Proof of Stake — делегированное, связанное или чистое?
В отличие от PoW, который контролирует добычу следующего блока исключительно за счет вычислительной мощности (решение вычислительно-ресурсоемкой задачи — первый с правильным результатом побеждает), PoS работает с реальным случайным алгоритмом. Давайте посмотрим на этот консенсус, и его улучшенные варианты. Но сначала разберем, что такое Proof of Stake.
Доказательство доли — это механизм консенсуса, в котором определяется следующий участник, которому разрешено генерировать следующий блок в сети цепочки блоков. По сравнению с процессом Proof of Work, он более масштабируем, дешевле и потребляет значительно меньше энергии.
«Ставка», то есть количество монет, которыми владеет участник, особенно важна. Доля этой ставки в общем объеме всех монет в системе, также влияет на вероятность, с которой участнику разрешено сгенерировать следующий блок.
В упрощенном виде процедуру можно представить как классическую лотерею. Все монеты в большом горшке. Монета вытягивается, и ее владелец — валидатор (майнер) следующего блока. Таким образом, те, у кого больше монет, имеют больше шансов стать следующим майнером.
В основе этого принципа лежит довольно простая идея: тот, кому есть что терять (например, держатель большого количества монет), не заинтересован в обмане других участников майнинга, поскольку это дискредитирует всю систему.
Также, используется тьехнология стейкинга, участия или приверженности к блокчейну. При стекинге, криптовалюта депонируется и замораживается на определенный период времени. За это стейкхолдеры получают вознаграждение. Проще говоря, это можно рассматривать как процент или дивиденд за хранение и депонирование криптовалюты. Вознаграждение за стейкинг обычно исчисляется в годовом процентном соотношении. Однако, в некоторых случаях она может быть значительно больше, а в некоторых — меньше. Сумма варьируется, так как у каждого крипто-проекта она своя. Награда за блок может быть в той же криптовалюте или в другой.
Стейкинг используется в цепочке блоков для определения одного или нескольких участников, которым разрешено добавлять следующий блок в цепочку блоков.
Те, кто делегирует свои токены, могут принимать участие в голосовании на определенных блокчейнах и иметь право голоса в дальнейшем развитии сети и приложений.
Как работает Proof of Stake
Доказательство доли в основном основано на узлах в сети. Транзакции отправляются на узлы для объединения в блоки и проверки. Затем механизм консенсуса решает, какой узел или узлы выберут транзакции для проверки.
Какие узлы определяются, может зависеть от различных факторов. Некоторые блокчейны имеют ограниченное количество валидаторов, избираемых делегатами. Эти делегаты используют свою долю для назначения валидатора, и получают за это вознаграждение за блок.
Часто вводятся механизмы для распознавания вредноносного поведения, и наказания за него. Некоторые блокчейны используют модель репутации, которая наказывает ненадежных участников. Код, определяющий, как работает Proof of Stake, часто бывает сложным.
Преимущества
По сравнению с Proof of Work (PoW), Proof of Stake приводит к значительному снижению энергопотребления. В PoW новые блоки должны добываться путем проверки или решения сложных задач. Как и в случае с Биткойном, для этого требуются огромные вычислительные мощности, что приводит к высокому потреблению энергии.
Времена, когда вы могли добывать ВТС с помощью старой видеокарты, которая вам больше не нужна, давно прошли. Любой, кто хочет участвовать в майнинге сегодня, должен не только платить за большие счета за электроэнергию, но и иметь возможность позволить себе дорогое специализированное оборудование.
Частные майнеры конкурируют с компаниями, которые занимаются крупномасштабной добычей. Майнинг-фермы часто находятся в странах с низкими затратами на электроэнергию.
Участвовать в блокчейне Proof of Stake проще и дешевле. Во многих случаях, достаточно купить криптовалюту и делегировать ее. Однако, с некоторыми блокчейнами Proof of Stake это возможно с крупными затратами. Например, с DASH вам понадобится 1000 DASH для работы мастерноды. Другие криптовалюты позволяют делегировать в стейкинг с небольшими суммами.
Многие криптобиржи, такие как Binance, предлагают своим пользователям возможность стейкига через платформу, это имеет свои трудности. Большей популярностью пользуются мобильные приложения, такие как SpaceBot.
С Proof of Stake сеть не подвергается риску манипулирования несколькими майнерами, обладающими наибольшей хэш-мощностью.
Минусы
В некоторых блокчейнах размер стека определяет, какой участник будет выбран для создания нового блока. Если несколько игроков, например учредители или ранние инвесторы, владеют очень крупными акциями, это может нанести ущерб небольшим долям.
Кроме того, крупные участники сохраняют большинство голосов и, таким образом, контролируют развитие блокчейна. Это, по сути, противоречит идее децентрализации, и идее о том, что блокчейн поддерживается многими мелкими игроками.
Один контраргумент касается того, в чем обвиняют Proof of Work: высоких требований к оборудованию. Оборудование предназначено для решения сложных математических задач, требующих огромных вычислительных мощностей. Поскольку это не относится к Proof of Stake, нет никаких препятствий для тех, кто хочет манипулировать сетью.
