Bevis på arbete vs Bevis of Stake: Basic Mining Guide

Ameer Rosic

2 years ago
 Bevis på arbete vs Bevis of Stake: Basic Mining Guide

Proof of of Work vs Proof of Stake: Nyligen har du kanske hört talas om idén att flytta från ett Ethereum konsensus baserat på Proof of Work (POW) -systemet till ett baserat på det så kallade Proof of of Stake.

I den här artikeln kommer jag att förklara för dig de viktigaste skillnaderna mellan Proof of Work vs Proof of Stake och jag kommer att ge dig en definition av gruvdrift, eller processen nya digitala valutor släpps via nätverket.

Dessutom, vad kommer att förändras när det gäller gruvteknik om Ethereum samhället beslutar sig för att göra övergången från “arbete” till “insats”?

Den här artikeln vill vara en grundläggande guide för att förstå problemet ovan. Om du letar efter en mer detaljerad genomgång, kolla våra blockchain-kurser på Ethereum.

Vad är beviset på arbete?

Låt oss först och främst börja med grundläggande definitioner.

Bevis på arbete är ett protokoll som har huvudmålet att avskräcka cyberattacker som en distribuerad denial-of-service attack (DDoS) som har till syfte att uttömma resurserna i ett datorsystem genom att skicka flera falska förfrågningar.

Begreppet Proof of work existerade redan innan bitcoin, men Satoshi Nakamoto tillämpade denna teknik på hans/hennes — vi vet fortfarande inte vem Nakamoto egentligen är — digital valuta som revolutionerar hur traditionella transaktioner sätts in.

Pow idén publicerades ursprungligen av Cynthia Dwork och Moni Naor 1993, men termen “bevis på arbete” myntades av Markus Jakobsson och Ari Juels i ett dokument som publicerades 1999.

Men, återvänder hittills, Proof of work är kanske den största idén bakom Nakamoto's Bitcoin vitbok — publicerad redan 2008 — eftersom det tillåter tillförlitlig och distribuerad konsensus.

Träna för att bli en blockchain utvecklare Starta din gratis testperiod idag!

Vad är pålitlig och distribuerad konsensus?

Ett pålitligt och distribuerat konsensussystem innebär att om du vill skicka och/eller ta emot pengar från någon behöver du inte lita på tjänster från tredje part.

När du använder traditionella betalningsmetoder måste du lita på en tredje part för att ställa in din transaktion (t.ex. Visa, Mastercard, PayPal, banker). De har ett eget privat register som lagrar transaktionshistorik och saldon för varje konto.

Det vanliga exemplet för att bättre förklara detta beteende är följande: om Alice skickade Bob $100, skulle den betrodda tredjepartstjänsten debitera Alices konto och kreditera Bob's en, så de båda måste lita på att denna tredje part är att gå göra det rätta.

Med bitcoin och några andra digitala valutor har alla en kopia av liggaren (blockchain), så ingen behöver lita på tredje part, eftersom vem som helst direkt kan verifiera den skrivna informationen.

Bevis på arbete och gruvdrift

Att gå djupare, bevis på arbete är ett krav för att definiera en dyr datorberäkning, även kallad gruvdrift, som måste utföras för att skapa en ny grupp av förtroendelösa transaktioner (det så kallade blocket) på en distribuerad liggare som kallas blockchain.

Gruvdrift tjänar som två syften:

Att verifiera legitimiteten i en transaktion, eller undvika den så kallade dubbla utgifter;

Skapa nya digitala valutor genom att belöna gruvarbetare för att utföra föregående uppgift.

När du vill ställa in en transaktion är detta vad som händer bakom kulisserna:

Transaktioner buntas ihop till vad vi kallar ett block;

Gruvarbetare verifierar att transaktioner inom varje block är legitima;

För att göra detta bör gruvarbetare lösa ett matematiskt pussel som kallas arbetsbevis problem;

En belöning ges till den första gruvarbetaren som löser varje block problem;

Verifierade transaktioner lagras i den offentliga blockkedjan

Denna “matematiska pussel” har en nyckelfunktion: asymmetri. Arbetet måste i själva verket vara måttligt hårt på beställarens sida men lätt att kontrollera efter nätverket. Denna idé är också känd som en CPU-kostnadsfunktion, klient pussel, beräknings pussel eller CPU prissättning funktion.

