Ostrożnie! Dużo tekstu.
Proof of Stake jest popularną alternatywą dla algorytmu konsensusu Proof of Work. Mechanizm ten nie wykorzystuje mocy obliczeniowej do potwierdzania transakcji, ale postawione monety dostarczane przez walidatory. Proof of Stake może znacznie zmniejszyć zużycie energii, a także zwiększyć decentralizację, bezpieczeństwo i skalowalność.
Jednak Proof of Stake może nie być tak wygodny dla użytkowników, którzy nie mają dostępu do kryptowaluty, a także może wiązać się z ryzykiem ataku 51% na blockchainy o niskiej kapitalizacji rynkowej. Ponieważ Proof of Stake jest niezwykle wszechstronny, ma szeroką gamę odmian dla różnych łańcuchów bloków i zadań.
Wstęp
Proof of Stake jest obecnie najpopularniejszym algorytmem konsensusu w wielu sieciach blockchain, ale ze względu na dużą liczbę odmian może być trudny do zrozumienia. Co więcej, prawie niemożliwe jest znalezienie tego mechanizmu w jego oryginalnej formie. Jednak wszystkie rodzaje Proof of Stake działają w oparciu o te same koncepcje, których zrozumienie pomoże Ci podjąć najlepszą decyzję przy wyborze blockchainu.
Co oznacza Dowód stawki?
Algorytm konsensusu Proof of Stake został wprowadzony w 2011 roku na forum Bitcointalk w celu rozwiązania problemów związanych z Proof of Work. Chociaż oba te mechanizmy dążą do osiągnięcia konsensusu w sprawie łańcucha bloków, robią to na różne sposoby. Jeśli użytkownicy Proof of Work wykonują prace obliczeniowe, uczestnicy Proof of Stake muszą jedynie stawiać monety.
Jak działa dowód stawki?
Mechanizm Proof of Stake opiera się na losowym procesie selekcji, który wyznacza walidator z grupy węzłów. Aby to zrobić, system wykorzystuje kombinację czynników, w tym czas trwania stakowania monet, randomizację i bezpieczeństwo finansowe węzła.
W systemach Proof of Stake w kontekście tworzenia bloków używany jest termin kucie, a nie wydobywanie, ale można spotkać obie opcje. Większość kryptowalut Proof of Stake jest uruchamiana z dostawą wstępnie utworzonych monet, dzięki czemu węzły mogą natychmiast rozpocząć pracę.
Aby wziąć udział w procesie tworzenia bloku, użytkownicy blokują pewną liczbę monet w sieci, dodając je do stakowania. Liczba postawionych monet zwiększa szansę na to, że każdy węzeł zostanie wybrany na kolejnego walidatora: im większa stawka, tym większe szanse. Aby zapewnić sprawiedliwy wybór węzłów bez faworyzowania najbogatszych, w procesie selekcji wykorzystuje się unikalne metody, takie jak losowy wybór bloków i wybór czasu trwania stawki.
Losowy wybór bloku
W przypadku losowego wyboru bloków walidatory są określane poprzez wyszukiwanie węzłów o najmniejszej wartości skrótu i największej kwocie stawki. W takim przypadku zazwyczaj można z góry przewidzieć, kto zostanie kolejnym walidatorem, ponieważ liczba postawionych monet przez każdego uczestnika jest publicznie dostępna.
Wybór według czasu trwania stawki
Wybierając na podstawie czasu trwania stawki, walidatorzy są określani na podstawie tego, jak długo ich tokeny były stawiane. Czas trwania oblicza się, mnożąc liczbę dni, przez które moneta była postawiona, przez liczbę postawionych monet.
Po utworzeniu bloku czas trwania jest resetowany do zera, więc upłynie trochę czasu, zanim ten sam węzeł zostanie wybrany do utworzenia kolejnego bloku, co uniemożliwi bogatym węzłom zdominowanie łańcucha bloków.
Weryfikacja transakcji
Każda kryptowaluta z algorytmem konsensusu Proof of Stake ma swój własny zestaw reguł i metod zapewniających wydajność sieci.
