Алгоритм Proof-of-Stake, и зачем он создан

Начнем с того, что вам по большому счету не нужно знать точные детали того, как работают криптовалюты (это для совсем ленивых), чтобы использовать их. Согласно Coinmarketrate.com, сейчас существуют платформы и кошельки, которые могут сделать использование Bitcoin или других криптовалют удобным для вас, и в будущем они будут совершенствоваться до такой степени, что вам, как пользователю, почти ничего не нужно будет знать о технических деталях. Но это в будущем, а с другой стороны, почему бы и нет? Почему бы не расширить свой кругозор? По крайней мере, всегда полезно знать, с чем вы собираетесь иметь дело.

Proof-of-Stake (POS) — это альтернативный алгоритм утверждения отдельных блоков транзакций в децентрализованном реестре — блокчейне. Концепция Proof-of-Stake гласит, что человек может проверять транзакции на основе количества монет, которыми он владеет.

Итак, говоря простым языком, вы можете добывать криптовалюту без дорогостоящего оборудования, просто владея определенным количеством монет данной криптовалюты. Возьмем на примере кошелька SpaceBot, который является мобильным приложением для стейкинга (к нему мы еще вернемся). Однако в данном случае это называется не добычей, а валидацией (проверкой). Это означает, что за хранение криптовалюты по алгоритму Proof-of-Stake в данном кошельке, вы получаете определенную сумму, в зависимости от того, каким количеством криптовалюты вы владеете.

Отсюда и staking — термин для получения некоторого криптовалютного эквивалента дивидендов по акции, который в случае с криптовалютой, является не более чем транзакционными издержками на одобрение транзакций, которые получают валидаторы.

Назад, к Bitcoin

Но этого упрощенного объяснения недостаточно. Именно поэтому необходимо начинать с самого начала, то есть с Bitcoin.

Биткойн — первая криптовалюта. Она была создана анонимным создателем по имени Сатоши Накамото, и другие криптовалюты более или менее основаны на ней, и часто реагируют на некоторые ее недостатки, но мы еще вернемся к этому.

Сатоши использовал для создания ВТС концепцию под названием Proof-of-Work. Он ее не изобретал, она существовала и раньше. Но Сатоши смог найти ей применение, за что впоследствии был номинирован на Нобелевскую премию, но мы отвлеклись от темы. В своем Whitepaper он дал определение новой электронной денежной системе — Bitcoin.

Помимо того, что его деньги были задуманы как электронная наличность, они имели еще как минимум одно отличие от традиционных наличных денег, а именно: они были децентрализованы. В Биткойне не было центрального органа власти, государства, банка, который бы гарантировал точность данных, подтверждал транзакции и т.д.

Майнинг криптовалюты и Proof-of-Work (PoW)

В связи с этим возникает ряд фундаментальных вопросов. Как гарантировать надежность сети, и кто будет проверять транзакции? Что помешает хакерам создать еще больше монет, и как сделать так, чтобы все узлы (компьютеры в сети), достигли консенсуса по поводу той или иной базы данных, состояния кошелька и индивидуального движения средств?

Именно здесь вступает в игру алгоритм добычи Proof-of-Work — будьте осторожны и не путайте его с Proof-of-Stake. Это гарантирует, что отдельным участникам децентрализованной базы данных нет необходимости доверять друг другу, равно как и нет необходимости в каком-либо центральном органе. Вместо этого, все майнеры выполняют работу, то есть имеется в виду не человеческий труд, а именно вычислительная мощность.

Решается сложная головоломка, и майнер, чье устройство первым получит решение, может добыть блок и одобрить транзакцию. Затем он получит вознаграждение (в настоящее время 6,5 BTC) + комиссию за транзакцию. Остальная часть сети проверяет его решение, и, если все в порядке, он продолжает добычу следующего блока. Этот процесс называется майнингом. Хотя майнинг криптовалюты и использование Proof-of-Work (PoW) для Bitcoin в принципе абсолютно гениальны в своей простоте, есть и отрицательные стороны.

Гениальность заключается в элегантности этого решения. Единственный способ записать что-либо в блокчейн — это новая транзакция, которая должна быть одобрена майнерами и добыта в блоке транзакций. Однако запись не может быть изменена каким-либо образом задним числом, только повторно путем новой транзакции.

В то же время такая транзакция не может быть записана в блокчейн (децентрализованную криптовалютную базу данных) никем, кроме майнера, который разгадывает сложную головоломку и добывает блок. Никто не может отправить средства с любого адреса куда угодно, даже майнер, только владелец закрытого ключа, который отправляет транзакцию на утверждение.

Проблемы PoW

Изначально, если вам посчастливилось заинтересоваться Биткойном вскоре после его появления, вы могли легко добыть значительное количество BTC на своем персональном компьютере. По мере роста интереса к Биткоину, росла и его цена, что привлекало все больше и больше майнеров. Со временем майнинг ВТС превратился в готовую индустрию.

• Централизация майнинга

Появилось специализированное оборудование для прямой добычи, обладающее огромной мощностью, которое вытеснило мелких майнеров, так называемых ASIC-майнеров. Кроме того, они начали формировать пулы, то есть особые группы, в которых сосредоточено все больше и больше майнинговых мощностей. Вместе они имеют больше шансов добыть блок, а затем разделить вознаграждение в зависимости от производительности членов пула. Однако это приводит к большей централизации, а вместе с ней, и к потенциальной опасности объединения нескольких пулов для доминирования в сети.

