Proof of Work และ Proof of Stake คือ ข้อดีข้อเสีย

หลายคนอาจจะทราบดีแล้วว่า Cryptocurrency นั้นมีความปลอดภัยด้วย Blockchain แต่จริง ๆ แล้วยังมีกุญแจสำคัญอีกดอกหนึ่งที่ทำให้การทำงานของ Blockchain นั้นสมบูรณ์ และมีความปลอดภัย นั่นก็คือ Proof of Work และ Proof of Stake ซึ่งคิดว่าคงผ่านหูหลายๆคนมาบ้างแล้ว แต่อาจจะไม่ได้รู้เกี่ยวกับสองคำนี้มากเท่าไหร่

เพราะฉะนั้นแล้วในบทความนี้เราจะมาอธิบายให้ทุกคนฟังว่า Proof of Work และ Proof of Stake คือ อะไร สำคัญอย่างไร ข้อดีข้อเสียคืออะไร และมีความแตกต่างกันอย่างไร ไปอ่านพร้อมกันได้เลย

“ถ้าไม่คิดจะสู้ ก็จงอุดอู้อยู่กับคำว่าแพ้”

สารบัญ บทความ

Consensus Protocol

เป็นไปได้ว่าคนเกินกว่าครึ่งที่อยู่ในโลกของ Blockchain และ Cryptocurrency ยังไม่รู้จักคำนี้ แต่ว่าจริง ๆ แล้ว Consensus Protical หรือ Consensus Algorithm นั้นเป็นรากฐานแรกและสำคัญของการกระจายอำนาจ (Decentralized)

Consensus แปลว่า ‘เสียงส่วนใหญ่’ หรือ ‘เอกฉันท์’ ระบบนี้เองที่จะให้การโอนเงิน ส่งเงิน หรือการทำธุรกรรมต่าง ๆ ไม่จำเป็นต้องมีตัวกลาง หรือบุคคลที่สาม แต่จะใช้เสียงส่วนมากในระบบในการตรวจสอบ และอนุมัติ ซึ่งแต่ละ Blockchain ก็จะมีการใช้ระบบ Consensus ที่แตกต่างกันออกไป และนั่นก็คือ Proof of Work และ Proof of Stake ที่เราได้ยินกันบ่อยๆนั่นเอง

Proof of Work คือ

Proof of Work (Pow) เราขอแปลเป็นไทยว่า ‘การพิสูจน์ด้วยการลงแรง’ เป็นระบบ Consensus Protocal ดั้งเดิม ที่จริงแล้วระบบนี้มีมาก่อนการเกิดของ Bitcoin เสียอีก โดยในปี ค.ศ. 1993 นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ชาวอเมริกันชื่อ Cynthia Dwork และ Moni Naor นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ชาวอิสราเอล เป็นผู้คิดค้นระบบนี้ขึ้นมา แต่ยังไม่ได้มีชื่อระบบอย่างเป็นทางการ

จนกระทั่ง Markus Jakobsson นักวิจัยด้านข้อมูลและความปลอดภัยของคอมพิวเตอร์ และ Ari Juels นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ และศาสตราจารย์มหาวิทยาลัย Cornell ได้ตั้งชื่อให้กับระบบนี้ว่า ‘Proof of Work’ ที่ไปปรากฏอยู่ในเอกสารที่พวกเขาตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 1999 และคาดว่าหลังจากนั้น Satoshi Nakamoto ได้นำระบบนี้มาผสานเข้ากับ Bitcoin ในปี 2008

การทำงานของ Proof of Work

อย่างที่บอกว่าการทำงานของ Proof of Work คือ การพิสูจน์ด้วยการลงแรง ซึ่งหมายถึงการใช้แรงการประมวลผมของคอมพิวเตอร์ ในการสุ่มแก้ไขสมการทางคณิตศาสตร์ของระบบ เพื่อยืนยันธุรกรรม และรับสิทธิ์ในการสร้าง Block ใหม่ กระบวนการนี้เราเรียกว่า ‘การขุด’ (Mining) ส่วนเจ้าของคอมพิวเตอร์ก็คือ ‘นักขุด’ (Mienr) นั่นเอง

ใครที่ทำการขุดหรือแก้สมการได้ก่อนจะกลายเป็นผู้ตรวจสอบ (Validator) จะได้รับสิทธิ์ในการสร้าง และเพิ่ม Blocck ใหม่ลงใน chain นั้น และนอกจากนี้ยังได้รับรางวัลที่เรียกว่า ‘Block Reward’ ที่จะเป็นเหรียญของ chain นั้นๆในปริมาณที่กำหนด ยกตัวอย่างของ Bitcoin เช่น หากเราแก้สมการได้ก่อน เราจะได้ Block reward เป็นจำนวน 6.25 BTC ตามการนับของ Bitcoin Halving

