Технология блокчейн меняет различные отрасли, но сталкивается с проблемами масштабируемости и энергопотребления.

Эти проблемы вытекают из механизмов консенсуса, используемых для защиты и проверки транзакций в блокчейнах. 

Два основных механизма — это Proof of Work (PoW) и Proof of Stake (PoS), и каждая из этих концепций имеет важное значение для криптовалютные транзакции и безопасность. Они являются ключевыми компонентами Технологии блочейна и как это работает.

Основные выводы 

• Доказательство работы (PoW) использует майнеров, решающих головоломки, для проверки транзакций, но потребляет много энергии.
• Доказательство доли владения (PoS) использует валидаторы с поставленными деньгами для проверки транзакций и является более энергоэффективным.
• PoS обычно обеспечивает более быструю обработку транзакций и более низкие комиссии по сравнению с PoW.
• Сети PoW могут быть более централизованными из-за дороговизны майнингового оборудования.
• PoS становится все более популярным благодаря своей масштабируемости и низкому энергопотреблению.
• Вероятно, будущее блокчейна будет определяться PoS и другими устойчивыми моделями.

Что такое доказательство работы (PoW)?

Доказательство работы — это механизм консенсуса, в котором майнеры соревнуются в решении сложнейших математических головоломок, известных как криптографические головоломки. 

Этот процесс, называемый майнингом, подразумевает использование вычислительной мощности для поиска одноразового номера, который после хеширования соответствует определенной цели, установленной сетью. 

Первый майнер, решивший головоломку, успешно подтверждает транзакции внутри блока, который затем добавляется в блокчейн. 

В качестве вознаграждения за свои усилия и затраченные ресурсы успешный майнер получает вновь добытую криптовалюту и любые транзакционные комиссии, связанные с транзакциями внутри блока. 

Этот механизм обеспечивает безопасность и целостность сети, делая манипуляции с блокчейном весьма затратными с точки зрения вычислений.

Что такое доказательство доли (PoS)?

Доказательство доли владения — это механизм консенсуса, который выбирает валидаторов для создания новых блоков и проверки транзакций на основе количества токенов, которыми они владеют и которые готовы предоставить в качестве залога (их доли). 

Процесс отбора обычно детерминирован: валидаторы выбираются пропорционально их доле, а это значит, что у держателей большего количества токенов больше шансов быть выбранными. 

Этот механизм снижает потребность в больших вычислительных мощностях, поскольку безопасность сети поддерживается за счет экономических стимулов и штрафов. 

Валидаторы получают вознаграждение в виде комиссий за транзакции, а иногда и в виде недавно созданной криптовалюты. 

Если они действуют злонамеренно или не могут корректно проверить транзакции, они могут потерять часть своих застейканных токенов, что ставит под угрозу общее состояние и безопасность сети.

Энергоемкость механизмов доказательства работы (PoW)

Блокчейны Proof-of-Work, такие как Bitcoin, потребляют значительное количество электроэнергии из-за вычислительных затрат, необходимых для добычи полезных ископаемых. 

В PoW майнеры соревнуются в решении сложных криптографических задач, что требует огромных вычислительных мощностей. 

Этот процесс предполагает широкое использование оборудования, такого как графические процессоры (GPU) и специализированные интегральные схемы (ASIC), которые разработаны специально для выполнения функций хеширования, необходимых для майнинга. 

Чем больше вычислительной мощности направлено на решение этих головоломок, тем выше вероятность успешного майнинга нового блока и получения соответствующего вознаграждения. 

Этот конкурентный аспект приводит к росту потребления энергии, поскольку майнеры постоянно модернизируют свое оборудование, чтобы получить преимущество.

Влияние механизмов доказательства работы на окружающую среду 

Энергопотребление криптовалют, основанных на PoW, может быть экстремальным. Например, Годовое потребление энергии Биткоином его сравнивали с показателями целых промышленно развитых стран, таких как Аргентина или Нидерланды. 

Такое значительное потребление во многом обусловлено тем, что значительная часть электроэнергии в мире по-прежнему вырабатывается из ископаемого топлива. 

Следовательно, углеродный след добычи PoW значителен и вносит свой вклад в глобальные выбросы парниковых газов. 

