Proof of Work vs. Proof of Stake -konsensusmekanismit: Esittelyssä keskeiset erot

Kryptoalalla käytetään pääasiassa kahta erilaista konsensusmekanismia hajautettujen lohkoketjujen toiminnassa. Tämän takia keskeinen kysymys onkin se, kumpi näistä on parempi: Proof-of-Work vs. Proof-of-Stake.

PoW ja PoS ovat lohkoketjujen toiminnan ytimessä. Kummallakin on oma ainutlaatuinen lähestymistapansa transaktioiden validointiin, käyttäjien koordinointiin sekä digitaalisten omaisuuserien hallinnointiin.

Tässä artikkelissa vertailemme PoW- ja PoS-konsensusmekanismeja, analysoimme niiden etuja ja haittoja sekä listaamme niitä käyttävät keskeisimmät kryptovaluutat.

Sisällysluettelo Sisällysluettelo

1. Mikä on Proof of Work eli PoW-konsensusmekanismi?
2. Mikä on Proof of Stake -konsensusmekanismi?
3. Proof of Work – edut ja haitat
   1. Proof-of-Workin edut
   2. Proof-of-Workin haitat
4. Proof-of-Stake – edut ja haitat
   1. Proof-of-staken edut
   2. Proof-of-staken haitat
5. Proof-of-Work vs. Proof-of-Stake: vertailu
   1. PoW ja PoS taulukko
6. Esimerkkejä PoW- ja PoS-lohkoketjuista
   1. Top 5 PoW kryptovaluutat
   2. Top 5 PoS kryptovaluutat
7. Proof of Stake vai Proof of Work: kumpi on parempi?
8. Proof of Work vs. Proof of Stake – yhteenveto
9. Proof of Work vs. Proof of Stake – UKK

Katso koko lista

Sisällysluettelo

1. Mikä on Proof of Work eli PoW-konsensusmekanismi?
2. Mikä on Proof of Stake -konsensusmekanismi?
3. Proof of Work – edut ja haitat
   1. Proof-of-Workin edut
   2. Proof-of-Workin haitat
Katso koko lista
4. Proof-of-Stake – edut ja haitat
   1. Proof-of-staken edut
   2. Proof-of-staken haitat
5. Proof-of-Work vs. Proof-of-Stake: vertailu
   1. PoW ja PoS taulukko
6. Esimerkkejä PoW- ja PoS-lohkoketjuista
   1. Top 5 PoW kryptovaluutat
   2. Top 5 PoS kryptovaluutat
7. Proof of Stake vai Proof of Work: kumpi on parempi?
8. Proof of Work vs. Proof of Stake – yhteenveto
9. Proof of Work vs. Proof of Stake – UKK

Mikä on Proof of Work eli PoW-konsensusmekanismi?

Proof-of-Work on kryptografiaan liittyvä tekniikka, jota Bitcoin (BTC) käyttää transaktioiden validointiin ja konsensuksen saavuttamiseen hajautetusti toimivien Bitcoin-louhijoiden keskuudessa.

Ymmärtääksemme, miten tämä konsensusmekanismi toimii, on meidän tutustuttava myös Bitcoinin toimintaan.

Bitcoineja ylläpitää hajautettu vertaisverkko, joka koostuu sen käyttäjistä ja louhijoista. Joka kymmenes minuutti louhijat luovat uusia lohkoja, jotka sitten lisätään lohkoketjuun. Nämä lohkot luodaan ryhmittelemällä yksittäisiä transaktioita yhteen lohkoon.

Jokaista validoitua lohkoa edustaa aikaleima. Uuden lohkoon sisältämä aikaleima sisältää aina myös edellisen lohkon aikaleiman. Tämä lohkojen yhteenliittäminen auttaa luomaan lohkoketjun, joka kykenee vahvistamaan tilansa uusien lohkojen avulla tai niiden luomisen yhteydessä.

Kun uutta lohkoa luodaan, Bitcoin-louhijat kilpailevat keskenään ratkaistakseen monimutkaisia matemaattisia ongelmia. Tähän käytetään hyväksi tietokoneiden tarjoamaa laskentatehoa.

Ensimmäinen louhija, joka ratkaisee PoWin määrittämän matemaattisen ongelman, saa mahdollisuuden lisätä uuden lohkon Bitcoin-lohkoketjuun.

Kun PoWin luoma pulma on ratkaistu, lähetetään juuri luotu lohko koko verkolle. Muut louhijat hyväksyvät tämän uuden lohkon vain siinä tapauksessa, että kaikki siinä olevat tapahtumat on kirjattu oikein.

