Різниця між Proof of Stake vs Proof of Work

Уявіть, що ви перебуваєте в компанії друзів, які вирішили зіграти в настільну гру. Щоб уникнути суперечок, усі домовляються про правила заздалегідь. Так само працює і блокчейн: він не має централізованого контролю, тому потребує чіткого механізму, який забезпечує децентралізоване управління, контролює безпеку і допомагає всім учасникам мережі дійти згоди щодо того, які транзакції є дійсними. Цей механізм називається алгоритмом консенсуса.

Proof of Work це перший консенсус, що з’явився у 2008 році. З’явився він разом з Bitcoin і представив його Сатоші Накамото. Однак у міру зростання популярності почали з’являтися претензії і переживання щодо надмірного споживання електроенергії. У відповідь на це у 2012 році був запропонований Proof of Stake (PoS crypto), що споживає менше ресурсів і пришвидшує транзакції.

Сьогодні ці два механізми залишаються основними в криптосвіті, хоча з'являються й нові гібридні варіанти, які намагаються поєднати їхні найкращі риси. Але щоб зрозуміти, який метод кращий, потрібно детальніше розглянути, як працює кожен із них.

Що таке Proof of Work (PoW)?

Головна ідея Proof of Work (PoW) – мотивувати учасників мережі (майнерів) виконувати складну обчислювальну роботу, щоб підтвердити транзакції та створити нові блоки.

Як це працює?

1. Майнери вирішують математичні задачі – вони повинні знайти правильне число (nonce), яке при хешуванні створить відповідний хеш.
2. Переможець отримує право записати новий блок у блокчейн і отримує винагороду у вигляді нових монет та комісійних зборів.
3. Мережа перевіряє блок, і якщо все правильно – транзакції вважаються підтвердженими.

Чим більше обчислювальної потужності має майнер, тим більше шансів у нього знайти правильний хеш першим і отримати винагороду. Саме тому великі майнінгові ферми можуть мати перевагу перед звичайними користувачами.

PoW вважається дуже надійним, адже для атаки на мережу зловмисник мав би контролювати понад 51% усіх обчислювальних ресурсів, що є надзвичайно дорогим та складним завданням.

Серед криптовалют, що використовують PoW, найвідомішими є Bitcoin (BTC), Litecoin (LTC), Monero (XMR), Ethereum Classic (ETC).

Однак з роками PoW став критикуватися за високе енергоспоживання та низьку швидкість транзакцій. Це спонукало розробників до створення альтернативи – Proof of Stake.

Що таке Proof of Stake (PoS)?

Proof of Stake – це більш сучасний і енергоефективний алгоритм консенсусу, запропонований у 2012 році як відповідь на недоліки PoW. Головна відмінність полягає в тому, що замість майнінгу учасники мережі просто блокують (стейкають) свої токени, щоб отримати право створювати нові блоки.

Як це працює?

1. Користувач блокує певну кількість криптовалюти (стейкає), що служить своєрідною гарантією його чесності.
2. Алгоритм випадково обирає валідатора (учасника, який підтверджує блоки), але з урахуванням кількості заблокованих монет – чим більше стейкінгу, тим вищий шанс бути обраним.
3. Валідатор підтверджує блок і отримує винагороду у вигляді комісійних зборів за транзакції.

Цей механізм дозволяє значно зменшити енергоспоживання у порівнянні з PoW, оскільки не вимагає розв’язання складних математичних задач і використання потужного обладнання.

PoS використовується у багатьох популярних криптовалютах:

• Ethereum (ETH) – у 2022 році перейшов на PoS після оновлення "The Merge";
• Cardano (ADA) – створений у 2017 році з самого початку працює на PoS;
• Solana (SOL) – орієнтований на швидкі транзакції;
• Polkadot (DOT) – використовує модифікований механізм Nominated Proof of Stake (NPoS);
• Tron (TRX) – один із найбільш масштабованих блокчейнів, що працює на Delegated Proof of Stake (DPoS) — варіації proof of stake tron.

PoS також має свої ризики – наприклад, якщо велика кількість токенів опиниться в руках обмеженої групи осіб, це може призвести до централізації.

Чому був створений Proof of Stake?

Proof of stake crypto coins з’явилися у відповідь на енергетичні витрати PoW. Вже у 2017 році дослідники підрахували, що мережа Bitcoin споживає більше електроенергії, ніж вся Ірландія. Це викликало хвилю критики, особливо серед екологів.