Воздействие на окружающую среду еще больше усугубляется необходимостью использования систем охлаждения для управления теплом, выделяемым горнодобывающими установками, что приводит к увеличению общего потребления энергии.

Ограничения механизмов доказательства работы 

PoW имеет ряд ограничений, выходящих за рамки его воздействия на окружающую среду. Необходимость использования специализированного оборудования, такого как ASIC, делает майнинг менее доступным для обычного пользователя, что создаёт барьер для входа. 

Такое специализированное оборудование является дорогостоящим и потребляет много энергии, что способствует централизации майнинговых мощностей среди нескольких крупных предприятий, которые могут позволить себе такие инвестиции. 

Такая централизация может подорвать децентрализованную природу сетей блокчейнов, что потенциально может привести к уязвимостям и снижению безопасности сети. 

Более того, воздействие на окружающую среду, связанное с производством, использованием и утилизацией оборудования для майнинга, еще больше усугубляет проблемы устойчивости систем PoW.

Энергоемкость механизмов Proof of Stake (PoS)

Доказательство доли владения разработано для того, чтобы значительно более энергоэффективен, чем PoWВместо того, чтобы полагаться на решение майнерами сложных вычислительных задач, PoS выбирает валидаторов на основе количества токенов, которыми они владеют и которые готовы «поставить» или заблокировать в качестве залога. 

Этот процесс распределения ресурсов менее ресурсоемкий, поскольку он устраняет необходимость в мощных вычислительных устройствах для защиты сети. 

Валидаторы выбираются посредством детерминированного процесса, часто включающего случайный выбор с учетом суммы ставки, что значительно снижает общее потребление энергии.

Сравнение энергоэффективности Proof of Work (PoW) и Proof of Stake (PoS)

переход Эфириума от PoW в PoS с обновлением Ethereum 2.0 планируется сократить потребление энергии более чем на 99%. 

Энергоэффективность PoS можно оценить путём прямого сравнения. Энергопотребление Биткоина превышает энергопотребление всех исследованных систем на основе PoS как минимум на два порядка. 

Различные системы на основе PoS имеют разный энергетический след; однако даже самые энергоемкие системы PoS значительно менее требовательны, чем PoW. 

Системы PoS без разрешений, в которых любой может стать валидатором, как правило, потребляют больше энергии, чем системы с разрешениями, в которых роли валидатора ограничиваются избранными субъектами. 

Тип оборудования, используемого валидаторами, также влияет на энергопотребление блокчейнов PoS, при этом более эффективное оборудование еще больше снижает энергетическое воздействие.

Устойчивость Proof of Work (PoW) и Proof of Stake (PoS)

PoS предлагает более экологичную альтернативу, существенно сокращая углеродный след, связанный с операциями блокчейна. 

PoS соответствует глобальным целям устойчивого развития за счет снижения потребления энергии, необходимого для поддержания безопасности сети и проверки транзакций.

Такое снижение спроса на энергию помогает смягчить воздействие на окружающую среду и способствует устойчивому развитию технологии блокчейн. 

Поскольку отрасль переходит к более экологически безопасным практикам, PoS все чаще рассматривается как важнейший компонент будущего устойчивых блокчейн-решений.

Модель безопасности в Proof-of-Work (PoW)

Протокол Proof of Work имеет надежную репутацию в плане безопасности, проверенную в боевых условиях более десятилетия.

Безопасность PoW основана на вычислительной сложности решения криптографических головоломок. 

Чтобы изменить транзакцию или осуществить двойную трату, злоумышленнику потребуется контролировать более 50% общей майнинговой мощности сети — такой сценарий известен как атака 51%. 

Огромная вычислительная мощность и энергия, необходимые для достижения этой цели, делают такие атаки чрезмерно дорогими и сложными с логистической точки зрения, тем самым гарантируя целостность и безопасность блокчейна.

Стоимость атак в PoW

Стоимость проведения атаки 51% на сеть PoW, такую ​​как Bitcoin, чрезвычайно высока. По последним оценкам, для поддержания контроля над 50% хешрейта Bitcoin в течение длительного периода потребуются миллиарды долларов на оборудование и электроэнергию. 

