När vi rör oss mot 2025
När vi rör oss mot 2025, står de grundläggande konsensusmekanismerna som driver Bitcoin och Ethereum – proof-of-work (PoW) och proof-of-stake (PoS) – inför kritiska utmaningar i takt med hacks och osäkerhet på grund av halveringseffekter. Nya alternativ, som Stellers förtroendebaserade PoA och Quais turbo-laddade PoEM, påstår sig kunna åtgärda dessa sprickor.
En närmare titt på PoW och PoS
Ryan Berckmans, forskare inom kryptovalutaekosystemet och långvarig medlem av Ethereum-gemenskapen, berättade för Cryptonews att PoW är den ursprungliga konsensusmekanismen, uppfunnen av Satoshi Nakamoto. PoW löser problemet med ett offentligt nätverk av datorer som kommer överens om ett gemensamt delat tillstånd och möjliggör även Bitcoin-mining.
”PoW är en mycket viktig uppfinning eftersom den löste det så kallade ’byzantinska generalernas’ förtroendeproblem och satte världen på en väg mot mycket bättre ekonomiska system för att öka global frihet och välstånd,” säger Berckmans.
Han tillägger att PoS erbjuder förbättrad säkerhet för lager-1 (L1) blockkedjor som strävar efter att säkra olika tillgångar.
”Med PoS kan en inhemsk token med ett marknadsvärde på 1 biljon dollar säkra ett app-lager med 100 biljoner dollar i värde. PoW kan inte göra detta,” säger han.
Berckmans poängterar att styrkan hos PoW ligger i dess förmåga att minska risken, samtidigt som den bygger förtroende och pålitlighet. ”Miningprocessen är mycket enkel (sök efter det magiska nålnumret i en stor mängd data) och kräver inga medel att låsa upp som kan stjälas om minern blir komprometterad,” säger han. Å andra sidan påpekar han att PoS-validerare har tillgångar i risk som kan stjälas eller till och med utpressas om den privata nyckeln för valideraren är utsatt.
Utmaningar med PoW och PoS blockkedjor
Flera utmaningar kvarstår för både PoW och PoS konsensusmekanismer. till exempel förlitar sig PoS blockkedjor på ekonomiska incitament där validerare satsar tokens och belönas för ärligt beteende, eller bestraffas för dåligt beteende. PoS kan därför exploateras på sätt som underminerar dess säkerhet.
Under 2023 spenderade angripare en del av sin sats för att bli Ethereum blockproducent. De initierade en exploatering av MEV-Boost relaynätverket vilket resulterade i att de fick tillgång till cirka 25 miljoner dollar i stablecoins.
Berckmans påpekar också att en stor utmaning för PoS är att minska komplexiteten samtidigt som säkerheten upprätthålls.
”Ethereum har fyra produktionsklienter för sin PoS-validerarnod – vilket gör Ethereum till den enda L1 med praktisk klientdiversitet, vilket ökar decentraliseringen avsevärt, säger han. ”Men nackdelen med att ha flera klienter är att det tillför verklig världskomplexitet och medför potentiella risker för ’kedjesplit’.” En kedjesplit kan inträffa om de fyra klienterna inte är överens om det sanna kedjetillståndet.
Detta har lett till att Vitalik Buterin och Ethereum Foundation identifierar protokollförenkling som ett av de strategiska målen för Ethereum under de kommande åren.
När det gäller PoW, påpekar Berckmans att Bitcoin måste hantera sin säkerhetsbudgetkris.
”Varje halvering vart fjärde år minskar Bitcoins säkerhetsbudget genom att halvera belöningen för mining. Satoshis avsikt var att Bitcoins transaktionsavgifter skulle öka i samma grad för att kompensera för minskningen av säkerhetsbudgeten. Men så har det inte skett,” säger han.
