प्रूफ-ऑफ-स्टेक विरुद्ध प्रूफ-ऑफ-वर्क

जेव्हा Ethereum लाँच झाले, तेव्हा Ethereum ला सुरक्षित ठेवण्यासाठी त्यावर विश्वास ठेवण्यापूर्वी प्रूफ-ऑफ-स्टेकला अजूनही खूप संशोधन आणि विकासाची आवश्यकता होती. प्रूफ-ऑफ-वर्क ही एक सोपी यंत्रणा होती जी बिटकॉइनद्वारे आधीच सिद्ध झाली होती, याचा अर्थ कोअर डेव्हलपर्स Ethereum लाँच करण्यासाठी लगेचच तिची अंमलबजावणी करू शकत होते. प्रूफ-ऑफ-स्टेकला त्या टप्प्यापर्यंत विकसित करण्यासाठी आणखी आठ वर्षे लागली जिथे त्याची अंमलबजावणी करता येईल.

हे पृष्ठ Ethereum च्या प्रूफ-ऑफ-वर्कमधून प्रूफ-ऑफ-स्टेकवर स्विच करण्यामागील तर्क आणि त्यात सामील असलेले फायदे-तोटे स्पष्ट करते.

सुरक्षा

Ethereum चे संशोधक प्रूफ-ऑफ-वर्कपेक्षा प्रूफ-ऑफ-स्टेकला अधिक सुरक्षित मानतात. तथापि, हे नुकतेच खऱ्या Ethereum मेननेटसाठी लागू केले गेले आहे आणि प्रूफ-ऑफ-वर्कपेक्षा कमी वेळ-सिद्ध आहे. खालील विभाग प्रूफ-ऑफ-वर्कच्या तुलनेत प्रूफ-ऑफ-स्टेकच्या सुरक्षा मॉडेलचे फायदे आणि तोटे यावर चर्चा करतात.

हल्ला करण्याची किंमत

प्रूफ-ऑफ-स्टेकमध्ये, व्हॅलिडेटर्सना स्मार्ट कॉन्ट्रॅक्टमध्ये किमान 32 ETH एस्क्रो ("स्टेक") करणे आवश्यक आहे. Ethereum गैरवर्तन करणाऱ्या व्हॅलिडेटर्सना शिक्षा देण्यासाठी स्टेक केलेला इथर नष्ट करू शकते. सहमतीवर येण्यासाठी, एकूण स्टेक केलेल्या इथरपैकी किमान 66% ने ब्लॉकच्या विशिष्ट संचाच्या बाजूने मतदान करणे आवश्यक आहे. स्टेकच्या >=66% द्वारे मतदान केलेले ब्लॉक्स "अंतिम" (finalized) बनतात, याचा अर्थ ते काढले किंवा पुनर्रचित केले जाऊ शकत नाहीत.

नेटवर्कवर हल्ला करणे म्हणजे साखळीला अंतिम होण्यापासून रोखणे किंवा कॅनोनिकल साखळीमध्ये ब्लॉकची एक विशिष्ट संघटना सुनिश्चित करणे, ज्यामुळे आक्रमणकर्त्याला कसा तरी फायदा होतो. यासाठी आक्रमणकर्त्याला मोठ्या प्रमाणात इथर जमा करून आणि थेट त्याच्यासह मतदान करून किंवा प्रामाणिक व्हॅलिडेटर्सना विशिष्ट प्रकारे मतदान करण्यासाठी फसवून प्रामाणिक सहमतीचा मार्ग वळवावा लागतो. प्रामाणिक व्हॅलिडेटर्सना फसवणारे अत्याधुनिक, कमी-संभाव्यतेचे हल्ले वगळता, Ethereum वर हल्ला करण्याची किंमत म्हणजे आक्रमणकर्त्याला त्यांच्या बाजूने सहमतीवर प्रभाव टाकण्यासाठी जमा कराव्या लागणाऱ्या स्टेकची किंमत.