Например, атака 51% на сеть Bitcoin продолжительностью 1 час может обойтись в более чем 700 000 долларов только за электроэнергию, не считая расходов на оборудование и логистические сложности. 

Такая высокая стоимость является сдерживающим фактором для потенциальных злоумышленников, обеспечивая безопасность сети.

Модель безопасности в Proof of Stake (PoS)

В PoS модель безопасности смещается с вычислительной мощности на экономическую заинтересованность. Валидаторы выбираются на основе количества токенов, которыми они владеют и которые готовы предоставить в качестве залога. 

Чтобы осуществить атаку 51% в системе PoS, злоумышленнику необходимо будет приобрести большую часть поставленных токенов. 

Это не только будет чрезвычайно дорогостоящим, но и подорвет ценность токенов, уменьшив экономические стимулы для такой атаки. 

Кроме того, системы PoS часто включают в себя такие механизмы, как слэшинг, при котором злонамеренные валидаторы могут потерять часть своих заложенных токенов, если попытаются скомпрометировать сеть, что еще больше повышает безопасность.

Стоимость атак в PoS

В системе PoS стоимость приобретения необходимой доли для запуска атаки 51% варьируется в зависимости от общей рыночной капитализации и распределения поставленных токенов. 

Например, в сети с рыночной капитализацией в 100 миллиардов долларов и 60% токенов находятся в стейкинге, злоумышленнику потребуется приобрести токены на сумму не менее 30 миллиардов долларов. 

Значительные финансовые требования в сочетании с риском потери поставленных токенов в результате взлома делают такие атаки экономически нецелесообразными и сдерживают вредоносную деятельность.

Сетевая безопасность Proof of Work и Proof of Stake 

Оба протокола — Proof of Work и Proof of Stake — продемонстрировали надежную безопасность в своих областях, но они достигают этого с помощью разных механизмов. 

Безопасность PoW основана на сложности накопления достаточной вычислительной мощности, в то время как PoS полагается на экономическое сдерживание приобретения и риска значительной части токенов. 

У каждой системы есть свои уязвимости: сети PoW могут быть подвержены централизации майнинга, в то время как системы PoS должны решать проблемы, связанные с распределением токенов и сговором валидаторов. 

Однако успехи в обеих областях продолжают укреплять их позиции в области безопасности.

Децентрализация в сетях Proof of Work (PoW) и Proof of Stake (PoS)

Децентрализация в сетях PoW теоретически достигается за счет широкого распределения майнинговой мощности. 

Однако на практике высокие затраты, связанные с майнингом (как на специализированное оборудование, так и на электроэнергию), привели к концентрации майнинговых мощностей в крупных майнинговых пулах и на предприятиях промышленного масштаба. 

Такая централизация может подорвать децентрализованную сущность технологии блокчейн, поскольку небольшое количество субъектов может оказывать значительное влияние на сеть. 

Доминирование майнинговых пулов означает, что полномочия по принятию решений распределены не так широко, как изначально предполагалось.

Сети PoS направлены на повышение децентрализации за счёт снижения барьеров для входа валидаторов. Поскольку PoS не требует значительных вычислительных ресурсов, в процессе валидации может участвовать более широкий круг участников. 

Однако распределение токенов, участвующих в стейкинге, имеет решающее значение для настоящей децентрализации. Если небольшая группа субъектов владеет значительной долей токенов, они могут осуществлять значительный контроль над сетью. 

Тем не менее, многие сети PoS реализуют механизмы, стимулирующие более широкое распространение и участие, такие как поощрения за делегирование и стейкинг.

Статистические данные о распределении мощности майнинга/стейкинга

В сетях PoW, таких как Bitcoin, мощность майнинга сильно сконцентрирована. Например, по последним данным, четыре крупнейших пула для майнинга Bitcoin контролируют более 50% общего хешрейта сети. 

Такая концентрация вызывает опасения по поводу потенциального сговора и риска атак 51%. Аналогично, в Ethereum (до перехода на PoS) три крупнейших майнинговых пула контролировали почти 60% хешрейта сети, что подчёркивает тенденцию к централизации в системах PoW.

В сетях PoS распределение стейкинг-мощности варьируется. Например, в таких сетях, как Cardano и Polkadot, очевидны усилия по продвижению децентрализации. 

