Пояснення: що таке Proof of Stake (PoS) у блокчейні?

Блокчейн став універсальним терміном за останні кілька років. Усе більше підприємств і урядів відкривають технологію блокчейну (та технологію розподіленого реєстру). Незважаючи на швидке зростання, все ще залишається певна плутанина щодо важливих концепцій, таких як «що таке Proof of Stake» або «що таке алгоритм консенсусу в блокчейні». Зрештою, неминуче вирішуйте ці прогалини в інформації.

Proof of stake (PoS) — це консенсусний алгоритм, згідно з яким випадково вибрані валідаційні ноди (валідатори) стейкують нативними токенами (стейкінгом) мережі блокчейну, щоб запропонувати або засвідчити нові блоки поточному блокчейну. Особа, що валідує, отримує винагороди, успішно додавши блоки в блокчейн. 

Мета цього допису — пролити більше світла на важливі концепції блокчейну, зокрема:

Чому механізм консенсусу важливий для блокчейну?

Механізм консенсусу — це набір правил, за допомогою яких різні учасники в мережі блокчейну затверджують транзакції. Оскільки блокчейн-мережі не мають центрального органу для схвалення транзакцій, протоколи консенсусу гарантують, що всі учасники мережі погоджуються на лише одну версію блокчейну.

Механізм консенсусу дає змогу аблокчейн-мережі:

• Працюйте без центрального органу влади
• Допомагає створити єдину версію блокчейну
• Підтримуйте безпеку та прозорість у блокчейні.

Існують різні типи алгоритмів консенсусу, зокрема Proof of Work (PoW), Proof of Stake (PoS), Practical Byzantine Faultlerance (PBFT), Proof of Burn (PoB) та інші зміни алгоритмів консенсусу.

З цих алгоритмів консенсусу, підтвердження роботи (PoW) і підтвердження стейкінгу (PoS) залишаються найпопулярнішими. Як ентузіаст блокчейну або особа, що приймає раніше, важливо зрозуміти різницю між PoW і PoS.

PoW покладається на здатність вузлів вирішувати складні математичні проблеми, які вимагають надзвичайної кількості обчислювальної потужності, споживає електроенергію та має високу початкову вартість налаштування.

З іншого боку, PoS вимагає від валідаторів здійснювати стейкінг токенів замість вирішення математичних головоломок, тим самим знижуючи споживання електроенергії, а також блокуючи період генерування та уникаючи централізації ресурсів. Протоколи PoS також використовують псевдовипадкове секвенування для вибору валідаторів.

Як працює Proof of Stake (PoS)

Механізм PoS включає дві окремі частини, щоб він працював. По-перше, вузол валідатора повинен внести токени платформи блокчейну як стейкінг. Ці токени блокуються протягом встановленого періоду. Більший стейкінг підвищує шанси того, що нод буде обрано для підробки блоку.

Важливо розуміти, що пріоритет нодів з вищими ставками — це спосіб розробки PoS. Ця практика гарантує, що валідатор має більше шкіри в грі, що робить економічно неможливим діяти інакше.

Друга частина PoS передбачає вибір валідатора для підробки блоків (генерації) випадковим чином. Є кілька способів вибору валідаторів:

• Метод вибору віку монети враховує час, протягом якого вузол валідатора стейкував свої монети, а також загальну кількість стейкінгових монет. Якщо валідатор вибрано вузол, його монета скидається до нуля. Крім того, вузол валідатора повинен зачекати певний час, перш ніж забирати інший блок.

• Рандомізований вибір блоку спрямований на валідаторів з поєднанням найвищого стейку та найнижчого значення хеша. Важливо зазначити, що кожен учасник мережі може переглянути стейкінг, поданий нодом валідатора.

Після вибору вузла валідатор перевіряє трансакції в блоці, після чого підписує блок. Інші вузли валідатора підтверджують, чи є блок дійсним. Оскільки правило більшості валідаторів на користь блоку, блок стає частиною блокчейну. Після цього вибраний вузол валідатора отримує комісії за транзакцію як винагороду.

Однак припустімо, що блок класифікується як шахрайський (помилка) іншими валідаторами, що підтверджують його. У цьому випадку обраний авторитет втрачає частину ставки, і процес перезапуститься. Отже, підробка буде заборонена на будь-яку діяльність з підробки блоків (генерації) у майбутньому.

Дози та мінуси консенсусу PoS

Одним із найпоширеніших підходів до надання відповідей на Доказ акцій порівняно з Доказом виконання робочих завдань є порівняння переваг і обмежень обох цих протоколів консенсусу.