Bitcoinin whitepaper-dokumentin mukaan PoW ratkaisee keskeisen ongelman hajautettuun päätöksentekoon liittyen.

“Proof-of-Stake on pohjimmiltaan yksi suorite – yksi ääni. Enemmistöpäätöstä edustaa tällöin pisin lohkojen ketju, johon on investoitu eniten työtä. Jos rehelliset solmut hallitsevat enemmistöä, rehellinen ketju kasvaa nopeimmin ja ohittaa kaikki muut kilpailevat ketjut.

Aiemman lohkon muokkaamiseksi hyökkääjän olisi tehtävä jokainen lohko uudelleen ja sitten kurottava vielä umpeen ja ohitettava rehellisten solmujen tekemä työ”, Bitcoinin whitepaperissa todetaan.

Mikä on Proof of Stake -konsensusmekanismi?

Proof-of-Stake on konsensusmekanismi, jonka ovat tehneet suosituiksi monet tunnetut altcoinit, kuten Ethereum (ETH) ja Cardano (ADA).

Aivan kuten PoW-mekanismi, PoS on suunniteltu mahdollistamaan lohkoketjun hajautettujen toimijoiden käsitys ketjun senhetkisestä tilasta. Jotta lohkoketju voi toimia turvallisesti, on muiden käyttäjien voitava varmistaa turvallisesti sen kulloinenkin tila.

PoS eroaa kuitenkin toiminnaltaan PoW:sta merkittävällä tavalla .

PoS-lohkoketjussa louhijat korvataan validoijilla. Validoijien ei tarvitse käyttää laskennallista energiaa monimutkaisten matemaattisten pulmien ratkaisemiseen. Sen sijaan jokaisen validoijan on talletettava – steikattava – tietty määrä kryptotokeneita älysopimukseen.

Talletus toimii tällöin vakuutena ja varmistaa, että validoijat hoitavat tehtävänsä rehellisesti.

Validoijat valitaan satunnaisesti luomaan uusia lohkoja. Juuri luotu uusi lohko lähetetään verkkoon muiden hyväksyttäväksi. Muut validoijat ovat vastuussa ehdotettujen uusien lohkojen oikeudenmukaisuuden tarkistamisesta.

Lohko on valmis, kun se saa riittävästi ääniä. Yleensä tämä tarkoittaa vähintään kahta kolmasosaa kaikista steikatuista kryptoista.

Proof of Work – edut ja haitat

Seuraavaksi käymme läpi proof-of-work-konsensusmekanismin hyvät ja huonot puolet:

Proof-of-Workin edut

• Laajalti testattu: PoW on vanhin kryptovaluutoissa käytetty konsensusmekanismi. Bitcoin on toiminut siihen perustuen jo lähes 15 vuotta.
• Todistetusti turvallinen: PoWia pidetään kaikkein turvallisimpana konsensusmekanismina. Bitcoin on elävä todiste tähän väitteeseen liittyen, sillä sen lohkoketjua ei ole koskaan hakkeroitu onnistuneesti. Helmikuun 2024 tutkimusraportin mukaan onnistunut hyökkäys maksaisi yhden tunnin ajalta Bitmain S9 -louhintalaitteita käyttäen yli 20 miljardia dollaria.
• Korkeampi hajautusaste: Asiantuntijat uskovat, että vakiintuneet PoW-lohkoketjut voivat olla hajautetumpia kuin PoS-kryptovaluutat. PoW-louhinta vaatii valtavia määriä laskentatehoa ja sähköä. Korkeat investointikustannukset estävät yksittäisiä keskittyneitä voimia manipuloimasta suurta proof-of-work-pohjaista lohkoketjua, kuten Bitcoinia.

Proof-of-Workin haitat

• Sähkönkulutus: PoWiin liittyy korkea sähkönkulutus, mitä lainsäätäjät ja ympäristöaktivistit ympäri maailmaa ovat kritisoineet laajasti. Cambridge Centre for Alternative Financen mukaan Bitcoinin vuosittainen energiankulutus oli suurempaa kuin useiden maiden, kuten Egyptin, Malesian ja Puolan.
• Isot laitteet: Bitcoin-louhintalaitteet ovat suurikokoisia ja vaativat paljon tilaa sekä ylläpitoa suurissa datakeskuksissa.
• Melusaaste: Suuret Bitcoin-louhintakeskukset aiheuttavat melusaastetta. Bitcoin Magazinen mukaan yksi Bitcoin-louhintalaite tuottaa noin 70–90 desibelin verran melua.
• Korkea aloituskynnys: Bitcoin-louhinta on erittäin kilpailtua, mikä vuoksi aloituskynnys on noussut korkeiden investointi- ja toimintakustannusten vuoksi. Nykyään ei ole enää kannattavaa louhia Bitcoinia käyttämällä CPU-prosessoreita. Useimmat louhijat käyttävät siihen erikoistuneita ASIC-louhintalaitteita.