По последним данным, у Cardano более 2,000 активных пулов ставок, при этом 10 крупнейших пулов контролируют менее 20% от общего объема ставок ADA. 

Polkadot демонстрирует аналогичную тенденцию: существует большое количество валидаторов и механизмов, не позволяющих какой-либо одной организации получить слишком большой контроль. 

Однако новые или меньшие сети PoS могут по-прежнему демонстрировать тенденции к централизации, если несколько участников владеют значительным количеством токенов.

Сравнение: При сравнении сетей Proof of Work и Proof of Stake, PoS, как правило, демонстрирует более благоприятное распределение мощности из-за более низких барьеров для входа валидаторов и потенциала более демократичного распределения токенов. 

В PoW высокие затраты, связанные с майнингом, могут привести к значительной централизации, тогда как системы PoS могут достичь лучшей децентрализации, если распределение токенов управляется эффективно.

Масштабируемость протоколов Proof of Work (PoW) и Proof of Stake (PoS)

Доказательство доли владения обеспечивает более быструю обработку транзакций и более низкие комиссии по сравнению с доказательством работы.

Масштабируемость — хорошо известная проблема сетей на основе PoW. 

Принципиальная схема PoW, требующая достижения консенсуса посредством ресурсоемкого майнинга, ограничивает количество транзакций, которые могут быть обработаны в течение определенного периода времени. 

Например, Биткоин обрабатывает около 7 транзакций в секунду (TPS), а Эфириум до перехода на PoS обрабатывал около 15–30 TPS. Эти ограничения обусловлены необходимостью обеспечения безопасности и децентрализации, что ограничивает размер блоков и увеличивает интервал между ними. 

Следовательно, по мере увеличения объема транзакций увеличивается и перегрузка сети, что приводит к замедлению транзакций и повышению комиссий.

С другой стороны, протоколы PoS обеспечивают улучшенную масштабируемость по сравнению с PoW. 

Proof of Stake может поддерживать более быструю обработку транзакций и большую пропускную способность, устраняя необходимость в энергоемком майнинге и вместо этого полагаясь на валидаторов, выбранных на основе их экономической доли.

Сети PoS обычно имеют более короткое время блока и могут обрабатывать больше транзакций на блок. 

Однако проблемы масштабируемости все еще существуют, особенно связанные с обеспечением того, чтобы возросшая пропускная способность не ставила под угрозу децентрализацию или безопасность. 

Такие инновации, как шардинг, который делит блокчейн на более мелкие, более управляемые части, часто внедряются в PoS-системы для дальнейшего повышения масштабируемости.

При сравнении сетей Proof of Work и Proof of Stake с точки зрения масштабируемости системы PoS, как правило, демонстрируют превосходную производительность. 

Устранение ресурсоемкого майнинга и возможность внедрения современных решений по масштабированию, таких как шардинг и многоцепочечная архитектура, позволяют сетям PoS достигать более высокой пропускной способности транзакций и снижения перегрузки. 

В то время как сети PoW сталкиваются с ограниченной пропускной способностью транзакций и частой перегрузкой в ​​часы пик, сети PoS лучше подготовлены к обработке растущих объемов транзакций без ущерба для производительности.

Статистика по пропускной способности транзакций и перегрузке сети

Сети PoW

• Bitcoin: Ограничения масштабируемости Биткоина очевидны в его пропускной способности транзакций. 

Средняя пропускная способность сети составляет около 7 транзакций в секунду. В периоды высокого спроса, например, во время крупных рыночных колебаний или резонансных мероприятий, сеть часто испытывает значительную перегрузку. 

Такая перегрузка приводит к увеличению комиссий за транзакции и задержкам в подтверждении, которые иногда растягиваются на часы или даже дни для низкоприоритетных транзакций.

• Ethereum (переход до PoS): До перехода Ethereum на PoS он мог обрабатывать около 15–30 транзакций в секунду. 

Однако перегрузка сети была частой проблемой, особенно в периоды пиковой нагрузки, например, во время бума ICO в 2017 году или всплеска активности DeFi в 2020–2021 годах.

В эти периоды комиссии за транзакции резко возросли, что сделало сеть менее доступной для повседневного использования.

