Crypto Currency Tracker logo Crypto Currency Tracker logo
Forklog 2022-10-03 11:41:07

Алгоритм консенсуса Proof-of-Stake (PoS): как он работает и почему так популярен?

Главное Proof-of-Stake (PoS) — самый популярный алгоритм консенсуса в блокчейне, на основе которого построены многие криптовалюты и блокчейн-платформы, например Ethereum, Cardano, Solana, Tezos и Algorand.Популярность PoS обусловлена отсутствием необходимости покупать дорогое оборудование для майнинга и возможностью легкого пассивного заработка через стейкинг криптовалют.Преимуществом Proof-of-Stake перед другим популярным алгоритмом Proof-of-Work (PoW) является малое потребление энергии для генерации блоков и обеспечения безопасности блокчейна; Почему и как появился Proof-of-Stake? При разработке архитектуры блокчейна, который является децентрализованным протоколом для переводов с постоянно обновляемой базой данных, возникает два ключевых вопроса: кому и по какому принципу предоставить право генерировать новые блоки;как будут одобряться транзакции для обеспечения защиты от двойных трат и прочих злоупотреблений. Решение этих вопросов привело к появлению нескольких механизмов консенсуса, то есть наборов правил, по которым участники децентрализованной сети договариваются о том, как именно транзакции могут быть утверждены и включены в новые блоки. Создатель биткоина Сатоши Накамото в октябре 2008 года в white paper первой криптовалюты предложил механизм Proof-of-Work («доказательство работы»).  Согласно PoW, операторы нод децентрализованной сети (майнеры) в режиме свободной конкуренции решают ресурсоемкие математические задачи — поиск хэша блока методом подбора. В случае успеха победивший майнер или пул получает возможность добавить найденный блок, а взамен получает награду — новые биткоины. https://forklog.com/cryptorium/chto-takoe-proof-of-work-i-proof-of-stake/ Уже спустя пару лет после запуска биткоина стало понятно, что принцип работы Proof-of-Work приводит к постоянному росту майнинговой мощности, следовательно, и затрат на электроэнергию. Кроме того, из-за необходимости использования мощного оборудования снижалась доступность майнинга. 11 июля 2011 года на популярном тогда форуме о криптовалютах Bitcointalk была предложена идея альтернативного механизма консенсуса для биткоина, который получил название Proof-of-Stake, или «доказательство доли владения».  Предлагалось, что право голоса в децентрализованной сети должны получить все ее участники в соответствии с тем, какой долей общего количества монет они владеют. Уже в августе 2012 года этот новый механизм консенсуса получил первое практическое воплощение в криптовалюте PPCoin. Новые монеты распределяли через майнинг, а транзакции могла обрабатывать любая нода, хранившая криптовалюту PPC. Та же гибридная схема консенсуса использовалась и в других ранних PoS-проектах, например в Gridcoin и Blackcoin. Первой «чистой» PoS-криптовалютой без майнинга стал блокчейн Nxt, запущенный 24 ноября 2013 года. Механизм консенсуса Proof-of-Stakе оказался настолько удачным и гибким, что в последующие годы его внедрили в сотнях криптовалют в разных вариантах и модификациях. Принцип работы Proof-of-Stake Согласно изначальной концепции Proof-of-Stakе, право на управление блокчейном предоставляется всем его участникам в соответствии с долей монет, которыми они владеют. https://youtu.be/tHCsky9GZJk Например, в криптовалюте Nxt с ее «каноническим» механизмом PoS шанс сформировать очередной блок есть у всех пользователей, имеющих в официальном кошельке NXT Client не менее 1002 NXT в течение последних 1440 блоков. При этом каждый кошелек фактически является полным узлом (нодой) и хранит собственную копию блокчейна. Такой кошелек может быть запущен как на высокопроизводительном сервере, так и на ноутбуке, микрокомпьютере Raspberry Pi и даже в облачном сервисе. Чем больше монет в кошельке NXT, тем больше вероятность, что он получит право сформировать новый блок, и тогда пользователю достанутся все комиссии за транзакции, попавшие в данный блок. В идеальном случае кошелек, который владеет 1% монет, будет формировать 1% всех новых блоков. Процесс создания блоков в Nxt и других ранних PoS-криптовалютах получил название «форджинг» (т.