प्रूफ-ऑफ़-स्टेक बनाम प्रूफ-ऑफ-वर्क
जब इथेरियम लॉन्च हुआ, तब प्रूफ-ऑफ़-स्टेक (PoS) को इथेरियम को सुरक्षित करने के लिए भरोसेमंद बनाने से पहले बहुत अधिक शोध और विकास की आवश्यकता थी। प्रूफ-ऑफ-वर्क (PoW) एक सरल तंत्र था जिसे बिटकॉइन द्वारा पहले ही साबित किया जा चुका था, जिसका अर्थ था कि कोर डेवलपर्स इथेरियम को लॉन्च करने के लिए इसे तुरंत लागू कर सकते थे। प्रूफ-ऑफ़-स्टेक को उस बिंदु तक विकसित करने में आठ साल और लग गए जहां इसे लागू किया जा सके।
यह पृष्ठ इथेरियम के प्रूफ-ऑफ-वर्क से प्रूफ-ऑफ़-स्टेक में स्विच करने के पीछे के तर्क और इसमें शामिल ट्रेड-ऑफ़ की व्याख्या करता है।
सुरक्षा
इथेरियम शोधकर्ता प्रूफ-ऑफ़-स्टेक को प्रूफ-ऑफ-वर्क की तुलना में अधिक सुरक्षित मानते हैं। हालाँकि, इसे हाल ही में वास्तविक इथेरियम मेननेट के लिए लागू किया गया है और यह प्रूफ-ऑफ-वर्क की तुलना में कम समय-परीक्षित है। निम्नलिखित अनुभाग प्रूफ-ऑफ-वर्क की तुलना में प्रूफ-ऑफ़-स्टेक के सुरक्षा मॉडल के फायदे और नुकसान पर चर्चा करते हैं।
हमले की लागत
प्रूफ-ऑफ़-स्टेक में, सत्यापकों को एक स्मार्ट अनुबंध में कम से कम 32 ETH एस्क्रो ("स्टेक") करने की आवश्यकता होती है। इथेरियम दुर्व्यवहार करने वाले सत्यापकों को दंडित करने के लिए स्टेक किए गए ईथर को नष्ट कर सकता है। सर्वसम्मति पर पहुंचने के लिए, कुल स्टेक किए गए ईथर के कम से कम 66% को ब्लॉकों के एक विशेष सेट के पक्ष में वोट करना होता है। >=66% स्टेक द्वारा वोट किए गए ब्लॉक "अंतिम रूप दिया गया" बन जाते हैं, जिसका अर्थ है कि उन्हें हटाया या पुनर्गठित नहीं किया जा सकता है।
नेटवर्क पर हमला करने का मतलब चेन को अंतिम रूप देने से रोकना या कैनोनिकल चेन में ब्लॉकों के एक निश्चित संगठन को सुनिश्चित करना हो सकता है जो किसी तरह हमलावर को लाभ पहुंचाता है। इसके लिए हमलावर को बड़ी मात्रा में ईथर जमा करके और सीधे इसके साथ वोट करके या ईमानदार सत्यापकों को एक विशेष तरीके से वोट करने के लिए धोखा देकर ईमानदार सर्वसम्मति के मार्ग को मोड़ने की आवश्यकता होती है। परिष्कृत, कम-संभावना वाले हमलों को छोड़ दें जो ईमानदार सत्यापकों को धोखा देते हैं, इथेरियम पर हमला करने की लागत उस स्टेक की लागत है जिसे एक हमलावर को अपने पक्ष में सर्वसम्मति को प्रभावित करने के लिए जमा करना पड़ता है।
हमले की सबसे कम लागत कुल स्टेक का >33% है। कुल स्टेक का >33% रखने वाला हमलावर केवल ऑफ़लाइन जाकर अंतिमता में देरी का कारण बन सकता है। यह नेटवर्क के लिए अपेक्षाकृत छोटी समस्या है क्योंकि "निष्क्रियता क्षरण" के रूप में जाना जाने वाला एक तंत्र है जो ऑफ़लाइन सत्यापकों से स्टेक को तब तक दूर करता है जब तक कि ऑनलाइन बहुमत 66% स्टेक का प्रतिनिधित्व नहीं करता है और चेन को फिर से अंतिम रूप नहीं दे सकता है। सैद्धांतिक रूप से एक हमलावर के लिए कुल स्टेक के 33% से थोड़ा