PoS-сети

• Ethereum 2.0: С переходом на PoS Ethereum стремится значительно улучшить свою масштабируемость. 

Ожидается, что после полного внедрения технологии шардинга сеть сможет обрабатывать до 100 000 транзакций в секунду, что значительно снизит перегрузку и транзакционные издержки.

• Cardano: Cardano, ведущая сеть PoS, в настоящее время поддерживает около 250 транзакций в секунду. 

Благодаря постоянному развитию и запланированным обновлениям, таким как Hydra, решение для масштабирования уровня 2, Cardano стремится увеличить свою пропускную способность до потенциально более 1,000 транзакций в секунду, обеспечивая бесперебойную и эффективную обработку транзакций даже в периоды высокого спроса.

• Polkadot: Polkadot, еще одна известная сеть PoS, использует уникальную многоцепочечную архитектуру для повышения масштабируемости. 

Сеть может обрабатывать около 1,000 транзакций в секунду по всем своим парачейнам. 

Такая конструкция обеспечивает высокую пропускную способность и минимизирует перегрузку за счет распределения транзакционной нагрузки.

Скорость внедрения Proof-of-Work (PoW)

Блокчейны PoW исторически доминировали на рынке криптовалют, в первую очередь благодаря Bitcoin — первой и самой известной криптовалюте, работающей на механизме консенсуса PoW. 

Успех Биткоина заложил основу для широкого признания и внедрения технологии блокчейн. 

Другие основные криптовалюты PoW, такие как Ethereum (до перехода на PoS) и Litecoin, еще больше укрепили роль PoW на ранних этапах революции блокчейнов. 

Однако масштабируемость PoW и экологические проблемы привели к смещению акцента в сторону более устойчивых и эффективных альтернатив.

Скорость принятия Proof of Stake (PoS)

Внедрение PoS-блокчейнов значительно ускорилось в последние годы, что обусловлено потребностью в более масштабируемых и энергоэффективных решениях. 

Переход Ethereum на PoS с обновлением Ethereum 2.0 знаменует собой важную веху, отражающую более широкую тенденцию к принятию PoS. 

Сети PoS, такие как Cardano, Polkadot и Solana, приобрели значительную популярность, привлекая разработчиков и пользователей, стремящихся использовать их передовые возможности и устойчивые модели. 

Растущее признание потенциала PoS в плане снижения энергопотребления, ускорения обработки транзакций и повышения масштабируемости обуславливает его растущее внедрение.

Доля рынка криптовалют на основе PoW

Несмотря на растущий интерес к PoS, криптовалюты на основе PoW по-прежнему занимают значительную долю рынка, в первую очередь благодаря доминированию биткоина. Согласно последним данным:

• Bitcoin: На биткоин приходится около 45–50 % общей капитализации рынка криптовалют, что делает его крупнейшей и наиболее влиятельной криптовалютой, основанной на PoW.
• Ethereum (переход до PoS): До перехода на PoS доля Ethereum на рынке составляла около 15–20 %, что подчеркивало значительную долю сетей PoW.

Другие известные криптовалюты PoW, такие как Litecoin и Bitcoin Cash, вносят свой вклад в общую долю рынка PoW, но составляют меньшую долю по сравнению с Bitcoin и Ethereum.

Доля рынка криптовалют на основе PoS

Доля PoS-криптовалют на рынке растёт, что отражает их растущее распространение и признание. Ключевые статистические данные включают:

• Эфириум 2.0: После перехода на PoS Ethereum продолжает удерживать значительную долю рынка, сохраняя позицию второй по величине рыночной капитализации криптовалюты. 

Рыночная капитализация Ethereum теперь тесно связана с переходом на PoS, что подчеркивает успешность и принятие новой модели консенсуса.

• Кардано: Cardano, ведущий PoS-блокчейн, имеет рыночную капитализацию, которая ставит его в пятерку ведущих криптовалют. 

По последним данным, рыночная капитализация Cardano составляет около 2-3% от общего рынка криптовалют.

• Полкадот и Солана: Polkadot и Solana — известные сети PoS со значительными долями рынка. 

Рыночная капитализация Polkadot составляет примерно 1–2% от общего объема рынка, в то время как у Solana, известной своей высокой пропускной способностью и масштабируемостью, рыночная капитализация выросла примерно до 2–3%.

