Пост

Почему крипто? Майнинг против стейкинга

Майнинг в блокчейнах Proof of Work (PoW) обеспечивает безопасность сети за счет вычислительной мощности, а валидаторы в Proof of Stake (PoS) делают это через владение монетами. PoW требует значительных энергозатрат, но защищен от атак 51% благодаря хэшрейту и децентрализации майнеров. PoS считается более энергоэффективным, но сталкивается с риском централизации, так как крупные держатели монет могут получить контроль над сетью. Для борьбы с этим PoS-сети вводят лимиты на стейкинг и штрафы за злонамеренные действия, поддерживая децентрализацию и стимулируя честное поведение. Оба подхода, основанные на теории игр, направлены на защиту сети и устойчивость криптовалютных экосистем.

Почему крипто? Майнинг против стейкинга

Перевод книги Heidi Chakos “Why Crypto?”

Глава “Майнинг против стейкинга”

Майнинг

Давайте рассмотрим, как криптовалютные сети используют теорию игр для обеспечения безопасности и неизменности.

Существуют разные подходы к управлению криптовалютами, но в настоящее время преобладают два метода, на которых основаны другие механизмы: Proof of Work (PoW) и Proof of Stake (PoS).

Блокчейны на основе Proof of Work используют механизм майнинга, который можно рассматривать как соревнование. Если ваш компьютер достаточно мощный, чтобы первым решить сложное математическое уравнение (технически называемое хэшем), вы получаете вознаграждение. Это вознаграждение называется награда за блок и предоставляется за работу, которую ваш компьютер выполнил для сети. Именно из этого «труда» в названии Proof of Work и берется термин «work».

Эти награды за блок — это абсолютно новые, так называемые «девственные» монеты, которые обычно продаются по цене выше рыночной из-за своего статуса.

Майнеры выполняют и другие важные функции для поддержания работы блокчейна. Они собирают ожидающие обработки транзакции, находящиеся в так называемом мемпуле (зоне ожидания). Если майнер выигрывает новый блок, он включает в него ряд ожидающих транзакций. В дополнение к наградам за блок майнеры также получают комиссии за транзакции, которые они включают в блок. Поэтому майнеры стремятся выбрать транзакции с наибольшими комиссиями, чтобы максимизировать свой доход.

Майнеры присоединяются к сети, чтобы зарабатывать вознаграждения. Чем больше майнеров в сети, тем выше ее защита от злонамеренных действий. Здесь в игру вступает теория игр. Чем больше майнеров конкурируют в сети, тем дороже становится успех, так как требуется более быстрое и эффективное компьютерное оборудование.

Это также стимулирует майнеров использовать возобновляемые источники энергии, чтобы снизить затраты и позволить себе более эффективное оборудование.

Биткоин, в частности, настроен так, что уровень сложности задачи пересчитывается каждые две недели. Если майнеров становится больше, им на короткое время становится легче решать задачи, но после пересчета сложность увеличивается, что повышает затраты на майнинг. Если майнеры покидают сеть, сложность снижается, чтобы вновь сделать майнинг более доступным.

Эта динамика создает равновесие для майнеров. Более низкий уровень сложности позволяет небольшим майнинговым операциям получать прибыль, в то время как увеличение сложности гарантирует, что крупные майнинговые компании не захватят слишком много мощности в сети.

Если кто-то захочет действовать злонамеренно, например, попытается дважды потратить свои монеты или отменить ранее подтвержденные транзакции, ему придется одновременно превзойти всех остальных майнеров, чтобы переписать работу предыдущих блоков. Это означает, что в блокчейне на основе PoW злоумышленнику потребуется столько вычислительной мощности, чтобы составить большинство в сети.

Важно отметить, что даже в этом случае такие действия могут быть быстро выявлены. Операторы узлов (ноды) могут легко отметить такие злонамеренные транзакции и отклонить их, как только они будут попытаны.

Таким образом, механизм майнинга обеспечивает устойчивую и защищенную экосистему, стимулируя честное поведение участников и защищая сеть от атак.

Атака 51%

Когда субъект получает достаточно вычислительных мощностей (в случае блокчейнов на основе Proof of Work), чтобы составить 51% или большинство вычислительной мощности сети, это называется атакой 51%. Для небольших сетей такие атаки на удивление недороги в реализации. На самом деле, подобное уже происходило с несколькими блокчейнами, включая Ethereum Classic, Bitcoin Cash, Bitcoin SV и ZenCash.

Существуют даже сервисы, которые позволяют арендовать вычислительную мощность (известную как хэшрейт). С их помощью можно подключиться к различным блокчейнам на основе Proof of Work, чтобы работать в интересах сети, соблюдая её правила и получая вознаграждение. Однако теоретически можно также использовать эту мощность для захвата контроля над сетью, если такая цель преследуется.

