Proof-of-Stake vs. Proof-of-Work: Yang Mana Yang Lebih Adil?

Ini adalah yang pertama dari dua artikel yang memberikan kajian mendalam mengenai perdebatan abadi antara algoritma konsensus bukti-bukti dan bukti kerja. Bahagian ini akan memfokuskan pada asas-asasnya, sementara juga membincangkan isu penumpuan kekayaan dan ketidaksamaan, yang sering menjadi pusat perbalahan masyarakat.

Bitcoin (BTC) dan banyak cryptocurrency asal dilahirkan sebagai sistem bukti kerja yang murni.

Proof-of-stake pertama kali dipelopori pada tahun 2013 oleh Peercoin, sebuah projek yang wujud hingga ke hari ini.

Sumbangan Peercoin terhadap populariti PoS mungkin dikerdilkan oleh Ethereum (ETH) dan matlamatnya untuk beralih dari PoW – yang ternyata merupakan perjalanan yang sangat panjang. Projek seperti Cardano (ADA) mengelakkan PoW sepenuhnya, memutuskan PoS setelah menggunakan pendekatan formal untuk menilai mekanisme konsensus.

Komuniti Bitcoin dan Monero (XMR) kekal sebagai penyokong perlombongan dan bukti kerja yang paling kuat.

Apa itu algoritma konsensus?

Dalam mana-mana blockchain, algoritma konsensus dirancang untuk menyelesaikan masalah kepercayaan antara peserta rangkaian. Digunakan untuk pembayaran, algoritma konsensus adalah bahagian terakhir dalam teka-teki kriptografi kompleks yang membuat cryptocurrency berfungsi.

Ciri-ciri asas transaksi, seperti pemilikan dan jumlahnya, mudah disahkan dengan bantuan kriptografi kunci awam, yang berfungsi melalui sifat matematik asas.

Algoritma konsensus wujud untuk mengurangkan serangan “berbelanja dua kali”, di mana pelaku yang berniat jahat dapat menghabiskan duit syiling yang sama dua kali (atau beberapa kali). Untuk menyelesaikan masalah ini memerlukan keputusan yang disengajakan mengenai mana dari kedua perbelanjaan tersebut yang sah.

Tidak ada penyelesaian matematik-murni untuk masalah ini. Sebaliknya, algoritma konsensus menggunakan kombinasi kriptografi dan insentif ekonomi untuk mengekalkan rangkaian yang berfungsi.

Konsensus Bitcoin didasarkan pada peraturan mudah – rangkaian blok terpanjang adalah satu-satunya yang sah. Sistem ini kemudiannya disebut Konsensus Nakamoto, untuk menghormati pengasas Bitcoin tanpa nama.

Untuk menjayakan konsep, menambahkan blok pada setiap rantaian mestilah agak sukar. Di sinilah bukti kerja dan perlombongan masuk. Setiap blok diamankan melalui teknik kriptografi yang memerlukan pelombong untuk melakukan kuasa pengkomputeran untuk menambahkan blok.

Oleh kerana kuasa pengkomputeran berkadar langsung dengan penggunaan elektrik, Bitcoin dijamin secara langsung dengan kuantiti fizikal asas – tenaga.

Berdasarkan bukti-kepentingan, jaringan mengamankan dirinya melalui komitmen saham – sejumlah modal dalam bentuk token rangkaian itu sendiri. Keselamatannya dimaksudkan untuk diperoleh secara langsung dari nilai ekonomi yang dirasakan oleh jaringan – betapa mahalnya membeli saham mayoritas.

Tetapi rangkaian PoW juga mempunyai hubungan erat antara nilai ekonomi dan keselamatan. Pelombong menerima duit syiling sebagai ganjaran, yang bermaksud bahawa semakin tinggi nilai duit syiling, semakin banyak wang yang mereka hasilkan.

Pelombong baru diberi insentif untuk menambahkan lebih banyak perkakasan dan menghabiskan lebih banyak tenaga untuk menerima bahagian daripada ganjaran – yang meningkatkan keselamatan. Dari masa ke masa, keuntungan bagi setiap pelombong bergerak ke arah keseimbangan ekonomi yang ditentukan oleh harga elektrik.

