Ключові висновки
Гібридний консенсус PoW/PoS поєднує майнінг proof-of-work (PoW) та стейкінг proof-of-stake (PoS), щоб підвищити безпеку блокчейну і якість врядування.
У гібридних системах і майнери, і власники токенів беруть участь у валідації блоків, що ускладнює контроль мережі будь-якою однією стороною.
Основна перевага гібридного консенсусу полягає в тому, що він обмежує врядувальну владу майнерів, дозволяючи власникам токенів відхиляти блоки або голосувати за зміни протоколу.
Гібридні системи додають складності порівняно з чистими мережами PoW або чистими мережами PoS, що може вплинути на прийняття та доступність для розробників.
Вступ
Алгоритм консенсусу блокчейну — це набір правил, які визначають, хто може додавати нові блоки, та як мережа узгоджується щодо поточного стану реєстру. Два найвідоміші підходи — proof-of-work і proof-of-stake; кожен із них має свої відомі сильні та слабкі сторони.
Гібридні системи PoW/PoS намагаються поєднати переваги обох підходів. Зобов’язуючи брати участь у валідації блоків і майнерів, і власників токенів, ці мережі можуть розподілити владу прийняття рішень і зменшити деякі вектори атак. У цій статті пояснюється, як працює гібридний консенсус, на прикладі Decred як основному.
Як працює Proof-of-Work
У чистому блокчейні proof-of-work майнери змагаються, щоб розв’язати математичну головоломку. Той, хто першим знаходить дійсне розв’язання, отримує право додати наступний блок і отримати винагороду за блок. Мережа приймає ланцюг з найбільшою накопиченою обчислювальною роботою як легітимну версію.
Це означає, що майнери мають значний вплив на мережу. Будь-яка зміна правил консенсусу протоколу вимагає підтримки більшості майнерів. Для софтфорку потрібна достатня майнінгова потужність, щоб гарантувати коректну обробку транзакцій. Хардфорк розділяє мережу, і майнери фактично вирішують, який ланцюг залишиться.
Основний ризик безпеки в чистому PoW — це атака 51%. Якщо одна сутність контролює більше 50% хеш-потужності мережі, вона потенційно може переписати нещодавню історію транзакцій, майнуючи альтернативний ланцюг у таємниці та випускаючи його пізніше. Це дорого на великих мережах на кшталт Bitcoin, але залишається проблемою для менших ланцюгів.
Як працює Proof-of-Stake
У консенсусі proof-of-stake (PoS) право додавати новий блок визначається обсягом криптовалюти, яку учасник «заcтейкував» або заблокував як заставу. Це прибирає енергоємний майнінг, але вводить інший набір компромісів.
Одне поширене занепокоєння щодо чистого PoS — проблема «нічого не в ставці». У сценарії форку валідаторам PoS майже нічого втрачати, валідуючи кілька конкуруючих ланцюгів, адже це майже не коштує їм. Це може підірвати здатність мережі дійти єдиного узгодженого стану.
Ще одним міркуванням є розподіл токенів. Майнери PoW зазвичай продають частину своїх винагород, щоб покривати витрати на обладнання та електроенергію, що підтримує циркуляцію монет на ринку. Валідатори PoS мають значно нижчі витрати й можуть з часом накопичити зростаючу частку від обсягу циркулюючої пропозиції.
Як вони поєднуються в гібридній системі
Гібридні системи накладають валідацію proof-of-stake поверх бази proof-of-work. Замість того щоб обирати один із двох підходів, ці блокчейни використовують обидва механізми разом. Порівняння цих двох підходів можна знайти в матеріалі про proof-of-work vs. proof-of-stake.
У дизайні Decred майнер PoW знаходить дійсний блок за допомогою обчислювальної роботи, але цей блок не додається до ланцюга одразу. Спочатку він має отримати схвальні голоси від групи випадково обраних власників квитків PoS. Блок вважається дійсним, якщо він набирає щонайменше 3 голоси з 5 випадково вибраних квитків.
Це створює структуру «переваги стримування та противаг». Майнери не можуть одноосібно нав’язати зміни або цензурувати транзакції без згоди стейкерів. Водночас рівень PoW зберігає витрати на енергію, через що переписування ланцюга стає дорогим.
Приклад Decred
Decred належить до найпомітніших реалізацій гібридного консенсусу PoW/PoS. Її компонент PoS вимагає від учасників заблокувати токени DCR, щоб купити «квитки». Ціна квитка встановлюється ринковим механізмом із ціллю 40 960 активних квитків у будь-який момент часу.
Коли майнер PoW створює дійсний блок, для голосування за цей блок випадково обираються 5 квитків. Якщо щонайменше 3 з 5 голосують за його схвалення, блок додається до ланцюга. Якщо більшість відхиляє його, звичайні транзакції блока повертаються до mempool. Важливо, що виборці PoS можуть позбавити майнерів їхньої винагороди за блок, не втрачаючи власної винагороди, що обмежує здатність майнерів діяти всупереч інтересам мережі.
У червні 2023 року зацікавлені сторони Decred ухвалили дві важливі зміни консенсусу через процес голосування в ланцюжку. DCP-0011 оновив алгоритм хешування PoW з BLAKE-256 на BLAKE3 та представив алгоритм коригування складності ASERT. DCP-0012 змінив розподіл винагороди за блок: 1% іде майнерам PoW, 89% — виборцям PoS, а 10% — Казначейству.
Це суттєвий зсув порівняно з початковим розподілом 60/30/10 і відображає пріоритети спільноти щодо більш потужної моделі врядування, домінованої PoS.
