Proof of Work กับ Proof of Stake ต่างกันอย่างไร

บทความนี้อธิบายว่า Proof of Work และ Proof of Stake ตัดสินอย่างไรว่าใครเพิ่มบล็อกถัดไปในบล็อกเชน แต่ละแบบรักษาความปลอดภัยและสร้างเหรียญใหม่อย่างไร โดยใช้ Blocknet ซึ่งเป็นเหรียญ Proof of Work ที่ขุดบนคอมพิวเตอร์ทั่วไปได้ เป็นตัวอย่างตลอดบทความ

Proof of Work กับ Proof of Stake ต่างกันอย่างไร?

ทุกบล็อกเชนต้องแก้ปัญหาเดียวกัน คอมพิวเตอร์หลายพันเครื่องที่ไม่ไว้วางใจกันต้องเห็นตรงกันในประวัติการชำระเงินเดียว เพื่อไม่ให้ใครใช้เหรียญเดียวซ้ำ ต้องมีผู้เสนอบล็อกใหม่แต่ละบล็อก และคนอื่นต้องมีเหตุผลที่จะยอมรับ กฎนี้เรียกว่ากลไกฉันทามติ โดย Proof of Work และ Proof of Stake เป็นสองแบบที่รู้จักกันดีที่สุด

Proof of Work เลือกบล็อกถัดไปอย่างไร?

ใน Proof of Work นักขุดแข่งกันแก้โจทย์ที่แก้ยากแต่ตรวจง่าย นักขุดนำบล็อกที่ต้องการเผยแพร่ เติมตัวเลขที่เรียกว่า nonce แล้วคำนวณแฮช หากแฮชที่อ่านเป็นตัวเลขต่ำกว่าหรือเท่าค่าเป้าหมายของเครือข่าย บล็อกนั้นถูกต้อง หากไม่ใช่ นักขุดเปลี่ยน nonce แล้วลองใหม่ ทางเดียวที่จะชนะคือลอง nonce จำนวนมาก โอกาสพบบล็อกถัดไปของนักขุดจึงตรงกับสัดส่วนกำลังแฮชของตนในเครือข่าย

เอกสาร Bitcoin ปี 2008 ของ Satoshi Nakamoto อธิบายว่า “โดยพื้นฐานแล้ว Proof of Work คือหนึ่ง CPU หนึ่งเสียง” โหนดตามเชนที่มีความพยายาม Proof of Work ลงทุนไว้มากที่สุด และค่าความยากปรับเป้าหมายขึ้นหรือลงเพื่อให้บล็อกมาในอัตราคงที่ไม่ว่ามีกำลังแฮชเพิ่มเท่าไร คู่มือการทำงานของการขุดคริปโต อธิบายแฮช ความยาก และพูลทีละขั้นตอน

Blocknet ทำงานแบบเดียวกัน โดยกำหนดตัวเลขไว้ในโค้ดฉันทามติ:

• แฮชคือ Argon2id ที่ใช้หน่วยความจำ 2 GiB ทุกแฮชจึงต้องใช้หน่วยความจำจริงและเวลาประมวลผล บทความอธิบาย Argon2id แสดงการทำงาน
• ค่าเป้าหมายคือ (2^256 − 1) หารด้วยความยาก ทำให้ความยากใกล้เคียงจำนวนแฮชที่เครือข่ายต้องคำนวณเพื่อพบบล็อกหนึ่งบล็อก
• บล็อกมาประมาณทุกห้านาที หรือ 288 บล็อกต่อวัน ความยากติดตามเวลาบล็อกล่าสุดด้วยค่าเฉลี่ยเคลื่อนที่ถ่วงน้ำหนัก 60 บล็อก (LWMA)
• โหนดตามเชนที่มีน้ำหนักงานมากที่สุด แต่ละโหนดรวมความยากของทุกบล็อกบนเชน และเปลี่ยนไปเชนคู่แข่งเมื่อมีงานรวมสูงกว่าเท่านั้น

Proof of Stake เลือกบล็อกถัดไปอย่างไร?

