Proof of Work și Proof of Stake: cu siguranță ai auzit deja că Ethereum dorește să treacă de la consensul proof of work (PoW) la unul proof of stake (PoS). Proof of Work este un protocol al cărui scop principal este împiedicarea unor atacuri cibernetice ca DDoS (atacuri distribuite de tip refuz de servicii); care își propun să epuizeze resursele unui sistem informatic prin trimiterea de multiple solicitări false .
Conceptul Proof of Work a existat deja înainte de Bitcoin, dar Satoshi Nakamoto a fost cel care a aplicat prima dată această tehnică – identitatea lui Nakamoto nu a fost dezvăluită nici până azi. Valuta digitală revoluționează modul de configurare a tranzacțiilor tradiționale. De fapt, ideea PoW a publicată inițial de către Cynthia Dwork și Moni Naor în 1993; iar expresia „proof of work” a fost inventată de Markus Jakobsson și Ari Juels într-un document publicat în 1999.
Revenind la zilele noastre, PoW este probabil cea mai bună idee din white paper-ul Bitcoin – publicat în 2008 – fiindcă permite consensul trustless și distribuit. Sistemul de consens trustless și distribuit înseamnă că atunci când trimiți/primești bani, nu trebuie să -ți pui încrederea în serviciile unei a treia părți. Dacă utilizezi metodele de plată tradiționale, pentru efectuarea tranzacției trebuie să te sprijini pe o a treia parte; de exemplu Visa, Mastercard, PayPal, bănci. Acestea conduc evidența lor privată care stochează istoricul tranzacțiilor și soldul fiecărui cont.
Un exemplu comun pentru a explica mai bine toate acestea:
Dacă Ioana îi trimite lui Radu 100 de dolari, atunci serviciul terț împuternicit retrage banii din contul Ioanei și îi creditează pe contul lui Radu; deci fiecare dintre cei doi trebuie să aibă încredere că terța parte procedează în mod corect.
În cazul bitcoin și al multor alte valute digitale, toată lumea deține copia registrului (blockchain-ului). Chiar de aceea, nimeni nu este nevoit să aibă încredere într-o a treia parte, fiindcă oricine poate verifica direct informațiile înscrise acolo.
Proof of Work
PoW este un calcul costisitor efectuat de calculator, denumit minat, care trebuie efectuat efectuat pentru a crea un nou grup de tranzacții trustless (așa-numitul bloc) pe un registru distribuit numit blockchain. Minatul are două scopuri:
- Verifică legitimitatea unei tranzacții – cu alte cuvinte, evită dubla cheltuială;
- Creează noi monede digitale prin care recompensează minerii pentru îndeplinirea sarcinii anterioare.
„Puzzle-ul matematic” are o caracteristică cheie: asimetria. Sarcina trebuie să fie moderat dificilă din partea solicitantului, însă executarea ei trebuie să fie ușor verificabilă de către rețea. Această idee mai este cunoscută și ca funcția de cost a procesorului, puzzle client, puzzle de calculator sau funcția procesorului de stabilire a prețurilor. Fiecare miner din rețea concurează pentru a fi primul care găsește soluția la problema matematică referitoare la blocul candidat; problemă ce nu poate fi rezolvată în alte moduri decât prin forța brută – ce în esență necesită un număr imens de încercări. Atunci când un miner găsește într-un final soluția corectă, el anunță despre asta întreaga rețea, în același tim; primind un premiu în criptovalută (recompensa de bloc), asigurat de protocol.
Din punct de vedere tehnic, procesul minatului este o operațiune de hashing inversă.
Acesta determină un număr (nonce), deci algoritmul de hash criptografic al datelor blocului va furniza un rezultat mai mic de un prag stabilit. Acest prag denumit dificultate (difficulty) stabilește competivitatea minatului. Cu cât adăugăm rețelei mai multă capacitate de calcul și pe măsură ce acest parametru crește, cu atât mai mult va crește numărul mediu al calculelor necesare creării noului bloc. Această metodă crește de asemenea costurile creării blocului; și determină minerii să-și îmbunătășească eficiența sistemelor de minat în vederea menținerii unei balanțe economice pozitive. Această actualizare a parametrilor trebuie să aibă loc la aproximativ fiecare 14 zile; iar un bloc nou este generat în medie la fiecare 10 minute. Sistemul PoW nu este utilizat doar de blockchain-ul bitcoin, dar și de cel ethereum și de alte blockchain-uri. Însă dezvoltatorii Ethereum doresc să opereze modificări prin introducerea unui nou sistem de consens, numit Proof of Stake.