• Атака 51% и двойное расходование средств

Это означало бы не только возврат к централизации, но и потерю доверия к сети Биткоина. Кроме того, возможна (гипотетически) так называемая атака 51%. Это возможно с помощью алгоритма PoW именно тогда, когда один субъект обладает большинством вычислительных мощностей.

Также можно купить вычислительную мощность, но из-за сильной сети это будет стоить очень дорого, а если вы будете тратить вдвое больше, то затраты будут огромными. Вы можете представить себе двойную трату как ситуацию, когда злоумышленник отправляет транзакцию, но затем использует 51% мощности майнинга, чтобы отбросить блокчейн, содержащий эту транзакцию, и вместо этого создает новую цепочку, где транзакция не существует. Это, другими словами, позволяет ему потратить одну и ту же монету дважды.

К счастью, благодаря развитию майнинга, Bitcoin сейчас имеет настолько сильную сеть, что этого не может произойти. Мы говорим о сложности добычи, которая автоматически меняется в зависимости от общей мощности сети (сумма мощностей всех майнеров данной криптовалюты), и сейчас она настолько высока, что стоимость покупки достаточного количества мощностей майнеров для проведения Атаки51% в течение хотя бы часа, была бы нереально огромной. Таким образом, злоумышленник, скорее всего, сам окажется на коротком конце цепочки, а добытые им блоки будут отвергнуты и отброшены сетью.

Короткое завершение происходит, когда несколько майнеров считают, что они добыли данный блок. Блоки транзакций всегда объединяются по одному блоку за раз в блокчейн, или цепочку блоков. Для Bitcoin среднее время блока составляет 10 минут, что означает, что примерно каждые 10 минут добывается новый блок, содержащий отдельные транзакции, проверенные майнером.

Однако, если два майнера одновременно добывают блок, может возникнуть ситуация, когда два конца растут параллельно. Это может произойти, и не является серьезной проблемой. По сути, в конечном итоге один конец перегружается, сеть принимает его, и он становится самым длинным, а другой конец отбрасывается, включая соответствующие блоки.

Это, кстати, одна из причин, по которой всегда полезно дождаться нескольких подтверждений во время транзакции. Поэтому, если вы предпочитаете покупать криптовалюту, например, у человека в кафе, а не на бирже, то перед оплатой лучше перекусить, поболтать о последних новостях и подождать не 1, а 5 или более подтверждений, чтобы убедиться, что все прошло правильно.

Потребление энергии

Но вернемся к проблемам PoW. Критики Биткойна иногда указывают на энергопотребление. Это законный аргумент, поскольку майнинг действительно очень энергоемка. Как показывают графики ниже, энергопотребление майнеров Биткоина хоть и снизилось до уровня ноября 2020 года, остается все же очень высоким.

Proof-of-Stake (PoS)

Проблемы с алгоритмом, используемым для Bitcoin, заставили некоторых представителей сообщества задуматься о том, можно ли сделать его еще лучше. Еще в 2011 году на форуме Bitcointalk появилось сообщение, в котором QuantumMechanic поделился идеей использования Proof-of-Stake, или сокращенно PoS, вместо PoW.

Он сказал, что вместо вероятности добычи блока, основанной на проценте мощности майнинга, ее можно заменить количеством монет, которыми вы владеете — чем больше, тем выше шанс добычи блока транзакций, или валидации (проверки).

Он также предположил, что некоторые из участников сети не обязательно будут использовать эту возможность напрямую, но могут делегировать свою долю делегатам, которые затем будут выплачивать им процент. Этот особый вид алгоритма PoS называется Delegated-Proof-of-Stake (DPoS) и используется, например, в EOS или DecimalChain (DEL).

Преимущества PoS

У Proof-of-Stake есть один недостаток, который также можно интерпретировать как преимущество. Для того чтобы приобретать новые монеты, необходимо владеть некоторыми из них. Таким образом, это идеальная концепция. На самом деле вы не добываете, вы храните, а криптовалюта (ее сеть) вознаграждает вас за это. Это также устраняет необходимость приобретения дорогостоящих майнинговых машин.

Потребление энергии по сравнению с PoW даже не стоит упоминания. Поэтому PoS является более экологичным и экономичным.

Чтобы осуществить Атаку 51%, вам придется владеть большей частью рыночной стоимости данной криптовалюты, что не только практически невозможно, по крайней мере, для крупных криптовалют, но и более того, просто неразумно. Даже если бы вы владели таким количеством, вы, вероятно, не стали бы осуществлять атаку в любом случае, опасаясь потерять миллиарды после того, как обменный курс отреагирует на атаку, и рухнет.

Заключение

Алгоритм Proof-of-Stake в настоящее время является наиболее используемой альтернативой PoW. Существуют и другие алгоритмы, а сам PoS до сих пор существует в нескольких формах, различающихся по определенным аспектам.

PoS — это то, что нужно для ходлеров, и имеет ряд преимуществ. Однако PoW по-прежнему остается широко используемым и проверенным временем методом, хотя у него есть свои недостатки.

Как мы неоднократно писали, Ethereum, в настоящее время вторая по рыночной капитализации криптовалюта, в следующем году совершит (мы надеемся) переход на Proof-of-Stake. Так что, за PoS будущее!