Proof-of-stake vs proof-of-work

Ethereum தொடங்கப்பட்டபோது, Ethereum ஐப் பாதுகாப்பாக வைத்திருக்க proof-of-stake-ஐ நம்புவதற்கு முன்பு அதற்கு நிறைய ஆராய்ச்சிகளும் மேம்பாடுகளும் தேவைப்பட்டன. Proof-of-work என்பது Bitcoin-ஆல் ஏற்கனவே நிரூபிக்கப்பட்ட ஒரு எளிய வழிமுறையாகும், அதாவது Ethereum-ஐத் தொடங்க முக்கிய உருவாக்குநர்கள் அதை உடனடியாகச் செயல்படுத்த முடியும். Proof-of-stake-ஐச் செயல்படுத்தக்கூடிய நிலைக்கு மேம்படுத்த மேலும் எட்டு ஆண்டுகள் ஆனது.

Ethereum proof-of-work-லிருந்து proof-of-stake-க்கு மாறியதற்கான காரணத்தையும் அதில் உள்ள பரிமாற்றங்களையும் (trade-offs) இந்தப் பக்கம் விளக்குகிறது.

பாதுகாப்பு

Ethereum ஆராய்ச்சியாளர்கள் proof-of-work-ஐ விட proof-of-stake மிகவும் பாதுகாப்பானது என்று கருதுகின்றனர். இருப்பினும், இது சமீபத்தில்தான் உண்மையான Ethereum Mainnet-க்காகச் செயல்படுத்தப்பட்டது மற்றும் proof-of-work-ஐ விடக் குறைவான காலமே நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. பின்வரும் பிரிவுகள் proof-of-work-உடன் ஒப்பிடும்போது proof-of-stake-இன் பாதுகாப்பு மாதிரியின் நன்மை தீமைகளைப் பற்றி விவாதிக்கின்றன.

தாக்குதலுக்கான செலவு

Proof-of-stake-இல், மதிப்பீட்டாளர்கள் (validators) குறைந்தபட்சம் 32 ETH-ஐ ஒரு ஸ்மார்ட் ஒப்பந்தத்தில் ("stake") வைத்திருக்க வேண்டும். தவறாக நடந்துகொள்ளும் மதிப்பீட்டாளர்களைத் தண்டிக்க, stake செய்யப்பட்ட ether-ஐ Ethereum அழிக்க முடியும். ஒருமித்த கருத்துக்கு வர, stake செய்யப்பட்ட மொத்த ether-இல் குறைந்தது 66% ஒரு குறிப்பிட்ட தொகுதிகளுக்கு (blocks) ஆதரவாக வாக்களிக்க வேண்டும். >=66% stake-ஆல் வாக்களிக்கப்பட்ட தொகுதிகள் "இறுதி செய்யப்படுகின்றன" (finalized), அதாவது அவற்றை அகற்றவோ அல்லது மறுசீரமைக்கவோ முடியாது.

நெட்வொர்க்கைத் தாக்குவது என்பது சங்கிலியை இறுதி செய்வதைத் தடுப்பது அல்லது தாக்குபவருக்கு எப்படியாவது பயனளிக்கும் வகையில் நியமனச் சங்கிலியில் (canonical chain) தொகுதிகளின் ஒரு குறிப்பிட்ட அமைப்பை உறுதி செய்வதைக் குறிக்கும். இதற்குத் தாக்குபவர் அதிக அளவு ether-ஐக் குவித்து அதைக் கொண்டு நேரடியாக வாக்களிப்பதன் மூலமாகவோ அல்லது நேர்மையான மதிப்பீட்டாளர்களை ஒரு குறிப்பிட்ட வழியில் வாக்களிக்கும்படி ஏமாற்றுவதன் மூலமாகவோ நேர்மையான ஒருமித்த கருத்தின் பாதையைத் திசைதிருப்ப வேண்டும். நேர்மையான மதிப்பீட்டாளர்களை ஏமாற்றும் அதிநவீன, குறைந்த நிகழ்தகவு கொண்ட தாக்குதல்களைத் தவிர்த்துப் பார்த்தால், Ethereum-ஐத் தாக்குவதற்கான செலவு என்பது, ஒருமித்த கருத்தைத் தங்களுக்குச் சாதகமாக மாற்றுவதற்குத் தாக்குபவர் குவிக்க வேண்டிய stake-இன் செலவாகும்.

