Механізми консенсусу та майнінг

Proof of Work (метод Bitcoin)

Уявіть клас, де вчитель дає дуже складну задачу з математики, і той, хто розв’яже її першим, отримує право написати наступну сторінку у класному зошиті. Усі інші перевіряють відповідь, і якщо вона правильна, копіюють цю сторінку у свої зошити. Саме так працює Proof of Work у мережі Bitcoin.

Майнери по всьому світу змагаються у розв’язанні складних обчислювальних задач за допомогою спеціалізованих комп’ютерів під назвою ASIC (Application-Specific Integrated Circuits — спеціалізовані інтегральні схеми). Це не звичайні домашні комп’ютери. Це пристрої, створені, щоб виконувати одне завдання надзвичайно ефективно— розв’язувати криптографічні задачі Bitcoin.

Сама задача не є складною математикою. Майнери просто безперервно підбирають випадкові числа, поки не знайдуть таке, яке, у поєднанні з даними транзакцій, створює хеш, що починається з певної кількості нулів. Це схоже на спробу кинути кості та отримати дві одиниці 20 разів поспіль. Це повністю залежить від удачі та від того, скільки спроб на секунду можна зробити.

Коли майнер знаходить правильне число, він передає своє рішення усій мережі. Інші майнери швидко перевіряють відповідь (це займає лише кілька секунд), і якщо вона правильна, усі приймають новий блок. Переможець отримує новостворені біткоїни та комісії за транзакції як винагороду.

Ця система споживає величезну кількість електроенергії, оскільки мільйони майнерів постійно працюють 24/7. Критики вважають, що це марнотратство енергії, проте прихильники стверджують, що це — ціна за абсолютну безпеку. Витрати енергії роблять атаку на Bitcoin практично неможливою, адже зловмиснику довелося б перевершити всю світову мережу майнінгу за ресурсами.

Майнінгові пули з’явилися тому, що окремі майнери рідко виграють блоки самостійно. Ці пули об’єднують обчислювальну потужність тисяч майнерів і розподіляють винагороду пропорційно. Хоча це забезпечує стабільний дохід для дрібних майнерів, це також викликає занепокоєння щодо централізації.

🔑Ключові терміни:

• ASIC: спеціалізоване обладнання для майнінгу
• Майнінг-пул: групи майнерів, що об’єднують ресурси
• Хешрейт: швидкість розв’язання криптографічних головоломок

Proof of Stake (сучасна альтернатива)

Proof of Stake використовує зовсім інший підхід. Замість енергозатратних обчислень для змагання, валідатори обираються для створення нових блоків залежно від того, скільки криптовалюти вони «застейкали» або заблокували як заставу.

Уявіть це як лотерею, у якій ваші шанси на виграш залежать від кількості квитків, які ви маєте. Проте ці «квитки» — це ваші власні криптоактиви, які ви повинні тимчасово заблокувати. Якщо ви намагаєтесь обманути систему або підтвердити шахрайські транзакції, мережа спалює частину ваших застейканих токенів.

Ethereum перейшов від Proof of Work до Proof of Stake у 2022 році, зменшивши споживання енергії більш ніж на 99%. Валідатори в Ethereum повинні застейкати щонайменше 32 ETH, щоб брати участь безпосередньо. Однак стейкінгові пули дозволяють дрібнішим власникам долучатися з набагато меншими сумами, роблячи систему доступнішою для звичайних користувачів.

Процес вибору валідаторів базується на випадковості та розмірі стейку. Валідатор із 64 ETH має удвічі більший шанс бути обраним, ніж той, що має 32 ETH, але це не гарантія. Така випадковість запобігає тому, щоб будь-який один валідатор контролював мережу, навіть якщо він володіє великими сумами.

Системи Proof of Stake можуть обробляти транзакції набагато швидше, ніж Bitcoin. Якщо Bitcoin створює новий блок кожні 10 хвилин, то Ethereum генерує блоки кожні 12 секунд. Це прискорення стало можливим завдяки усуненню потреби в енергозатратному розв’язанні задач.

🔑Ключові терміни:

• Стейкінг: блокування криптовалюти для участі у валідації
• Валідатор: учасник, який перевіряє транзакції в PoS
• Слешінг: штраф за зловмисну поведінку під час перевірки

💡 Що це означає для користувачів Gate: коли ви бачите винагороди за стейкінг ETH або інших PoS-монет на Gate.com, ви берете участь у цьому механізмі консенсусу й отримуєте винагороди за допомогу в забезпеченні безпеки мережі.

Чому консенсус важливий

Механізми консенсусу вирішують основну проблему цифрових грошей — запобігають тому, щоб хтось витратив ті самі цифрові монети двічі. У фізичному світі, якщо ви віддаєте комусь купюру в $20, вона більше не належить вам. У цифровому світі копіювання інформації — це дрібниця, тому блокчейн-мережам потрібна математична впевненість, що цифрові гроші неможливо дублювати.

Різні механізми консенсусу роблять різні компроміси. Proof of Work надає перевагу максимальній безпеці та децентралізації, але жертвує швидкістю й енергоефективністю. Proof of Stake забезпечує вищу енергоефективність і швидші транзакції, проте вимагає, щоб учасники володіли значними обсягами криптовалюти.

Деякі нові блокчейни експериментують із гібридними підходами або повністю іншими методами консенсусу. Delegated Proof of Stake дозволяє власникам токенів голосувати за представників, які підтверджують транзакції від їхнього імені. Ця система обробляє транзакції надзвичайно швидко, але концентрує владу в руках меншої кількості валідаторів.

Вибір механізму консенсусу впливає на все в блокчейні: його безпеку, швидкість, споживання енергії та рівень децентралізації. Ідеального рішення не існує — є лише різні підходи, які відповідають різним потребам і пріоритетам.

Розуміння консенсусу допомагає пояснити, чому різні криптовалюти поводяться по-різному. Proof of Work у Bitcoin робить його надзвичайно захищеним, але повільним і енергозатратним. Proof of Stake в Ethereum робить його швидшим і екологічнішим, але потребує значного капіталу для участі у валідації.

У міру розвитку блокчейн-технологій з’являються нові механізми консенсусу, кожен із яких намагається розв’язати трилему — досягти безпеки, масштабованості та децентралізації одночасно. Більшість можуть добре реалізувати дві з цих властивостей, але досягнення всіх трьох залишається своєрідним «святим Граалем» у проєктуванні блокчейнів.

💡 Що це означає для користувачів Gate: розуміння цих відмінностей допомагає вам обирати, якими криптовалютами торгувати, залежно від їхньої базової технології та вашої схильності до ризику.