Akibatnya, jumlah elektrik yang dikhaskan untuk perlombongan bergantung pada kadar pelepasan koin dan permodalan pasaran, sementara sebahagian besarnya dipisahkan dari prestasi atau aktiviti rangkaian. Banyak penyokong PoS melihat ini sebagai isu PoW terbesar.

Masalah tenaga

Cointelegraph bercakap dengan Aggelos Kiayias, ketua saintis IOHK, salah satu entiti di belakang Cardano, untuk mengetahui lebih lanjut mengenai keputusan mereka untuk menggunakan PoS. Dia berkata:

“Aspek kos dan penggunaan tenaga dari blok Proof of Work pasti menjadi pertimbangan. Rasanya wajar untuk berfikir: ‘adakah mungkin untuk mendapatkan protokol yang mempunyai jenis profil yang serupa dengan, misalnya, blockchain Bitcoin, tetapi entah bagaimana tidak mempunyai perbelanjaan tenaga yang sama?’ “

Penggunaan elektrik perlombongan Bitcoin adalah ketara, dengan yang terkini anggaran dari Julai 2023 meletakkannya pada nilai tahunan 70 terawatt-jam. Ini hampir dengan jumlah penggunaan elektrik a negara Eropah kecil seperti Austria – walaupun untuk melihatnya dalam perspektif, ia juga hanya 0.28% daripada angka global.

Kesan alam sekitar dipertandingkan, dengan laporan pada bulan Julai 2023 yang menganggarkan bahawa 74% perlombongan Bitcoin dilakukan melalui sumber yang boleh diperbaharui. Penyokong PoW di Monero dan Bitcoin selalunya berhujah bahawa tenaga yang digunakan dalam perlombongan tidak "membazir," kerana perlu untuk memastikan ketahanan dan desentralisasi algoritma konsensus.

Jake Yocom-Piatt, ketua projek untuk Decred, bersetuju dengan masalah alam sekitar tetapi tidak percaya bahawa PoS semestinya jawapannya. Bercakap dengan Cointelegraph, dia berkata:

“PoW memang tidak mesra alam. Walau bagaimanapun, mesti dipertimbangkan bahawa ia adalah sistem konsensus pertama dan termudah yang dicadangkan. Pasti ada cara untuk meningkatkan PoW di masa depan. “

Walaupun bukti kepentingan juga melibatkan penggunaan tenaga untuk proses perwakilan, secara umum disepakati akan lebih intensif tenaga daripada penyelesaian bukti kerja yang setara. Namun, banyak yang berpendapat bahawa ia berkompromi dengan terlalu banyak perkara untuk mencapainya.

Mempercayai sejarah PoS

Menurut Yocom-Piatt, PoS tulen boleh diterbalikkan, yang bermaksud bahawa sejarahnya dapat diubah. Ini serupa dengan hujah yang dibuat dalam a Kertas 2015 oleh Andrew Poelstra, ahli matematik di syarikat pembangunan Bitcoin Blockstream.

Poelstra berpendapat bahawa mustahil bagi pengguna untuk bergantung pada bukti-bukti untuk mengklaim bahawa blok tertentu itu sah – kerana kepentingan itu sendiri bergantung pada kepentingan sebelumnya dalam blockchain itu, yang akhirnya tidak berdasarkan apa-apa. Dia menulis:

“Kerana tidak ada waktu universal (dan untuk pengguna baru, tidak ada sejarah universal), tidak ada cara untuk membezakan pengguna yang ‘sekarang’ memegang mata wang dari pengguna yang ‘sedang’ memegang mata wang.”

Sebaliknya, sejarah PoW dapat disahkan secara matematik sebagai betul dan hanya dapat dipalsukan dengan membuat keseluruhan sejarah perlombongannya. Seperti yang dinyatakan oleh Poelstra, penyokong PoS akan berpendapat bahawa selagi sejarah jangka pendek dapat diamankan, perubahan pada blok lama akan “bertentangan dengan sejarah seperti yang diingat oleh para peserta sistem.”

Ini, menurutnya, “mengubah model kepercayaan dari Bitcoin” menjadi model di mana konsensus bergantung pada rakan sejawat yang selalu dalam talian. Walaupun dia percaya bahwa ini secara teori dapat berfungsi, dia berpendapat bahawa model kepercayaan seperti itu “rentan terhadap tekanan hukum, serangan terhadap entitas” dipercayai “dan serangan jaringan” – yang kurang tahan terhadap penapisan dan terdesentralisasi, singkatnya.

