Ключевые выводы
Proof of Stake — популярный механизм консенсуса, альтернативный Proof of Work. Вместо того, чтобы нуждаться в вычислительной мощности для проверки транзакций, валидаторы должны делать ставки на монеты. Этот факт резко снижает необходимое энергопотребление. Proof of Stake также может улучшить децентрализацию, безопасность и масштабируемость.
Однако атаку 51% можно относительно легко осуществить с помощью блокчейнов с низкой рыночной капитализацией. Поскольку Proof of Stake очень универсален, он имеет широкий спектр вариаций для разных блокчейнов и вариантов использования.
Введение
Доказательство доли на сегодняшний день является самым популярным выбором для сетей блокчейнов. Но при таком большом количестве вариаций может быть сложно понять его основные концепции. В наши дни вы вряд ли увидите его в первозданном виде. Тем не менее, все виды Proof of Stake имеют одни и те же ключевые основные концепции. Понимание этих сходств поможет вам сделать лучший выбор в отношении используемых вами блокчейнов и того, как они работают.
Что означает «Доказательство доли»?
Алгоритм консенсуса Proof of Stake был представлен еще в 2011 году на форуме Bitcointalk. Это было предложено как решение проблем Proof of Work. Хотя они оба преследуют одну и ту же цель — достижение консенсуса по блокчейну, процесс, который они используют, совершенно разный. Вместо того, чтобы предоставлять трудоемкие вычисления, участники лишь доказывают, что они поставили монеты.
Как работает доказательство доли?
Алгоритм Proof Of Stake использует псевдослучайный процесс выборов для выбора валидаторов из группы узлов. Система использует комбинацию факторов, включая возраст ставки, элемент рандомизации и богатство узла.
В системах Proof of Stake блоки «подделываются», а не добываются. Тем не менее, вы все равно можете иногда услышать термин «добытый». Большинство криптовалют Proof of Stake запускаются с запасом «предварительно подделанных» монет, что позволяет узлам запускаться немедленно.
Пользователи, участвующие в процессе форжинга, должны заблокировать определенное количество монет в сети в качестве своей ставки. Размер ставок определяет шансы того, что узел будет выбран в качестве следующего валидатора — чем больше ставка, тем больше шансы. В процесс отбора добавляются уникальные методы, отдающие предпочтение не только самым богатым узлам сети. Двумя наиболее часто используемыми методами являются рандомизированный выбор блока и выбор возраста монеты.
Случайный выбор блоков
В методе рандомизированного выбора блоков валидаторы выбираются путем поиска узлов с комбинацией наименьшего значения хеш-функции и наибольшей ставки. Поскольку размеры ставок общедоступны, следующий форгер обычно может быть предсказан другими узлами.
Выбор возраста монеты
Метод выбора возраста монет выбирает узлы в зависимости от того, как долго их токены были поставлены на кон. Возраст монеты рассчитывается путем умножения количества дней, в течение которых монеты были поставлены на ставку, на количество поставленных монет.
Как только узел создал блок, возраст его монеты сбрасывается до нуля, и он должен подождать определенный период, чтобы иметь возможность создать другой блок — это предотвращает доминирование узлов с крупными ставками в блокчейне.
Проверка транзакций
Каждая криптовалюта, использующая алгоритм Proof of Stake, имеет свой собственный набор правил и методов, которые, по ее мнению, являются наилучшей комбинацией для сети и ее пользователей.
Когда узел выбирается для создания следующего блока, он проверяет, действительны ли транзакции в блоке. Затем он подписывает блок и добавляет его в блокчейн. В качестве вознаграждения узел получает комиссию за транзакцию из блока, а в некоторых блокчейнах — вознаграждение в виде монет.
Если узел хочет перестать быть фальсификатором, его ставка и заработанные вознаграждения будут разблокированы через определенный период, давая сети время проверить, нет ли мошеннических блоков, добавленных узлом в блокчейн.
Какие блокчейны используют Proof of Stake?
Большинство блокчейнов после Эфириума используют механизмы консенсуса Proof of Stake. Обычно каждый из них модифицируется в соответствии с потребностями сети. Мы рассмотрим эти варианты позже в статье. Сам Ethereum в настоящее время находится в процессе перехода на Proof of Stake с Ethereum 2.0.
Сети блокчейна, использующие Proof of Stake или его форму, включают:
1. Сеть БНБ
2. Смарт-цепочка BNB
3. Солана
4. Лавина
5. Горошек
Преимущества доказательства доли
Proof of Stake имеет множество явных преимуществ перед Proof of Work. По этой причине новые блокчейны почти всегда используют Proof of Stake. Его преимущества включают в себя:
Адаптивность
По мере того, как меняются потребности пользователей и блокчейны, меняется и Proof of Stake. Это ясно видно по огромному количеству доступных адаптаций. Механизм универсален и легко подходит для большинства случаев использования блокчейна.
Децентрализация
Большему количеству пользователей рекомендуется запускать узлы, поскольку это более доступно. Этот стимул и процесс рандомизации также делают сеть более децентрализованной. Хотя пулы ставок существуют, у человека гораздо больше шансов успешно создать блок в рамках Proof of Stake. В целом, это снижает потребность в пулах ставок.