Сравнение: Хотя криптовалюты на основе PoW, во главе с Bitcoin, по-прежнему доминируют по доле рынка, сети PoS стремительно набирают обороты. Переход крупных платформ, таких как Ethereum, на PoS и появление новых сетей PoS демонстрируют существенные изменения в ландшафте. Растущая доля криптовалют на основе PoS отражает их преимущества в масштабируемости, энергоэффективности и устойчивости, которые становятся всё более важными по мере развития блокчейн-индустрии.

Вознаграждения и поощрения в системах Proof of Work и Proof of Stake

В системах PoW майнеры получают вознаграждение за проверку транзакций и обеспечение безопасности сети посредством вычислительных усилий. 

Основное вознаграждение формируется из двух источников: вознаграждения за блок и комиссии за транзакции. 

Наградой за блок являются недавно отчеканенные монеты, которые выдаются майнеру, успешно решившему криптографическую головоломку и добавившему новый блок в блокчейн. 

Эти вознаграждения периодически уменьшаются вдвое (например, события халвинга Bitcoin) для контроля инфляции и имитации модели конечного предложения. 

Комиссии за транзакции — это дополнительные поощрения, которые майнеры получают от пользователей, включающих комиссию в свои транзакции для приоритизации их обработки. 

Такая двойная структура стимулирования гарантирует, что майнеры сохраняют мотивацию к продолжению своей вычислительной деятельности, поддерживая безопасность и функциональность сети.

В противоположность этому, системы PoS используют принципиально иную структуру вознаграждения. Валидаторы выбираются для предложения и подтверждения новых блоков на основе суммы криптовалюты, которую они застейкали (заблокировали) в качестве обеспечения. 

Вознаграждения в системах PoS также поступают из двух основных источников: вознаграждения за стейкинг и комиссии за транзакции. 

Вознаграждения за стейкинг распределяются пропорционально размеру стейка и сроку его блокировки. Комиссии за транзакции, аналогичные PoW, оплачиваются пользователями для определения приоритета своих транзакций. 

Кроме того, сети PoS часто применяют жесткие штрафы, когда валидаторы теряют часть своих поставленных активов, если они участвуют в злонамеренных действиях, что создает сильный сдерживающий фактор для недобросовестного поведения. 

Такое сочетание позитивных поощрений и карательных мер гарантирует, что валидаторы будут действовать в интересах сети.

Статистические данные о средней доходности майнеров и стейкеров

Доходы для майнеров PoW

В плену майнеры соревнуются за награды, но это может привести к централизации.

Bitcoin:

• Текущая награда за блок для майнеров Bitcoin составляет 6.25 BTC за блок и будет уменьшаться вдвое примерно каждые четыре года. 

Помимо вознаграждений за блоки, майнеры получают комиссию за транзакции, которая в среднем составляла около 0.1–0.5 BTC за блок в 2023 году. 

Учитывая колебания цены биткоина, средний дневной доход майнера может существенно варьироваться, но по состоянию на начало 2024 года он составляет от 30 000 до 50 000 долларов за успешный блок, учитывая как вознаграждения, так и комиссии.

Ethereum (переход до PoS):

• До перехода на PoS майнеры Ethereum получали около 2 ETH за блок плюс комиссию за транзакции. В периоды пиковой нагрузки сети комиссия за транзакции могла превышать вознаграждение за блок, что значительно увеличивало доход майнеров. В среднем майнеры Ethereum зарабатывали от 5,000 до 10 000 долларов за блок в 2023 году.

Доходы для PoS-стейкеров

В PoS валидаторы получают вознаграждение в криптовалюте за поддержание сети.

Ethereum 2.0:

После перехода на PoS Ethereum предлагает вознаграждения за стейкинг, которые варьируются в зависимости от общей суммы поставленных ETH. 

Годовая процентная доходность (APY) для стейкеров Ethereum составляет около 4–7 % в зависимости от условий сети и уровня участия. 

Например, при объеме стейкинга более 16 миллионов ETH по состоянию на начало 2024 года средний стейкер может ожидать доходность примерно в 5.5% годовых.

Cardano:

• Cardano предлагает вознаграждение за стейкинг в среднем около 4–6 % годовых. 

