yang negatif, yang akan kita kembalikan kemudian.

Bukti Kepentingan dibina berdasarkan penilaian itu. Penyokongnya menegaskan bahawa jika semua yang benar-benar berlaku dalam sistem PoW ialah seseorang mempertaruhkan modal mereka dengan melabur dalam peralatan, harta dan tenaga, maka mengapa tidak mempertaruhkan modal itu sendiri?

Sejak ia pertama kali dilaksanakan oleh Peercoin pada 2012, Proof-of-Stake (PoS) telah berkembang menjadi kaedah rintangan Sybil yang paling ketara digunakan untuk mata wang kripto dan projek berasaskan blockchain yang lain. Di luar Bitcoin, Ethereum dan Litecoin, hampir semua rantaian blok yang paling terkenal (Polygon, Avalanche, Tezos, Cardano, Solana) menggunakan Proof-of-Stake. Tambahan pula, Ethereum sendiri sedang menghampiri penukaran yang lama ditunggu-tunggu daripada PoW kepada PoS.

Pada dasarnya, menjalankan validator Bukti-Kepentingan Ethereum memerlukan sama ada beberapa perkakasan komputer asas ( nampaknya Raspberry Pi sudah mencukupi) dan sama ada 32 $ETH (sekitar $80,000 pada harga hari ini), yang dipertaruhkan dalam kontrak pintar; atau sebarang jumlah $ETH yang didepositkan ke dalam kumpulan pertaruhan—saya akan kembali kepada perkara itu dalam catatan akan datang.

Pengesah Bukti-Kepentingan diberi insentif untuk menyertai secara jujur ​​bagi memperoleh ganjaran. Mereka tidak diberi insentif daripada menyerang sistem, dalam kebanyakan kes, melalui penalti yang dipanggil Slashing . Ini adalah proses automatik yang dibina dalam protokol pertaruhan yang membakar sebahagian daripada modal yang dipertaruhkan bagi mereka yang melanggar mana-mana satu set kecil peraturan yang ditakrifkan dengan jelas.

Dalam kes sistem Casper FFG Ethereum , pelaku jahat hanya akan mempunyai tiga peluang sebelum keseluruhan pegangan mereka dikurangkan. Kaedah pencegahan penipuan/penapisan ini mengurangkan keperluan untuk memutuskan rantai sekiranya berlaku serangan. Walau bagaimanapun, itu kekal sebagai pilihan yang sepenuhnya berdaya maju sekiranya berlaku serangan berterusan sebanyak 51%.

Bukti Kerja atau Bukti Kepentingan – siapa yang menang?

Walaupun rayuan paling mudah, kepada pembaziran tenaga yang boleh dikatakan tidak perlu oleh Proof-of-Work, sering kali dijadikan sebagai justifikasi mengapa Proof-of-Stake lebih baik, itu bukan naratif yang saya ingin ikuti.

Bukti Kerja boleh berfungsi dan sesuai untuk sesetengah rantaian blok. Sudah tentu, ia menyediakan cara untuk menjana wang daripada tenaga terkandas, mensubsidi tenaga hijau dan pada masa yang sama mendesentralisasikan pengiraan rantaian blok. Walau bagaimanapun, terdapat beberapa bidang di mana saya percaya PoS mengatasi PoW, yang akan kita bincangkan di bawah.

Nota: Walaupun saya telah merumuskan pendapat saya melalui berjam-jam menyerap maklumat daripada kertas putih, temu bual dan refleksi tentang subjek ini, kebanyakan daripada apa yang saya percaya bertindih dengan perkara yang dibuat oleh Charles Hoskinson dalam klip ini daripada temu bual dengan Lex Fridman. Oleh itu, saya mengesyorkan untuk menontonnya sebagai tambahan kepada artikel ini.

Penyertaan Egalitarian

Walaupun sesetengah mungkin berpendapat bahawa halangan untuk menjadi pengesah Ethereum ($80,000 pada kos hari ini) adalah lebih tinggi daripada menjadi pelombong Bitcoin (ASIC peringkat permulaan boleh dibeli dengan harga sekitar $5000), ini agak mengelirukan. Seperti yang saya nyatakan di atas, mereka yang memenangi sebahagian besar ganjaran blok adalah mereka yang mempunyai kuasa hash paling banyak, dan sejak meningkatkan manfaat kuasa hash daripada skala ekonomi, operasi yang lebih besar mendapat manfaat yang tidak seimbang. Ini mewujudkan gelung maklum balas yang menambah pemusatan.