हल्ल्याची सर्वात कमी किंमत एकूण स्टेकच्या >33% आहे. एकूण स्टेकच्या >33% धारण करणारा आक्रमणकर्ता फक्त ऑफलाइन जाऊन अंतिम निश्चितीमध्ये (finality) विलंब घडवून आणू शकतो. नेटवर्कसाठी ही एक तुलनेने किरकोळ समस्या आहे कारण "निष्क्रियता लीक" (inactivity leak) नावाची एक यंत्रणा आहे जी ऑफलाइन व्हॅलिडेटर्सकडून स्टेक लीक करते, जोपर्यंत ऑनलाइन बहुमत स्टेकच्या 66% चे प्रतिनिधित्व करत नाही आणि साखळी पुन्हा अंतिम करू शकत नाही. हे सैद्धांतिकदृष्ट्या शक्य आहे की आक्रमणकर्ता एकूण स्टेकच्या 33% पेक्षा थोडे जास्त घेऊन दुहेरी अंतिम निश्चिती (double finality) घडवून आणू शकतो, जेव्हा त्यांना ब्लॉक प्रोड्यूसर बनण्यास सांगितले जाते तेव्हा एकाऐवजी दोन ब्लॉक तयार करून आणि नंतर त्यांच्या सर्व व्हॅलिडेटर्ससह दुहेरी-मतदान करून. प्रत्येक फोर्कला प्रत्येक ब्लॉक प्रथम पाहण्यासाठी उर्वरित प्रामाणिक व्हॅलिडेटर्सपैकी फक्त 50% आवश्यक असतात, म्हणून जर ते त्यांचे संदेश योग्य वेळी पाठवण्यात यशस्वी झाले, तर ते दोन्ही फोर्क अंतिम करू शकतील. याची यशस्वी होण्याची शक्यता कमी आहे, परंतु जर आक्रमणकर्ता दुहेरी-अंतिम निश्चिती (double-finality) घडवून आणू शकला, तर Ethereum समुदायाला एका फोर्कचे अनुसरण करण्याचा निर्णय घ्यावा लागेल, ज्या प्रकरणात आक्रमणकर्त्याच्या व्हॅलिडेटर्सना दुसऱ्या फोर्कवर नक्कीच स्लॅश केले जाईल.

एकूण स्टेकच्या >33% सह, आक्रमणकर्त्याला Ethereum नेटवर्कवर किरकोळ (अंतिम निश्चितीमध्ये विलंब) किंवा अधिक गंभीर (दुहेरी अंतिम निश्चिती) परिणाम करण्याची संधी असते. नेटवर्कवर 14,000,000 पेक्षा जास्त ETH स्टेक केलेले असताना आणि $1000/ETH च्या प्रातिनिधिक किंमतीसह, हे हल्ले करण्यासाठी किमान खर्च 1000 x 14,000,000 x 0.33 = $4,620,000,000 आहे. आक्रमणकर्ता स्लॅशिंगद्वारे हे पैसे गमावेल आणि नेटवर्कमधून बाहेर काढला जाईल. पुन्हा हल्ला करण्यासाठी, त्यांना स्टेकच्या >33% (पुन्हा) जमा करावे लागेल आणि ते (पुन्हा) बर्न करावे लागेल. नेटवर्कवर हल्ला करण्याच्या प्रत्येक प्रयत्नाची किंमत >$4.6 अब्ज असेल ($1000/ETH आणि 14M ETH स्टेक केलेले असताना). आक्रमणकर्त्याला स्लॅश केल्यावर नेटवर्कमधून बाहेर काढले जाते, आणि त्यांना पुन्हा सामील होण्यासाठी सक्रियकरण रांगेत (activation queue) सामील व्हावे लागते. याचा अर्थ पुनरावृत्ती हल्ल्याचा दर केवळ आक्रमणकर्ता एकूण स्टेकच्या >33% जमा करू शकण्याच्या दरापुरता मर्यादित नाही, तर त्यांच्या सर्व व्हॅलिडेटर्सना नेटवर्कवर ऑनबोर्ड करण्यासाठी लागणाऱ्या वेळेवरही अवलंबून आहे. प्रत्येक वेळी आक्रमणकर्ता हल्ला करतो, तेव्हा ते अधिक गरीब होतात आणि उर्वरित समुदाय परिणामी पुरवठा धक्क्यामुळे (supply shock) श्रीमंत होतो.