Alla nätverksgruvarbetare tävlar om att vara de första att hitta en lösning på det matematiska problemet som rör kandidatblocket, ett problem som inte kan lösas på andra sätt än genom brute force så som i huvudsak kräver ett stort antal försök.

När en gruvarbetare äntligen hittar rätt lösning, meddelar han/hon den till hela nätverket samtidigt och får ett kryptovalutapriset (belöningen) som tillhandahålls av protokollet.

Ur teknisk synvinkel är gruvprocessen en operation av omvänd hashing: den bestämmer ett tal (nonce), så den kryptografiska hashalgoritmen för blockdata resulterar i mindre än en given tröskel.

Denna tröskel, kallad svårighet, är vad som bestämmer konkurrenskraften hos gruvdrift: mer datorkraft läggs till nätverket, desto högre denna parameter ökar, ökar också det genomsnittliga antalet beräkningar som behövs för att skapa ett nytt block. Denna metod ökar också kostnaden för blockskapandet, driver gruvarbetare att förbättra effektiviteten i sina gruvsystem för att upprätthålla en positiv ekonomisk balans. Denna parameteruppdatering bör ske ungefär var 14: e dag och ett nytt block genereras var 10: e minut.

Bevis på arbete används inte bara av bitcoin blockchain utan också av ethereum och många andra blockchains.

Vissa funktioner i beviset på arbetssystemet är olika eftersom skapade specifikt för varje blockchain, men nu vill jag inte förvirra dina idéer med alltför tekniska data.

Det viktiga du behöver förstå är att nu Ethereum utvecklare vill vända tabellerna, med hjälp av ett nytt konsensussystem som kallas bevis på insats.

Vad är Bevis of stake?

Bevis på innehav är ett annat sätt att validera transaktioner baserat och uppnå den delade konsensusen.

Det är fortfarande en algoritm, och syftet är detsamma med beviset på arbete, men processen för att nå målet är helt annorlunda.

Bevis på insats första idé föreslogs på bitcointalk forum tillbaka 2011, men den första digitala valutan att använda denna metod var Peercoin 2012, tillsammans med ShadowCash, Nxt, BlackCoin, Nushares/Nubits, Qora och Nav Coin.

Till skillnad från Proof-of-work, där algoritmen belönar gruvarbetare som löser matematiska problem med målet att validera transaktioner och skapa nya block, med bevis på insats, är skaparen av ett nytt block väljs på ett deterministiskt sätt, beroende på dess rikedom, också definieras som insats.

Ingen blocket belöning

Dessutom skapas alla digitala valutor tidigare i början, och deras antal ändras aldrig.

Det betyder att i POS-systemet finns det ingen blockbelöning, så gruvarbetarna tar transaktionsavgifterna.

Det är därför som gruvarbetare i detta POS-system i stället kallas förfalskare.

Varför Ethereum vill använda PO?

Ethereum-samhället och dess skapare, Vitalik Buerin, planerar att göra en hård gaffel för att göra en övergång från bevis på arbete till bevis på insats.

Men varför vill de byta från den ena till den andra?

I ett distribuerat samförstånd baserat på beviset på arbete behöver gruvarbetare mycket energi. En Bitcoin-transaktion krävde samma mängd el som att driva 1,57 amerikanska hushåll under en dag (data från 2015).

Och dessa energikostnader betalas med fiat-valutor, vilket leder till ett konstant nedåtgående tryck på det digitala valutavärdet.

I en ny forskning hävdade experter att bitcoin-transaktioner kan förbruka lika mycket el som Danmark fram till 2020.

Utvecklare är ganska orolig för detta problem, och Ethereum samhället vill utnyttja beviset på insats metod för en mer grönare och billigare distribuerad form av konsensus.

Dessutom är belöningar för skapandet av ett nytt block olika: med arbetsbevis kan gruvarbetaren potentiellt äga ingen av den digitala valutan han/hon gruvdrift.