Proof of Stake แทนการแฮชด้วยเงินประกัน ผู้เข้าร่วมเป็น validator ล็อกเหรียญไว้กับโปรโตคอล แล้วโปรโตคอลเลือก validator ให้เสนอและอนุมัติบล็อก Peercoin ซึ่งเปิดตัวในปี 2012 เป็นคริปโตเคอร์เรนซีแรกที่ใช้ และ Ethereum เปลี่ยนมาใช้เมื่อ 15 กันยายน 2022 ในการอัปเกรดชื่อ Merge

การออกแบบของ Ethereum แสดงส่วนประกอบต่างๆ ตาม ethereum.org:

• validator ฝาก 32 ETH ในสัญญาฝากเงิน
• เวลาแบ่งเป็น slot ละ 12 วินาที รวมเป็น epoch ละ 32 slot
• ในทุก slot มีการสุ่ม validator หนึ่งรายเพื่อเสนอบล็อก และรายอื่นลงคะแนนด้วย attestations
• จุดตรวจมีสถานะสิ้นสุดเมื่อ validator ที่ถืออย่างน้อยสองในสามของ ETH ที่ stake ทั้งหมดลงคะแนนให้
• validator ที่เสนอสองบล็อกสำหรับ slot เดียวกัน หรือลงคะแนนขัดแย้งกัน จะถูก slashing คือทำลาย stake บางส่วนจนถึงทั้งหมด

stake ทำหน้าที่เดียวกับไฟฟ้าใน Proof of Work การละเมิดกฎทำให้ validator เสียเหรียญที่ตนมีอยู่แล้ว

Proof of Work และ Proof of Stake รักษาความปลอดภัยอย่างไร?

ทั้งสองแบบทำให้การโจมตีมีต้นทุนสูงกว่าที่อาจได้รับ แต่ต้นทุนอยู่คนละที่

ใน Proof of Work ต้นทุนคืองานคำนวณต่อเนื่อง หากต้องการเขียนบล็อกในอดีตใหม่ ผู้โจมตีต้องทำงานของบล็อกนั้นและทุกบล็อกถัดมาใหม่ แล้วแซงเครือข่ายที่ซื่อสัตย์ Nakamoto แสดงว่าโอกาสที่ผู้โจมตีซึ่งช้ากว่าจะไล่ทันลดลงแบบเอ็กซ์โพเนนเชียลเมื่อเพิ่มแต่ละบล็อก การควบคุมเชนต่อจากนี้หมายถึงต้องใช้กำลังแฮชมากกว่าทุกคนรวมกันตลอดระยะเวลาที่โจมตี

ใน Proof of Stake ต้นทุนคือเงินทุนที่เสี่ยงสูญเสีย เอกสาร Ethereum ระบุว่าผู้โจมตี “ต้องมี 51% ของ ETH ที่ stake” เพื่อควบคุมเชน หนึ่งในสามของ stake เพียงพอที่จะหยุดบล็อกไม่ให้มีสถานะสิ้นสุด และการย้อนบล็อกที่สิ้นสุดแล้วหมายถึงสูญเสียอย่างน้อยหนึ่งในสามของ ETH ที่ stake ทั้งหมดจาก slashing

Blocknet ยังตั้งเกณฑ์สองข้อเพิ่มเติมจาก Proof of Work เครือข่ายถือว่าการยืนยัน 10 ครั้ง หรือประมาณ 50 นาที ปลอดภัย และโหนดปฏิเสธการจัดเชนใหม่ที่ลึกเกิน 100 บล็อก หรือประมาณแปดชั่วโมง ดังนั้นบล็อกที่ลึก 100 บล็อกจึงถือว่าสิ้นสุด

ทั้งสองแบบออกเหรียญใหม่อย่างไร?