தாக்குதலின் மிகக் குறைந்த செலவு மொத்த stake-இல் >33% ஆகும். மொத்த stake-இல் >33%-ஐ வைத்திருக்கும் தாக்குபவர் ஆஃப்லைனுக்குச் செல்வதன் மூலம் இறுதிநிலை தாமதத்தை (finality delay) ஏற்படுத்த முடியும். ஆன்லைன் பெரும்பான்மை 66% stake-ஐப் பிரதிநிதித்துவப்படுத்தி, சங்கிலியை மீண்டும் இறுதி செய்யும் வரை ஆஃப்லைன் மதிப்பீட்டாளர்களிடமிருந்து stake-ஐக் கசியவிடும் "செயலற்ற கசிவு" (inactivity leak) எனப்படும் ஒரு வழிமுறை இருப்பதால், இது நெட்வொர்க்கிற்கு ஒப்பீட்டளவில் சிறிய பிரச்சனையாகும். ஒரு தொகுதி உற்பத்தியாளராக (block producer) இருக்கும்படி கேட்கப்படும்போது, ஒன்றுக்குப் பதிலாக இரண்டு தொகுதிகளை உருவாக்கி, பின்னர் அவர்களின் அனைத்து மதிப்பீட்டாளர்களுடனும் இருமுறை வாக்களிப்பதன் மூலம், மொத்த stake-இல் 33%-க்கும் சற்று அதிகமான தொகையுடன் தாக்குபவர் இரட்டை இறுதிநிலையை (double finality) ஏற்படுத்துவதும் கோட்பாட்டளவில் சாத்தியமாகும். ஒவ்வொரு ஃபோர்க்கிற்கும் (fork) மீதமுள்ள நேர்மையான மதிப்பீட்டாளர்களில் 50% பேர் ஒவ்வொரு தொகுதியையும் முதலில் பார்க்க வேண்டும், எனவே அவர்கள் தங்கள் செய்திகளைச் சரியாக நேரமிட்டால், அவர்கள் இரண்டு ஃபோர்க்குகளையும் இறுதி செய்ய முடியும். இது வெற்றியடைவதற்கான வாய்ப்பு குறைவு, ஆனால் தாக்குபவர் இரட்டை இறுதிநிலையை ஏற்படுத்த முடிந்தால், Ethereum சமூகம் ஒரு ஃபோர்க்கைப் பின்பற்ற முடிவு செய்ய வேண்டும், அவ்வாறான நிலையில் தாக்குபவரின் மதிப்பீட்டாளர்கள் மற்றொன்றில் கட்டாயமாக வெட்டப்படுவார்கள் (slashed).

மொத்த stake-இல் >33% உடன், தாக்குபவர் Ethereum நெட்வொர்க்கில் சிறிய (இறுதிநிலை தாமதம்) அல்லது மிகவும் கடுமையான (இரட்டை இறுதிநிலை) விளைவை ஏற்படுத்த வாய்ப்புள்ளது. நெட்வொர்க்கில் 14,000,000 ETH-க்கும் அதிகமாக stake செய்யப்பட்டு, $1000/ETH என்ற பிரதிநிதித்துவ விலையுடன், இந்தத் தாக்குதல்களை நடத்துவதற்கான குறைந்தபட்ச செலவு 1000 x 14,000,000 x 0.33 = $4,620,000,000 ஆகும். தாக்குபவர் இந்த பணத்தை வெட்டுதல் (slashing) மூலம் இழந்து நெட்வொர்க்கிலிருந்து வெளியேற்றப்படுவார். மீண்டும் தாக்க, அவர்கள் >33% stake-ஐ (மீண்டும்) குவித்து அதை (மீண்டும்) எரிக்க வேண்டும். நெட்வொர்க்கைத் தாக்கும் ஒவ்வொரு முயற்சிக்கும் >$4.6 பில்லியன் செலவாகும் ($1000/ETH மற்றும் 14M ETH stake செய்யப்பட்ட நிலையில்). தாக்குபவர் வெட்டப்படும்போது நெட்வொர்க்கிலிருந்து வெளியேற்றப்படுகிறார், மேலும் மீண்டும் சேர அவர்கள் ஒரு செயல்படுத்தும் வரிசையில் (activation queue) சேர வேண்டும். இதன் பொருள், மீண்டும் மீண்டும் நடக்கும் தாக்குதலின் விகிதம், தாக்குபவர் மொத்த stake-இல் >33%-ஐக் குவிக்கும் விகிதத்திற்கு மட்டுமல்லாமல், அவர்களின் அனைத்து மதிப்பீட்டாளர்களையும் நெட்வொர்க்கில் இணைக்க எடுக்கும் நேரத்திற்கும் வரம்பிடப்பட்டுள்ளது. ஒவ்வொரு முறையும் தாக்குபவர் தாக்கும்போது, அவர்கள் மிகவும் ஏழையாகிறார்கள், மேலும் இதன் விளைவாக ஏற்படும் விநியோக அதிர்ச்சியால் (supply shock) சமூகத்தின் மற்றவர்கள் பணக்காரர்களாகிறார்கள்.