Почему атаки 51% случаются редко?

Этому способствует теория игр. Если кто-то пытается использовать сеть в финансовых целях, совершая такие действия, как двойное списание, выборочное отклонение транзакций или отмена подтвержденных транзакций, их прибыль будет зависеть от монет, выпущенных в той же сети, которая становится явно уязвимой. Злоумышленник фактически инвестирует значительные средства в разрушение экосистемы, из которой он пытается извлечь выгоду.

Кроме того, атаки 51% быстро вызывают массовые предупреждения для пользователей и бирж. Они получают четкие сигналы о необходимости остановить все транзакции с атакованным блокчейном до тех пор, пока команда разработчиков не оценит ущерб и не определит дальнейшие шаги.

Последствия атаки 51%

Как только блокчейн подвергается атаке 51%, его стоимость начинает стремительно падать. Это проявляется напрямую, когда его рыночная капитализация сокращается из-за панической распродажи монет. Непрямое воздействие проявляется со временем, если блокчейн не способен восстановить доверие из-за подмоченной репутации.

В условиях, когда новые блокчейны появляются почти ежедневно, такая атака может стать смертельным ударом для криптовалютного проекта, из которого он уже не сможет оправиться.

Неизменяемость

Ценность блокчейнов напрямую связана с их неизменяемостью.

Для блокчейнов на основе Proof of Work неизменяемость обеспечивается за счет увеличения числа майнеров в сети. Безопасность таких блокчейнов можно измерить с помощью хэшрейта — показателя, который визуализирует объем работы, выполняемой майнерами. Чем больше работы выполняется в сети, тем больше усилий потребуется злоумышленнику, чтобы попытаться захватить контроль.

Летом 2021 года Китай известным образом запретил майнинг биткоина на своей территории. Если посмотреть на график хэшрейта биткоина за все время, можно заметить значительный спад в конце июня 2021 года. До этого события существовали обоснованные опасения, что майнинг биткоина слишком централизован в пределах Китайской Народной Республики. Однако после объявления запрета майнеры перенесли свою деятельность в другие страны.

В период снижения хэшрейта появились опасения, что сеть станет менее безопасной и более уязвимой для атак. Однако в результате произошла важная децентрализация майнинга, так как он вышел за пределы одной крупной территории.

Теперь майнеры рассредоточены по всему миру, выбирая наиболее энергоэффективные и дружественные к криптовалютам регионы для своей работы. Сегодня хэшрейт биткоина продолжает (как и с момента его создания) постоянно расти.

Почему майнинг считается честным механизмом?

Многие считают майнинг самым честным и справедливым способом запуска криптовалюты. Это связано с распределением монет. Вы, возможно, слышали истории из «старых времен» (2009–2010 годов), когда с помощью обычного ноутбука можно было намайнить значительное количество биткоинов. Например, оставив ноутбук работающим с программой в течение недели, вы могли заработать тысячи биткоинов.

В те времена дорогое оборудование не требовалось, так как конкуренция была минимальной. Однако со временем, по мере роста интереса к этой «волшебной интернет-валюте», все больше людей начали подключать свои компьютеры к сети биткоина, чтобы быстрее решать математические задачи.

Этот процесс:

  1. Укрепил безопасность сети.
  2. Увеличил сложность конкуренции.
  3. Создал органичную и независимую возможность для получения биткоинов.

Да, ранние майнеры были вознаграждены значительными объемами биткоинов. Но как именно они ими распорядились, мы никогда не узнаем. Известно, что некоторые из них сохранили тысячи биткоинов просто для того, чтобы посмотреть, что произойдет в будущем.

Многие из ранних майнеров распространяли биткоины бесплатно, чтобы познакомить окружающих с этим инновационным видом денег. Один человек, например, потратил 10,000 биткоинов на две пиццы, чтобы проверить, можно ли использовать криптовалюту для покупки реальных вещей. Еще больше людей потеряли доступ к своим биткоинам, забыв о них, потеряв приватные ключи или случайно выбросив жесткие диски, на которых хранились данные доступа.

Стейкинг

Сегодня этот термин используется довольно часто. Он стал ассоциироваться с пассивным доходом, из-за чего его значение несколько размылось, а само слово часто употребляется неправильно.

Стейкинг — это процесс выделения монет с целью повышения безопасности сети, основанной на механизме Proof of Stake (PoS). Если понимать позицию майнеров в блокчейнах Proof of Work (PoW), то узлы стейкинга, называемые также валидаторами, достигают тех же целей, но другим способом.