इतर हल्ले, जसे की 51% हल्ले किंवा एकूण स्टेकच्या 66% सह अंतिम निश्चिती रिव्हर्जन (finality reversion), यासाठी लक्षणीयरीत्या अधिक ETH आवश्यक आहे आणि ते आक्रमणकर्त्यासाठी खूपच महाग आहेत.

याची प्रूफ-ऑफ-वर्कशी तुलना करा. प्रूफ-ऑफ-वर्क Ethereum वर हल्ला करण्याची किंमत एकूण नेटवर्क हॅश रेटच्या >50% सातत्याने मालकीची असण्याची किंमत होती. यामध्ये इतर मायनर्सना सातत्याने प्रूफ-ऑफ-वर्क सोल्यूशन्सची गणना करण्यासाठी मागे टाकण्याकरिता पुरेशी संगणकीय शक्ती मिळवण्यासाठी हार्डवेअर आणि चालू खर्चाचा समावेश होता. Ethereum चे मायनिंग मुख्यतः ASICs ऐवजी GPUs वापरून केले जात होते, ज्यामुळे खर्च कमी राहिला (जरी Ethereum प्रूफ-ऑफ-वर्कवर राहिले असते, तर ASIC मायनिंग अधिक लोकप्रिय झाले असते). प्रूफ-ऑफ-वर्क Ethereum नेटवर्कवर हल्ला करण्यासाठी प्रतिस्पर्ध्याला भरपूर हार्डवेअर खरेदी करावे लागेल आणि ते चालवण्यासाठी विजेचे पैसे द्यावे लागतील, परंतु एकूण खर्च हल्ला सुरू करण्यासाठी पुरेसे ETH जमा करण्यासाठी लागणाऱ्या खर्चापेक्षा कमी असेल. प्रूफ-ऑफ-स्टेकपेक्षा प्रूफ-ऑफ-वर्कवर 51% हल्ला ~20x कमीopens in a new tab महाग असतो. जर हल्ला ओळखला गेला आणि त्यांच्या बदलांना काढून टाकण्यासाठी साखळी हार्ड-फोर्क केली गेली, तर आक्रमणकर्ता नवीन फोर्कवर हल्ला करण्यासाठी वारंवार तेच हार्डवेअर वापरू शकतो.

गुंतागुंत

प्रूफ-ऑफ-स्टेक हे प्रूफ-ऑफ-वर्कपेक्षा खूपच गुंतागुंतीचे आहे. हा प्रूफ-ऑफ-वर्कच्या बाजूने एक मुद्दा असू शकतो कारण सोप्या प्रोटोकॉलमध्ये चुकून बग्स किंवा अनपेक्षित परिणाम आणणे अधिक कठीण आहे. तथापि, अनेक वर्षांच्या संशोधन आणि विकास, सिम्युलेशन आणि टेस्टनेट अंमलबजावणीद्वारे ही गुंतागुंत कमी केली गेली आहे. प्रूफ-ऑफ-स्टेक प्रोटोकॉल पाच स्वतंत्र संघांनी (एक्झिक्युशन आणि कन्सेंसस लेयर प्रत्येकावर) पाच प्रोग्रामिंग भाषांमध्ये स्वतंत्रपणे लागू केला आहे, जो क्लायंट बग्सविरुद्ध लवचिकता प्रदान करतो.

