Доказательство доли владения (proof of stake)

Что такое Proof of Stake и как это работает?

Альтернативный алгоритм консенсуса Proof of Stake стал популярным выбором в мире криптоторговли и инвестиций. Вместо использования вычислительной мощности, он основывается на монетах в стейкинге, предоставленных валидаторами. Этот механизм значительно снижает потребление энергии и повышает децентрализацию и безопасность.

Преимущества и недостатки Proof of Stake

Хотя Proof of Stake эффективен в экономии энергии и обеспечивает высокую масштабируемость, он может быть менее удобным для пользователей без криптовалюты. Кроме того, существует риск атаки 51% на блокчейнах с низкой капитализацией.

Принцип работы Proof of Stake

В алгоритме Proof of Stake выбор валидатора происходит на основе случайного выбора из группы нод. Участие в процессе форжинга (создания блоков) требует блокирования определенного количества монет в стейкинге, а затем их добавления в сеть. Чем больше монет в стейкинге, тем выше вероятность выбора ноды в качестве валидатора.

Случайный выбор и выбор по длительности стейкинга

Выбор валидатора может осуществляться двумя способами: случайным выбором блока или по длительности стейкинга. Первый метод определяет валидатора с наименьшим значением хеша и наибольшей суммой в стейкинге, второй - в зависимости от длительности, на протяжении которой монеты находились в стейкинге.

Проверка транзакций и вознаграждение валидаторов

Выбранные валидаторы проверяют действительность транзакций, подписывают блок и добавляют его в блокчейн. В качестве вознаграждения они получают комиссии за транзакции и, возможно, дополнительные монеты. Если валидатор больше не желает участвовать, его вознаграждения и монеты блокируются на некоторое время для проверки системой.

Преимущества Proof of Stake

Proof of Stake (PoS) во многих аспектах превосходит Proof of Work (PoW) и активно используется в новых блокчейнах. Его преимущества включают:

1. Адаптируемость: PoS гибко реагирует на изменения потребностей пользователей и требований блокчейна, что приводит к созданию разнообразных вариаций алгоритма. Этот механизм подходит для широкого спектра задач блокчейна.

2. Децентрализация: Запуск узлов стал более доступным, а система стимулирует их создание пользователями. Процесс рандомизации и система стимулов делают сеть более децентрализованной. Это снижает зависимость от стейкинг-пулов и увеличивает вероятность успешного создания блока отдельными участниками.

3. Энергоэффективность: PoS гораздо экономичнее в потреблении энергии по сравнению с PoW. Работа этого механизма консенсуса требует меньше энергии, так как стоимость участия зависит от экономических затрат на стейкинг, а не от вычислительных затрат на решение сложных задач.

4. Масштабируемость: PoS не требует огромных майнинг-ферм и больших энергозатрат для достижения консенсуса. Использование множества валидаторов делает сеть более масштабируемой, доступной и дешевой.

5. Безопасность: Механизм стейкинга стимулирует создание проверенных блоков. В случае обнаружения мошенничества валидатор теряет часть своего стейкинга и право на создание блоков. Это уменьшает вероятность успешной атаки 51%, так как для захвата контроля над сетью необходимо обладать более чем половиной всех монет.

Недостатки Proof of Stake

Несмотря на множество преимуществ, у PoS есть и некоторые недостатки:

1. Форки: При стандартном механизме PoS нет препятствий для майнинга с обеих сторон форка, что может привести к возникновению проблем. В отличие от PoW, где майнинг с обеих сторон требует больших энергозатрат, PoS позволяет пользователям "ставить" на обе стороны.

2. Доступность: Для участия в стейкинге требуются нативные токены блокчейна, что может потребовать значительных вложений. В отличие от PoW, где можно использовать дешевое майнинг-оборудование или арендовать его, PoS требует наличие нативных токенов.

3. Атака 51%: Хотя PoW и PoS подвержены атакам 51%, блокчейны с PoS более уязвимы для них. При низкой рыночной капитализации или падении цены токена злоумышленники могут приобрести более 50% токенов по низкой цене и получить контроль над сетью.

В целом, хотя у PoS есть свои недостатки, его преимущества делают его привлекательным выбором для многих новых блокчейнов.

Вариации механизма Proof of Stake

Proof of Stake обладает высокой адаптируемостью, что позволяет разработчикам настраивать его под конкретные потребности блокчейна. Ниже представлены некоторые из наиболее распространенных вариаций:

Delegated Proof of Stake (DPoS)

DPoS позволяет пользователям вносить монеты в стейкинг, не выступая в роли валидатора. Они действуют как делегаты, внося средства через валидатора и получая часть вознаграждений за блок. Чем больше делегатов поддерживают определенного валидатора, тем выше его шансы на выбор. Ориентируясь на предлагаемые стимулы и репутацию валидаторов, делегаты могут принимать решение.

Nominated Proof of Stake (NPoS)

NPoS, разработанный Polkadot, аналогичен DPoS, но с одним ключевым отличием: номинант, добавляя средства в стейкинг через валидатора, рискует потерять их в случае действий злонамеренного валидатора. Номинанты выбирают до 16 валидаторов, через которых вносят средства в стейкинг, а сеть равномерно распределяет монеты между ними.

Proof of Staked Authority (PoSA)

NB Smart Chain использует PoSA, комбинируя Proof of Authority и Proof of Stake, позволяя валидаторам по очереди создавать блоки. Группа из 21 активного валидатора, выбранных по количеству BNB в стейкинге или делегированных ими, участвует в форжинге блоков. Эта группа ежедневно обновляется, и BNB Chain хранит соответствующую информацию.

Заключение

С появлением Биткоина методы добавления блоков в сеть существенно изменились. Proof of Stake доказал свою эффективность и преимущества по сравнению с Proof of Work. Возможно, в будущем Proof of Stake станет основным механизмом консенсуса, в то время как Proof of Work будет использоваться лишь в некоторых сетях. Однако, независимо от того, какие изменения произойдут, Proof of Stake останется важным элементом блокчейн технологий.