Резюме
Proof of Stake — популярный механизм консенсуса и альтернатива Proof of Work. Вместо использования вычислительной мощности для проверки транзакций валидаторы должны делать ставки на средства. Это значительно снижает необходимое энергопотребление. Proof of Stake также улучшает децентрализацию, безопасность и масштабируемость.
Однако Proof of Stake может быть менее доступным для новых пользователей, не имеющих доступа к криптовалютам. Атаку 51% также можно легко осуществить с помощью блокчейнов с низкой 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. Однако при таком большом количестве вариаций может быть сложно понять его основные концепции. В наши дни вы вряд ли встретите его в первозданном виде. Однако все виды доказательств доли имеют одни и те же фундаментальные 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 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 совершенно разный. Вместо того, чтобы предоставлять трудоемкие доказательства, участники лишь доказывают, что они вложили средства.
Как работает доказательство доли?
Алгоритм Proof of Stake использует псевдослучайный процесс выборов для выбора валидаторов из группы узлов. Система использует комбинацию факторов, включая продолжительность ставки, элемент рандомизации и богатство узлов.
В системах Proof of Stake блоки «подделываются», а не добываются. Однако вы все еще можете услышать термин «добытый», который используется до сих пор. Большинство криптовалют Proof of Stake запускаются с запасом «предварительно подделанных» монет, что позволяет узлам немедленно проверять транзакции.
Пользователи, желающие подделывать блоки, должны заблокировать определенное количество монет в сети, это называется стейкингом. Размер ставки определяет шансы узла быть выбранным в качестве валидатора для создания следующего блока: чем больше ставка, тем выше шансы. В процесс выбора добавляются уникальные методы, чтобы избежать чрезмерного предпочтения самых богатых узлов в сети. Двумя наиболее часто используемыми методами являются случайный выбор блоков и возраст ставок.
Случайный выбор блоков
В методе случайного выбора блоков валидаторы выбираются путем поиска узлов с наименьшим значением хеш-функции и наибольшей долей. Поскольку размеры ставок общедоступны, другие узлы обычно могут предсказать следующего валидатора.
Возраст средств
Метод возраста средств предполагает выбор узлов в зависимости от того, как долго их монеты были поставлены на карту. Возраст средств рассчитывается путем умножения количества дней размещения средств на поставленную сумму.
Как только узел создал блок, возраст его средств обнуляется, и ему придется подождать определенное время, прежде чем он сможет создать следующий блок: эта мера не позволяет крупнейшим узлам контролировать блокчейн.
Проверка транзакций
Каждая криптовалюта, использующая Proof of Stake, имеет свой собственный набор правил того, что она считает идеальным 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. Узел получает комиссию за транзакцию блока, а в некоторых блокчейнах — вознаграждение в виде новых монет.
Если узел больше не хочет создавать блоки, его ставка и вознаграждения будут разблокированы только через определенный период. Эта мера дает сети время для проверки того, что узел не добавил мошеннические блоки.
Какие блокчейны используют Proof of Stake?
Большинство пост-Ethereum-блокчейнов используют механизмы консенсуса Proof of Stake. Обычно механизм настраивается с учетом потребностей сети. Мы рассмотрим эти варианты позже в статье. Сам Ethereum в настоящее время переходит на Proof of Stake с Ethereum 2.0.
Сети блокчейна, использующие Proof of Stake или какую-либо его форму, включают следующее:
1. Сеть БНБ
2. Смарт-цепочка BNB
3. Солана
4. Лавина
5. Горошек
Преимущества доказательства доли
Proof of Stake имеет множество очевидных преимуществ перед Proof of Work. По этой причине новые блокчейны почти всегда используют Proof of Stake. К его преимуществам относятся:
Адаптивность
По мере изменения потребностей пользователей и блокчейнов Proof of Stake также может измениться. Большое количество доступных адаптаций подтверждает это. Механизм универсален и может легко адаптироваться к большинству 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 существуют пулы ставок, 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 вычислительных задач. Этот механизм приводит к значительному сокращению энергии, необходимой для запуска механизма консенсуса.
