Proof of Stake (PoS) - это алгоритм консенсуса, который используется в блокчейн-технологии для подтверждения транзакций и создания новых блоков в цепи. Он отличается от более распространенного алгоритма Proof of Work (PoW), который требует вычислительной мощности для решения сложных математических задач. Вместо этого PoS основан на доле криптовалюты, которую участники сети держат и готовы "застейкать" (заблокировать) как гарантию своей честности.
В PoS, участники сети, называемые стейкерами, выбираются для создания новых блоков и проверки транзакций на основе количества криптовалюты, которую они заморозили как залог (стейк). Чем больше криптовалюты стейкер удерживает, тем больше вероятность того, что его блоки будут выбраны. Это создает стимул действовать честно и поддерживать безопасность сети, так как у них есть реальные активы на кону.
Основное преимущество заключается в более низком энергопотреблении по сравнению с PoW, а также в отсутствии необходимости в специализированном оборудовании для майнинга биткоина. Это делает алгоритм более экологичным и доступным. Однако, он также подвержен риску концентрации монет в руках нескольких больших держателей, что может вызвать вопросы о децентрализации.
Крупные технологические компании, такие как PayPal, Square и Tesla, начали внедрять поддержку криптовалюты, что придает этой технологии дополнительную легитимность и распространение.
Как работает Proof of Stake
В отличие от алгоритма Proof of Work (PoW), который требует вычислительных мощностей и конкуренции майнеров для создания блоков, PoS базируется на участии владельцев криптовалюты и их финансовом интересе в сети.
В системе участники, называемые стейкерами, блокируют (ставят в залог) свои активы в сети. Вероятность того, что их блок будет выбран для создания нового блока или подтверждения транзакции, зависит от количества заложенных ими монет. Чем больше сумма залога, тем выше шанс стать выбранным. Стейкеры, которые были выбраны, работают над созданием нового блока. В PoS нет необходимости в решении сложных задач, как в PoW. Вместо этого, создание блока основано на выборе стейкера и его активности в сети. Это снижает энергопотребление и обеспечивает более экологичный процесс.
Когда пользователь создает новый блок, он также отвечает за проверку транзакций в этом блоке. Таким образом, алгоритм обеспечивает безопасность сети и предотвращает двойные траты. Система включает механизмы наказания, которые пытаются мошенничать или действовать в ущерб сети. Если стейкер не соблюдает правила, его залог может быть потерян, что служит стимулом для честного участия. PoS способствует децентрализации блокчейн-сети, так как он основан на распределенном участии пользователей, а не на майнинг-фермах. Этот алгоритм обеспечивает безопасность блокчейна, минимизируя вероятность атак и усиливая ответственность стейкеров за поддержание интегритета сети.
Преимущества
Преимущества в сравнении с другими алгоритмами консенсуса, заключаются во многих аспектах, которые делают PoS более эффективным и экологически устойчивым. Вот подробное описание основных преимуществ:
В 2019 году известный криптовалютный инвестор Кристофер Коул использовал биткоин для проведения первой транзакции на МКС, отправив средства с Земли на борту МКС.
Одним из наиболее явных преимуществ является его низкое энергопотребление. Поскольку в PoW майнеры решают сложные математические задачи с использованием вычислительной мощности, это требует значительных объемов электроэнергии. Тут нет необходимости в подобных вычислениях, и пользователи участвуют в процессе без значительных энергозатрат. В свете растущей озабоченности вопросами экологии и изменения климата, алгоритм становится более привлекательным вариантом для блокчейн-систем. Он способствует сокращению выбросов углерода и снижению экологического воздействия. Также способствует более широкому распределению криптовалюты и управлению сетью. Поскольку участники сети должны иметь залог, это мотивирует большее количество людей стать стейкерами и участвовать в процессе консенсуса. Это способствует более децентрализованным системам, что уменьшает риски централизации. Алгоритм предлагает более эффективные механизмы обеспечения безопасности сети. Стейкеры, вкладывая свои средства в сеть, имеют больший интерес в её надежности и честности. Это делает сеть более устойчивой к атакам и снижает вероятность многих видов мошенничества.