Досягнення консенсусу PoS

• Енергоефективний механізм консенсусу PoS вибирає вузол валідатора для підробки блоку замість PoW, де кілька майнерів конкурують за вирішення проблем із блоком. Отже, PoS є більш енергоефективним.
• Відсутність початкової вартості апаратного забезпечення для мерчантів (майнерів): Протокол PoS не вимагає, щоб валідатори мали високі обчислювальні ресурси, на відміну від PoW. Відсутність високих вимог до обчислення робить участь у PoS більш доступною.
• Краща перспектива масштабованості:Blockchains за протоколом PoS впроваджують різні архітектури для розширення своїх можливостей, як-от шарінг. Це дозволяє блокчейну покращити пропускну здатність і стати ефективним. Сегментування дає блокчейнам змогу скоротити час формування блоку.

Консенсус PoS

• Нічого на стейці не проблема: Механізми перевірки (майнери) не потребують встановлення обладнання для підробки та можуть стимулювати блок шляхом простого стейкінгу токенів. У разі розподілу в мережі валідатори можуть максимізувати свої винагороди, підробляючи блоки навколо різних гілок блокчейну, що називається проблемою «Нічого на стейці». Отже, блокчейни за протоколом консенсусу PoS потребують спеціальних правил або заходів безпеки, щоб запобігти цьому.
• Вищі ставки фаворитизму:PoS підкреслює розмір ставки, яку має валідатор. Якщо вища ставка ставить валідатора в краще місце, щоб його можна було вибрати більше, ніж менш багаті ноди, створюючи проблему, яка відновлюється навколо фаворитизму.

Яка криптовалюта використовує консенсус PoS?

PoS виявився ефективнішим, швидким і менш ефективним механізмом консенсусу. Ці якості призвели до зростання монет, що підтверджують стейкінг. Ось деякі з найпопулярніших монет, які використовують PoS як механізм консенсусу.

• Ethereum (ETH): Ethereum 2.0 — це оновлення блокчейну Ethereum зі зміною з PoW на консенсусний протокол PoS. Фонд Ethereum запустив чейн Beacon Chain, щоб принести PoS в основу Ethereum.
• Tezos (XTZ):Tezosis ще один провідний блокчейн, який використовує PoS як механізм консенсусу. Користувачі Tezos можуть делегувати свої права іншим учасникам, які беруть участь у процесі створення блоків і атестації.
• Tron (TRX): Tron є однією з найпопулярніших блокчейн-платформ в Азіатсько-Тихоокеанському регіоні. Tron використовує консенсусний протокол делегованого підтвердження стейкінгу (DPoS), за яким для технічного обслуговування та оновлення блокчейн-мережі обирається кілька суперпредставників (27).

Деякі інші популярні криптовалютні монети, що використовують PoS, або його варіанти включають Nxt (NXT), Algorand (ALGO), Cosmos (ATOM), Peercoin (PPC), Steem (STEEM) тощо.

Чому Ethereum 2.0 використовує підтвердження стейкінгу?

Це підводить нас до питання, чому Ethereum 2.0 використовує PoS. Головна причина — прискорити створення блоку (або підробити зараз). Оскільки для досягнення консенсусу блокчейни, що використовують PoS, потрібен порівняно коротший період, це збільшує загальну пропускну здатність мережі.

Оновлення Ethereum 2.0 має на меті ще більше підвищення швидкості підробки блоків шляхом шредингу, де кожен ланцюжок сегменту матиме таку саму здатність до обробки, як мережа Ethereum 1.0 його попередника.

Якщо коротко, перехід на PoS-протокол дозволить Ethereum 2.0 стати масштабованішим, ефективним і готовим до інтенсивних застосувань у сфері торгівлі.

Що таке майбутнє підтвердження стейкінгу?

Технологія блокчейну була оприлюднена як технологія майбутнього з децентралізацією в його основі. Однак його значна залежність від обчислювальних ресурсів призвела до централізації пулів майнінгу, що створює загрозу основній меті технології блокчейну.

Протокол консенсусу Proof of Stake вирішує деякі критичні проблеми технології блокчейну, з якими зараз стикається. У міру виникнення світового попиту на зелені технології протокол консенсусу PoS стає нормою в блокчейні.

Однак завжди буде дискусія про PoS порівняно з PoW практичністю, але оскільки більше блокчейнів впроваджують PoS, більше перспектив можуть з’явитися. Протокол PoS займе свій час на різних етапах розробки, але, безперечно, він є одним із найміцніших суперників для протоколів консенсусу в міру просування.