Объяснение: что такое Proof of Stake (PoS) в блокчейне?

За последние пару лет блокчейн стал повсеместным термином. Все больше компаний и правительств открывают технологию блокчейна (и технологию распределённого реестра). Несмотря на быстрый рост, по-прежнему существует некоторая путаница в таких ключевых концепциях, как «что такое доказательство стейкинга» или «что такое алгоритм консенсуса в блокчейне». В конечном итоге мы неизбежно устраняем эти пробелы в информации.

Proof of Stake (PoS) — это алгоритм консенсуса, в соответствии с которым случайным образом выбранные ноды валидации (валидаторы) вносят в стейкинг нативные токены (стейкинг) сети блокчейна, чтобы предложить или аттестовать новые блоки в текущем блокчейне. Валидатор получит награды за успешное добавление блоков в блокчейн. 

Цель этой публикации — пролить свет на важные концепции блокчейна, включая:

Почему механизм консенсуса важен в блокчейне?

Механизм консенсуса — это набор правил, с помощью которых различные участники в блокчейне утверждают транзакции. Поскольку блокчейн-сети не имеют центрального органа для одобрения транзакций, протоколы консенсуса гарантируют, что все участники сети соглашаются на использование только одной версии блокчейна.

Механизм консенсуса позволяет блокчейн-сети:

• Работа без центрального органа
• Помогает создать единую версию блокчейна
• Поддерживайте безопасность и прозрачность в блокчейне.

Существуют различные типы алгоритмов консенсуса, включая Proof of Work (PoW), Proof of Stake (PoS), Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT), Proof of Burn (PoB) и другие варианты алгоритмов консенсуса.

Из этих алгоритмов консенсуса самыми популярными остаются Proof of Work (PoW) и Proof of Stake (PoS). Для энтузиастов блокчейна или начинающих пользователей важно понимать разницу между PoW и PoS.

PoW полагается на способность нод решать сложные математические проблемы, которые требуют огромного количества вычислительной мощности, потребляют электричество и имеют высокую стоимость начальной настройки.

PoS, с другой стороны, требует от валидаторов вносить токены в стейкинг вместо решения математических головоломок, тем самым сокращая потребление электроэнергии, а также блокируя период генерации и избегая централизации ресурсов. В протоколах PoS также используется псевдослучайное секвенирование для выбора валидаторов.

Как работает функция подтверждения стейкинга (PoS)

Механизм PoS состоит из двух отдельных частей. Во-первых, нода валидатора должна внести токены платформы блокчейна в качестве стейкинга. Эти токены блокируются в течение установленного периода времени. Чем выше стейкинг, тем выше вероятность того, что для ковки блока будет выбран узел.

Важно понимать, что приоритетом нод с более высокими ставками является дизайн PoS. Эта практика гарантирует, что валидатор будет иметь больше возможностей, что делает экономически невезуимым действовать иначе.

Вторая часть PoS заключается в случайном выборе валидатора для подделки (генерации) блоков. Существует несколько способов выбора валидаторов:

• В методе выбора возраста монет учитывается время, в течение которого нода валидатора внесла в стейкинг свои монеты, а также общее количество внесённых в стейкинг монет. При выборе узла в качестве валидатора его возраст монеты обнуляется. Кроме того, нода валидатора должна подождать определенное время, прежде чем создавать другой блок.

• Выбор рандомизированного блока сосредоточен на валидаторах с сочетанием самого высокого стейкинга и самого низкого хеш-значения. Важно отметить, что каждый участник сети может просматривать стейкинг, предлагаемый нодой валидатора.

После выбора узла узел валидатора проверяет транзакции в блоке, а затем подписывает блок. Другие ноды валидатора подтверждают, является ли блок действительным. Как правило, большинство валидаторов в пользу блока, блок становится частью блокчейна. Затем выбранный нода валидатора получит комиссию за транзакции в качестве награды.

Однако предположим, что блок классифицируется другими валидаторами как мошеннический (ошибка), подтверждающими блок. В этом случае выбранный валидатор теряет часть стейкинга, и процесс возобновится. Следовательно, в будущем маховик будет ограничен любыми операциями по подделке (генерации) блоков.

Плюсы и минусы консенсуса PoS

Одним из наиболее распространенных подходов к ответу на вопросы «Доказательство стейкинга» и «Доказательство работы» является сравнение преимуществ и ограничений обоих этих протоколов консенсуса.