I Proof-of-stake är förfalskare alltid de som äger mynten präglade.

Hur väljs förfalskare?

Om Casper (det nya beviset på insats konsensusprotokollet) kommer att genomföras, kommer det att finnas en valideringspool. Användare kan gå med i denna pool som ska väljas som förfalskare. Denna process kommer att vara tillgänglig genom att ringa Casper-kontraktet och skicka Ether — eller myntet som driver Ethereum-nätverket — tillsammans med det.

“Du blir automatiskt inducerad efter en tid”, förklarade Vitalik Buterin själv på ett inlägg delas på Reddit.

“Det finns inget prioritetssystem för att bli inducerad i valideringspoolen själv; vem som helst kan delta i vilken omgång de vill, oavsett antalet andra snickare,” fortsatte han.

Belöningen för varje validerare kommer att vara “någonstans runt 2- 15%”, men han är inte säker än.

Buerin hävdade också att det inte kommer att finnas någon gräns för antalet aktiva validerare (eller förfalskare), men det kommer att regleras ekonomiskt genom att sänka räntan om det finns för många validerare och öka belöningen om det finns för få.

Ett säkrare system?

Alla datorsystem vill vara fria från möjligheten till hackerattacker, särskilt om tjänsten är relaterad till pengar.

Så det största problemet är: bevis på insats är säkrare än bevis på arbete?

Experter är oroliga för det, och det finns flera skeptiker i samhället.

Genom att använda ett arbetsbevissystem skärs dåliga aktörer ut tack vare tekniska och ekonomiska hinder.

Faktum är att programmering av en attack till ett POW-nätverk är väldigt dyrt, och du skulle behöva mer pengar än du kan stjäla.

I stället måste den underliggande POS-algoritmen vara så skottsäker som möjligt eftersom ett bevis på insatsbaserat nätverk kan vara billigare att attackera utan särskilt straff.

För att lösa problemet skapade Buerin Casper-protokollet, designa en algoritm som kan använda uppsättningen vissa omständigheter under vilka en dålig validerare kan förlora sin insättning.

Han förklarade: “Ekonomisk finalitet uppnås i Casper genom att kräva validatorer att skicka in insättningar för att delta, och ta bort deras insättningar om protokollet bestämmer att de agerade på något sätt som bryter mot vissa regler (” snedstreck villkor “).”

Slasningsvillkor hänvisar till omständigheterna ovan eller lagar som en användare inte ska bryta.

Bevis på arbete vs bevis på påle: Slutsats

Tack vare ett POS-system behöver validerare inte använda sin datorkraft eftersom de enda faktorer som påverkar deras chanser är det totala antalet egna mynt och nuvarande komplexitet i nätverket.

Så denna möjliga framtida övergång från POW till PO kan ge följande fördelar:

Energibesparingar.

Ett säkrare nätverk när attacker blir dyrare: om en hackare vill köpa 51% av det totala antalet mynt, reagerar marknaden genom snabb prisuppskattning.

På så sätt kommer CASPER att vara ett säkerhetsprotokoll som bygger på ett ekonomiskt konsensussystem. Noder (eller validerarna) måste betala en deposition för att vara en del av konsensusen tack vare de nya blocken skapas. Casper-protokollet kommer att bestämma den specifika mängden belöningar som mottagits av validerarna tack vare dess kontroll över insättningar.

Om en validerare skapar ett “ogiltigt” block, kommer hans deposition att raderas, liksom hans privilegium att vara en del av nätverkskonsensen.

Med andra ord är Caspers säkerhetssystem baserat på något liknande spel. I ett POS-baserat system är spel de transaktioner som enligt konsensusreglerna kommer att belöna sin validerare med ett penningpris tillsammans med varje kedja som valideraren har satsat på.

Casper bygger alltså på idén att validerare kommer att satsa enligt andras spel och lämna positiva återkopplingar som kan accelerera konsensus.

Like what you read? Give us one like or share it to your friends

16,977
46

46
Discussion

Please to comment
newest oldest most voted

mining pools have far more than 1000eth, the pools will act as the forgers and people will contribute to the mining pool. As a result the system for most miners will stay relatively the same.