51% தாக்குதல்கள் அல்லது மொத்த stake-இல் 66% உடன் இறுதிநிலையைத் திருப்புதல் (finality reversion) போன்ற பிற தாக்குதல்களுக்கு கணிசமாக அதிக ETH தேவைப்படுகிறது மற்றும் தாக்குபவருக்கு அதிக செலவாகும்.

இதை proof-of-work-உடன் ஒப்பிடுங்கள். Proof-of-work Ethereum-இல் தாக்குதலைத் தொடங்குவதற்கான செலவு என்பது மொத்த நெட்வொர்க் ஹாஷ் வீதத்தில் (hash rate) >50%-ஐத் தொடர்ந்து வைத்திருப்பதற்கான செலவாகும். இது proof-of-work தீர்வுகளைத் தொடர்ந்து கணக்கிடுவதற்கு மற்ற சுரங்கத் தொழிலாளர்களை (miners) விஞ்சும் அளவுக்குப் போதுமான கணினி சக்தியின் வன்பொருள் மற்றும் இயங்கும் செலவுகளுக்குச் சமம். Ethereum பெரும்பாலும் ASIC-களை விட GPU-களைப் பயன்படுத்தி வெட்டப்பட்டது, இது செலவைக் குறைத்தது (Ethereum proof-of-work-இலேயே இருந்திருந்தால், ASIC சுரங்கம் மிகவும் பிரபலமாகியிருக்கலாம்). ஒரு எதிரி proof-of-work Ethereum நெட்வொர்க்கைத் தாக்க நிறைய வன்பொருள்களை வாங்க வேண்டும் மற்றும் அதை இயக்குவதற்கான மின்சாரத்திற்கு பணம் செலுத்த வேண்டும், ஆனால் மொத்த செலவு தாக்குதலைத் தொடங்கப் போதுமான ETH-ஐக் குவிக்கத் தேவையான செலவை விடக் குறைவாகவே இருக்கும். Proof-of-stake-ஐ விட proof-of-work-இல் 51% தாக்குதல் ~20 மடங்கு குறைவான (opens in a new tab) செலவுடையது. தாக்குதல் கண்டறியப்பட்டு, அவர்களின் மாற்றங்களை அகற்ற சங்கிலி ஹார்ட்-ஃபோர்க் (hard-fork) செய்யப்பட்டால், தாக்குபவர் புதிய ஃபோர்க்கைத் தாக்க அதே வன்பொருளை மீண்டும் மீண்டும் பயன்படுத்தலாம்.

சிக்கல்தன்மை

Proof-of-work-ஐ விட proof-of-stake மிகவும் சிக்கலானது. எளிமையான நெறிமுறைகளில் தற்செயலாகப் பிழைகள் அல்லது எதிர்பாராத விளைவுகளை அறிமுகப்படுத்துவது கடினம் என்பதால், இது proof-of-work-க்குச் சாதகமான ஒரு புள்ளியாக இருக்கலாம். இருப்பினும், பல ஆண்டுகால ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாடு, உருவகப்படுத்துதல்கள் (simulations) மற்றும் டெஸ்ட்நெட் (testnet) செயலாக்கங்கள் மூலம் சிக்கல்தன்மை கட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. Proof-of-stake நெறிமுறை ஐந்து தனித்தனி குழுக்களால் (செயலாக்க மற்றும் ஒருமித்த அடுக்குகள் ஒவ்வொன்றிலும்) ஐந்து நிரலாக்க மொழிகளில் சுயாதீனமாகச் செயல்படுத்தப்பட்டுள்ளது, இது கிளையன்ட் பிழைகளுக்கு எதிரான பின்னடைவை (resilience) வழங்குகிறது.

