Proof of Work, Proof of Stake a další kryptoměnové algoritmy

[twitter-follow username="btctip_cz" scheme="dark"].

PoW, PoS, Proof of Burn, Proof of Space... Jak se v nich vyznat?

V jednom z předcházejících textů jsme se věnovali obecnému fungování systému blockchain. Databáze sama o sobě je ovšem k ničemu bez odpovídající nástavby. Základ transparentnosti a rychlého a bezchybného zpracování iniciovaných transakcí spočívá ve funkčním ověřovacím algoritmu. Základní premise systému předpokládá, že jakýkoliv zápis v databázi lze považovat za skutečný pouze tehdy, shodnou-li se na tom všechny počítače zapojené v síti. Jedině po dosažení konsenzu dojde k trvalému zápisu transakce do blockhcainu, s nímž již následně nelze hýbat. Bitcoin již při svém vzniku přišel s algoritmem Proof of Work, o němž pojednáváme v samostatné kapitole. V posledních letech se ovšem doslova roztrhl pytel s nejrůznějšími projekty nabízejícími vlastní ověřovací mechanismy. Těm největším jsme se rozhodli poskytnout adekvátní prostor. Na následujících řádcích naleznete zevrubný popis v současnosti nejoblíbenějších algoritmů. Kromě již zmíněného Proof of Work se budeme věnovat také řešením Proof of Stake a Proof of Burn. V závěrečné kapitole potom popíšeme dva méně užívané, ale přesto zajímavé mechanismy Proof of Space a Proof of Authority.

Na počátku stál… Proof of Work

Věděli jste, že koncept Proof of Work spatřil světlo světa ještě mnohem dříve než Bitcoin? Již roku 1993 se o něm ve svém akademickém článku zmiňovali Cynthia Dwork a Moni Naor, kteří předpokládali jeho uplatnění v boji proti hackerům a spamům. Skutečně se používá dodnes ve formě logických puzzlů, které musí počítač vyřešit před vstupem na stránku. Spolu s nástupem Bitcoinu došlo k masivnímu rozšíření tohoto systému, který ovšem prošel poměrně ráznou revizí za účelem zajištění předpokládaného fungování. Účel ovšem zůstává, neboť právě jeho prostřednictvím dochází ke schválení proběhnuvších transakcí a jejich zařazení do databáze. Nutno podotknout, že pro relativní jednoduchost implementace se tohoto principu podržela většina altcoinů. Jak přesně to tedy funguje? Velmi jednoduše. Všichni účastníci v síti dedikují určitou část svého výpočetního výkonu početním operacím – těžbě. Těžař, kterému se podaří daný příklad vyřešit, následně zařadí získaný blok transakcí do blockchainu, kde dochází k ověření jeho správnosti všemi zapojenými uzly. V případě úspěchu je blok zařazen do blockchainu a jeho původce odměněn svým dílem v podobě předem stanoveného množství coinu. To je také v případě bitcoinu a dalších kryptoměn způsob emise, tedy uvolňování mince do oběhu. Výše popsaný systém s sebou přináší celou řadu výhod, pro které se jedná o doposud nejoblíbenější způsob těžby:

• Transparentnost – všichni se podílejí na ověření pravosti a průběžně blockchain kontrolují
• Bezpečnost vůči ovlivnění systému – potřeba vysokého výpočetního výkonu pro samovolný zásah do databáze
• Jednoduchá implementace systému

Na druhé straně v současnosti roste kritika Proof of Work algoritmu, jehož přítomnost se mnohdy stává důvodem pro zavedení regulačních opatření. Kritikové obvykle uvádějí několik zásadních důvodů:

• Obrovská energetická náročnost těžby
• Pomalé potvrzování transakcí
• Náročné výpočty nelze dále využít