และเพื่อที่จะสามารถแก้สมการได้ก่อน จึงจำเป็นต้องมีคอมพิวเตอร์ที่มี CPU และการ์ดจอที่ทรงพลัง ใช้ในการประมวลผลให้เร็วเพื่อแข่งกับคนอื่น ยิ่งคอมพิวเตอร์แรงยิ่งมีโอกาสชนะก่อนคนอื่น PoW ยังมีระบบ Dificalty เป็นความยากของสมการที่จะแปรผันตามจำนวนของนักขุดที่มีในระบบ ยิ่งมีนักขุดมาก สมการยิ่งยากขึ้น

รูปที่ 1 Cynthia Dwork และ Moni Naor นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ชาวอิสราเอล เป็นผู้คิดค้นระบบ Proof of Work

ข้อดีของ Proof of Work

สามารถป้องกันการเกิด Double Spending หรือการให้สินทรัพย์หน่วยนั้นซ้ำเกินกว่า 1 ครั้ง ต่อ 1 ธุรกรรม
ป้องกันการโดนโจมตีแบบ Distributed Denial of Service attack (DDoS) คือ การใช้คอมพิวเตอร์หลายเครื่องส่งคำขอหรือธุรกรรมต่างๆเข้ามาที่ Server ในปริมาณมากเพื่อให้เกิด Over transection และทำให้ระบบล่ม ซึ่ง PoW จะกระจายคำขอต่างๆไปให้นักขุดหลายคนได้ และเพราะ Blockchain ไม่มีศูนย์กลางนั่งเอง
เป็นการสร้างเหรียญใหม่ที่จะเพิ่มเข้ามาในระบบอย่างมีหลักการ

ข้อเสียของ Proof of Work

มีการรวมตัวกันขุดเป็นกลุ่มที่เรียกว่า ‘Pool Mining’ เพื่อเพิ่มโอกาสในการชนะการขุดและแบ่งรางวัลกันภายในคนที่เข้าร่วม Pool นั้น หากรวมเป็นกลุ่มใหญ่จะกลายเป็นการรวมศูนย์ ซึ่งขัดกับเป้าหมายที่ตั้งไว้ว่ากระจายศูนย์
นักขุดต้องลงทุนในการซื้อคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ในการขุดอื่น ๆ ที่ค่อนข้างมีราคาแพง และใช้พลังงานในการขุดมาก นักขุดต้องแบกรับค่าไฟที่ต้องเปิดให้คอมพิวเตอร์ทำงานตลอด 24ชั่วโมง

Tip ; การขุด Bitcoin ในช่วงปลายปี 2021 ถึงต้นปี 2022 ใช้พลังงานสูงสุดอยู่ที่ 200 Terawatt ต่อชั่วโมง ซึ่งมากกว่าการใช้พลังงานของประเทศอาร์เจนตินาที่มีประชากร 45 ล้านคน

Credit ; https://news.climate.columbia.edu

Proof of Stake คือ

เป็นอีกหนึ่ง Consensus Algorithm มีจุดประสงค์เพื่อการยืนยันธุรกรรมเหมือนกันกับ Proof of Work แต่แตกต่างกันที่กระบวนการ ซึ่งเราขอแปลเป็นไทยว่า ‘การพิสูจน์ด้วยการลงเงิน’ เป็นระบบที่มาทีหลัง Proof of Work

Proof of Stake (PoS) ปรากฏออกมาครั้งแรกใน Whitepaper ปี 2012 โดย Sunny King และ Scott Nadal ซึ่งเป็นข้อมูลเกี่ยวกับเหรียญที่ชื่อว่า Peercoin เป็นเหรียญแรกสุดที่เริ่มต้นการใช้ Algorithm แบบ PoS ซึ่งหลังจาก Peercoin ก็ได้มีเหรียญอื่นๆที่เริ่มใช้ Pos รวมไปถึงเหรียญอันดับ2 อย่าง Etherurm เองก็ได้เปลี่ยนจาก Pow เป็น Pos มาเมื่อเดือนกันยายน ปี 2022 ที่ผ่านมานี้เอง

การทำงานของ Proof of Stake

อีกเป้าหมายหลักของ Proof of Stake คือการมาแก้ปัญหาของ Proof of Work ในเรื่องของพลังงานที่ใช้ในการขุด เพราะอย่างที่บอกไปว่า Proof of Stake เป็นการพิสูจน์ด้วยการลงเงิน ซึ่งจะเปลี่ยนจากการใช้คอมพิวเตอร์แรงๆในการขุด เป็น ใช้การวางเงินหรือสินทรัพย์ค้ำประกัน (Stake) ไปในระบบ เพื่อแลกกับสิทธิ์ในการตรวจสอบ และยืนยันธุรกรรมแทน

ซึ่งระบบจะคำนวณว่าใครจะได้เป็นผู้ยืนยันธุรกรรม (Validator) จาก จำนวนเหรียญ และ ระยะเวลาที่ Stake หรือเราอาจเรียกได้ว่า ถ้ารวยก็มีโอกาสมากกว่า เพราะยิ่งเรา Stake จำนวนเหรียญมาก ยิ่งมีโอกาสได้เป็นผู้ตรวจสอบ และยืนยันธุรกรรมสูง

เมื่อมี Block ใหม่เกิดขึ้นมา เราที่เป็นผู้ตรวจสอบก็เลือกว่าจะทำการตรวจสอบ Block ไหน ระบบจะสุ่ม Block ขึ้นมา ถ้าเป็น Block ที่เราได้เลือกไว้เราก็จะได้รางวัลเป็นส่วนหนึ่งของค่าธรรมเนียม (Gas fee) ของธุรกรรมนั้น หรือในบางครั้งอาจจะเป็นเหรียญใหม่ในระบบ

รูปที่ 2 Sunny King และ Scott Nadal เป็นผู้คิดค้นระบบ Proof of Work ข้อมูลเท่าที่มี ณ ปัจจุบันยังไม่ทราบตัวตนที่แท้จริงของทั้งคู่

ข้อดีของ Proof of Stake

ลดการใช้พลังงานได้อย่างมหาศาล และจะช่วยแก้ปัญหาเรื่องสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจในระยะยาวได้
ต้นทุนต่ำ ทำให้ดึงคนเข้ามาร่วมได้มาก ช่วยให้เกิดการกระจายศูนย์ได้มากขึ้น

ข้อเสียของ Proof of Stake

อาจเกิดการโจมตีได้หากคนนั้นถือเหรียญมากกว่า 51% ของระบบ ซึ่งเป็นไปได้ยากมาก ๆ
อาจเกิดการรวมศูนย์ได้หากมีการ Stake เหรียญปริมาณมากเพื่อหวังว่าจะได้เป็น Validator เพียงคนเดียว แต่ก็ได้มีการตั้งเงื่อนไขเพื่อแก้ช่องโหว่เช่น กำหนดจำนวนครั้งที่จะได้เป็น Validator ติดต่อกัน หรือ กำหนดเพดานจำนวนเหรียญที่สามารถ Stake ได้

Consensus รูปแบบอื่นๆ

นอกจาก Pow และ PoS แล้ว จริงๆยังมี Consensus Algorithm รูปแบบอื่นๆอีกรวมแล้ว 7รูปแบบ ดังนี้

Proof of Work (PoW)
Proof of Stake (PoS)
Proof of Authority (PoA)
Proof of Burn (PoB)
Proof of Capacity (PoC)
Proof of Elapsed Time (PoET)
Proof of Activity (PoA)

แต่เราขอไม่พูดถึงระบบอื่นๆ เพราะมันจะเยอะจนเกินไป และบางระบบยังไม่ได้มีการใช้งานที่จริงจังในโลก Ctypto รวมไปถึงบางระบบยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าสามารถกระจายศูนย์ได้จริงหรือไม่

สรุป

ไม่ว่าจะระบบไหนก็มีข้อดีและข้อเสียที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับนักพัฒนาว่าจะนำรูปแบบไหนไปใช้ให้เหมาะกับแต่ละโปรเจกต์ จริงๆแล้วอาจจะมีมากกว่า 7รูปแบบ ที่เราได้กล่าวไป อาจมีการผสมผสานอื่นๆเข้ามาอีก เพราะอย่าลืมว่าการพัฒนาเทคโนโลยีไม่เคยหยุดนิ่ง เราอาจได้เห็นรูปแบบอื่น ๆ มาเพิ่มอีก หรือได้เห็นบางเหรียญเลือกที่จะเปลี่ยนรูปแบบอีกให้เหมาะตามแต่ละช่วงเวลา ก็ต้องรอติดตามกันต่อไปได้ที่ Investplanet.com