Недостатки
Один из основных недостатков заключается в том, что он может способствовать неравномерному распределению криптовалюты. Участники, имеющие больший объем монет, получают больше вознаграждений и власти в сети. Это может привести к появлению олигархии в системе, что ухудшит децентрализацию и равноправие участников. Алгоритм может быть менее доступным для новых участников, так как им нужно иметь средства для стейкинга (залога). Это создает барьер для входа в систему, что может привести к снижению инклюзивности и разнообразия участников. Хотя он и снижает риск атаки 51% (когда один участник получает контроль над более чем половиной стейков в сети), это не означает, что атаки невозможны. Атаки могут произойти, если злоумышленники обладают достаточно большими средствами. Это не исключено, хотя и более сложно, чем в PoW.
Для участия и получения наград, стейкеры должны быть онлайн и активными. Это означает, что если пользователь потеряет доступ к сети или не сможет по какой-либо причине поддерживать постоянное подключение, он может упустить возможность участвовать в процессе консенсуса и заработать вознаграждение. Активные участники ставят свои средства в залог, и если они нарушат правила сети или будут подвержены атакам, они могут потерять свои средства. Это означает, что они несут финансовый риск, что может быть проблемой для некоторых пользователей. В PoS может быть сложно установить правила и механизмы регулирования в сравнении с PoW, где майнинг обычно подчиняется более четким и понятным правилам. Это может вызвать неопределенность и конфликты в сообществе.
Proof of Work и Proof of Stake
| Параметр | Proof of Work (PoW) | Proof of Stake (PoS) |
|---|---|---|
| Энергопотребление | Высокое | Низкое |
| Экологическая устойчивость | Неэкологичное | Экологичное |
| Зависимость от вычислительной мощности | Да | Нет |
| Пользователи | Майнеры | Стейкеры |
| Залог в сети | Не требуется | Требуется |
| Вознаграждение | Награда за майнинг (блоки) | Награда за стейк (транзакции) |
| Децентрализация | Уменьшается при концентрации мощности | Поддерживается |
| Возможность атаки 51% | Возможна, но сложно | Возможна, но сложно |
| Риск потери средств | Вложения в оборудование | Вложения в криптовалюту |
Существует опасение, что квантовые компьютеры, когда-нибудь станут достаточно мощными, чтобы подвергнуть угрозе криптографические алгоритмы, используемые в криптовалюте, включая алгоритм SHA-256, используемый в биткоине. Это побудило разработчиков к работе над квантовоустойчивыми алгоритмами.
Какие блокчейны используют Proof of Stake
- Ethereum переходит с PoW на PoS. Ethereum 2.0 внедряет алгоритм в виде Ethereum 2.0 Beacon Chain, что позволяет участникам ставить в залог свои ETH для поддержки сети и получения наград.
- Cardano использует PoS с уникальным алгоритмом, называемым Ouroboros, для обеспечения безопасности сети и голосования по обновлениям.
- Polkadot основана на PoS и использует механизм голосования и стейкинга для принятия решений и обеспечения безопасности.
- Tezos изначально разработанный с учетом алгоритма. Он предоставляет участникам право голоса по обновлениям протокола и получение наград через стейкинг.
- Avalanche сочетает в себе PoS и другие консенсус-механизмы. Он предоставляет гибкость и масштабируемость для обеспечения безопасности.
- Solana использует PoS, но также внедряет технологии, увеличивающие скорость и производительность сети.
В то время как большинство технологий обычно автоматизируют деятельность сотрудников на периферии, блокчейны автоматизируют центр. Вместо того, чтобы лишать таксистов работы, блокчейн выводит из игры посредников вроде Uber и позволяет им напрямую работать с клиентами.© Виталик Бутерин