Proof-of-stake ஒருமித்த தர்க்கத்தைப் பாதுகாப்பாக உருவாக்கிச் சோதிக்க, Ethereum Mainnet-இல் proof-of-stake செயல்படுத்தப்படுவதற்கு இரண்டு ஆண்டுகளுக்கு முன்பு Beacon Chain தொடங்கப்பட்டது. Beacon Chain proof-of-stake சோதனைக்கான ஒரு சாண்ட்பாக்ஸாக (sandbox) செயல்பட்டது, ஏனெனில் இது proof-of-stake ஒருமித்த தர்க்கத்தைச் செயல்படுத்தும் ஒரு நேரடி பிளாக்செயின் ஆகும், ஆனால் உண்மையான Ethereum பரிவர்த்தனைகளைத் தொடாமல் - திறம்படத் தனக்குத்தானே ஒருமித்த கருத்துக்கு வருகிறது. இது போதுமான நேரம் நிலையானதாகவும் பிழையற்றதாகவும் இருந்தவுடன், Beacon Chain Ethereum Mainnet-உடன் "இணைக்கப்பட்டது" (merged). எதிர்பாராத விளைவுகள் அல்லது கிளையன்ட் பிழைகளின் ஆபத்து மிகக் குறைவு என்ற அளவிற்கு proof-of-stake-இன் சிக்கல்தன்மையைக் கட்டுப்படுத்த இவை அனைத்தும் பங்களித்தன.

தாக்குதல் பரப்பு

Proof-of-work-ஐ விட proof-of-stake மிகவும் சிக்கலானது, அதாவது கையாள அதிக சாத்தியமான தாக்குதல் திசையன்கள் (attack vectors) உள்ளன. கிளையன்ட்களை இணைக்கும் ஒரு பியர்-டு-பியர் (peer-to-peer) நெட்வொர்க்கிற்குப் பதிலாக, இரண்டு உள்ளன, ஒவ்வொன்றும் தனித்தனி நெறிமுறையைச் செயல்படுத்துகின்றன. ஒவ்வொரு ஸ்லாட்டிலும் (slot) ஒரு தொகுதியை முன்மொழிய ஒரு குறிப்பிட்ட மதிப்பீட்டாளரை முன்கூட்டியே தேர்ந்தெடுப்பது, அதிக அளவிலான நெட்வொர்க் டிராஃபிக் அந்த குறிப்பிட்ட மதிப்பீட்டாளரை ஆஃப்லைனில் தள்ளும் சேவை மறுப்புக்கான (denial-of-service) சாத்தியத்தை உருவாக்குகிறது.

தாக்குபவர்கள் தங்கள் தொகுதிகள் அல்லது சான்றளிப்புகளின் (attestations) வெளியீட்டை கவனமாக நேரமிடுவதற்கான வழிகளும் உள்ளன, இதனால் அவை நேர்மையான நெட்வொர்க்கின் ஒரு குறிப்பிட்ட விகிதத்தால் பெறப்படுகின்றன, இது அவர்களைக் குறிப்பிட்ட வழிகளில் வாக்களிக்கச் செல்வாக்கு செலுத்துகிறது. இறுதியாக, ஒரு தாக்குபவர் stake செய்யப் போதுமான ETH-ஐக் குவித்து ஒருமித்த வழிமுறையில் ஆதிக்கம் செலுத்த முடியும். இந்த ஒவ்வொரு தாக்குதல் திசையன்களும் தொடர்புடைய பாதுகாப்புகளைக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் அவை proof-of-work-இன் கீழ் பாதுகாக்கப்பட வேண்டியதில்லை.

பரவலாக்கம்

சுரங்க வன்பொருள் ஆயுதப் போட்டிகள் தனிநபர்கள் மற்றும் சிறிய நிறுவனங்களுக்குக் கட்டுப்படியாகாத விலையை ஏற்படுத்துவதால், proof-of-work-ஐ விட proof-of-stake மிகவும் பரவலாக்கப்பட்டுள்ளது. தொழில்நுட்ப ரீதியாக எவரும் சாதாரண வன்பொருளுடன் சுரங்கத்தைத் தொடங்கலாம் என்றாலும், நிறுவனச் சுரங்க நடவடிக்கைகளுடன் ஒப்பிடும்போது அவர்கள் எந்தவொரு வெகுமதியையும் பெறுவதற்கான வாய்ப்பு மிகக் குறைவு. Proof-of-stake-உடன், stake செய்வதற்கான செலவு மற்றும் அந்த stake-இன் மீதான சதவீத வருவாய் அனைவருக்கும் சமம். தற்போது ஒரு மதிப்பீட்டாளரை இயக்க 32 ETH செலவாகிறது.