प्रूफ-ऑफ-स्टेक सहमती लॉजिक सुरक्षितपणे विकसित आणि चाचणी करण्यासाठी, Ethereum मेननेटवर प्रूफ-ऑफ-स्टेक लागू होण्याच्या दोन वर्षांपूर्वी बीकन चेन लाँच करण्यात आली होती. बीकन चेनने प्रूफ-ऑफ-स्टेक चाचणीसाठी सँडबॉक्स म्हणून काम केले, कारण ती एक लाइव्ह ब्लॉकचेन होती जी प्रूफ-ऑफ-स्टेक सहमती लॉजिक लागू करत होती परंतु वास्तविक Ethereum व्यवहारांना स्पर्श न करता - प्रभावीपणे फक्त स्वतःवरच सहमतीवर येत होती. एकदा हे पुरेसा काळ स्थिर आणि बग-मुक्त झाल्यावर, बीकन चेन Ethereum मेननेटसोबत "विलीन" (merged) करण्यात आली. या सर्वांनी प्रूफ-ऑफ-स्टेकची गुंतागुंत त्या टप्प्यापर्यंत कमी करण्यास हातभार लावला की अनपेक्षित परिणाम किंवा क्लायंट बग्सचा धोका खूप कमी होता.

हल्ल्याची शक्यता

प्रूफ-ऑफ-स्टेक हे प्रूफ-ऑफ-वर्कपेक्षा अधिक गुंतागुंतीचे आहे, याचा अर्थ हाताळण्यासाठी अधिक संभाव्य हल्ल्याचे मार्ग (attack vectors) आहेत. क्लायंटना जोडणाऱ्या एका पीअर-टू-पीअर नेटवर्कऐवजी, दोन आहेत, प्रत्येक एक वेगळा प्रोटोकॉल लागू करतो. प्रत्येक स्लॉटमध्ये ब्लॉक प्रस्तावित करण्यासाठी एका विशिष्ट व्हॅलिडेटरची पूर्व-निवड केल्याने डिनायल-ऑफ-सर्व्हिसची शक्यता निर्माण होते जिथे मोठ्या प्रमाणात नेटवर्क ट्रॅफिक त्या विशिष्ट व्हॅलिडेटरला ऑफलाइन करते.

आक्रमणकर्त्यांसाठी त्यांचे ब्लॉक्स किंवा साक्षांकन (attestations) सोडण्याची वेळ काळजीपूर्वक साधण्याचे मार्ग देखील आहेत जेणेकरून ते प्रामाणिक नेटवर्कच्या विशिष्ट प्रमाणात प्राप्त होतील, ज्यामुळे त्यांना विशिष्ट मार्गांनी मतदान करण्यास प्रभावित करता येईल. शेवटी, आक्रमणकर्ता फक्त स्टेक करण्यासाठी पुरेसे ETH जमा करू शकतो आणि सहमती यंत्रणेवर (consensus mechanism) वर्चस्व गाजवू शकतो. या प्रत्येक हल्ल्याच्या मार्गांशी संबंधित संरक्षण आहे, परंतु प्रूफ-ऑफ-वर्क अंतर्गत त्यांचे संरक्षण करण्याची गरज नसते.

विकेंद्रीकरण

प्रूफ-ऑफ-स्टेक हे प्रूफ-ऑफ-वर्कपेक्षा अधिक विकेंद्रित आहे कारण मायनिंग हार्डवेअरच्या शस्त्रास्त्र शर्यतीमुळे व्यक्ती आणि लहान संस्थांना बाहेर पडावे लागते. कोणीही तांत्रिकदृष्ट्या माफक हार्डवेअरसह मायनिंग सुरू करू शकत असले तरी, संस्थात्मक मायनिंग ऑपरेशन्सच्या तुलनेत त्यांना कोणतेही बक्षीस मिळण्याची शक्यता नगण्य आहे. प्रूफ-ऑफ-स्टेकसह, स्टेक‍िंगचा खर्च आणि त्या स्टेकवरील परताव्याची टक्केवारी प्रत्येकासाठी समान आहे. सध्या व्हॅलिडेटर चालवण्यासाठी 32 ETH खर्च येतो.