Proof of Stake - ten druhý v řadě

Již dva roky po vstupu Bitcoinu na trh se komunita začala zaobírat možnostmi zvýšení efektivity algoritmu. Výsledkem těchto debat byl v roce 2011 vznik druhého systému – Proof of Stake. Princip fungování je opět poměrně jednoduchý: Namísto všech počítačů v síti potvrdí platnost daného bloku sestava náhodně zvolených uzlů. Nutno podotknout, že ona náhodnost zde není absolutní, neboť vyšší pravděpodobnost zisku pozice ověřovatele je ovlivněna stářím uzlů a množstvím vlastněné měny. Kryptoměna samotná neslouží jako odměna pro těžaře a ani těžbou samotnou nevzniká. Uzly naproti tomu získávají odměnu v podobě poplatků za úspěšně realizovanou transakci. Pro zvýšení šanci na zisk pozice validátoru, a tedy části odměny je zapotřebí určité množství coinů uzamknout a doslova vsadit (stake). Systém náhody potom napomáhá alespoň částečně eliminovat riziko toho, že by se ověřovateli stávala pouze úzká skupina největších držitelů měny. Možná se ptáte, kolika altcoinům se podařilo tento systém úspěšně realizovat? Vzhledem k tomu, že k jeho úspěšnému fungování je zapotřebí široká komunita, naleznete v historii spoustu neúspěšných projektů. Na příkladu altcoinů jako jsou Cardano, NEO nebo NAV Coin lze ovšem konstatovat, že i Proof of Stake systém je při troše snahy životaschopný. Proof of Stake algoritmus si získal široký zástup fanoušků i kritiků. Podívejme se proto na shrnutí největších pozitiv:

• Minimální spotřeba elektrické energie – nedochází k těžbě
• Nepobíhá inflace vlivem neustálého navyšování množství kryptoměny – počet coinů je předem dán a dochází k jeho přerozdělení ve formě poplatků
• Není nutné vlastnit zbytečně výkonný těžební hardware

Stejně jako v ostatních případech existuje i celá škála negativ, díky nimž se systému nepodařilo zcela převládnout a vytlačit ostatní metody:

• Nízká odměna za zařazení bloku do databáze
• Nutnost vysoké kapitalizace pro zamezení rizika 51%
• Potřeba široké základny pro úspěšné fungování principu náhody

Pro milovníky ničení… Proof of Burn

Dominantní většina současných kryptoměn uplatňuje buď Proof of Work, nebo Proof of Stake algoritmus. Snaha o tvorbu lepší, výkonnější a po všech stránkách levnější alternativy ovšem zatím zcela nevymizely nevymizely. Právě Proof of Burn bezesporu představuje jeden z těch zajímavějších konceptů, jelikož v praxi propojuje dva nejvýznamnější systémy v jeden revoluční mechanismus. Principy Proof of Burn algoritmu jsou velmi podobné klasickému Proof of Work. Potenciální validátor nepotřebuje žádný nákladný hardware a nemusí platit vysoké účty za elektřinu. Těžba probíhá virtuálně prostřednictvím tzv. virtuál mining rigs, do nichž zájemce o kryptoměnu investuje. Těžební princip je pravým opakem algoritmu Proof of Work. Možnost validace bloku, a tedy zisku odměny totiž získá uživatel, který ještě předtím spálí největší množství coinů. Pálení probíhá prostřednictvím jejich zaslání na předem definovanou adresu, kde jsou nenávratně zničeny. Zpočátku se sice jedná o čistou investici bez větší návratnosti, postupem času ale odměny začnou převyšovat náklady. Neustálým snižováním objemu mincí na trhu rovněž dochází k úměrnému vzestupu jejich hodnoty. Odborníci, laická veřejnost, i fanoušci si algoritmu cení zejména pro následující pozitiva:

• Nízké nároky na energie a těžební vybavení
• Spalování mincí zvyšuje jejich hodnotu, zamezuje inflaci
• Decentralizace rozdělení odměn
• Podpora dlouhodobého zapojení těžařů

Zapomínat ovšem nemůžeme ani na podstatná negativa tohoto algoritmu:

• Nelze potvrdit funkčnost ve větším měřítku, kdy by bylo spalování coinů neúměrně rychlé
• Nižší rychlost potvrzení transakcí
• Menší transparentnost procesu

Pokud jde o konkrétní projekty, které se konceptem Proof of Burn zabývaly, nebo jsou na něm postaveny, patří mezi nejznámější Trig (Trig token), nebo Counterparty - XCP.