ใน Proof of Work ธุรกรรมแรกของแต่ละบล็อกสร้างเหรียญใหม่ให้นักขุดที่พบ เอกสาร Bitcoin อธิบายว่านี่คือ “วิธีกระจายเหรียญเริ่มต้นเข้าสู่ระบบ เนื่องจากไม่มีหน่วยงานกลางออกเหรียญ” รางวัล Bitcoin ลดครึ่งหนึ่งทุก 210,000 บล็อก หรือประมาณทุกสี่ปี และอุปทานรวมอยู่ต่ำกว่า 21 ล้านเล็กน้อย

ใน Proof of Stake ของ Ethereum รางวัลจาก attestations การเสนอบล็อก และหน้าที่คณะกรรมการ sync ถูกเพิ่มในยอด validator หนึ่งครั้งต่อ epoch รางวัลพื้นฐาน ลดลงเมื่อ stake รวมเพิ่ม ขณะที่การออกเหรียญรวมเพิ่มเมื่อมี validator เข้าร่วมมากขึ้น

การออกเหรียญของ Blocknet ผ่านการขุดทั้งหมด บล็อกกำเนิดไม่มีธุรกรรมเลย จึงไม่มีเหรียญก่อนเริ่มขุด และฉันทามติไม่มี premine คลังส่วนกลาง หรือเอาต์พุตให้ผู้ก่อตั้ง ทุกบล็อกจ่ายรางวัลทั้งหมดในเอาต์พุตเดียวให้นักขุดที่พบ รางวัลเริ่มที่ 723.25 BNT ต่อบล็อก ลดทุกเดือนที่ยาว 30 วันตามเส้นโค้งเอ็กซ์โพเนนเชียลเป็นเวลา 48 เดือน แล้วคงที่ 2 BNT ต่อบล็อกตลอดไป

ทำไม Blocknet จึงใช้ Proof of Work?

Blocknet เลือก Proof of Work เพื่อให้ใครก็ตามที่มีคอมพิวเตอร์รับเหรียญใหม่ได้ตั้งแต่บล็อกแรกโดยไม่ต้องซื้อก่อน daemon อธิบาย Argon2id ว่าเป็น “PoW แบบ memory-hard เพื่อต้าน ASIC และให้ขุดอย่างเป็นธรรม” และรันแต่ละแฮชบนเธรดเดียว “เพื่อความเป็นธรรม”

ความต้องการหน่วยความจำคือสิ่งที่เปิดให้ทุกคนขุดได้ แต่ละแฮชเติมหน่วยความจำ 2 GiB ดังนั้นแต่ละเธรดขุดต้องมี RAM ประมาณ 2 GB และคอมพิวเตอร์ที่ผู้คนมีอยู่แล้ว ทั้งเดสก์ท็อป แล็ปท็อป และเซิร์ฟเวอร์ มีหน่วยความจำและตัวควบคุมที่รองรับ Blocknet อยู่ในกลุ่มเหรียญ Proof of Work ที่ออกแบบรอบฮาร์ดแวร์ทั่วไป เช่น Monero ใช้ RandomX ที่ “ปรับให้เหมาะกับ CPU ทั่วไป” ตั้งแต่พฤศจิกายน 2019

Proof of Work ยังอยู่ในแผนของ Blocknet การอัปเกรด Faraday ซึ่งวางแผนราวกุมภาพันธ์ 2027 ตาม blocknetcrypto.com จะนำ “Proof of Work ที่เบาลง” มาใช้เพื่อให้โหนดใหม่ตามเชนทันเร็วขึ้น

เริ่มขุดเหรียญ Proof of Work อย่างไร?

สำหรับ Blocknet คุณต้องมีที่อยู่กระเป๋าเงินและ seine โปรแกรมขุดฟรีแบบโอเพนซอร์ส:

1. รับที่อยู่จากกระเป๋าเงินอย่างเป็นทางการ คู่มือกระเป๋าเงิน แสดงขั้นตอน
2. ดาวน์โหลด seine สำหรับ Windows, macOS หรือ Linux แล้วเรียกใช้
3. วางที่อยู่หรือ @name แล้วใช้พูลเริ่มต้น bntpool.com

seine เลือกจำนวนเธรดจาก RAM เปรียบเทียบเคอร์เนล CPU ระหว่างขุดแล้วเก็บตัวที่เร็วที่สุด และเพิ่มการ์ดจอ NVIDIA บน Windows และ Linux ให้ขุดควบคู่กับโปรเซสเซอร์ คู่มือขุด ครอบคลุมฮาร์ดแวร์และการจ่ายเงินโดยละเอียด