दुसरीकडे, लिक्विड स्टेक‍िंग डेरिव्हेटिव्ह्जच्या शोधाने केंद्रीकरणाची चिंता निर्माण केली आहे कारण काही मोठे प्रदाते मोठ्या प्रमाणात स्टेक केलेले ETH व्यवस्थापित करतात. ही एक समस्या आहे आणि ती शक्य तितक्या लवकर दुरुस्त करणे आवश्यक आहे, परंतु ती दिसते त्यापेक्षा अधिक सूक्ष्म आहे. केंद्रीकृत स्टेक‍िंग प्रदात्यांचे व्हॅलिडेटर्सवर नेहमीच केंद्रीकृत नियंत्रण नसते - अनेकदा हा ETH चा एक केंद्रीय पूल तयार करण्याचा एक मार्ग असतो जिथे अनेक स्वतंत्र नोड ऑपरेटर प्रत्येक सहभागीला स्वतःचे 32 ETH आवश्यक न ठेवता स्टेक करू शकतात.

Ethereum साठी सर्वोत्तम पर्याय म्हणजे व्हॅलिडेटर्स घरगुती संगणकांवर स्थानिकरित्या चालवणे, ज्यामुळे विकेंद्रीकरण जास्तीत जास्त होते. यामुळेच Ethereum नोड/व्हॅलिडेटर चालवण्यासाठी हार्डवेअर आवश्यकता वाढवणाऱ्या बदलांना विरोध करते.

टिकावूपणा

प्रूफ-ऑफ-स्टेक हा ब्लॉकचेन सुरक्षित करण्याचा कमी कार्बन-उत्सर्जन करणारा मार्ग आहे. प्रूफ-ऑफ-वर्क अंतर्गत मायनर्स ब्लॉक माईन करण्याच्या हक्कासाठी स्पर्धा करतात. जेव्हा मायनर्स जलद गतीने गणना करू शकतात तेव्हा ते अधिक यशस्वी होतात, ज्यामुळे हार्डवेअर आणि ऊर्जा वापरामध्ये गुंतवणुकीला प्रोत्साहन मिळते. हे Ethereum ने प्रूफ-ऑफ-स्टेकवर स्विच करण्यापूर्वी पाहिले गेले. प्रूफ-ऑफ-स्टेकमध्ये संक्रमण होण्यापूर्वी, Ethereum अंदाजे 78 TWh/yr वापरत होते - जे एका लहान देशाएवढे आहे. तथापि, प्रूफ-ऑफ-स्टेकवर स्विच केल्याने हा ऊर्जा खर्च ~99.98% ने कमी झाला. प्रूफ-ऑफ-स्टेकने Ethereum ला एक ऊर्जा-कार्यक्षम, कमी कार्बन उत्सर्जन करणारे प्लॅटफॉर्म बनवले.

Ethereum च्या ऊर्जा वापराविषयी अधिक

जारी करणे

प्रूफ-ऑफ-स्टेक Ethereum त्याच्या सुरक्षेसाठी प्रूफ-ऑफ-वर्क Ethereum पेक्षा खूप कमी कॉइन्स जारी करून पैसे देऊ शकते कारण व्हॅलिडेटर्सना उच्च वीज खर्च भरावा लागत नाही. परिणामी, जेव्हा मोठ्या प्रमाणात ETH बर्न केले जातात तेव्हा ETH त्याची चलनवाढ कमी करू शकते किंवा डिफ्लेशनरी ( चलनघट ) देखील होऊ शकते. कमी चलनवाढ पातळीचा अर्थ असा आहे की Ethereum ची सुरक्षा प्रूफ-ऑफ-वर्क अंतर्गत होती त्यापेक्षा स्वस्त आहे.

तुम्ही पाहून शिकणारे आहात का?

पहा जस्टिन ड्रेक प्रूफ-ऑफ-वर्कपेक्षा प्रूफ-ऑफ-स्टेकचे फायदे स्पष्ट करत आहेत: