บทความ

Proof of Work vs. Proof of Stake เทียบให้เห็นภาพกันชัด ๆ

ทั้ง Proof of Work กับ Proof of Stake ต่างสามารถสร้างฉันทามติ หรือ “Consensus” บนเครือข่ายบล็อกเชนได้ แล้วทั้งสองแบบต่างกันมากน้อยขนาดไหน?

วันนี้เราจะพาคุณมารู้จักกับระบบ Consensus Algorithm และทำความเข้าใจว่าทั้งสองเหมือนหรือแตกต่างกันอย่างไร!

Proof of Work และ Proof of Stake คือชุดคำสั่งทางคอมพิวเตอร์ (Algorithm) ที่ใช้สร้างฉันทามติ (Consensus) ในเครือข่ายแบบอัตโนมัติ โดยที่ผู้ใช้ในเครือข่ายไม่จำเป็นต้องรู้จักหรือไว้ใจกัน หรือเรียกว่า Consensus Algorithm

Consensus Algorithm ถือกำเนิดขึ้นเพื่อส่งเสริมระบบกระจายอำนาจ (Decentralized) โดยหันมาพึ่งพาบล็อกเชน ซึ่งเป็นเครือข่ายที่ผู้ใช้ทุกคนมีอำนาจเท่าเทียมกัน ขณะที่ Consensus Algorithm เองก็แตกต่างกันออกไปในแต่ละเครือข่าย โดยระบบที่หลาย ๆ คนน่าจะคุ้นเคยกันดี ก็คือ Proof of Work กับ Proof of Stake นั่นเอง

Proof of Work คืออะไร?

Proof of Work (PoW) มีกลไกหลักเป็นการแก้โจทย์ที่ระบบกำหนดมาเพื่อหาค่าสมการที่ถูกต้อง ผู้ใช้ทุกคนที่อยู่บนบล็อกเชนประเภทนี้จะมีสิทธิ์ในการเข้าร่วม โดยผู้ที่มีส่วนร่วมในเครือข่ายนี้มักถูกเรียกว่า “นักขุด”

PoW ถูกคิดค้นเพื่อแก้ไขปัญหา Double-spending หรือการใช้สินทรัพย์ดิจิทัลหนึ่งหน่วยมากกว่าหนึ่งครั้ง โดยผู้สร้างได้เพิ่มกลไกลายเซ็นต์ดิจิทัล (Digital signature) เพื่อกำกับเวลาที่ใช้เหรียญนั้น ๆ เพื่อไม่ให้สามารถถูกนำไปใช้ได้ซ้ำ

นักขุดทุกคนจะได้รับชุดสมการที่ต้องแก้เพื่อหากลุ่มตัวเลขตามที่ระบบตั้งไว้ โดยระบบจะตั้งค่าที่เรียกว่า “Nonce” ขึ้นมา ซึ่งจะเป็นตัวกำหนดความยากในการสุ่ม โดยความยากของการขุดจะถูกปรับให้สามารถแก้ไขได้โดยใช้เวลาเฉลี่ยประมาณ 10 นาที

หากมีนักขุดจำนวนมาก ความยากในการขุดก็จะสูงขึ้น หากมีนักขุดน้อย ความยากก็จะต่ำลง เพื่อให้สอดคล้องกับระยะเวลาที่ตั้งไว้ เมื่อผู้ใช้สุ่มหาสมการเจอเป็นคนแรก ระบบจะประกาศให้ทราบโดยทั่วถึง และผู้ใช้คนนั้นจะได้รับเหรียญเป็นรางวัลค่าตอบแทน

นักขุดที่มีเครื่องมือคอมพิวเตอร์หรือฮาร์ดแวร์ประสิทธิภาพสูง มักจะมีโอกาสสุ่มเจอได้มากกว่า เนื่องจากจะมีความเร็วในการสุ่มสูงขึ้น แต่ก็ไม่ได้เป็นการการันตีว่าจะแก้สมการได้แน่นอน ดังนั้นโชคก็นับเป็นอีกปัจจัยที่มีผลในระบบ PoW

หนึ่งปัญหาที่เกิดขึ้นคือ การรวมตัวกันของนักขุดรายย่อย หรือ Mining Pools เพื่อช่วยกันขุดและเพิ่มโอกาสสุ่มเจอค่าสมการที่ถูกต้อง แต่กลับกลายเป็นการรวมศูนย์อำนาจ ซึ่งขัดแย้งต่อวัตถุประสงค์ในการเป็นระบบกระจายศูนย์ของบล็อกเชน

นอกจากนี้ ระบบ PoW ยังเป็นระบบที่กินพลังงานไฟฟ้าอย่างมหาศาล เพราะต้องใช้พลังประมวลผลของฮาร์ดแวร์ในการหาตัวเลขนับล้าน ๆ ตัวเพื่อมาแก้โจทย์เพียงโจทย์เดียว จึงยังตกเป็นที่ถกเถียงกันว่า “คุ้มแล้วหรือ?”

Proof of Stake คืออะไร?