Архитектура сети обеспечивает справедливое распределение вознаграждений среди большого количества пулов ставок, способствуя децентрализации. 

По состоянию на 2023 год вознаграждения за стейкинг Cardano постоянно привлекали значительное количество участников: на стейкинг было направлено более 70% всего запаса ADA.

Polkadot:

• Вознаграждения за стейкинг Polkadot являются одними из самых конкурентоспособных и составляют около 10–12 % годовых. 

Polkadot использует систему номинаций, в которой участники могут назначать валидаторов, что еще больше повышает безопасность и производительность сети. 

Высокая доходность привела к существенной активности стейкинга, при этом значительная часть токенов DOT активно использовалась для стейкинга.

сравнение:

Механизмы стимулирования в системах PoW и PoS отражают их различные операционные парадигмы. 

Вознаграждения PoW привязаны к вычислительной мощности и энергопотреблению, что приводит к значительным затратам и переменной доходности, на которую влияют рыночные цены и сложность сети. 

Напротив, вознаграждения PoS привязаны к объему и продолжительности ставки активов, что обеспечивает более предсказуемую и зачастую более высокую среднюю доходность без необходимости значительного использования энергии. 

Более стабильная и привлекательная доходность систем PoS способствует их растущей популярности и принятию.

Участие сети в системах PoW и PoS

Участие в майнинге по методу PoW сопряжено с рядом существенных барьеров, в первую очередь из-за высоких затрат, связанных с майнинговым оборудованием и электроэнергией. 

Специализированное оборудование, необходимое для майнинга по методу PoW, такое как ASIC (специализированные интегральные схемы), стоит дорого и часто испытывает дефицит поставок. 

Кроме того, потребление энергии при майнинге по технологии PoW существенно, что обуславливает необходимость доступа к дешевой электроэнергии для обеспечения рентабельности. 

Все эти факторы в совокупности делают майнинг PoW менее доступным для частных лиц и малых предприятий, отдавая предпочтение более крупным, хорошо капитализированным предприятиям, которые могут позволить себе необходимые инвестиции и эксплуатационные расходы. 

Необходимость в технических знаниях для управления и оптимизации горнодобывающих работ еще больше увеличивает барьеры для входа, ограничивая участие тех, кто обладает значительными ресурсами и техническими знаниями.

В отличие от этого, стейкинг PoS предлагает более инклюзивную и доступную модель участия. Основным требованием для того, чтобы стать валидатором или делегатором в сети PoS, является владение долей в криптовалюте сети. 

Нет необходимости в специализированном оборудовании или большом потреблении энергии, что существенно снижает ценовой барьер. 

Многие сети PoS также допускают делегирование, когда владельцы небольших токенов могут делегировать свою долю валидатору, получая долю вознаграждения без необходимости запускать полный узел. 

Этот механизм делегирования демократизирует участие, позволяя более широкому кругу пользователей взаимодействовать с сетью. 

Однако распределение токенов и минимальные требования к стейкингу все еще могут создавать препятствия, особенно в сетях, где несколько крупных держателей доминируют на рынке стейкинга.

Статистика по количеству активных майнеров и стейкеров

Активные майнеры в системах PoW

Bitcoin:

• Количество активных майнеров биткоинов колеблется в зависимости от рыночных условий и сложности майнинга. 

По состоянию на начало 2024 года с пулами для майнинга биткоинов было связано около 1 миллиона уникальных активных адресов, при этом крупнейшие пулы для майнинга контролируют большую часть хешрейта. 

Фактическое число отдельных майнеров, вероятно, ниже, поскольку многие майнеры участвуют в этих крупных пулах.

Ethereum (переход до PoS):

• До перехода на PoS у Ethereum было мощное майнинговое сообщество, насчитывающее около 150 000 активных майнеров. Эти майнеры вносили свой вклад в общий хешрейт Ethereum, участвуя как в индивидуальном майнинге, так и в составе майнинговых пулов.

Активные участники PoS-систем

Ethereum 2.0:

• После перехода на PoS число активных стейкеров Ethereum существенно увеличилось. 

По состоянию на начало 2024 года в сети Ethereum насчитывается более 400 000 активных валидаторов. 