Berckmans tror att Bitcoin kan vara mycket sårbart för katastrofala 51%-attacker senast 2032. Han påpekar att den enda praktiska lösningen på säkerhetsbudgetkrisen är att införa permanent svansinflation till BTC-tillgången, vilket skulle medföra att det totala antalet BTC överstiger den hårda gränsen på 21 miljoner runt mitten av 2030-talet.
Stellers ”Proof-of-Agreement”
Givet de utmaningar som är förknippade med PoW och PoS blockkedjor har vissa nätverk implementerat sina egna konsensusmekanismer. Till exempel använder Stellar en ”Proof-of-Agreement” (PoA) konsensusmekanism. Garand Tyson, senior mjukvaruingenjör vid Stellar Development Foundation, berättade för Cryptonews att PoA är fundamentalt annorlunda än PoW och PoS.
”PoA baseras inte på datorkraft eller tokeninnehav, utan på socialt förtroende och ömsesidig överenskommelse,” säger han.
Tyson förklarar att för att bli en validerare krävs det att någon redan betrodd i nätverket litar på den personen.
”Alla i nätverket kan bjuda in vem de vill att bli validerare, men förtroende måste förtjänas,” påpekar han.
Betrodda validerare på Stellar bildar en ”kvorumuppsättning”, där varje medlem är medveten om de övriga. Det ger transparens och gör information om validerare lättillgänglig, vilket gör det särskilt värdefullt för regulatoriska och revisionsändamål. Tyson tillägger att illvilliga entiteter inte kan gå med i nätverket genom att bara satsa en stor summa tokens, vilket man ser på PoS blockkedjor. Detta förhindrar en mängd angrepp, som den 25 miljoner dollar stora MEV-boostattacken på Ethereum.
När det gäller säkerheten förklarar Tyson att slutgiltig överenskommelse, eller ”state finality”, beror på ett antal betrodda institutioner, inklusive globala organisationer.
”En angripare skulle behöva övertyga flera av dessa institutioner för att acceptera en falsk version av huvudboken för att fullfölja en illvillig handling. Om ens en vägrar, misslyckas attacken. PoA erbjuder omedelbar, deterministisk slutgiltighet,” säger han.
PoA innehåller också inbyggt skydd mot forkar, vilket gör det omöjligt för validerare inom en kvorumuppsättning att forka från nätverket.
”Validerare kommer inte att fortsätta bygga block förrän forken har lösts, till skillnad från många andra konsensusmodeller som kan bygga ’ogiltiga forkar’ vid en bugg,” säger han.
Quai Networks “Proof-of-Entropy-Minima”
L1 blockkedjan Quai Network använder också sin egen konsensusmekanism, kallad ”Proof-of-Entropy-Minima” (PoEM). Alan Orwick, medgrundare av Quai Network, berättade för Cryptonews att PoEM var inspirerad av Bitcoins PoW. PoEM använder miners beräkningshashar för att mäta entropi, eller slumpmässighet, som tas bort av varje föreslaget block. Detta säkerställer att noder omedelbart är överens om nästa block.
”Det levererar blixtsnabb slutgiltighet, evig konsensus och förmågan att koordinera oändliga exekveringsskärvor, med över 50 000 transaktioner per sekund och avgifter under 0,01 dollar,” säger Orwick.
”Till skillnad från traditionell PoW erbjuder PoEM deterministisk, objektiv konsensus med förbättrad effektivitet och skalbarhet.” Orwick förklarar att Quai Network valde att implementera PoEM i stället för PoW eller PoS av flera skäl. För att undvika centralisering och stora satskrav som kan följa med PoS, stämmer PoEM:s arbetsbaserade ramverk överens med Quais vision om ett rättvist, tillgängligt och globalt skalbart valutasystem.
”Detta ger också kraft åt både miners och användare, samtidigt som man upprätthåller energieffektivitet genom samlad mining och arbetsdelning,” säger han.