Węzeł wybrany do utworzenia nowego bloku weryfikuje ważność transakcji, podpisuje blok i dodaje go do łańcucha bloków. W nagrodę walidator otrzymuje część opłat transakcyjnych z dodanego bloku, a w niektórych blockchainach także nagrodę w postaci monet.
Jeśli uczestnik nie chce już być inicjatorem, zdobyte przez niego nagrody i stawianie monet zostaną na pewien czas zablokowane. Daje to systemowi możliwość sprawdzenia, czy inicjator dodał do blockchainu fałszywe bloki.
Które blockchainy korzystają z Proof of Stake?
Większość blockchainów, które pojawiły się po Ethereum, wykorzystuje mechanizmy konsensusu Proof of Stake. Zazwyczaj każdy mechanizm jest modyfikowany w celu dostosowania do potrzeb sieci. Następnie przyjrzymy się im bardziej szczegółowo. Samo Ethereum jest obecnie w trakcie przejścia na Proof of Stake poprzez aktualizację Ethereum 2.0.
Sieci Blockchain korzystające z Proof of Stake lub jego odmian obejmują:
1. Łańcuch BNB
2. Inteligentny łańcuch BNB
3. Solana
4. Lawina
5. Polkadot
Korzyści z dowodu stawki
Ponieważ Proof of Stake pod wieloma względami przewyższa Proof of Work, jest on stosowany w prawie wszystkich nowych blockchainach. Jego zalety to:
Zdolność adaptacji
Proof of Stake stara się sprostać zmieniającym się potrzebom użytkowników i ewoluującemu blockchainowi, co znajduje odzwierciedlenie w pojawianiu się nowych i różnorodnych odmian algorytmu. Mechanizm ten jest wielofunkcyjny i nadaje się do większości zadań typu blockchain.
Decentralizacja
Węzły uruchomieniowe stały się bardziej dostępne, a celem sieci jest zachęcenie użytkowników do ich uruchamiania. System motywacyjny i proces randomizacji również powodują, że sieć jest bardziej zdecentralizowana. Pomimo istnienia pul stawek, prawdopodobieństwo, że danej osobie uda się utworzyć blok w ramach Proof of Stake, jest znacznie wyższe. Zmniejsza to potrzebę tworzenia pul stakingowych.
Efektywności energetycznej
W porównaniu do Proof of Work, Proof of Stake jest niezwykle energooszczędny. W takim mechanizmie koszt uczestnictwa zależy od ekonomicznego kosztu obstawiania, a nie od kosztu obliczeniowego rozwiązywania zagadek. Zatem uruchomienie tego mechanizmu konsensusu wymaga znacznie niższych kosztów energii.
Skalowalność
Ponieważ Proof of Stake nie opiera się na fizycznych maszynach w celu osiągnięcia konsensusu, jest to mechanizm bardziej skalowalny. Nie wymaga to kupowania ogromnych farm górniczych i wydatkowania dużej ilości energii. Korzystanie z wielu walidatorów w sieci jest znacznie tańsze, łatwiejsze i bardziej dostępne.
Bezpieczeństwo
Mechanizm stakingu zachęca inicjatora do tworzenia wyłącznie zweryfikowanych bloków. Jeśli sieć wykryje oszukańczą transakcję, walidator straci część swoich stawek i prawo do tworzenia blokad w przyszłości. Zatem jeśli udział w stawce jest większy niż nagroda, nieuczciwy weryfikator straci więcej monet, niż otrzyma.
Aby przejąć kontrolę nad siecią i przeprowadzić oszukańcze transakcje, węzeł musi posiadać większy udział w sieci – nazywa się to atakiem 51%. Można to jednak zrobić tylko wtedy, gdy zdobędziesz 51% monet w obiegu, co jest praktycznie niemożliwe.
Jednak w niektórych przypadkach może to być wadą – przyjrzymy się temu dalej.
Wady dowodu stawki
Mimo że Proof of Stake ma wiele zalet w porównaniu z Proof of Work, nadal ma pewne wady:
Widelec
Dzięki standardowemu mechanizmowi Proof of Stake nie ma barier dla wydobycia po obu stronach widelca. Jednak dzięki Proof of Work wydobycie po obu stronach będzie prowadzić do wysokich kosztów energii. Korzystanie z Proof of Stake może znacznie obniżyć koszty, umożliwiając użytkownikom „stawianie” po obu stronach widelca.
