Блокчейн. Часть 7. Proof of Stake.

Спартак Македонский

Proof of Stake переводится как «доказательство доли владения»(от англ. proof of stake, дословно: «подтверждение доли») — метод защиты в криптовалютах, при котором вероятность формирования участником очередного блока в блокчейне пропорциональна доле, которую составляют принадлежащие этому участнику расчётные единицы данной криптовалюты от их общего количества.

✅ Серия из 18 статей о блокчейне.

СОДЕРЖАНИЕ:

1) Что такое Proof of Stake?

2) Как работает Proof of Stake?

3) Безопасность алгоритма Proof of Stake.

4) Преимущества PoS над PoW.

5) Недостатки технологии Proof-of-Stake.

6) Видео. Алгоритм консенсуса (PoW vs PoS). Proof of Stake.

7) Видео. Proof of Work VS Proof of Stake - Объяснение.

1) Что такое Proof of Stake?

Алгоритм консенсуса Proof of Stake был представлен еще в 2011-ом году на форуме Bitcointalk,

Этот алгоритм впервые предложен пользователем QuantumMechanic на сайте bitcointalk.org в 2011 году как альтернатива используемого в биткоине Proof-of-Work. PoS еще называют форджингом.

Форжинг (от англ. Forging — ковка) или Минтинг (от англ. Minting — чеканка монет) — создание в различных криптовалютах новых блоков в блокчейне на основе подтверждения доли владения с возможностью получить вознаграждение в форме новых единиц и комиссионных сборов.

Первая монета, которая частично была реализована на алгоритме доказательства доли владения — Peercoin. А если быть точнее, то в PPC использовался гибридный вариант: изначально использовался принцип майнинга по алгоритму Proof-of-Work, а после того как все монеты были добыты произошел переход к Proof-of-Stake. Первыми «чистыми» монетами, которые с самого начала работали на PoS, были Nxt и Blackcoin.

2) Как работает Proof of Stake?

Алгоритм Proof of Stake использует псевдослучайный процесс выбора узла, который будет валидатором следующего блока, на основе комбинации факторов, которые могут включать в себя возраст доли (стейка), рандомизацию (случайный выбор узла) и состояние узла.

Не помешало бы отметить, что в системах Proof of Stake добыча блоков называются форгинг, а не майнинг.

Принцип работы Proof-of-Stake состоит в следующем: некоторое количество монет на счетах участников, которые участвуют в форджинге, «замораживается» в качестве некой гарантии честности узла. Монеты находятся в «замороженном» состоянии до тех пор, пока одной нодой не будет сгенерирован блок, а остальные участники не подтвердят правильность действий мастерноды. Подобная «заморозка» также является мерами предосторожности, которые помогают предотвратить атаки на сеть, избежать «двойной траты» монет и исключить возможность валидации поддельных транзакций узлами.

Криптовалюты, использующие Proof of Stake, часто начинаются с предварительной продажи монет или запускаются на алгоритме Proof of Work, а затем переключаются на Proof of Stake.

В том случае, когда система основана на Proof of Work, все больше и больше криптовалюты создается в качестве вознаграждения для майнеров, система Proof-of-Stake обычно использует комиссию в качестве вознаграждения.

C пользователей, желающих поучаствовать в процессе форжинга, требуется закрепить определенное количество монет в сети, свою долю. Размер доли влияет на вероятность того, что узел будет выбран следующим валидатором, которым будет форжить следующий блок, чем больше доля (стейк), тем больше шансы. Для того чтобы этот процесс не поддерживал только самые богатые узлы в сети, в процесс выбора добавляются более уникальные методы. Два из наиболее известных методов называются ‘Случайный Выбор Блока’ и ‘Выбор Возраста Монет’.

При методе случайного выбора валидатора блока, определяются с помощью поиска узлов с самым низким хеш значением и самой большой долей. Так как информация о долях пользователей находятся в публичном доступе, другие узлы могут предсказывать, кто будет следующим форжером.

Метод выбора возраста монеты выбирает узлы на основании того, как долго их токены были в доле (стейке). Возраст монет определяется умножение количества дней на количество монет, которые были в доле. Возраст монет сбрасывается к нулю как только узел форжит следующий блок и ему потребуется подождать определенное время, прежде чем получить возможность создать еще один, это предотвращает доминирование узлов большой доли в блокчейне.

Каждая криптовалюта, использующая алгоритм Proof of Stake, имеет свой собственный набор правил и методов, объединенных для того, что по их мнению, является наилучшей комбинацией для них и их пользователей.

Когда узел форжит следующий блок, он проверяет, действительны ли транзакции в блоке, затем подписывает блок и добавляет его в блокчейн. В качестве награды, узел получает оплату транзакций в блоке.

Если узел хочет перестать быть форгером, его доля вместе с заработанными вознаграждениями будет доступна через определенный промежуток времени, что дает сети возможность подтвердить, нет ли мошеннических блоков добавленных в блокчейн этим узлом.

В отличие от Proof-of-Work в Proof-of-Stake определяющим фактором является количество монет на счету ноды (узла). Т.е. чем большее количество монет хранится на одном кошельке, тем больше шансов сгенерировать блок и получить порцию новых монет.