е. «ковка), однако к настоящему времени этот термин применяется редко. Процесс удержания криптовалюты в кошельке для получения вознаграждения за участие в обеспечении безопасности сети называется «стейкинг». Сегодня во многих PoS-криптовалютах отправка монет в стейкинг подразумевает их блокирование в специальном смарт-контракте с невозможностью перемещения в течение определенного времени, от нескольких часов до нескольких недель. Как делегирование монет повлияло на производительность PoS Использование механизма Proof-of-Stakе, когда производителем блоков может практически любой держатель криптовалюты, позволяет добиться высокого уровня децентрализации и безопасности блокчейна. Однако, согласно трилемме блокчейна, при этом приходится жертвовать производительностью. В упомянутой сети криптовалюты Nxt пропускная способность составляет всего 4 транзакции в секунду, что заметно ниже, чем у многих криптовалют, использующих консенсус PoW. Например, Dogecoin обрабатывает 33 транзакции в секунду. Чтобы найти компромисс между децентрализацией и производительностью, предложили концепцию делегирования, когда со множества кошельков монеты вместе с правом голоса могут передаваться немногим вычислительным нодам. В 2013 году Дэниэл Лаример, американский программист и криптопредприниматель, использовал эту концепцию для создания механизма Delegated Proof-of-Stake (DPoS). Впервые он был реализован в блокчейн-платформе BitShares, а затем в разных вариантах воплощен в известнейших криптопроектах EOS, Cardano, Tezos и т.п. Сегодня функция делегирования стала отраслевым стандартом и используется практически во всех имплементациях PoS. В DPoS владельцы криптовалюты могут сами не участвовать в работе сети, но передавать для этого свои монеты валидаторам — профессиональным участникам, управляющим нодами блокчейна. Взамен те обязуются начислять владельцам монет награды, часто — за вычетом небольшой комиссии. В разных блокчейнах, в зависимости от их архитектуры, число валидаторов, участвующих в производстве блоков, значительно отличается: Polkadot — до 16;BNB Chain и EOS — 21;Near — 100;Cardano — около 3200;Avalanche – около 1200;Solana — более 3400.Ethereum – более 400 тысяч. Как правило, для запуска валидатора требуется специальное оборудование с постоянным доступом в интернет, а также значительная сумма нативных монет сети. Например, валидатор в сети Ethereum должен иметь не менее 32 ETH, а валидатор Tezos — не менее 8000 XTZ. Proof-of-Stake и стейкинг Для компенсации затрат вычислительных узлов по проверке транзакций и генерации новых блоков в большинстве PoS-блокчейнов предусмотрено вознаграждение, которое выплачивают в нативных монетах данной сети. Как правило, его размер за каждый блок фиксирован, но может меняться в зависимости от текущих параметров сети. https://forklog.com/cryptorium/chto-takoe-stejking/ Например, в блокчейн-платформе Tron cуперпредставитель (так в данном случае называется валидатор), который сгенерировал очередной блок и обработал транзакции, получает 32 ТRX. Частью этой суммы он делится с пользователями, которые положили свои TRX в стейкинг и таким образом проголосовали за него.  Доходность стейкинга для валидаторов и держателей монет определяется двумя факторами: скоростью эмиссии, которая определяется фиксированным значением монет, выдаваемых на каждый новый блок;долей монет в обращении, которые заблокированы в стейкинге (Staking Ratio); Например, если в год через стейкинг выпускают 1 млн монет при общем предложении 100 млн монет, то доходность стейкинга при 50% заблокированных монет составит 2% годовых. Если же в стейкинге заблокировано 25% предложения, то доходность увеличивается вдвое, до 4% годовых. Какие разновидности Proof-of-Stake существуют На принципах PoS и делегирования разработано множество механизмов консенсуса, которые различаются рядом нюансов, например, распределением ролей между участниками децентрализованной сети. Приведем некоторые из них: Leased Proof-of-Stake (LPoS, «арендованное доказательство доли») — используется в блокчейне Waves, где пользователи за вознаграждение сдают свои монеты в аренду валидатору;Nominated Proof-of-Stake (NPoS, «номинированное доказательство доли») — используется в блокчейн-платформе Polkadot и предполагает наличие так называемых номинаторов, которые