Розуміння механізмів консенсусу Блокчейн: PoW, PoS та DPoS

Коли новачки входять у простір блокчейн, вони часто відчувають себе переповненими через надмірну кількість технічної термінології та абревіатур. Це нагадує вивчення нової мови, де незнайомі терміни створюють відчуття страху.

Зважаючи на глобальний характер технології блокчейн, англійські технічні терміни неминучі. Сьогодні давайте розглянемо три основні механізми консенсусу: PoW, PoS та DPoS. 🤔

1. PoW (Proof-of-Work): Оригінальний механізм консенсусу

Доказ роботи (PoW) отримав свою назву від свого основного принципу: винагороди пропорційні зусиллям. Цей механізм підтверджує внески через обчислювальну роботу, визначаючи як права на валідацію блоків, так і винагороди на основі внесених ресурсів.

Процес верифікації залежить від комп'ютерів, які розв'язують складні математичні задачі. Уявіть собі це як змагання, де учасники розв'язують одну й ту ж загадку - той, хто розв'яже її першим, отримує право валідувати транзакції (створити блок) та отримує новостворену криптовалюту як винагороду.

У мережі Bitcoin перший майнер, який розв'язує криптографічну задачу, отримує Bitcoin як винагороду за свою обчислювальну роботу.

Переваги PoW:

• Просте впровадження алгоритму
• Високий поріг безпеки ( атакувати мережу вимагає величезних обчислювальних ресурсів )
• Перевірена модель безпеки з більш ніж десятирічною перевіреною стійкістю

Недоліки PoW:

• Конкуренція, що вимагає великих ресурсів, витрачає електрику
• Довгі цикли підтвердження ускладнюють високопродуктивні транзакції
• Екологічні проблеми через величезне споживання енергії

Механізм PoW біткоїна, наприклад, споживає електроенергії на мільярди доларів щорічно, викликаючи значну критику через його екологічний вплив.

Реальні застосування: Біткойн, Літкойн та Догікойн є яскравими прикладами блокчейнів, які використовують консенсус PoW. Біткойн залишається найбільш безпечним і широко використовуваним впровадженням цього механізму.

2. PoS (Доказ сталого використання): Енергоефективна альтернатива

Proof-of-Stake (PoS) обирає валідаторів на основі кількості та тривалості володіння криптовалютою. Простими словами, користувачі з більшою кількістю токенів, які утримуються протягом тривалого часу, мають вищі шанси бути обраними для валідації транзакцій і створення нових блоків.

Переваги PoS:

• Енергоефективність - усуває обчислювальні змагання, різко знижуючи споживання енергії
• Високий поріг атаки - набуття 51% стейкованих токенів є економічно недоцільним і вимагає їх утримання протягом тривалих періодів
• Швидше генерування блоку та підтвердження, що покращує загальну пропускну здатність та ефективність системи

Недоліки PoS:

• Схильність до концентрації стейків - більші власники отримують пропорційно більше винагород, що потенційно призводить до централізації
• Зменшена ліквідність, оскільки користувачі заохочуються тримати токени для отримання винагород за стейкінг, а не використовувати їх в екосистемі

Реальні застосування: Ethereum (після злиття), Cardano та Solana використовують різновиди консенсусу PoS. Перехід Ethereum з PoW на PoS у 2022 році зменшив його споживання енергії приблизно на 99.95%, демонструючи екологічні переваги цього механізму.

3. DPoS (Делеговане доказування частки): Представницька модель

Делеговане доведення частки (DPoS) функціонує подібно до системи виборів ради. Учасники токенів голосують за обмежену кількість делегатів, які перевіряють транзакції та створюють блоки від їхнього імені. Якщо обрані делегати не виконують свої обов'язки у запланований час (пропущене створення блоку), мережа може проголосувати за їх усунення та замінити їх новими делегатами.

З певної точки зору, DPoS представляє собою напівцентралізовану систему або "слабоцентралізовану" модель, яка збалансовує ефективність із децентралізацією.

Переваги DPoS:

• Високоефективна валідація з меншою кількістю вузлів, що забезпечує вищу пропускну здатність транзакцій
• Демократичне управління через механізм голосування
• Знизити бар'єри для участі серед звичайних користувачів, які можуть делегувати свої ставки

Недоліки DPoS:

• Зменшена децентралізація, оскільки влада концентрується серед невеликої кількості обраних представників
• Потенційна апатія виборців або купівля голосів, що може скомпрометувати безпеку мережі
• Деякий ступінь централізованого контролю у виробництві блоків

Реальні застосування: EOS, TRON і BitShares впроваджують консенсус DPoS. Ці мережі зазвичай досягають вищої пропускної здатності транзакцій на шкоду певній децентралізації, що робить їх придатними для застосувань, які потребують високої продуктивності.

Порівняльний аналіз 🔍

Кожен механізм консенсусу має різні компроміси між безпекою, децентралізацією та масштабованістю:

| Механізм | Енергетична ефективність | Децентралізація | Швидкість транзакцій | Модель безпеки | |-----------|-------------------|------------------|-------------------|---------------| | PoW | Дуже низький | Високий | Низький | Обчислювальні витрати | | PoS | Високий | Середньо-високий | Середньо-високий | Економічна ставка | | DPoS | Дуже висока | Середня-низька | Дуже висока | Делекована частка |

Чекаємо з нетерпінням 🚩

Індустрія блокчейн продовжує експериментувати з різними механізмами консенсусу, кожен з яких має свої переваги і обмеження. Немає універсально кращого механізму - оптимальний вибір залежить від конкретних випадків використання та пріоритетів.

Оскільки технологія блокчейн розвивається, ми можемо очікувати безперервного вдосконалення механізмів консенсусу. Тенденція рухається в бік більш енергоефективних рішень, які підтримують безпеку, покращуючи масштабованість - обнадійливий напрямок для сталого зростання галузі.