Bonded Proof of Stake (BPoS)
С Bonded Proof of Stake, самой известной формой PoS (Ethereum), все участники, которые хотят принять участие в следующем раунде майнинга, вносят любую сумму в качестве депозита. Эти крипто-активы служат в качестве безопасности, и затем фактически находятся на счете доверительного управляющего, а сама система является доверительным управляющим.
Если сумма была внесена, потенциальный майнер больше не может свободно распоряжаться этим кредитом. Участник теперь определяется из группы потенциальных майнеров, при этом вероятность быть выбранным тем выше, чем больше монет вы вложили изначально. Если майнер найден, он может сгенерировать следующий блок и опубликовать его в реестре. Если большинство участников сети принимает новый блок, делегатор получает вознаграждение и свой депозит обратно.
Однако, если большинство участников отклонят новый блок, деньги, использованные майнером, не будут возвращены. Стимул вести себя правильно при создании следующего блока велик, так как за неправильное поведение налагаются санкции.
Delegated Proof of Stake (DPoS)
В отличие от BPoS, владелец монеты получает право голоса, взвешивание которого основывается на количестве хранимых монет (процедура, которая используется, например, на платформах блокчейн EOS и Cosmos). С этим правом голоса избирается валидатор, который может создать новый блок. Так что это должны быть особо надежные участники.
Из всей совокупности всех валидаторов, теперь определяется подмножество тех, кто может получать вознаграждение за свою работу. Если валидатор ведет себя неправильно, сеть проголосует против него. Если он надежен, он может рассчитывать на регулярный доход в качестве майнера.
Еще одна группа в этом процессе — «делегаты». Вы не можете добывать блоки, но заботитесь об управлении системой, то есть об организации и технической реализации соответствующей экосистемы. Делегаты не принимают собственных решений, а вносят предложения по изменениям всему сообществу, которое, в свою очередь, голосует за изменения.
Pure Proof of Stake (PPoS)
По сути, процесс Pure Proof of Stake был изобретен Сильвио Микали (профессор компьютерных наук и искусственного интеллекта в Массачусетском технологическом институте). По сей день он все еще относительно неизвестен, но очень многообещающий, и поэтому стоит его рассмотреть.
Консенсус в PPoS достигается в два этапа. На первом этапе из системы случайным образом выбирается одна монета, которая также назначается кошельку. Владелец этой монеты по определению является майнером следующего блока. При случайном определении, открытый ключ майнера соответственно, становится известен в сети.
Фактическое вычисление следующего блока, конечно же, происходит очень быстро, потому что можно полностью отказаться от сложных алгоритмов.
На следующем, втором этапе, система определяет еще 1000 монет. По соображениям производительности, этот механизм по утверждению определяется не системой или центральным голосованием, а лотереей, которую каждый владелец монеты проводит сам. Если его принимают, он получает билет Winnig, который служит подтверждением в сети, что он действительно был выбран алгоритмом.
Вместе с билетом Winnig участник также распространяет свое мнение о предлагаемом блоке майнера. Если достигается большинство, блок считается подтвержденным или отклоненным. Поскольку между двумя майнерами практически отсутствует состояние гонки, софт-форк (две временно независимые версии блокчейна) и связанные с этим проблемы, маловероятны.
Итак, каков наилучший подход в PoS?
Каждый консенсус по блокчейну должен одновременно решать следующие проблемы:
- Безопасность
- Масштабируемость (скорость)
- Децентрализация (распределение власти над системой)
Сегодня экосистема Биткойн и Эфириум находится в руках нескольких майнинговых пулов. Здесь справедливо можно говорить об олигополии, если не о монополии. Следовательно, нет реального распределения власти по двум системам, поскольку майнинговые пулы фактически имеют единоличное право проверять блоки по своему вкусу, изменять транзакции или даже впоследствии манипулировать всей цепочкой. Очень жаль, но часто упоминаемая демократия на самом деле не существует ни в одной из этих двух экосистем.
Однако при нейтральном взгляде есть следующие существенные различия:
В DPoS количество свидетелей и делегатов ограничено планом. Это неизбежно ведет к централизации. Хотя это намного ниже, чем, например, в настоящее время с Биткойном или Эфириумом, он все еще не полностью децентрализован.
Также возможно, что некоторые участники объединятся, чтобы сформировать группы по интересам, чтобы целенаправленно влиять на решения.
Подобное возникает с BPoS, поскольку фактическое количество монет в процессе лотереи определяет вероятность того, кто будет следующим майнером. Конечно, тот, у кого меньше монет, также может внести меньшую сумму на счет условного депонирования. Таким образом, концентрация добычи на нескольких «богатых» участниках является почти неизбежным следствием. Так что настоящей демократии на данный момент нет, потому что тот, у кого много монет, может определять больше, чем тот, у кого их мало.
В этом аспекте PPoS на самом деле ведет себя иначе. Поскольку и майнеры, и валидаторы теоретически выбираются чисто случайным образом, концентрация с помощью этого метода на нескольких майнинговых пулах статистически практически невозможна.
Еще одно отличие — это обращение с цепными вилками и, как следствие, к «ничего не поставлено на карту». Поскольку форк практически невозможен с PPoS, экосистеме не нужно заниматься решением этой проблемы.