Penyokong PoS setuju bahawa aspek tertentu dari koordinasi dan konsensus sosial ekstra protokol diperlukan untuk menjaga keamanannya, tetapi mereka berpendapat bahawa sistem PoW akhirnya bergantung pada konsensus sosial juga.

Tidak ada pemenang yang jelas dalam hujah ini. Ini adalah perbahasan falsafah yang bergantung pada pendapat setiap individu mengenai sama ada secara aktif bergantung pada konsensus sosial adalah kompromi yang dapat diterima untuk mengurangkan penggunaan elektrik. Mungkin kerana alasan inilah perbahasan telah beralih ke topik-topik perbalahan lain.

Memperoleh kepentingan berbanding memperoleh pekerjaan

Kewajaran ekonomi adalah perkara yang sering diperdebatkan untuk kedua-dua jenis permuafakatan. Sejajar dengan prinsip desentralisasi, kedua-dua pihak berusaha untuk meminimumkan isu-isu seperti akses tidak adil ke ekosistem atau meningkatkan perbezaan kekayaan.

Proof-of-stake sering dianggap sebagai sistem di mana “orang kaya menjadi lebih kaya” kerana cara memberi penghargaan kepada pemilikan modal. Didalam Reddit AMA, Wakil Yayasan Ethereum berpendapat bahawa sebaliknya adalah benar:

“Di kedua-dua asas, pemilikan aset memungkinkan untuk mencari keuntungan dari aset tersebut. Perbezaan antara keduanya adalah bahawa dalam PoS, pemetaan modal menjadi keuntungan jauh lebih langsung dan adil (iaitu membeli token, kunci token, melaksanakan tugas, memperoleh X). Di mana di PoW, pemetaan modal untuk keuntungan sangat bergantung pada faktor protokol tambahan. “

Dalam rangkaian Cardano, Kiayias menekankan bahawa PoS tidak membezakan antara “dolar orang kaya” dan “dolar orang miskin.” Dia telah menerangkan:

“Sistem Bukti Kerja, jika anda melihatnya, tidak dapat memberikan versi [persetujuan] yang sama rata […] Manakala dalam sistem Proof of Stake, pada prinsipnya, anda mungkin mempunyai situasi di mana satu dolar di dalam saku orang miskin akan sama kekuatannya dengan satu dolar di dalam poket orang kaya. “

Ketua Pegawai Eksekutif Equilibrium, sebuah projek yang merancang algoritma stablecoin di EOS, juga bersetuju dengan hujah Yayasan Ethereum:

“Saya menyokong penilaian ini. Mempertahankan token yang sangat mudah dijangkiti tidak menimbulkan halangan masuk dan tidak menimbulkan sebarang perbezaan selagi token yang diberikan dapat diakses di pasar terbuka. “

Mereka berkongsi pendapat bahawa perlombongan meningkatkan perbezaan kekayaan kerana pengumpulan faktor “protokol tambahan”. Diskaun pukal, akses awal atau bahkan eksklusif ke perkakasan baru – semuanya menjadikan bukti kerja sememangnya tidak adil, menurut banyak penyokong PoS.

Alejandro De La Torre, VP di Poolin, yang kini merupakan kumpulan perlombongan Bitcoin terbesar, percaya sebaliknya – kelebihan protokol tambahan menjadikan bukti kerja wajar. Bercakap dengan Cointelegraph, dia berkata:

“Pada pendapat saya, kemungkinan membuat cip baru, mempercepat OS rig perlombongan, atau secara harfiah penemuan lain yang memberi anda kelebihan dalam perlombongan PoW pada dasarnya adalah alasan mengapa PoW adalah protokol ‘cryptoeconomic’ yang lebih adil. […] PoS hanya bergantung pada memiliki aset teras; dan semakin banyak yang anda miliki semakin banyak yang anda hasilkan. Tidak ada cara lain untuk memperbaiki keadaan anda dalam perlombongan PoS, melarang tentu saja hanya membeli lebih banyak aset yang dipertaruhkan. “