Окрім цього, PoS пропонує доступніший спосіб участі у верифікації транзакцій. Якщо у PoW потрібно витрачати тисячі доларів на обладнання, то у PoS достатньо просто володіти криптовалютою та стейкати її.

Одна PoS ще не перевірений часом — і можуть вилазити «боки». Bitcoin працює на PoW вже понад 15 років і довів свою безпеку.

Основні відмінності proof of work vs proof of stake

Обидва алгоритми мають одну мету – гарантувати безпеку та перевірку транзакцій у блокчейні, але вони реалізують це по-різному.

• У Proof of Work безпека забезпечується майнерами, які виконують складні обчислення, витрачаючи електроенергію.
• У Proof of Stake безпека залежить від валідаторів, які блокують свої токени як заставу.

Основні відмінності:
1. Спосіб досягнення консенсусу

• PoW: Вирішення криптографічних задач (майнінг).
• PoS: Випадковий вибір валідаторів на основі їхнього стейкінгу.

2. Енергоспоживання

• PoW: Дуже високе (наприклад, Bitcoin використовує більше електроенергії, ніж деякі країни).
• PoS: Значно нижче, що робить його екологічно чистішим варіантом.

3. Швидкість транзакцій

• PoW: Повільна через потребу у великій кількості обчислень (Bitcoin – близько 7 транзакцій за секунду).
• PoS: Швидша (наприклад, Solana може обробляти понад 50 000 транзакцій за секунду).

4. Безпека та атаки

• PoW: Захищений від атак, оскільки для цього потрібен контроль над 51% обчислювальної потужності.
• PoS: Захист залежить від того, наскільки рівномірно розподілені активи в мережі – якщо один гравець скупить 51% токенів, він отримає контроль.

Що з них краще?

Переваги proof of stake cryptocurrency:

• Блокчейнам не потрібні величезні потужності для обробки транзакцій.
• Завдяки меншій залежності від обчислювальних потужностей, PoS може обробляти набагато більше транзакцій за секунду. Наприклад, Solana (PoS) може обробляти понад 65 000 TPS, у той час як Bitcoin (PoW) – лише 7 TPS.
• Великі валідатори можуть накопичувати більше токенів, що дає їм контроль над мережею. У 2023 році значна частина стейкінг-активів Ethereum була зосереджена на біржах (Binance, Coinbase), що викликало побоювання.

Переваги proof of work system:

• Перевірений часом механізм – Bitcoin (BTC), який працює на PoW з 2009 року, ніколи не зазнавав критичних збоїв у безпеці.
• Захист від атак – для проведення атаки 51% у PoW потрібно контролювати більшу частину хешрейту, що вимагає величезних витрат на обладнання та електроенергію.
• Високе споживання ресурсів – у 2023 році Bitcoin споживав близько 110 ТВт·год енергії на рік – більше, ніж ціла країна, наприклад Нідерланди.

Майбутнє Proof of Work та Proof of Stake

Світ блокчейну постійно змінюється, і питання майбутнього PoW та PoS залишається відкритим.

Ethereum спочатку використовував PoW, але через високі енергетичні витрати та низьку масштабованість у 2022 році відбувся Ethereum Merge, що перевів мережу на PoS. Це призвело до скорочення вуглецевого сліду мережі на 99,84%, відкрились можливості для реалізації майбутніх оновлень Ethereum (шардінг). Валідатори теж стали щасливіші, бо зникла потреба купувати дороге обладнання.

Деякі блокчейни використовують гібридні моделі між Proof of Work та Proof of Stake, щоб балансувати між безпекою PoW та ефективністю PoS.

Приклади:

• Ethereum Classic (ETC) – розглядає можливість часткового PoS-стейкінгу.
• Decred (DCR) – використовує гібрид PoW/PoS, де майнери перевіряють транзакції, а стейкери беруть участь у голосуванні за зміни мережі.
• Zilliqa (ZIL) – поєднує PoW для безпеки та PoS для масштабованості.

Чи зникне алгоритм proof of work у майбутньому?

• Bitcoin залишиться на PoW – завдяки своїй надійності та перевіреності, ймовірність переходу BTC на PoS майже нульова.
• Нові криптовалюти переважно використовують PoS – через екологічні та економічні переваги.
• Альтернативи PoW – досліджуються інші моделі, як-от Proof of Space (Chia) та Proof of Authority (VeChain, Binance Smart Chain).

Сподіваємося, стаття була корисна для вас. А ще більше цікавинок ви знайдете в наших навчальних програмах. Вчіться в Bikotrading Academy і зможете використовувати обидва механізми з вигодою для своєї кишені.