Узел, который «побеждает в схватке» называется мастернодой. Принцип PoS в некотором роде схож с игрой в рулетку: чем больше ставок вы делаете (в нашем случае имеете монет), тем выше шансы выиграть (получить вознаграждение в виде криптовалюты).

3) Безопасность алгоритма Proof of Stake.

Доля работы как финансовый мотиватор того что форжинг узла не подтверждает и не создает мошеннические транзакции. В том случае если сетью будет замечена мошенническая транзакция, форжинг узел потеряет часть своей доли и прав участвовать в роли форжера в будущем. Таким образом, если доля больше вознаграждения, то валидатор потеряет больше монет, чем получит в случае попытки мошенничества.

Ради того, чтобы эффективно контролировать сеть и подтверждать мошеннические транзакции, узлу необходимо иметь контрольную долю сети, что также известно как атака 51%. В зависимости от цены криптовалюты это может быть весьма непрактичным, так как, чтобы получить контроль над сетью, необходимо будет приобрести 51% монет от общей циркуляции.

Основными преимуществами алгоритма Proof of Stake является энергоэффективность и безопасность. Большему числу пользователей предлагается запускать узлы, так как это легко и доступно. Это наряду с процессом рандомизации, также делает сеть более децентрализованной, поскольку майнинг пул больше не нужен для майнинга блоков. И так как меньше необходимости в релизе множества новых монет за вознаграждение, это помогает цене определенной монеты оставаться более стабильной.

Важно помнить, что криптовалютная индустрия быстро меняется и развивается, а также разрабатываются и экспериментируют несколько других алгоритмов и методов.

4) Преимущества PoS над PoW.

1) Энергоэффективность.

2) Низкие требования к ресурсам оборудованию.

3) Низкие комиссии.

4) Большая децентрализация.

5) Высокая стойкость к поломке оборудования.

6) Низкая вероятность проведения атаки 51%.

1) Энергоэффективность — в отличие от традиционного Proof-of-Work алгоритм Proof-of-Stake не требует огромных энергоресурсов — электроэнергия тратится только на подтверждение самих транзакций

2) Низкие требования к ресурсам оборудованию — все, что нужно, чтобы участвовать в форджинге — компьютер (обычный ПК или ноутбук), стабильный интернет и установленная программа-клиент

3) Низкие комиссии — в отличие от биткоина и других монет, которые работают на PoW и в комиссию которых закладываются кроме обработки майнерами транзакций еще и оплата счетов за электричество, транзакции монет на PoS более дешевые ввиду отсутствия расхода энергоресурсов

4) Большая децентрализация — для того, чтобы создать стабильную мастерноду и фактически иметь полную власть над процессом подтверждения транзакций, потребуется иметь просто огромное количество монет. Однако здесь есть и обратная негативная сторона — теоретически «киты» могут выкупить бо́льшую часть монет, консолидироваться и захватить власть над форджингом определенной монеты.

5) Высокая стойкость к поломке оборудования — так как форджинг не требует дорогого и сложного оборудования, то в случае поломки устройства его очень легко заменить.

6) Низкая вероятность проведения атаки 51% — чтобы совершить этот тип атаки, форджер должен обладать более чем половиной всех монет. Во-первых, это очень дорого, а, во-вторых, от атаки пострадает он сам в первую очередь, так как стоимость этих монет после проведения атаки резко упадет.

5) Недостатки технологии Proof-of-Stake.

1) Возможность совершения атаки «double-spend».

2) Невозможность оборота монет.

3) Достаточно высокий порог входа.

4) Небольшая прибыль.

1) Возможность совершения атаки «double-spend» — это атака «двойной траты средств». Дело в том, что в PoS майнить блоки можно на любой высоте. Поэтому, чтобы совершить атаку, необходимо майнить параллельно два блока — один с платежом, который уйдет к получателю, а второй — с транзакцией, которая обратно вернется майнеру. Если майнер найдет оба эти блока, то первый он подтвердит, и деньги уйдут получателю, а второй попадет в сеть для подтверждения другими участниками, деньги вернутся майнеру, и сеть продолжится уже с этого блока

2) Невозможность оборота монет — чтобы участвовать в форджинге, нужно иметь на счету определенное количество монет и не снимать их, т.е. не получится ни совершать покупки, ни обменивать монеты на бирже, ни проводить любые другие операции

3) Достаточно высокий порог входа — чтобы участвовать в форджинге, узел должен обладать определенным количеством монет (например, для Dash нужно иметь минимум 1000 DASH)

4) Небольшая прибыль — в этом случае низкие комиссии становятся не достоинством, а недостатком, так как при форджинге по получится зарабатывать так много как на майнинге

На PoS работают следующие криптовалюты: PayCoin, Blackcoin, Nxt, Clobal. В будущем Ethereum также планирует перейти на Proof-of-Stake.

6) Видео. Алгоритм консенсуса (PoW vs PoS). Proof of Stake.

7) Видео. Proof of Work VS Proof of Stake - Объяснение.

Продолжения данной серии статей по блокчейну: Что такое блокчейн. Часть 8. Гибридный PoW/PoS Консенсус.

80% случаев толпе дают заработать +20%, лишь для того, чтоб у 80% толпы забрать тех же 80% против их ожидания. Это и актуально для майнинга.

Не коллекционируйте программные коды, которые могут превратиться в деньги, а могут и так остаться, тем чем есть. Не верьте тем, у кого профессия постоянно лгать.