Масштабируемость
Поскольку Proof of Stake не полагается на физические машины для достижения консенсуса, он более масштабируем. Нет необходимости иметь огромные майнинговые фермы или потреблять большое количество энергии. Добавление большего количества валидаторов в сеть обходится дешевле, проще и доступнее.
Безопасность
Стейкинг служит для валидатора финансовым стимулом не обрабатывать мошеннические транзакции. Если сеть обнаружит мошенническую транзакцию, узел потеряет всю свою долю, а также возможность участвовать в консенсусе в будущем. Пока ставка остается выше вознаграждения, мошеннический валидатор будет больше терять, чем получать.
Чтобы иметь возможность взять под контроль сеть и, таким образом, одобрить мошеннические транзакции, узел должен иметь контрольный пакет акций сети, это называется атакой 51%. В зависимости от стоимости криптовалюты это может быть очень дорого, поскольку вам нужно будет контролировать 51% предложения криптовалюты, чтобы получить контроль над сетью.
Однако это также может быть недостатком, о котором мы расскажем ниже.
Недостатки доказательства доли
Хотя Proof of Stake имеет много преимуществ перед Proof of Work, у него все же есть некоторые недостатки:
Вилки
Благодаря классическому механизму Proof of Stake нет никаких препятствий для майнинга по обе стороны форка. При использовании Proof of Work майнинг с обеих сторон будет тратить энергию. При использовании Proof of Stake стоимость намного ниже, а это означает, что люди могут «ставить» на обе версии, возникшие в результате форка.
Доступность
Чтобы начать стейкинг, вам понадобятся монеты собственной валюты блокчейна. Для этого необходимо приобрести токен посредством обмена или другим способом. В зависимости от необходимой суммы вам могут потребоваться значительные инвестиции, чтобы начать 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 получать доход.
Атака 51%
Хотя Proof of Work также подвержен атакам 51%, их гораздо проще реализовать с помощью Proof of Stake. Если цена токена упадет или у блокчейна будет низкая капитализация, теоретически дешевле будет купить более 50% токенов и контролировать сеть.
Сравнение Proof of Work и Proof of Stake
Когда мы сравниваем два механизма консенсуса, мы видим некоторые фундаментальные различия.
Однако 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 модифицировать механизм в соответствии с конкретными вариантами использования блокчейна. Вот некоторые из наиболее часто встречающихся.
Что такое делегированное доказательство доли (DPoS)?
Делегированное доказательство доли позволяет пользователям ставить монеты, не становясь валидатором. В этом случае они помещают их под контроль валидатора, чтобы разделить вознаграждение за блок. Чем больше средств вложено в поддержку валидатора, тем выше его шансы на выбор. Валидаторы обычно могут изменить сумму, разделяемую с делегатами, в качестве стимула. Репутация валидатора также является важным фактором для делегатов.
Назначенное доказательство доли (NPoS)
Designated Proof of Stake — это консенсусная модель, разработанная Polkadot. Он имеет много общего с делегированным доказательством доли, но имеет одно ключевое отличие. Если делегатор сделает ставку на злонамеренного валидатора, он также может потерять свою долю.
Делегаторы могут выбрать до 16 валидаторов для участия в ставке. Затем сеть также распределит их участие среди выбранных валидаторов. Polkadot также использует несколько подходов из теории игр и теории выборов, чтобы определить, кто создаст новый блок.
Доказательство полномочий и доли (PoSA)
BNB Smart Chain использует Proof of Authority и Stake для создания сетевого консенсуса. Этот механизм консенсуса сочетает в себе Proof of Authority и Proof of Stake, позволяя валидаторам по очереди создавать блоки. К участию допускаются группы из 21 активного валидатора, выбранные на основе суммы BNB, которую они застейкали, или того, кто за ними делегирован. Этот набор определяется ежедневно, и сеть BNB записывает этот выбор.
Заключение
Способ добавления блоков транзакций в сеть существенно изменился со времен Биткойна. Нам больше не нужно полагаться на вычислительные мощности для достижения криптоконсенсуса. Система Proof of Stake имеет множество преимуществ, и опыт показал, что она работает. Со временем кажется, что Биткойн скоро станет лишь одной из немногих сетей Proof of Work. На данный момент похоже, что Proof of Stake никуда не денется.