Валидатору для получения новых блоков требуется не вычислительная мощность, а доля владения монетами (stake). Это можно сравнить с лотереей: чем больше у валидатора «билетов» (т.е. монет на стейкинге), тем выше его шансы на победу. Валидаторы формируют транзакции в новый блок и получают награды за блок и комиссии за транзакции, когда блок добавляется в блокчейн.

На PoS-блокчейнах валидаторы не соревнуются в вычислительной мощности, поэтому такие сети рекламируются как более энергоэффективные и экологически безопасные. Однако это не означает, что вычислительная мощность не требуется вовсе, а лишь то, что она используется рационально.

Количество монет, находящихся на стейкинге, определяет право валидатора на получение новых блоков, наград за блок и комиссий. В случае майнеров на PoW-блокчейнах награды распределяются за счет превосходства в вычислительной мощности.

Чем больше монет находится на стейкинге, тем больше средств потребуется злоумышленнику для захвата контроля над сетью. Для этого он должен будет приобрести столько монет, сколько уже участвует в стейкинге, и даже больше. Такая попытка потребует значительных инвестиций в монету. Кроме того, при массовой покупке цена монеты начнет расти, что сделает задачу приобретения необходимого количества еще более затратной.

Если безопасность PoW-блокчейнов измеряется в хэшрейте, то безопасность PoS-блокчейнов оценивается через показатель общей заблокированной стоимости (TVL — Total Value Locked). Однако подход к блокировке средств может различаться в зависимости от конкретного блокчейна.

Например, Ethereum не требует обязательного периода блокировки для стейкинга монет ETH, но при этом остается блокчейном с самой высокой стоимостью, выделенной для стейкинга среди PoS-сетей.

Владельцы монет и безопасность сети

Proof of Stake (PoS) — относительно новый и недостаточно проверенный механизм консенсуса по сравнению с Proof of Work (PoW). Одним из ключевых аргументов в дискуссии между PoW и PoS является важность разделения полномочий между владельцами большого количества монет и теми, кто обеспечивает безопасность и поддерживает сеть. В каждой из систем есть свои плюсы и минусы.

В случае с биткоином размер ваших владений не дает вам никакого влияния на сеть. Благодаря ключевой роли вычислительной мощности в обеспечении безопасности сети биткоина появилась новая многомиллиардная индустрия — майнинг биткоина. Эта отрасль ориентирована на поиск наиболее эффективных и экономичных методов майнинга, включая использование возобновляемых источников энергии.

Сравните это с блокчейнами на основе PoS, где прямое вознаграждение получают те, кто владеет значительной частью поставки конкретной криптовалюты. Здесь нет конкуренции в вычислительной мощности, но есть требование, чтобы валидатор (узел проверки) работал круглосуточно, выполняя программное обеспечение и действуя честно.

Возможная проблема централизации

Если в случае с PoW блокчейны стимулировали развитие майнинговой индустрии, то PoS, вероятно, приведет к созданию нескольких крупных и богатых субъектов, которые будут накапливать большие объемы монет, чтобы извлекать финансовую выгоду из своего положения власти.

Любые меры защиты, внедренные в таких сетях, будут подвергаться испытаниям. Мы скоро узнаем, насколько они успешны в поощрении поведения, полезного для сети, и сдерживании действий, которые могут ей навредить.

Как PoS борется с централизацией?

Что помогает блокчейнам PoS удерживать баланс? Какие механизмы предотвращают избыточную централизацию монет и, следовательно, контроль над сетью? Некоторые сети PoS разрабатывают меры, такие как ограничения на объем монет, необходимый для работы валидатора или узла стейкинга.

Например, Ethereum недавно перешел с PoW на PoS и установил лимит в 32 ETH для одного валидатора. Это означает, что если валидатор владеет более чем 32 ETH, он не получит дополнительных преимуществ, пока не создаст новый валидатор с еще 32 ETH.

Кроме того, в PoS-сетях предусмотрены штрафы для валидаторов, которые не выполняют минимальные требования или действуют злонамеренно с транзакциями. Если валидатор нарушает правила, он может потерять всю свою долю или ее часть. Часто эти конфискованные монеты направляются в фонд сообщества, который используется для других целей, полезных для сети.

Децентрализация узлов в PoS

Децентрализация узлов в PoS-сетях имеет решающее значение. Чтобы укрепить доверие к системе, необходимо гарантировать, что узлы будут достаточно децентрализованы и не будут иметь конфликтов интересов.

В перспективе важно поддерживать проекты, которые уделяют приоритетное внимание мерам, способствующим развитию таких децентрализованных и сбалансированных PoS-систем.

Авторский пост защищен лицензией CC BY 4.0 .