Энергоэффективность
Proof of Stake невероятно энергоэффективен по сравнению с Proof of Work. Стоимость участия зависит от экономической стоимости размещения монет, а не от вычислительных затрат на решение головоломок. Этот механизм приводит к значительному снижению энергии, необходимой для запуска механизма консенсуса.
Масштабируемость
Поскольку Proof of Stake не полагается на физические машины для достижения консенсуса, он более масштабируем. Нет необходимости в огромных майнинговых фермах или в крупных источниках энергии. Добавление большего количества валидаторов в сеть обходится дешевле, проще и доступнее.
Безопасность
Стейкинг служит финансовым стимулом для валидатора, чтобы он не обрабатывал мошеннические транзакции. Если сеть обнаружит мошенническую транзакцию, валидатор потеряет часть своей доли и право на участие в будущем. Таким образом, пока ставка превышает вознаграждение, валидатор потеряет больше монет, чем получит в результате мошеннической деятельности.
Чтобы эффективно контролировать сеть и одобрять мошеннические транзакции, узел должен владеть контрольным пакетом акций сети, что также известно как атака 51%. В зависимости от стоимости криптовалюты получить контроль над сетью может быть практически невозможно, поскольку вам потребуется приобрести 51% ее оборотных средств.
Недостатки доказательства доли
Хотя Proof of Stake имеет много преимуществ по сравнению с Proof of Work, у него все же есть некоторые недостатки:
Разветвление
Благодаря стандартному механизму Proof of Stake нет никаких препятствий для майнинга обеих сторон вилки. В рамках Proof of Work майнинг с обеих сторон приведет к пустой трате энергии. При использовании Proof of Stake стоимость намного меньше, а это означает, что люди могут «ставить» на обе стороны вилки.
Доступность
Чтобы начать делать ставки, вам понадобится собственный запас токенов блокчейна. Для этого вам необходимо приобрести токен через обмен или другим способом. В зависимости от требуемой суммы вам могут потребоваться значительные инвестиции, чтобы начать эффективно делать ставки.
С Proof of Work вы можете купить дешевое оборудование для майнинга или даже арендовать его. Благодаря этому вы можете присоединиться к пулу и начать быстро проверять и зарабатывать.
51% атака
Хотя Proof of Work также подвержен атакам 51%, с Proof of Stake их можно значительно упростить. Если цена токена падает или блокчейн имеет низкую рыночную капитализацию, теоретически может быть дешево купить более 50% токенов и контролировать сеть.
Доказательство работы против Доказательства доли
Когда мы сравниваем два механизма консенсуса, мы видим несколько основных различий.
Тем не менее, в блокчейнах существует множество механизмов Proof of Stake. Многие различия будут зависеть от конкретного используемого механизма.
Другие механизмы консенсуса, основанные на Proof of Stake
Proof of Stake легко адаптируется. Разработчики могут изменить точный механизм в соответствии с конкретными случаями использования блокчейна. Ниже приведены некоторые из наиболее часто встречающихся
Делегированное доказательство доли (DPoS)
Делегированное доказательство доли позволяет пользователям ставить монеты, не становясь валидатором. В этом случае они размещают их за валидатором, чтобы разделить вознаграждение за блок. Чем больше делегатов сделают ставку на возможного валидатора, тем выше вероятность его выбора. Валидаторы обычно могут изменить сумму, разделенную с делегаторами, в качестве стимула. Репутация валидатора также является важным фактором для делегаторов.
Номинированное доказательство доли (NPoS)
Номинированное доказательство доли — это консенсусная модель, разработанная Polkadot. Он имеет много общего с делегированным доказательством доли, но имеет одно ключевое отличие. Если номинатор (делегатор) сделает ставку на злонамеренного валидатора, он также может потерять свою ставку.
Номинаторы могут выбрать до 16 валидаторов для ставки. Затем сеть поровну распределит свою долю между выбранными валидаторами. Polkadot также использует несколько подходов из теории игр и теории выборов, чтобы определить, кто создаст новый блок.
Доказательство заинтересованных полномочий (PoSA)
BNB Smart Chain использует Proof of Staked Authority для создания сетевого консенсуса. Этот механизм консенсуса сочетает в себе Proof of Authority и Proof of Stake, позволяя валидаторам по очереди создавать блоки. Принять участие может группа из 21 активного валидатора, выбранная по количеству BNB, которое они поставили или делегировали за собой. Этот набор определяется ежедневно, и сеть BNB сохраняет выбор.
Заключение
Способ добавления блоков транзакций в сеть существенно изменился со времен Биткойна. Теперь нам больше не нужно полагаться на вычислительные мощности для достижения криптоконсенсуса. Система Proof of Stake имеет множество преимуществ, и история показала, что Proof of Stake работает. Со временем кажется, что Биткойн станет лишь одной из немногих оставшихся сетей Proof of Work. На данный момент кажется, что Proof of Stake никуда не денется.