Такой высокий уровень участия отражает привлекательность сети и более низкие барьеры для входа в стейкинг по сравнению с майнингом.

• Cardano: Cardano может похвастаться одной из самых децентрализованных экосистем стейкинга с более чем 3,000 активных пулов стейкинга и более чем 1.2 миллиона уникальных адресов стейкинга. 

Такому широкому участию способствует структура сети, которая поощряет как малые, так и крупные заинтересованные стороны вносить свой вклад в безопасность и управление сетью.

• Polkadot: Polkadot также демонстрирует значительную активность: более 25 000 активных валидаторов и большое количество номинаторов, делегирующих им свои доли. Такая структура поддерживает децентрализованную и надёжную сеть, уделяя особое внимание безопасности и масштабируемости.

сравнение: Динамика участия в системах PoW и PoS иллюстрирует различные подходы к обеспечению безопасности и поддержке блокчейн-сетей. Системы PoW, ограниченные высокими первоначальными затратами и энергопотреблением, как правило, концентрируются вокруг крупных майнинговых компаний и пулов, что ограничивает более широкое участие. Системы PoS с их более низкими барьерами для входа и механизмами делегирования полномочий обеспечивают более инклюзивное и широкое участие. Статистические данные свидетельствуют о большем числе активных участников сетей PoS, что отражает их доступность и привлекательность для более широкой аудитории.

Будущие прогнозы и тенденции доказательства работы (PoW)

Будущее PoW тесно связано с Bitcoin, который остается самой влиятельной и крупнейшей криптовалютой по рыночной капитализации. 

Хотя PoW продолжит играть важную роль в экосистеме блокчейна, его масштабируемость и экологические проблемы, вероятно, ограничат его более широкое внедрение. 

Инновации, направленные на повышение эффективности PoW, такие как интеграция возобновляемых источников энергии в горнодобывающие операции и разработка более энергоэффективного оборудования для майнинга, могут помочь смягчить некоторые из этих опасений. 

Однако ожидается, что растущий акцент на устойчивом развитии и высокие эксплуатационные расходы, связанные с PoW, приведут к постепенному переходу к более устойчивым механизмам консенсуса.

Будущие прогнозы и тенденции Proof of Stake (PoS)

PoS готов к значительному росту и внедрению в ближайшие годы. Успешный переход Ethereum на PoS с обновлением Ethereum 2.0 создал прецедент, продемонстрировав осуществимость и преимущества систем PoS. 

Масштабируемость, энергоэффективность и более низкие входные барьеры PoS делают его привлекательным выбором для новых блокчейн-проектов и существующих сетей, желающих модернизироваться. 

Тенденции указывают на то, что PoS продолжит завоевывать долю рынка, поскольку все больше сетей внедряют PoS или гибридные модели, сочетающие PoS с другими механизмами консенсуса для оптимизации производительности и безопасности. 

Кроме того, ожидается, что продолжающиеся исследования и разработки протоколов PoS приведут к дальнейшему повышению эффективности, безопасности и децентрализации.

Заключение

Продолжающееся развитие технологии блокчейн выявляет явные преимущества и проблемы механизмов консенсуса Proof of Work (PoW) и Proof of Stake (PoS). 

PoW, примером которого является Bitcoin, сыграл решающую роль в создании основ децентрализованных финансов, но сталкивается со значительными проблемами масштабируемости и защиты окружающей среды. 

PoS, обещающий повышенную масштабируемость, энергоэффективность и более широкое участие, набирает популярность как устойчивая альтернатива, о чем свидетельствует успешный переход Ethereum на PoS и рост таких сетей, как Cardano и Polkadot.

Поскольку экосистема блокчейна продолжает развиваться, тенденция к внедрению PoS предполагает будущее, в котором устойчивость и доступность будут иметь первостепенное значение. 

PoW, скорее всего, сохранит свою актуальность, особенно в традиционных сетях, но растущий акцент на экологически чистых и инклюзивных технологиях будет способствовать более широкому внедрению систем PoS. 

Этот сдвиг не только отражает стремление отрасли решать проблемы масштабируемости и защиты окружающей среды, но и подчеркивает динамичную природу инноваций в сфере блокчейна, прокладывая путь для более устойчивых и универсальных децентрализованных экосистем.