PWR Chains Delegated Proof-of-Power
PWR Chain är en Layer-0 blockkedja som använder en konsensusmekanism kallad ”delegated Proof-of-Power” (DPOP). Den är byggd på Tendermint-konsensusprotokollet, men introducerar specifika förbättringar för kvantsäkerhet och snabbare blockskapande. Edy Haddad, teknisk chef för PWR Chain, berättade för Cryptonews att DPOP använder Falcon-signaturer–ett post-kvant-kryptografiskt schema för validerarens röster på block.
Han tillade att DPOP ger alla utvalda validerare lika möjligheter att producera block. Detta är viktigt eftersom PWR Chains whitepaper förklarar att i konventionella PoS-system får validerare blockskapande möjligheter i proportion till sin sats.
”Enligt whitepaperet har många blockkedjor antagit detta tillvägagångssätt, vilket kan leda till centralisering. När blockskapande möjligheter är kopplade till satsstorlek, producerar stora validerare naturligtvis de flesta block. Detta resulterar i en stabil avkastning på investering (ROI) för deras delegerare, vilket i sin tur attraherar fler delegerare. Som ett resultat växer dessa stora validerare sig större och mer inflytelserika över tid,” noterar dokumentet.
Haddad tillägger att omedelbar slutgiltighet är en kärnfunktion för PWR Chain. Detta gör att utvecklare kan bygga utan att behöva oroa sig för nätverksförseningar. DPOP uppnår detta genom att kräva att 2/3 av validerarna godkänner varje block, vilket ger omedelbar och oåterkallelig slutgiltighet vid blockskapande.
”PoW och PoS möjliggör öppen, tillståndslös delaktighet, men lider av långsamma blocktider, fördröjd slutgiltighet och höga kostnader (särskilt i PoW),” säger Haddad. DPOP, i kontrast, är designad för att stödja PWR Chains mål – att erbjuda snabba blocktider och omedelbar slutgiltighet, vilket gör den idealisk för prestandakänsliga tillämpningar.
Utmaningar att tänka på
Medan alternativa konsensusmekanismer är innovativa, är dessa modeller långt ifrån perfekta. Tyson påpekar att en av de vanligaste frågorna kring PoA handlar om förtroende. ”Eftersom nätverket förlitar sig på en grupp betrodda validerare, vem blir betrodd? Kan nätverket då bli för centraliserat?”
Tyson betonar att Stellar har åtgärdat dessa problem genom att göra nätverket öppet och decentraliserat som standard.
”Alla kan köra en validerare, men inflytande ges inte av rikedom eller datorkraft; det förtjänas genom ömsesidigt förtroende. Validerare är också ansedda organisationer—banker, fintech-företag, etablerade institutioner—som har rykten att skydda, vilket minskar risken för att dåliga aktörer går in omärkligt,” kommenterar han.
Men en annan risk med PoA kan vara koncentrationen av inflytande. Om för få validerare litas på kan ett nätverk dras mot centralisering. För att motverka denna utmaning förklarar Tyson att Stellar uppmuntrar mångfald inom kvorumuppsättningarna.
”Validerare förväntas bygga förtroende med flera, oberoende organisationer. Den korsverifieringen begränsar en enskild aktör eller grupps möjligheter att dominera inflytandet,” säger han.
Bristen på direkta ekonomiska belöningar med PoA kan ses som en utmaning för deltagande. Tyson uppger att Stellar historiskt haft färre validerare eftersom gruvpooler och infrastrukturföretag inte kan dra direkt nytta av validering.
”Men detta är ett tveeggat svärd; validerare får inte betalt för att godkänna transaktioner, de deltar för att de vill ha en röst i hur nätverket utvecklas. Detta kan vara mer attraktivt för institutioner som bryr sig om styrning och inte bara vinster,” kommenterar Tyson.
När det gäller PoEM påpekar Orwick att detta tillvägagångssätt kan vara för komplext för nykomlingar.
”Genom att skapa fler konsumentapplikationer och sätt att få tillgång till nätverket kan vi abstrahera tekniska detaljer bort från användarna,” säger han.