अधिक के साथ दोहरी अंतिमता का कारण बनना भी संभव है, जब उन्हें ब्लॉक निर्माता बनने के लिए कहा जाता है तो एक के बजाय दो ब्लॉक बनाकर और फिर अपने सभी सत्यापकों के साथ डबल-वोट करके। प्रत्येक फ़ोर्क को केवल 50% शेष ईमानदार सत्यापकों को पहले प्रत्येक ब्लॉक को देखने की आवश्यकता होती है, इसलिए यदि वे अपने संदेशों का समय सही ढंग से प्रबंधित करते हैं, तो वे दोनों फ़ोर्कों को अंतिम रूप देने में सक्षम हो सकते हैं। इसकी सफलता की संभावना कम है, लेकिन यदि कोई हमलावर दोहरी-अंतिमता का कारण बनने में सक्षम था, तो इथेरियम समुदाय को एक फ़ोर्क का पालन करने का निर्णय लेना होगा, जिस स्थिति में हमलावर के सत्यापकों को अनिवार्य रूप से दूसरे पर कटौती (slash) का सामना करना पड़ेगा।
कुल स्टेक के >33% के साथ, एक हमलावर के पास इथेरियम नेटवर्क पर मामूली (अंतिमता में देरी) या अधिक गंभीर (दोहरी अंतिमता) प्रभाव डालने का मौका होता है। नेटवर्क पर 14,000,000 से अधिक ETH स्टेक किए जाने और $1000/ETH की प्रतिनिधि कीमत के साथ, इन हमलों को करने की न्यूनतम लागत 1000 x 14,000,000 x 0.33 = $4,620,000,000 है। हमलावर कटौती के माध्यम से यह पैसा खो देगा और नेटवर्क से बाहर कर दिया जाएगा। फिर से हमला करने के लिए, उन्हें >33% स्टेक (फिर से) जमा करना होगा और इसे (फिर से) बर्न करना होगा। नेटवर्क पर हमला करने के प्रत्येक प्रयास में >$4.6 बिलियन ($1000/ETH और 14M ETH स्टेक पर) खर्च होंगे। कटौती होने पर हमलावर को नेटवर्क से भी बाहर कर दिया जाता है, और उन्हें फिर से जुड़ने के लिए एक सक्रियण कतार में शामिल होना पड़ता है। इसका मतलब है कि बार-बार हमले की दर न केवल उस दर तक सीमित है जिस पर हमलावर कुल स्टेक का >33% जमा कर सकता है, बल्कि उनके सभी सत्यापकों को नेटवर्क पर लाने में लगने वाले समय तक भी सीमित है। हर बार जब हमलावर हमला करता है, तो वे बहुत गरीब हो जाते हैं, और बाकी समुदाय अमीर हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप आपूर्ति का झटका लगता है।
अन्य हमलों, जैसे कि 51% हमला या कुल स्टेक के 66% के साथ अंतिमता प्रत्यावर्तन, के लिए काफी अधिक ETH की आवश्यकता होती है और हमलावर के लिए बहुत अधिक महंगे होते हैं।
इसकी तुलना प्रूफ-ऑफ-वर्क से करें। प्रूफ-ऑफ-वर्क इथेरियम पर हमला शुरू करने की लागत लगातार कुल नेटवर्क हैश रेट के >50% के मालिक होने की लागत थी। यह प्रूफ-ऑफ-वर्क समाधानों की लगातार गणना करने के लिए अन्य खनिकों को पछाड़ने के लिए पर्याप्त कंप्यूटिंग शक्ति के हार्डवेयर और चलने की लागत के बराबर था। इथेरियम का खनन ज्यादातर ASIC के बजाय GPU का उपयोग करके किया गया था, जिसने लागत को कम रखा (हालांकि अगर इथेरियम प्रूफ-ऑफ-वर्क पर रहता, तो ASIC खनन अधिक लोकप्रिय हो सकता था)। एक विरोधी को प्रूफ-ऑफ-वर्क इथेरियम नेटवर्क पर हमला करने के लिए बहुत सारे हार्डवेयर खरीदने