вносят залоги за валидаторов и отвечают за их добросовестность;Pure Proof-of-Stake (PPoS, «чистое доказательство доли») — применяется в сети Algorand, где валидаторы следующего блока тайно и случайным образом выбираются среди всех кошельков с балансом более 1 ALGO;Effective Proof-of-Stake (EPoS, «эффективное доказательство доли») — применяется в блокчейн-платформе Harmony. Имеет особый механизм распределения вознаграждений, поощряющий запуск множества мелких валидаторов вместо малого числа крупных, что стимулирует децентрализацию;Proof-of-Authority (PoA) — гибридный алгоритм, который сочетает доказательство доли и репутацию валидаторов, каждый из которых должен быть одобрен разработчиками. В PoA валидатор должен проходить процедуру верификации личности, схожую с KYC. Данный алгоритм использует BNB Chain. Возможен ли переход на Proof-of-Stake биткоина и других криптовалют? Высокая энергозатратность майнинга криптовалют, работающих на алгоритме PoW, уже много лет является предметом критики. Согласно недавним исследованиям Кембриджского центра альтернативных финансов, майнинг биткоина ответственен за выброс 0,1% всего антропогенного углекислого газа. Именно этот фактор стал одним из главных аргументов при попытках запрета майнинга в разных странах. Так, к концу 2021 года майнинг криптовалют запретили в Китае. В марте 2022 года Европарламент вынес на голосование вопрос о запрете криптовалют. Хотя законопроект не поддержали, он обозначил тенденцию к выдавливанию PoW из легального поля. После успешного перехода сети Ethereum на консенсус Proof-of-Stake 15 сентября 2022 года энергопотребление сети снизилось почти в 2000 раз или на 99,95%. В связи с этим с новой силой развернулось обсуждение перехода популярных PoW-криптовалют на PoS. Еще в декабре 2021 года разработчики мем-криптовалюты Dogecoin объявили о скором ее переходе на алгоритм Proof-of-Stake. Помогать им в этом процессе решил Виталик Бутерин, соучредитель Ethereum. Компания Electric Coin Company, разработчик анонимной криптовалюты Zcash, также обсуждает с сообществом перспективы перехода на PoS. По словам основателя компании Зуко Уилкокса, это не только повысит безопасность и энергоэффективность блокчейна, но и поможет привлечь владельцев ZEС к управлению протоколом. Наибольшие сомнения вызывает возможность перехода на PoS в случае биткоина. https://forklog.com/cryptorium/chto-takoe-bitkoin/ Во-первых, у первой криптовалюты не существует единого разработчика. Несколько независимых групп разработчиков ведут обсуждения всех предполагаемых нововведений, так что даже внедрение даже самых незначительных из них вызывает ожесточенные споры и занимает годы.  Во-вторых, переход на PoS не поддержат майнинговые пулы, которым этот шаг грозит потерей доходов. Примечательно, что еще в 2020 году группа разработчиков запустила форк BitcoinPoS, который криптосообщество просто проигнорировало. В свою очередь, сторонники PoW указывают на больший уровень безопасности этого алгоритма: при текущем, крайне высоком уровне децентрализации сети биткоина она практически неуязвима к внешним атакам. Что еще почитать Как работает майнинг биткоина? Что такое MEV в Ethereum и как он изменится после перехода на PoS Что такое Ethereum Classic и криптовалюта ETC? Что такое дерево Меркла? Блокчейн и криптовалюта Filecoin (FIL): что это и как работает

Read the Disclaimer : All content provided herein our website, hyperlinked sites, associated applications, forums, blogs, social media accounts and other platforms (“Site”) is for your general information only, procured from third party sources. We make no warranties of any kind in relation to our content, including but not limited to accuracy and updatedness. No part of the content that we provide constitutes financial advice, legal advice or any other form of advice meant for your specific reliance for any purpose. Any use or reliance on our content is solely at your own risk and discretion. You should conduct your own research, review, analyse and verify our content before relying on them. Trading is a highly risky activity that can lead to major losses, please therefore consult your financial advisor before making any decision. No content on our Site is meant to be a solicitation or offer.