Dostępność
Do stakowania użytkownicy będą potrzebować natywnych tokenów blockchain – można je kupić za pośrednictwem giełdy lub w inny sposób. Czasami skuteczne obstawianie może wymagać znacznych inwestycji.
Mechanizm Proof of Work pozwala na pracę na tanim sprzęcie górniczym lub nawet jego wypożyczenie. Dzięki temu użytkownicy mogą dołączyć do puli i szybko zacząć weryfikować transakcje oraz zarabiać pieniądze.
Atak 51%
Chociaż Proof of Work również jest podatny na ataki 51%, to blockchainy z mechanizmem Proof of Stake są na nie bardziej podatne. Jeśli cena tokena spadnie lub blockchain będzie miał niską kapitalizację rynkową, atakujący mogą teoretycznie kupić ponad 50% tokenów po niskiej cenie i przejąć kontrolę nad siecią.
Dowód pracy i dowód stawki
Porównując te dwa mechanizmy konsensusu, pojawia się kilka kluczowych różnic.
Istnieje jednak wiele różnych wersji Proof of Stake na blockchainach. Wiele różnic będzie zależeć od konkretnych celów mechanizmu.
Odmiany mechanizmu dowodu stawki
Proof of Stake jest wysoce elastyczny. Deweloperzy mogą zmieniać mechanizm zgodnie ze specyfiką blockchainu. Poniżej przedstawiono niektóre z najczęstszych odmian.
Delegowany dowód stawki (DPoS)
Delegowany dowód stawki umożliwia użytkownikom obstawianie monet bez konieczności zostania weryfikatorem. W tym przypadku pełnią rolę delegatów: przekazują środki na obstawianie za pośrednictwem walidatora i otrzymują część nagród za blok. Im więcej delegatów popiera potencjalnego walidatora, tym większe są szanse na jego wybór. Zazwyczaj delegaci kierują się wysokością zachęty oferowanej przez walidatorów, a także swoją reputacją.
Nominowany dowód stawki (NPoS)
Nominowany dowód stawki to model konsensusu opracowany przez Polkadot. Pod wieloma względami jest podobny do delegowanego dowodu stawki, ale z jedną kluczową różnicą: jeśli osoba nominowana (delegat) inwestuje środki za pośrednictwem złośliwego modułu sprawdzającego, również ryzykuje utratę swoich środków.
Nominowani mogą wybrać maksymalnie 16 walidatorów, za pośrednictwem których przekażą środki na stakowanie. Sieć następnie równomiernie rozdzieli monety pomiędzy wybranymi walidatorami. Polkadot wykorzystuje także kilka teorii gier i teorii wyborów, aby określić, kto stworzy nowy blok.
Dowód posiadania uprawnień (PoSA)
BNB Smart Chain korzysta z protokołu Proof of Staked Authority w celu osiągnięcia konsensusu sieciowego. Ten mechanizm konsensusu łączy w sobie dowód uprawnień i dowód stawki, umożliwiając walidatorom na zmianę tworzenie bloków. Dozwolona jest grupa 21 aktywnych walidatorów, wybranych na podstawie kwoty BNB, którą postawili lub delegowali w swoim imieniu. Grupa ta jest wybierana codziennie, a Sieć BNB przechowuje informację o tym wyborze.
Wniosek
Metody dodawania bloków do sieci znacznie się zmieniły od czasu powstania Bitcoina. Teraz użytkownicy nie muszą polegać na mocy obliczeniowej, aby stworzyć kryptokonsensus. Zamiast tego mogą skorzystać z algorytmu Proof of Stake, który ma wiele zalet i okazał się skuteczny. Być może z biegiem czasu jego alternatywa, mechanizm Proof of Work, będzie używany tylko przez Bitcoin i niewielką liczbę innych sieci. Niezależnie od tego, Proof of Stake z pewnością tu zostanie.