Kesamaan peluang adalah yang penting

Cointelegraph juga bercakap dengan Campbell R. Harvey, seorang profesor perniagaan antarabangsa di Duke University, untuk mengetahui lebih lanjut mengenai konsep perbezaan ekonomi dan bagaimana ia berkaitan dengan mekanisme konsensus. Meringkaskan kedudukannya mengenai jurang perbezaan kekayaan dalam ekonomi blockchain, dia berkata:

“Ya, satu kritikan terhadap PoS ialah orang kaya semakin kaya. Di PoW, ini lebih merupakan operasi perniagaan dengan pelombong tidak perlu mengadakan BTC, ETH, dll. Di PoS, anda perlu menahannya. “

Harvey berpendapat bahawa kedua-dua sistem tersebut mempunyai sifat ekonomi yang berbeza, yang memfokuskan pada aspek operasi perniagaan PoW – di mana pelombong dapat memperoleh keuntungan negatif, dapat mengalahkan atau gagal sepenuhnya. Dia telah menerangkan:

“Saya tidak fikir perlombongan moden adalah faktor penting untuk pengagihan kekayaan. Memang, sebilangan besar perlombongan menjadi usang bukan kerana usia tetapi kerana turun naik harga BTC. “

Ketika ditanya adakah potongan besar menyumbang kepada perbezaan kekayaan, dia menjawab bahawa itu adalah fenomena ekonomi biasa yang disebut kecekapan skala. Perlombongan “tidak berbeza dengan industri lain” menurutnya.

Harvey kemudian menjelaskan bahawa ketaksamaan kekayaan umumnya diharapkan dalam sistem pasar bebas apa pun kerana “perbezaan kemampuan alamiah” dan keberuntungan. Dia meneruskan:

“Kami biasanya fokus pada ketidaksamaan peluang dan bukannya kekayaan. Di pasaran bebas, sesiapa sahaja yang mempunyai idea bagus mesti dapat mencapai 1% teratas. “

Dari sudut pandang peluang, sistem bukti kepentingan biasanya adil. Harvey menunjukkan model bukti kepemilikan yang didelegasikan sebagai contoh, di mana “bahkan pemegang kecil dapat mengambil bahagian dalam hadiah penambang dengan mendelegasikan beberapa saham mereka.”

Stake pool dan model delegasi umumnya ada di sistem PoS mana pun, dan mereka juga dapat dilaksanakan melalui langkah-langkah protokol tambahan – serupa dengan kolam penambangan PoW.

Tetapi De La Torre berpendapat bahawa kesamarataan peluang berlaku untuk industri perlombongan ASIC juga. Dia telah menerangkan:

“Dari segi sejarah, mesin bertahan baik tiga atau empat tahun sebelum ia usang – pecah, kesukaran terlalu tinggi, dan lain-lain. […] Seperti yang kita lihat sekarang, dengan berakhirnya era S9 [Bitmain] yang hebat, keseluruhan kitaran industri perlombongan bermula lagi. Kitaran ini adalah penciptaan pelombong baru, OS baru [sistem operasi], sumber elektrik yang lebih murah di seluruh dunia. Kitaran ini juga membawa peserta baru yang ingin memanfaatkan perlombongan PoW. “

Perlombongan tidak selalu sama

Kristy Leigh-Minehan, mantan ketua pegawai teknologi Genesis Mining dan salah satu pencipta ProgPow, percaya bahawa banyak masalah kesetaraan terhadap PoW secara khusus berkaitan dengan perlombongan ASIC. Semasa menggunakan perkakasan pengguna untuk menambang, ketersediaannya yang luas mengurangkan banyak amalan persaingan yang dianggap tidak adil. Dia menjelaskan:

“CPU dan GPU mempunyai rantai bekalan yang ada yang digunakan untuk mengedarkan kepada ratusan ribu individu, setiap hari, di seluruh dunia. Oleh itu, apabila anda membina algoritma Proof of Work yang memanfaatkan perkakasan itu, anda menggunakan rantaian bekalan dan saluran pengedaran itu, bukannya membuat dan mencipta sendiri. “

Pada pandangannya, memastikan bahawa “Alice dan Bob memiliki kemampuan yang sama untuk mendapatkan duit syiling” sangat penting dalam merancang algoritma PoW yang tepat. Dia mengakui bahawa pelombong akan selalu cenderung untuk mengkhususkan dan mengoptimumkan operasi mereka, jadi kuncinya adalah untuk memastikan bahawa pelombong bersaing secara adil “di sisi CapEx.”