Begitu juga, mereka yang mempunyai akses kepada tenaga murah, seperti kerajaan misalnya, boleh mewujudkan operasi perlombongan besar-besaran dengan mudah. ​​Pada skala kecil, ini nampaknya satu perkara yang baik. El Salvador, sebagai contoh, menggunakan keuntungan Bitcoinnya (yang dilombong secara boleh diperbaharui daripada operasi geoterma di atas gunung berapi ) untuk menyediakan barangan awam kepada rakyatnya. Tetapi bayangkan, sebagai contoh, beberapa negara dengan sejumlah besar tenaga yang mereka miliki, seperti Rusia, China, Arab Saudi bergabung tenaga untuk melakukan serangan 51% ke atas sistem dan menapis transaksi daripada musuh mereka.

Ini membawa saya ke titik seterusnya…

Keselamatan

Bukan semua Bukti Kerja dijalankan oleh ASIC di gudang yang padat. Banyak peserta kecil boleh menyumbang kepada keselamatan rangkaian. Dalam senario hipotesis di mana setiap warga dunia mempunyai satu atau lebih pelombong, tahap desentralisasi akan mewujudkan keselamatan yang luar biasa. Walau bagaimanapun, dalam sistem semasa, dan dalam beberapa cara walaupun dalam sistem hipotesis itu, operasi perlombongan besar masih menjadi sasaran mudah.

Sebagai contoh, jika esok, seorang pelakon bukan ekonomi (seseorang yang lebih mengambil berat tentang memusnahkan rangkaian blockchain daripada kos ekonomi yang akan mereka tanggung; seperti kerajaan), memutuskan untuk cuba menyerang rangkaian Bitcoin, mencari operasi berskala besar dan dengan itu majoriti kuasa hash adalah sangat mudah disebabkan oleh jejak yang ditinggalkan oleh penggunaan tenaga mereka.

Dalam sistem Bukti Kepentingan, pengesah tidak dapat dilihat dengan berkesan. Mereka mempunyai alamat blockchain yang boleh dikesan, tetapi jejak tenaga mereka tidak lebih daripada komputer biasa. Ia boleh dengan cepat dan mudah dipindahkan ke seluruh bandar, di seluruh negara, merentasi sempadan.

Yang membawa saya ke titik seterusnya…

perkakasan

Walaupun semua orang menumpukan pada penggunaan tenaga menjalankan rantaian blok, mereka terlepas perkara yang jauh lebih penting: perkakasan yang digunakan mempunyai jangka hayat. Lama kelamaan ia menjadi haus dan menjadi kurang menguntungkan. Dalam sesetengah kes, ia diperbaharui dan dijual semula kepada pelombong amatur, yang merupakan cara terbaik untuk memanjangkan hayatnya. Namun begitu, tempat berehat terakhir untuk semua peralatan ini adalah tapak pelupusan sampah. Bitcoin pada masa ini hanya melayani sebahagian kecil penduduk, tetapi memerlukan sejumlah besar perkakasan khusus, berjalan pada suhu tinggi 24 jam sehari. Apabila ia meningkat, potensi untuk eWaste ini hilang dari tangan tidak dapat dipertikaikan.

Perkakasan perlombongan juga mempunyai masalah pemusatan. ASIC yang popular dibuat oleh hanya segelintir kecil syarikat yang boleh bertindak secara berniat jahat, atau lebih berkemungkinan menjadi sasaran untuk campur tangan kerajaan. Syarikat-syarikat kad grafik, seperti NVIDIA telah menunjukkan kecenderungan untuk merosakkan kad mereka sendiri. Dan sudah tentu, mereka melakukan ini atas sebab tertentu. Permintaan untuk kad grafik untuk membina pelantar perlombongan telah mengubah pasaran dan menjadikan pembelian kad untuk permainan atau aplikasi profesional sangat mahal.

Ini membawa saya kepada pemikiran terakhir saya tentang luaran menggunakan kuasa hash untuk perlombongan…

Mengapa?

Jika anda bersetuju dengan premis bahawa kedua-dua Bukti Kerja dan Bukti Kepentingan sama-sama bergantung pada modal, dan oleh itu perkakasan yang dibelanjakan boleh dikatakan tidak menambah nilai yang mencukupi kepada proses tersebut, bukankah lebih beretika untuk mengumpulkan hashpower tersebut untuk melakukan perkara berharga lain seperti penyelidikan perubatan sumber terbuka atau pemodelan penyelesaian perubahan iklim atau sekurang-kurangnya menggunakan semua kad grafik tersebut untuk mendemokrasikan akses kepada pemaparan 3D, seperti yang ingin dilakukan oleh Render Network ?

Pada pendapat saya yang rendah hati, ia akan berlaku. Tetapi itu hanya saya.

Mudah-mudahan, saya telah menyediakan sedikit makanan untuk difikirkan. Saya melihat kes penggunaan yang berpotensi untuk kedua-dua mekanisme. adakah anda

Artikel yang dihasilkan oleh ThumbsUpFinance dengan sokongan Notional Finance . Lawati ThumbsUpFinance di Mirror , YouTube dan Twitter.