It looks like Vitalik and Ethereum team have a plethora of interwoven and conflicting interests to solve. I will start with the biggest agency problem everyone is ignoring:

1) How to give the VC’s bankrolling Ethereum a clean exit with expected returns of >20x on exit. They will be pushing hard for POS as it will create scarcity of ETH and push up their token holdings vastly for an exit. We should not ignore that the VC’s interests and ETH community interests might be wholly orthogonal to each other.

2) How to keep the little guy vested and reward his/her loyalty to maintaining the integrity of the blockchain? Is this not the whole point of blockchain? Decentralized and distributed custodians of trust? Heads up! That ideal is long dead with mining pools creating hidden centralized power structures whose interests might not always be best aligned to the future of ETH nor the little minnows contributing to their pools. So, while moving this hidden centralized (concentration of control) to POS will certainly free up restrictions for the Ethereum developers to make changes, it will not democratize anything.

3) Who is being rewarded for what economic value? This is a fundamental question that needs to be clarified. Simply having ‘staking pools’ as trust agents is going to create other imbalances. Who is going to pay for the processing of trust (transaction verification)? What is the infrastructure going to look like? Or is that also going to get centralized as we already have in banks and effectively shafting all the minnows? If someone ‘stakes’ a very large amount of ETH, but has no supporting hardware to process transactions, what is his/her economic value?
When you buy bonds/equity and get a yield, you are lending money to another entity that will invest that money in other assets to create economic value. The more speculative the assets are, the higher the risk of your investment and consequently the higher the required yield. These yields are not arbitrarily set. They are set by the market pricing the perception of default and clearing accordingly. How is the reward system of ‘staking pools’ going to work? Who is creating what economic value, who is setting the interest yields and according to what risk perceptions? And, what (crypto) economics are going to managing ETHs price inflation other than artificially restricting liquidity through ‘staking’?
One always has to ask why should one person/entity be entitled to a return without taking any risk (i.e. investment in economic generating assets)? The only concept that generates a return without creating underlying economic value is a Ponzi scheme. There, the risks are aggregated and dumped onto the last one in. So, beware of misaligned economic fundamentals.

4) How to solve the ever-increasing energy burden of crunching hashes? Maybe this constraint should also be solved by market forces and Ethereum should just create the right incentives for the market to innovate in this space?
– One thing they can do is to keep a lid on algorithm complexity growth so that it is proportional to Moore’s Law thus ensuring mining/forging overheads remain sustainable.
– Also, the increasing variable costs of crunching MH/KWh will create pressure to innovate for energy efficient solutions. Maybe the reward system can be changed to include KWh (and/or green power) consumed regardless of your regional tariff. There is a plethora of opportunities to innovation and create value here. It just needs the right incentives.

Regardless of the trust agent’s end design (POS, POW or POS/POW hybrid), my advice is that Ethereum needs to ensure that market forces determine prices, yields and transaction processing capacity. ETH’s end design needs to focus on creating the right incentives for the various stakeholders who create economic value and carry the risks and then releasing control to the community.

can someone anwser my questions

what did you mean by bets ?

is the forgers create blocs like in the POW ? and how they create it technically?

is the forgers have to stake and in the same time instale a node in his computer ?

is that node a piece of code that validate & confirm txs automaticaly ?

is the forgers has the ability to on/off that node ? and what happens if they do that ?

how this node can know if this tx are valide/legal or not ?

is this node use some computer ressources ? CPU … ?

how the other supply of coins in POS protocol minted or released ? (in total supply)

how the validator can create an invalide bloc ?

The discussion whether PoW is better than PoS or vice versa, with all their relative advantages and disadvantages needs to be discussed with a larger audience. For afterall Blockchain is all about consensus, then why not a consensus within a larger community.
If PoW requires huge computing power as a consequence high consumption of electricity, then people must be encouraged to use alternate renewable energy sources. This cannot be a reason to sacrifice the security it provides Visavis less consumption of power associated with PoS.
Entry barriers with PoW are high so not anyone can just join the network to validate the transactions which can be the case with PoS.
The very idea of Blockchain is decentralized trustless transactions without the involvement of third parties, so then what purpose Casper and such serve ?