होंगे और इसे चलाने के लिए बिजली का भुगतान करना होगा, लेकिन कुल लागत हमला शुरू करने के लिए पर्याप्त ETH जमा करने के लिए आवश्यक लागत से कम होगी। प्रूफ-ऑफ़-स्टेक की तुलना में प्रूफ-ऑफ-वर्क पर 51% हमला ~20 गुना कम (opens in a new tab) महंगा है। यदि हमले का पता चला और उनके परिवर्तनों को हटाने के लिए चेन को हार्ड-फ़ोर्क किया गया, तो हमलावर नए फ़ोर्क पर हमला करने के लिए बार-बार उसी हार्डवेयर का उपयोग कर सकता है।
जटिलता
प्रूफ-ऑफ़-स्टेक प्रूफ-ऑफ-वर्क की तुलना में बहुत अधिक जटिल है। यह प्रूफ-ऑफ-वर्क के पक्ष में एक बिंदु हो सकता है क्योंकि सरल प्रोटोकॉल में गलती से बग या अनपेक्षित प्रभाव पेश करना कठिन है। हालाँकि, वर्षों के शोध और विकास, सिमुलेशन और टेस्टनेट कार्यान्वयन द्वारा जटिलता को नियंत्रित किया गया है। प्रूफ-ऑफ़-स्टेक प्रोटोकॉल को पांच अलग-अलग टीमों (निष्पादन और सर्वसम्मति परतों में से प्रत्येक पर) द्वारा पांच प्रोग्रामिंग भाषाओं में स्वतंत्र रूप से लागू किया गया है, जो क्लाइंट बग के खिलाफ लचीलापन प्रदान करता है।
प्रूफ-ऑफ़-स्टेक सर्वसम्मति तर्क को सुरक्षित रूप से विकसित करने और परीक्षण करने के लिए, इथेरियम मेननेट पर प्रूफ-ऑफ़-स्टेक लागू होने से दो साल पहले बीकन चेन लॉन्च की गई थी। बीकन चेन ने प्रूफ-ऑफ़-स्टेक परीक्षण के लिए एक सैंडबॉक्स के रूप में काम किया, क्योंकि यह एक लाइव ब्लॉकचेन था जो प्रूफ-ऑफ़-स्टेक सर्वसम्मति तर्क को लागू कर रहा था लेकिन वास्तविक इथेरियम लेनदेन को छुए बिना - प्रभावी रूप से केवल अपने आप पर सर्वसम्मति पर आ रहा था। एक बार जब यह पर्याप्त समय के लिए स्थिर और बग-मुक्त हो गया, तो बीकन चेन को इथेरियम मेननेट के साथ "मर्ज" कर दिया गया। इस सबने प्रूफ-ऑफ़-स्टेक की जटिलता को उस बिंदु तक कम करने में योगदान दिया कि अनपेक्षित परिणामों या क्लाइंट बग का जोखिम बहुत कम था।
हमले की सतह
प्रूफ-ऑफ़-स्टेक प्रूफ-ऑफ-वर्क की तुलना में अधिक जटिल है, जिसका अर्थ है कि संभालने के लिए अधिक संभावित हमले वैक्टर हैं। क्लाइंट्स को जोड़ने वाले एक पीयर-टू-पीयर नेटवर्क के बजाय, दो हैं, प्रत्येक एक अलग प्रोटोकॉल लागू करता है। प्रत्येक स्लॉट में एक ब्लॉक प्रस्तावित करने के लिए एक विशिष्ट सत्यापक को पूर्व-चयनित करने से सेवा से इनकार (denial-of-service) की संभावना पैदा होती है जहां बड़ी मात्रा में नेटवर्क ट्रैफ़िक उस विशिष्ट सत्यापक को ऑफ़लाइन कर देता है।
ऐसे तरीके भी हैं जिनसे हमलावर अपने ब्लॉकों या सत्यापन (attestations) को जारी करने का समय सावधानीपूर्वक तय कर सकते हैं ताकि वे ईमानदार नेटवर्क के एक निश्चित अनुपात द्वारा प्राप्त किए जा सकें, जिससे उन्हें कुछ तरीकों से वोट करने के लिए प्रभावित किया जा सके। अंत में, एक हमलावर स्टेक करने और सर्वसम्मति तंत्र पर हावी होने के लिए पर्याप्त ETH जमा कर सकता है। इनमें से प्रत्येक हमले के वैक्टर से जुड़े बचाव हैं, लेकिन वे प्रूफ-ऑफ-वर्क के तहत बचाव के लिए मौजूद नहीं हैं।