Proof of Stake
Proof of Stake va face ca mecanismul de consens să fie complet virtual. Chiar dacă procesul general rămâne același ca la proof of work, metoda obținerii rezultatului final este complet diferită. În PoW, minerii rezolvă probleme (puzzle) criptografice dificile prin utilizarea resurselor de calcul. În PoS, în locul minerilor avem validatori. Aceștia blochează în ecosistem o parte a Ether-ului lor, sub formă de miză. Pe urmă validatorii mizează pe acele blocuri care în opinia lor merită adăugate blockchain-ului. Atunci când blocul este adăugat lanțului, validatorii vor primi o recompensă de bloc proporțională cu miza plasată. Comunitatea Ethereum și creatorul Vitalik Buterin plănuiesc un hard fork prin care să facă tranziția de la proof of work la proof of stake.
Care este motivul pentru care doresc să facă această schimbare? Într-un consens distribuit bazat pe PoW, minerii au nevoie de multă energie. O tranzacție Bitcoin necesita (prin 2015) tot atâta energie electrică ca o 1,57 gospodării americane într-o singură zi. Aceste costuri energetice sunt plătite în valute fiat, ceea ce determină scăderea constantă a valorii valutei digitale. Un studiu efectuat de specialiști a arătat că tranzacțiile bitcoin vor consuma până în 2020 mai multă energie decât Danemarca. Dezvltatorii sunt foarte preocupați de această problemă; astfel, comunitatea Ethereum dorește să exploateze metoda PoS în vederea realizării unei forme mai ieftine a consensului distribuit. În același timp, recompensele provenite din minarea noului bloc diferă: în proof of work, minerul nu poate deține valuta digitală pe o exploatează; în proof of stake, creatorii sunt cei care dețin întotdeauna monedele fabricate.
Cum sunt aleși proprietarii monedelor?
Dacă Casper (noul protocol de consens proof of stake) ajunge să fie implementat, va exista un pool de validatori. Utilizatorii de pot alătura acestui pool pentru a fi selectați ca validatori. Acest proces va fi disponibil printr-o funcție de apelare a contractului Casper și trimiterea Ether. „După un timp vei fi inclus automat” – precizează Vitalik Buterin într-o postare de pe Reddit. „Nu există un sistem de prioritate pentru ca cineva să fie inclus în pool-ul de validatori; oricine se poate alătura în orice rundă dorește, indiferent de numărul celorlalți solicitanți”, a continuat acesta. Recompensa fiecărui validator va fi undeva între 2-15%, dar nimic nu este încă sigur. Buterin a mai afirmat că nu va exista nicio limită impusă numărului de validatori activi (sau proprietari de monede); ci va fi reglementat economic prin reducerea ratei dobânzii dacă există prea mulți validatori, și creșterea recompensei dacă sunt prea puțini.
Cu ajutorul sistemului proof of work, actorii rău intenționați vor fi eliminați mulțumită măsurilor de descurajare tehnologice și economice. De fapt, programarea unui atac în sistemul PoW este foarte costisitoare; și ar fi nevoie de mai mulți bani decât cei care s-ar putea fura.
În schimb, algoritmul PoS de bază trebuie să fie cât mai rezistent la atacuri; fiindcă sistemul PoS este mult mai ieftin de atacat.
Pentru rezolvarea problemei, Buterin a creat protocolul Casper și a elaborat un algoritm care poate utiliza un set de măsuri în anumite condiții, prin care un validator rău intenționat își poate pierde depozitul. Vitalik explica în felul următor: „În Casper, finalitatea economică se realizează în așa fel încât validatorii sunt obligați să efectueze depozite pentru a putea participa și pierderea de către aceștia a depozitelor, dacă protocolul constată că au încălcat regulile în vreun fel.” Mulțumită sistemului PoS, validatorii nu trebuie să-și utilizeze capacitatea de calcul, deoarece șansele lor sunt influențate doar de propriul numărul total de monede și de complexitatea actuală a rețelei.
Casper
CASPER este un protocol de depozit de securitate care se bazează pe un sistem de consens economic. Nodurile (validatorii) trebuie să efectueze un depozit de securitate pentru a face parte din consens, datorită creării blocurilor noi. Protocolul Casper stabilește suma concretă a recompensei primite de către validatori, mulțumită controlului avut asupra depozitelor de securitate. Dacă un validator creează un bloc „invalid”, depozitul său este șters, alături de privilegiul său de a face parte din consensul rețelei. În sistemul pe bază PoS, mizele sunt tranzacțiile; care, conform regulilor de consens, recompensează validatorul cu un premiu în bani împreună cu fiecare lanț pe care a mizat acesta. Deci protocolul Casper se va baza pe ideea conform căreia validatorii vor paria în funcție de mizele celorlalți; și vor lăsa feedback-uri pozitive capabile să accelereze consensul.
În concluzie, Proof of Work și Proof of Stake diferă mult, iar viitoarea trecere de la sistemul PoW la PoS poate avea mai multe avantaje. Printre acestea se numără economiile consumului de energie și rețeaua mai sigură, pe măsură ce atacurile devin tot mai costisitoare; dacă un hacker dorește să fure 51% din totalul monedelor, piața reacționează prin aprecierea rapidă a prețurilor. Acest lucru îngreunează foarte mult misiunea hackerilor și a hoților de criptomonede.