@Larry Jackson

please larry, never ever write the marxist name of ja-fre in crypto-oriented forums – all the perversed evildoers stalin putin saddam khadaffi are marxists, same as the rulers of greece, who defaults constantly parasiting on the hard worked money of germans and other europeans. never ever believe to drug-addicted marxists who dream of total control of every and all individuals, much worse than description in “1984”. obviously you have not personal experience of the science of hatred named “marxism” even didnt visit the obscured meetings for “educating” where jung neomarxists “educate” naive goodthinkers – all they do is trainthemselves to manipulate listeners, and to explain that this is good – same as the whole-time behaviour of the human-haters in all times and all places. you dont need to believe me despite i lived more than 30 years under marxistic slavery, just look at one of the biggest oil-producers in the world – for less than ten years marxists ruined it and today there is total misery for normal people there, and even in their capital is deadly danger to get out on the street after a sundown without personal army of heavy armed bodygurads or sitting in panzer. the ruined venezuella. earlier same marxists ruined chili, saved by a real patriot, the right hand of the chilean marxist aliende named pinochet – he took the power away from marxists, invited the most educated and inteligent economical and financial experts on earth and made a miracle getting his homeland from the edge of the waterfall to the place and state of the first and most wealthy and prosperous country on the whole continent – south america. go on the other side of the globe – and observe normal prospering country divided by greedy marxists – korea. and compare both parts, who soon unite. south koreans have one from the most advanced and friendliest laws encouraging new money – cryptomoney, and north part vorbids to local citizens even phones, not speaking of internet – and this happens in 21st century, when all plan to build living places on other planets! so please larry do not fall because of goodhoping in the traps of manipmanipulators, they are all time the same, greedy to the others good. and if you still hesitate about your position to human-haters named marxists, read in wikipedia, they killed in non-war times more civilians than all wars in 20th century. but if you are interested in roots of the human-haters, go to the british museum and observe two documents in original – how some rich bankster named rotshield sent money to marx and engels with exact instructions what to write, how must it work and what results must it achieve. and dthey did it, just not in the strongest european economics named deutschland, but in the most unevolved teritory on asia – named russia, where the marxists assasinated many tousands of local people to came to power and to keep that power. after all if you still like the visions of drug-addicted neo-marxists, its you choice. but after reading this, its an educated choice.

@James Lyndon

I’d say it’s far less likely for people to join mining pools in a PoS system, for PoW you just contribute your computing power to the pool and can leave a pool anytime you want if you find the pool has some suspicious activities. For PoS you need to deposit your ether to the mining pool’s account first, then the mining pool deposit the ether to a certain locked account to join the validator pool. That’s a LOT of stake and trust you need to put to the mining pool. And depending on the implementation of the reward system, mining pools may not have any reason to exist any more, if anyone who join the validator pool can get some interests as reward, then why trust your ether to a mining pool, you can just join the validator pool yourself.

@James Lyndon

I can not agree! Plus the switch from PoW to PoS has it’s positive benefits mentioned in this article: PoS should solve the issue of unnecessary energy wasting; more people will be encouraged to participate in the validation process (no competition in solving computational puzzles will mean no demand for advanced mining hardware).

@Dmitry Buterin

You all missing a fundamental piece. the real value of any currency is the people perception. the value of any digital currency currently exists coming from perception of the miners. you need to have more individuals involved in this. by adding more machines but less people you are just creating inflation. To the subject from going pow to pos its like changing reality to fantasy. You will end up with bunch of numbers but no value. You need to be thinking how to get more people involved in this and have them believe there is a value in digital currency that will create value. Don’t be fooled with greed. Bitcoin does not have the potential to be a universal not even global currency but it showed us that such thing is possible.

Hungry for knowledge?
New guides and courses each week
Looking to invest?
Market data, analysis, and reports
Just curious?
A community of blockchain experts to help

Get started today and earn 4 bonus blocks

Already have an account? Sign In