Perbelanjaan modal, atau CapEx, untuk ASIC dapat dikurangkan dengan ketara untuk pemain besar kerana kesan skala. Sebaliknya, GPU dan perkakasan pengguna lain jauh lebih murah dan lebih mudah diperolehi oleh orang biasa, menurut Minehan.

Sumbangan asas PoW

Minehan sangat percaya dengan sumbangan terhadap aktiviti rangkaian dari pelombong GPU – terutama sejak awal. Dia menekankan bahawa “manusia tidak mahu menghabiskan fiat mereka dengan susah payah untuk wang internet yang ajaib.” Sebaliknya, dia yakin menyumbang dengan kekuatan komputer yang dimiliki adalah cadangan yang lebih sesuai.

Sebenarnya, konsep penawaran duit syiling awal, pada dasarnya, menghabiskan fiat untuk “wang internet ajaib.” Tetapi ini tidak mungkin berlaku dengan sendirinya – ini adalah hasil kerja asas yang dibuat oleh Bitcoin dan Ethereum.

Yang pertama mengesahkan keseluruhan konsep “wang internet ajaib.” Lebih dari 17 bulan berlalu antara Bitcoin blok genesis pada Januari 2009 dan transaksi pizza Bitcoin yang terkenal pada 22 Mei 2010 – yang pertama memberi nilai fiat kepada BTC.

Ethereum membina ini dengan menjadi salah satu ICO pertama pada tahun 2013, dan membuktikan bahawa konsep itu dapat berfungsi.

Mengedarkan Bitcoin awal pada dasarnya mustahil dilakukan dalam persekitaran yang penuh. Hanya setelah jaringan stabil, Minehan berpendapat, peralihan ke staking dapat terjadi.

Yocom-Piatt juga menekankan PoW sebagai “sumber entropi berkualiti tinggi” untuk memastikan pengedaran token yang adil. Peercoin juga bergantung pada PoW untuk pengedaran awal.

Sistemnya berbeza, tidak semestinya lebih baik atau lebih buruk

Sebagai kesimpulan, perdebatan mengenai kesetaraan ekonomi bukti-bukti dan bukti kerja mungkin merupakan cara yang salah untuk melihatnya, seperti yang dicadangkan oleh Harvey. Adalah sukar untuk menyimpulkan bahawa satu sistem memusatkan kekayaan lebih banyak daripada yang lain.

Dalam kebanyakan sistem PoW, pelombong dapat memperoleh kelebihan yang tidak adil daripada yang lain – tetapi mereka juga boleh gagal dan kehilangan keseluruhan pelaburan mereka tanpa kesalahan mereka sendiri, sesuatu yang biasanya mustahil dalam sistem PoS.

Yocom-Piatt, yang projeknya adalah kacukan, meringkaskan bahawa “PoS tulen jauh berbeza dengan PoW tulen.”

Dia berpendapat bahawa hibridisasi mereka memungkinkan Decred mendapat manfaat dari yang terbaik dari kedua-dua dunia. Sisi PoW “berfungsi dengan baik sebagai alat untuk memantapkan cap masa” dan dengan itu memastikan kebolehubahan, tetapi PoS masih diperlukan untuk menyelaraskan insentif untuk pemerintahan.

Yocom-Piatt percaya bahawa kepentingan pelombong tidak sejalan dengan cryptocurrency seperti untuk para pemangku kepentingan, yang membawa kepada “kekurangan dalam konteks pemerintahan.”

Pengalaman Decred mungkin menunjukkan bahawa sesat untuk membahaskan PoS bertentangan dengan PoW. Menggabungkan kedua-duanya nampaknya dapat menampung kelemahan yang dirasakan oleh mereka secara individu – sesuatu yang tidak berlaku untuk perbahasan blockchain lain, seperti Ethash berbanding ProgPow.

Tetapi dari sudut tadbir urus, pengambilalihan pertukaran Steem baru-baru ini menekankan bahawa mereka yang mengawal token semestinya pemilik token tersebut.

Bahagian kedua dari siri ini akan memaparkan pemeriksaan mendalam tentang bagaimana pemerintahan berfungsi di PoS dan PoW.