Плюсы консенсуса PoS

• Энергоэффективный: механизм консенсуса PoS выбирает узел валидатора для подделки блока, а не PoW, где несколько майнеров соревнуются за решение проблем с блоками. Таким образом, PoS является более энергоэффективным.
• Отсутствие начальной стоимости аппаратного обеспечения для подделок (майнеров): В отличие от PoW, протокол PoS не требует, чтобы валидаторы имели высокие вычислительные ресурсы. Отсутствие высоких требований к расчётам делает участие в PoS более доступным.
• Проспекция лучшей масштабируемости:Блокчейны, использующие протокол PoS, используют различные архитектуры для масштабирования своих возможностей, например, Шардинг. Он позволяет сети блокчейна повышать пропускную способность и повышать эффективность. Шардинг позволяет блокчейнам сократить время создания блоков.

Недостатки консенсуса PoS

• Ничего не стоит ставить под стейкинг: Валидаторы (майнеры) не требуют установки аппаратного обеспечения для подделки и могут подделать блок, просто ставя свои токены в стейкинг. В случае разделения сети валидаторы могут увеличить свои награды, подделав блоки вокруг различных ветвей блокчейна, что называется проблемой «Ничего на кону». Таким образом, блокчейны, использующие протокол консенсуса PoS, требуют специальных правил или мер безопасности, чтобы предотвратить это.
• Более высокий фаворитизм в стейкинге:PoS подчеркивает размер стейкинга валидатора. Чем выше стейкинг, тем лучше будет выбрать валидатора, тем больше нод, чем менее богатых, что создаст проблему, связанную с фаворитизмом.

Какая криптовалюта использует консенсус PoS?

PoS стал более эффективным, быстрым и менее ресурсоемким механизмом консенсуса. Эти качества привели к росту количества монет, подтверждающих стейкинг. Вот некоторые из самых популярных монет, которые используют PoS в качестве механизма консенсуса.

• Ethereum (ETH): Ethereum 2.0 — это обновление блокчейна Ethereum с переходом от протокола PoW к протоколу консенсуса PoS. Фонд Ethereum запустил цепочку маяков, чтобы добавить PoS в фонд Ethereum.
• Tezos (XTZ):Tezos — это ещё один ведущий блокчейн, в котором в качестве механизма консенсуса используется PoS. Пользователи Tezos могут делегировать свои права другим участникам, которые участвуют в процессе создания и аттестации блоков.
• Tron (TRX): Tron является одной из самых популярных платформ блокчейна в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Tron использует протокол консенсуса Delegated Proof of Stake (DPoS), в соответствии с которым для проведения технического обслуживания и обслуживания блокчейн-сети выбирается несколько суперпредставителей (27).

Некоторые другие популярные криптовалюты, использующие PoS или его варианты, включают Nxt (NXT), Algorand (ALGO), Cosmos (ATOM), Peercoin (PPC), Steem (STEEM) и другие.

Почему Ethereum 2.0 использует подтверждение стейкинга?

Это подводит нас к вопросу о том, почему Ethereum 2.0 использует PoS. Основная причина заключается в том, чтобы сократить время генерации блока (или его создания). Поскольку блокчейны, использующие PoS, требуют сравнительно короткого периода для достижения консенсуса, он повышает общую пропускную способность сети.

Обновление Ethereum 2.0 направлено на дальнейшее повышение скорости ковки блоков за счёт шардинга, где каждая единая шард-цепочка будет иметь такую же способность обработки, что и сеть Ethereum 1.0 предшественника.

Переход на PoS-протокол позволит Ethereum 2.0 стать более масштабируемой, эффективной и готовой к работе с крупными транзакциями.

Что такое будущее доказательства стейкинга?

Технология блокчейна стала технологией будущего с децентрализацией в основе. Однако его высокая зависимость от вычислительных ресурсов привела к централизации майнинг-пулов, что ставит под угрозу основную цель технологии блокчейна.

Протокол консенсуса «Подтверждение стейкинга» решает некоторые важные проблемы, с которыми в настоящее время сталкивается технология блокчейна. По мере возникновения глобального спроса на экологичные технологии протокол консенсуса PoS становится нормой в блокчейн-индустрии.

Тем не менее, всегда будут обсуждаться возможности PoS и PoW, но по мере того, как всё больше блокчейнов реализуют PoS, может появиться больше перспектив. PoS-протокол будет проходить различные стадии разработки в срок, но, несомненно, является одним из самых сильнейших претендентов на протоколы консенсуса по мере продвижения вперед.