Врядування Decred також виходить за межі валідації блоків. Зацікавлені сторони голосують за оновлення протоколу через процес ончейн-ратифікації: зміна може активуватися лише тоді, коли щонайменше 75% голосувальних квитків схвалюють її протягом чотиритижневого періоду. Рішення на рівні проєктних витрат ухвалюються за допомогою системи пропозицій Politeia, що фінансується за рахунок 10% виділення Казначейству.
Переваги безпеки гібридного консенсусу
Гібридна модель суттєво підвищує вартість атаки більшості. У чистій мережі PoW зловмиснику потрібно контролювати понад 50% обчислювальної потужності хешування. У гібридній системі атакувальник також має контролювати значну частку активних стейкінгових квитків.
У випадку Decred отримати достатньо квитків, щоб стабільно перекривати голосування PoS, складно. Квитки можна купити лише в обмежених кількостях на блок, а купівля великої кількості підвищує ціну квитка. Після купівлі використані кошти блокуються, доки квиток не проголосує або не закінчиться термін його дії, що наражає атакувальника на будь-яке знецінення DCR, яке може статися через провалену атаку.
Ще одна перевага безпеки — прозорість. Оскільки кожен блок має бути оприлюднений і проголосований випадково відібраними власниками квитків, майнери не можуть будувати ланцюг у таємниці. Це усуває можливість атаки «майн у приватному режимі, випусти пізніше», яка є ключовим механізмом подвійної витрати в PoW.
Обмеження та міркування
Гібридні системи додають архітектурної складності. Розробникам, які створюють або інтегруються з гібридним ланцюгом PoW/PoS, потрібно враховувати додатковий рівень валідації, що може сповільнити розробку та зменшити пул доступних інструментів і експертизи.
Двохфакторна вимога також може спричиняти затримки. Блокам потрібно чекати на голосування квитків, перш ніж вони будуть остаточно зафіксовані, через що час підтвердження може бути трохи довшим, ніж у порівнянному чистому ланцюгу PoW.
Крім того, гібридний консенсус як клас дизайну охоплює широкий спектр реалізацій. Наприклад, мережі з мастернодами поєднують майнінг PoW із «стейкінгоподібною» роллю для спеціальних вузлів, але вони працюють інакше, ніж підхід Decred. Не всі гібридні системи надають однакові властивості врядування або гарантії безпеки.
Питання та відповіді (FAQ)
Що таке гібридний консенсус PoW/PoS?
Гібридний консенсус PoW/PoS — це дизайн блокчейну, який вимагає участі як майнерів (що використовують обчислювальну роботу), так і стейкерів (які блокують токени як заставу) для валідації блоків. Мета — поєднати властивості безпеки proof-of-work із перевагами врядування proof-of-stake.
Який блокчейн використовує гібридний консенсус PoW/PoS?
Decred — найвідоміший приклад. У його дизайні майнери PoW мають знаходити дійсні блоки, а власники квитків PoS — голосувати за ці блоки, перш ніж вони будуть додані до ланцюга. У 2023 році зацікавлені сторони Decred проголосували за зміщення винагороди за блок до 1% для PoW, 89% для PoS і 10% для Казначейства.
Як гібридний консенсус підвищує безпеку?
Змушуючи одночасно використовувати і майнінгову потужність, і стейкінгові квитки для додавання дійсного блока, гібридні системи підвищують вартість атаки більшості. Атакувальнику потрібно контролювати значну частку обох ресурсів одночасно, і це суттєво дорожче, ніж контроль лише одного з них.
Делегований proof-of-stake використовує власників токенів, щоб обрати фіксований набір валідаторів блоків без будь-якого компонента майнінгу. Гібридний PoW/PoS зберігає енергоємний майнінговий рівень і додає зверху голосування PoS, даючи зацікавленим сторонам право вето над майнерами. Структури врядування та припущення щодо безпеки відрізняються між цими двома підходами.
Заключні думки
Гібридний консенсус proof-of-work/proof-of-stake — це один із підходів до балансування впливу майнерів і зацікавлених сторін у врядуванні блокчейну. Поєднуючи обидва механізми, такі системи можуть забезпечувати стійкіший опір певним типам атак і більш демократичні процеси оновлення, ніж чисті PoW-ланцюги.
Додаткове читання
Що таке Proof of Work (PoW)?
Що таке Proof of Stake (PoS)?
Proof of Work (PoW) vs Proof of Stake (PoS)
Що таке алгоритм консенсусу блокчейну?
Що таке атака 51%?
Застереження: цей матеріал надається вам у форматі «як є» лише для загальної інформації та навчальних цілей, без будь-яких тверджень або гарантій. Це не слід трактувати як фінансову, юридичну чи іншу професійну пораду, і цей матеріал не має на меті рекомендувати придбання будь-якого конкретного продукту чи послуги. Вам слід звернутися по власну пораду до відповідних професійних радників. Якщо контент надано третім учасником, будь ласка, майте на увазі, що висловлені там погляди належать цьому третьому учаснику і не обов’язково відображають позицію Binance Academy. Ціни на цифрові активи можуть бути нестабільними. Вартість вашої інвестиції може зростати або падати, і ви можете не повернути вкладену суму. Ви повністю відповідаєте за свої інвестиційні рішення, і Binance Academy не несе відповідальності за будь-які збитки, які ви можете понести. Для отримання додаткової інформації див. наші Умови користування, Попередження про ризики та Умови Binance Academy.