Proof-of-Stake – edut ja haitat

Entäpä sitten proof-of-stake-konsensusmekanismin hyvät ja huonot puolet?

Proof-of-staken edut

• Alhainen energiankulutus: PoS-lohkoketjut eivät kuluta paljon energiaa, kuten PoW-lohkoketjut. Ethereum Foundationin mukaan Ethereum siirtyi PoWista PoSiin, mikä johti energian käytön vähenemiseen jopa 99,95 prosentilla.
• Matala aloituskynnys: Validaattorit voivat osallistua PoS-lohkoketjuihin kannettavilla tietokoneillaan. Erikoistunutta laitteistoa ei tarvita. Tokenien haltijat voivat myös osallistua stakingiin yksinkertaisesti delegoimalla tokeninsa validaattoreille.
• Skaalautuvuus: PoS-lohkoketjut ovat skaalautuvampia kuin PoW-lohkoketjut, koska validaattoreiden ei tarvitse ratkaista monimutkaisia pulmia ketjun vahvistamiseksi. PoS-ketjujen moderni arkkitehtuuri mahdollistaa lisätoimintoja suuremman suorituskyvyn ja alhaisempien maksujen ansiosta.

Proof-of-staken haitat

• Ei niin turvallinen kuin PoW: PoS-konsensusmekanismin kriitikot uskovat, että matala kynnys tulla PoS-validaattoriksi lisää keskitettyihin voimiin ja rikolliseen toimintaan liittyviä riskejä.
• Epätasa-arvoisuus: PoS-ketjut antavat suuremman äänivallan validaattoreille, jotka ovat steikanneet enemmän kryptovaluuttoja lohkoketjuun. Näin osalla käyttäjistä on enemmän äänivaltaa ehdotuksiin lohkoketjuprotokollan kehitykseen liittyen.
• Vaatii enemmän testaamista: PoS on uudempaa teknologiaa kuin PoW, joten sitä ei ole vielä testattu aivan niin perusteellisesti
• Slashing: PoS-ketjujen validaattorit, jotka ovat steikanneet kryptovaluuttoja, voivat menettää varansa slashingin vuoksi.

Proof-of-Work vs. Proof-of-Stake: vertailu

Alla on yksityiskohtainen taulukko, joka auttaa hahmottamaan paremmin näiden kahden konsensusmekanismin erot.

PoW ja PoS taulukko

Esimerkkejä PoW- ja PoS-lohkoketjuista

Alla on listattu viisi suurinta PoS- ja PoW-kryptovaluuttaa niiden markkina-arvon mukaan:

Top 5 PoW kryptovaluutat

Top 5 PoS kryptovaluutat

Proof of Stake vai Proof of Work: kumpi on parempi?

Tähän kysymykseen ei ole yksiselitteistä vastausta. PoW- ja PoS-järjestelmillä on omat hyvät ja huonot puolensa, joten niiden valinta riippuu pitkälti käyttötapauksesta.

Otetaan esimerkiksi Bitcoin ja Ethereum. Bitcoinia pidetään maailman turvallisimpana ja hajautetuimpana kryptovaluuttana. Tämä PoW-lohkoketju ei ole kuitenkaan yhtä nopea tai monipuolinen kuin modernimmat PoS-lohkoketjut.

Bitcoinin helposti ennustettava inflaatio ja arvonsäilyttämiseen liittyvät ominaisuudet ovat kuitenkin tehneet siitä ajan mittaan suosituimman sijoituskohteen kryptomarkkinoilla.

Samaan aikaan Ethereumia markkinoidaan eräänlaisena hajautettuna sovelluskauppana. Ethereum siirtyi jokunen vuosi sitten käyttämään proof-of-stakea, mikä on mahdollistanut sille korkeamman skaalautuvuuden kuin PoW-lohkoketjuille.

Useimmat sijoittajat ostavat hajautuksen takia sekä PoW- että PoS-kryptovaluuttoja.

Proof of Work vs. Proof of Stake – yhteenveto

PoW ja PoS perustuvat pitkälti laajempiin filosofisiin näkemyksiin siitä, mitä lohkoketjut ja kryptot ovat ja miten niiden tulisi toimia.

PoW on edelleen hyvä valinta varsinkin turvallisuuskriittisten käyttötapausten kohdalla, kun taas PoS tarjoaa parempia ratkaisuja skaalautuvuuteen ja ympäristöhaasteisiin liittyen.

Proof of Work vs. Proof of Stake – UKK