ระบบ Proof of Stake (PoS) คืออีกหนึ่งอัลกอริธึมที่นิยมใช้สร้าง Consensus บนบล็อกเชน แต่แทนที่ผู้ใช้จะมาแข่งกันแก้โจทย์สมการ PoS จะเป็นการวางสินทรัพย์ค้ำประกันหรือ Stake เหรียญไว้ในระบบ เพื่อแลกกับสิทธิ์ในการตรวจสอบและยืนยันธุรกรรม

PoS ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อแก้ปัญหาของ Proof of Work คือ การใช้พลังงานไฟฟ้ามหาศาลไปกับการขุด

จากงานวิจัยหนึ่งของ Cambridge ระบบ Proof of Work สามารถกินพลังงานไฟฟ้าได้มากถึง 121 เทราวัตต์ต่อชั่วโมง (TWh) ซึ่งเป็นปริมาณที่สูงกว่าการบริโภคไฟฟ้าของบางประเทศทั้งประเทศเสียอีก

แต่ด้วย Proof of Stake ปัญหาฮาร์ดแวร์และพลังงานไฟฟ้า จะไม่จำเป็นอีกต่อไป

ด้วยกลไกสุ่มเลือกผู้ตรวจสอบ (Pseudo-random Election) ระบบ Proof of Stake จะสุ่มมอบสิทธิ์ในการยืนยันธุรกรรมให้ผู้ใช้เพียงคนเดียวต่อหนึ่งบล็อก

ผู้ตรวจสอบ (Validator) จะมีหน้าที่หลอม (Forge) หรือ สร้าง (Mint) บล็อกใหม่บนบล็อกเชน คล้ายกับการขุด (Mining) ของ Proof of Work และรับผลตอบแทนเป็นเหรียญหรือค่าธรรมเนียจากการทำธุรกรรมบนบล็อกนั้น

อย่างไรก็ตาม ถ้าระบบตรวจพบการปลอมแปลงข้อมูลธุรกรรม ผู้ตรวจสอบรายนั้นจะสูญเสียเงินที่ตนได้คำ้ประกันไว้เป็นบทลงโทษ และต้องผ่านกระบวนการสุ่มเลือกเพื่อตรวจสอบใหม่อีกครั้ง

ในการเลือกผู้ตรวจสอบสำหรับการสร้างบล็อก นอกจากโชคแล้ว ปริมาณเหรียญที่ถูกวางค้ำประกันไว้ก็เป็นอีกปัจจัยสำคัญที่ระบบจะพิจารณา บางเครือข่ายยังเลือกผู้ตรวจสอบที่มีประวัติการทำงานที่ดีอีกด้วย

อย่างไรก็ตาม PoS อาจส่งผลให้เกิดการการรวมศูนย์อำนาจ หากระบบเลือกผู้ตรวจสอบจากจำนวนสินทรัพย์ที่วางค้ำประกันไว้เพียงอย่างเดียว ดังนั้น บล็อกเชนที่เป็น PoS จึงมีระบบป้องกันในจุดนี้ เช่น การจำกัดจำนวนครั้งที่สามารถเป็นผู้ตรวจสอบได้ติดต่อกัน หรือ การจำกัดเพดานทรัพย์สินที่สามารถวางค้ำประกันได้ เป็นต้น

สรุป

หากเปรียบเทียบกัน Proof of Work และ Proof of Stake แตกต่างกันที่กระบวนการตรวจสอบบล็อก และการเลือกผู้ตรวจสอบหรือนักขุด

ระบบ PoW เลือกผู้ตรวจสอบจากผู้ใช้ที่แก้สมการทางคณิตศาสตร์เร็วที่สุดในระบบ ส่วน PoS จะสุ่มเลือกผู้ตรวจสอบจากเหรียญที่วางค้ำประกันไว้

อย่างไรก็ตาม ผลเสียที่อาจตามมาในทั้งสองระบบคือการรวมศูนย์อำนาจเมื่อเวลาล่วงผ่านไป โดยนักขุดอาจรวมตัวกันสร้าง Mining Pool ในระบบ PoW เพื่อแบ่งรางวัลกัน หรือผู้ตรวจสอบอาจถูกสุ่มเลือกซ้ำในระบบ PoS เมื่อวางสินทรัพย์ค้ำไว้ในจำนวนมาก และมีประวัติการทำงานที่ดีอย่างต่อเนื่อง

ทั้งนี้ บล็อกเชนยังเป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างใหม่ จึงเป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นว่าในอนาคตอันใกล้นี้ บล็อกเชนจะพัฒนาไปในทิศทางใด ระหว่าง Proof of Work หรือ Proof of Stake ที่จะได้รับการยอมรับมากกว่ากัน? หรือจะมีระบบใหม่มาแทนที่?

เพื่อจะได้ไม่พลาดข่าวสารและบทความดี ๆ เกี่ยวกับบล็อกเชนและคริปโทเคอร์เรนซี อย่าลืมกดติดตาม Bitkub Academy แหล่งรวมความรู้คู่การลงทุนในคริปโท!

อ้างอิง

BBC, Medium, Siamblockchain, Binance, Ledger