विकेंद्रीकरण
प्रूफ-ऑफ़-स्टेक प्रूफ-ऑफ-वर्क की तुलना में अधिक विकेंद्रीकृत है क्योंकि खनन हार्डवेयर हथियारों की दौड़ व्यक्तियों और छोटे संगठनों को बाहर कर देती है। जबकि कोई भी तकनीकी रूप से मामूली हार्डवेयर के साथ खनन शुरू कर सकता है, संस्थागत खनन कार्यों की तुलना में उन्हें कोई पुरस्कार मिलने की संभावना बहुत कम है। प्रूफ-ऑफ़-स्टेक के साथ, स्टेकिंग की लागत और उस स्टेक पर प्रतिशत रिटर्न सभी के लिए समान है। वर्तमान में एक सत्यापक चलाने के लिए 32 ETH का खर्च आता है।
दूसरी ओर, लिक्विड स्टेकिंग डेरिवेटिव्स के आविष्कार ने केंद्रीकरण की चिंताओं को जन्म दिया है क्योंकि कुछ बड़े प्रदाता बड़ी मात्रा में स्टेक किए गए ETH का प्रबंधन करते हैं। यह समस्याग्रस्त है और इसे जल्द से जल्द ठीक करने की आवश्यकता है, लेकिन यह जितना लगता है उससे कहीं अधिक सूक्ष्म भी है। केंद्रीकृत स्टेकिंग प्रदाताओं के पास आवश्यक रूप से सत्यापकों का केंद्रीकृत नियंत्रण नहीं होता है - अक्सर यह ETH का एक केंद्रीय पूल बनाने का एक तरीका होता है जिसे कई स्वतंत्र नोड ऑपरेटर स्टेक कर सकते हैं बिना प्रत्येक प्रतिभागी को अपने स्वयं के 32 ETH की आवश्यकता के।
इथेरियम के लिए सबसे अच्छा विकल्प यह है कि सत्यापकों को स्थानीय रूप से घरेलू कंप्यूटरों पर चलाया जाए, जिससे विकेंद्रीकरण अधिकतम हो। यही कारण है कि इथेरियम उन परिवर्तनों का विरोध करता है जो नोड/सत्यापक चलाने के लिए हार्डवेयर आवश्यकताओं को बढ़ाते हैं।
स्थिरता
प्रूफ-ऑफ़-स्टेक ब्लॉकचेन को सुरक्षित करने का एक कार्बन-सस्ता तरीका है। प्रूफ-ऑफ-वर्क के तहत खनिक एक ब्लॉक का खनन करने के अधिकार के लिए प्रतिस्पर्धा करते हैं। खनिक तब अधिक सफल होते हैं जब वे तेजी से गणना कर सकते हैं, हार्डवेयर और ऊर्जा खपत में निवेश को प्रोत्साहित करते हैं। यह इथेरियम के लिए प्रूफ-ऑफ़-स्टेक पर स्विच करने से पहले देखा गया था। प्रूफ-ऑफ़-स्टेक में संक्रमण से कुछ समय पहले, इथेरियम लगभग 78 TWh/वर्ष की खपत कर रहा था - जितना कि एक छोटा देश। हालाँकि, प्रूफ-ऑफ़-स्टेक पर स्विच करने से इस ऊर्जा व्यय में ~99.98% की कमी आई। प्रूफ-ऑफ़-स्टेक ने इथेरियम को एक ऊर्जा-कुशल, कम कार्बन वाला प्लेटफ़ॉर्म बना दिया।
इथेरियम की ऊर्जा खपत पर अधिक जानकारी
निर्गमन
प्रूफ-ऑफ़-स्टेक इथेरियम प्रूफ-ऑफ-वर्क इथेरियम की तुलना में बहुत कम सिक्के जारी करके अपनी सुरक्षा के लिए भुगतान कर सकता है क्योंकि सत्यापकों को उच्च बिजली लागत का भुगतान नहीं करना पड़ता है। परिणामस्वरूप, ETH अपनी मुद्रास्फीति को कम कर सकता है या बड़ी मात्रा में ETH बर्न होने पर अपस्फीतिकारी (deflationary) भी बन सकता है। कम मुद्रास्फीति के स्तर का मतलब है कि इथेरियम की सुरक्षा प्रूफ-ऑफ-वर्क के तहत की तुलना में सस्ती है।