Hudba budoucnosti nebo falešná cesta? Proof of Space a Proof of Authority

A to je všechno? Nikoliv. Jak jsme již nastínili dříve, kreativní mozky nikdy neustanou, dokud nenaleznou dokonale transparentní mechanismus s nízkou spotřebou energie a dostupností pro všechny projekty bez ohledu na jejich popularitu nebo finanční sílu. V současné době omezený prostor dostávají kupříkladu systémy Proof of Space a Proof of Authority, kterým mnozí věští velkou budoucnost. Teprve čas ovšem ukáže, jestli jsou životaschopné, nebo se jedná o slepou větev vývoje bez většího praktického dopadu a užitku.

Proof of Space

V souvislosti s nákladnou těžbou Bitcoinu se od doby jeho masového rozšíření začaly hledat ekologičtější alternativy ověřování. Patrně tu nejzdařilejší se podařilo navrhnout skupině okolo Stefana Dziembowského. Odborná i laická veřejnost si ji dodnes pamatuje pod názvem Proof of Space. Algoritmus je ve svých základech shodný se systémem Proof of Work, namísto výpočetního výkonu je však k těžbě využita paměť. Verifikátor musí před splněním svého úkolu potvrdit, že má na svých discích rezervováno dostatečné množství volného místa. Za splnění daného úkolu a obsazení dedikovaného místa získá uzel odměnu v podobě podílu na kryptoměně. Pravdou zůstává, že se algoritmu, i přes lákadlo v podobě nízkých účtu za elektřinu nepodařilo od roku 2015 příliš prosadit. V současné době na jejích principech staví pouze kryptoměna Burst coin a oznámené projekty SpaceMint a Chia.

Proof of Authority

Pokud lze Proof of Space označit za alternativu Proof of Work, potom je Proof of Authority ve stejném vztahu k Proof of Stake. Nový systém si získává stále větší podporu zejména v části komunity okolo Etherea, za jeho vznikem v roce 2017 ostatně stál spolutvůrce druhé největší kryptoměny, Gavin Wood. Mechanismus předpokládá existenci dobře známých validátorů s vysokou reputací, kteří sami potvrzují transakce a rozhodují o jejich zařazení do blockchcainu. Každý uzel má v systému vlastní identitu, přičemž oficiálně uznaní validátoři jich mohou pro svou potřebu vytvořit hned několik, čímž zajistí jejich permanentní dostupnost. Za velkou výhodu systému je považována naprostá eliminace procesu těžby. Vzhledem k tomu, že uzly a ověřovatelé jsou předem známí a ověření administrátory, není třeba jejich potvrzení prostřednictvím formálního těžebního procesu. Díky tomu je dosaženo výrazně vyšší efektivity a rychlosti potvrzování transakcí ve srovnání s algoritmy vyžadujícímu součinnost většího počtu vzájemně nezávislých validátorů. Již z výše zmíněného odstavce vám musí být jasné, proč s největší pravděpodobností systém Proof of Authority nezažije velký úspěch. Ano, existence jakýchsi „vyvolených“ validátorů předpokládá určitou míru centralizace a potřebnou důvěru mezi komunitou a administrátory. Ideový základ blockchainu a kryptosvěta obecně ovšem jakoukoliv myšlenku vzájemné důvěry popírá. Jednotlivé transakce by v každém případě měla odsouhlasit celá komunita, ne jen její úzká část. [easy-social-share buttons="facebook,twitter,linkedin" counters=1 counter_pos="inside" hide_names="no" template="tiny-retina"]