மறுபுறம், லிக்விட் ஸ்டேக்கிங் டெரிவேடிவ்களின் (liquid staking derivatives) கண்டுபிடிப்பு மையப்படுத்தல் கவலைகளுக்கு வழிவகுத்தது, ஏனெனில் சில பெரிய வழங்குநர்கள் அதிக அளவிலான stake செய்யப்பட்ட ETH-ஐ நிர்வகிக்கின்றனர். இது சிக்கலானது மற்றும் கூடிய விரைவில் சரிசெய்யப்பட வேண்டும், ஆனால் இது தோன்றுவதை விட மிகவும் நுணுக்கமானது. மையப்படுத்தப்பட்ட ஸ்டேக்கிங் வழங்குநர்கள் மதிப்பீட்டாளர்களின் மையப்படுத்தப்பட்ட கட்டுப்பாட்டைக் கொண்டிருக்க வேண்டிய அவசியமில்லை - பெரும்பாலும் இது பல சுயாதீன முனை ஆபரேட்டர்கள் (node operators) ஒவ்வொரு பங்கேற்பாளருக்கும் தங்களின் சொந்த 32 ETH தேவைப்படாமல் stake செய்யக்கூடிய ETH-இன் மையக் குளத்தை (central pool) உருவாக்குவதற்கான ஒரு வழியாகும்.

Ethereum-க்கான சிறந்த விருப்பம், மதிப்பீட்டாளர்களை வீட்டுக் கணினிகளில் உள்நாட்டில் இயக்குவது, பரவலாக்கத்தை அதிகப்படுத்துவதாகும். இதனால்தான் ஒரு முனை/மதிப்பீட்டாளரை இயக்குவதற்கான வன்பொருள் தேவைகளை அதிகரிக்கும் மாற்றங்களை Ethereum எதிர்க்கிறது.

நிலைத்தன்மை

Proof-of-stake என்பது பிளாக்செயினைப் பாதுகாப்பதற்கான குறைந்த கார்பன் செலவுடைய வழியாகும். Proof-of-work-இன் கீழ் சுரங்கத் தொழிலாளர்கள் ஒரு தொகுதியை வெட்டுவதற்கான உரிமைக்காகப் போட்டியிடுகின்றனர். சுரங்கத் தொழிலாளர்கள் கணக்கீடுகளை வேகமாகச் செய்யும்போது அதிக வெற்றியடைகிறார்கள், இது வன்பொருள் மற்றும் ஆற்றல் நுகர்வுக்கான முதலீட்டை ஊக்குவிக்கிறது. Ethereum proof-of-stake-க்கு மாறுவதற்கு முன்பு இது காணப்பட்டது. Proof-of-stake-க்கு மாறுவதற்குச் சற்று முன்பு, Ethereum ஆண்டுக்குத் தோராயமாக 78 TWh-ஐப் பயன்படுத்தியது - இது ஒரு சிறிய நாட்டிற்குச் சமம். இருப்பினும், proof-of-stake-க்கு மாறியது இந்த ஆற்றல் செலவை ~99.98% குறைத்தது. Proof-of-stake Ethereum-ஐ ஆற்றல் திறன் கொண்ட, குறைந்த கார்பன் தளமாக மாற்றியது.

Ethereum-இன் ஆற்றல் நுகர்வு பற்றி மேலும் அறிய

வெளியீடு

Proof-of-stake Ethereum அதன் பாதுகாப்பிற்காக proof-of-work Ethereum-ஐ விட மிகக் குறைவான நாணயங்களை வெளியிடுவதன் மூலம் பணம் செலுத்த முடியும், ஏனெனில் மதிப்பீட்டாளர்கள் அதிக மின்சாரச் செலவுகளைச் செலுத்த வேண்டியதில்லை. இதன் விளைவாக, ETH அதன் பணவீக்கத்தைக் குறைக்கலாம் அல்லது அதிக அளவிலான ETH எரிக்கப்படும்போது பணவாட்டமாக (deflationary) மாறலாம். குறைந்த பணவீக்க அளவுகள் என்பது Ethereum-இன் பாதுகாப்பு proof-of-work-இன் கீழ் இருந்ததை விட மலிவானது என்பதாகும்.

காணொளி மூலம் கற்பவரா?

Proof-of-work-ஐ விட proof-of-stake-இன் நன்மைகளை ஜஸ்டின் டிரேக் (Justin Drake) விளக்குவதைப் பாருங்கள்: