Что такое Proof of Stake в блокчейне?
Последние пару лет термином блокчейн уже мало кого удивишь. Все большие и больше предпринимателей и правительств открываются для технологии блокчейн, а также – для технологии распределенного реестра. Несмотря на растущую популярность, все еще возникает путаница в таких важных понятиях, как «Proof of Stake» (доказательство ставки) и «алгоритм консенсуса в сети блокчейна». Нужно восполнить этот пробел.
Proof of stake (PoS) – это консенсусный алгоритм, в соответствии с которым случайно выбранные ноды валидации (валидаторы) ставят собственные токены (стейкинг) блокчейн-сети, чтобы создать или подтвердить новые блоки в текущем блокчейне. Валидатор получает вознаграждение, успешно добавив блоки в блокчейн.
В этой статье мы разберем важные понятия блокчейна.
Почему механизм консенсуса важен в блокчейне?
Механизм консенсуса – это набор правил, с помощью которых различные участники блокчейн-сети одобряют транзакции. Поскольку блокчейн-сети не имеют центрального органа для подтверждения транзакций, консенсусные протоколы гарантируют, что все участники сети соглашаются на одну версию блокчейна.
Механизм консенсуса позволяет блокчейн-сети:
- Функционировать без центрального органа
- Помогать поддерживать одну версию блокчейна
- Сохранять надежность и прозрачность внутри сети блокчейна.
Существуют разные типы алгоритма консенсуса – Proof of Work (PoW), Proof of Stake (PoS), Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT), Proof of Burn (PoB) и другие вариации.
Среди этих алгоритмов консенсуса Proof of Work (PoW) и Proof of Stale (PoS) являются самыми популярными. Неважно новичок вы или профессионал, очень важно понимать разницу между PoW и PoS.
PoW полагается на способность нодов решать сложные математические задачи, которые требуют экстраординарного количества вычислительной мощности и потребления электроэнергии. Установка оборудования для осуществления работы алгоритма имеет высокую стоимость.
PoS, с другой стороны, требует, чтобы валидаторы ставили свои токены вместо решения математических головоломок, тем самым снижая потребление электроэнергии, а также блокируя период генерации и избегая централизации ресурсов. PoS также использует псевдо-случайной последовательности, чтобы выбрать валидаторов.
Как работает Proof of Stake (PoS)?
Механизм PoS состоит из двух частей. Во-первых, нод валидатора должен внести токены блокчейн-платформы в качестве стейка. Эти токены замораживаются на определенный период. Более высокий стейк повышает шансы на то, что нод будет выбран для форжинга блока.
Важно понимать, что PoS работает по принципу приоритетности нодов с более высокими стейками. Таким образом, валидатор принимает больше участия в процессе, по-другому не получится с экономической точки зрения.
Вторая часть PoS включает в себя выбор валидатора для форжинга блоков (генерации) случайным образом. Существует несколько способов выбора валидаторов, в том числе:
- Выборка по возрасту монеты учитывает время, которое нод валидатора потратил на стейкинг своих монет, а также – суммарное количество всех застейканных монет. Когда какой-то нод выбирается валидатором, «возраст» его монет обнуляется. Также нод валидатора должен подождать определенное время перед тем, как снова форжить другой блок.
- Случайный выбор блока фокусируется на валидаторах с высоким показателем стейкинга и низким значением хеша. Важно отметить, что каждый участник сети может видеть стейк, который выдвигает нод валидатора.
Как только нод выбран, нод валидатора проверяет транзакции внутри блока, а затем подписывает его. Другие ноды валидатора подтверждают, является ли блок действительным. Если большинство валидаторов принимает решение в пользу блока, блок становится частью блокчейна. Затем выбранный нод валидатора получит комиссию за транзакцию в качестве вознаграждения.
Однако предположим, что блок классифицируется как поддельный (ошибочный) другими валидаторами, проверяющими блок. В этом случае выбранный валидатор теряет часть ставки, и процесс перезапускается. Следовательно, в будущем фальсификатор будет ограничен в любой деятельности по форжингу блоков (генерации).
Плюсы и минусы консенсуса PoS
Что же лучше – Proof of Stake или Proof of Work? Наиболее частым ответом на этот вопрос является сравнение преимуществ и ограничений двух протоколов консенсуса.
| Proof of Stake | Proof of Work |
| Экономия энергии | Огромное количество энергии из-за стремления нодов смайнить блок первыми |
| Требует меньшее количество ресурсов | Требует огромный объем вычислительных ресурсов |
| Нет награды за блок, создатель блока получает комиссию за транзакции | Награда за успешно созданные блоки |
| Никакой централизации ресурсов майнеров | Централизованные майнеры преобладают на блокчейне |
| Проблема «nothing at stake» может привести к сбою в системе наград. PoS блокчейнам нужно добавить правила, которые предотвратят это. | Майнеры обязаны тратить ресурсы, чтобы участвовать в процессе, проблема «nothing at stake» не существует |
The Pros of PoS Consensus Плюсы
- Экономия энергии. Механизм консенсуса PoS выбирает нод валидатора для создания блока. В PoWситуация иная – майнеры соревнуются в решении задач для создания блока. Таким образом, PoS экономит энергию.
- Отсутствие трат на оборудование. Протокол PoS не требует от валидаторов большой вычислительной мощности. Отсутствие таких требований делает участие в PoS более доступным.
- Лучшая масштабируемость. Блокчейны, использующие протокол PoS, масштабируют свои возможности с помощью разных методов, например с помощью шардинга. Так сеть блокчейна увеличивает свою пропускную способность и эффективность.
The Cons of PoS Consensus Минусы
- Проблема «nothing at stake». Валидаторам (майнерам) не нужно задумываться об оборудовании для майнинга, они могут делать это просто за стейкинг их токенов. В ситуации с ответвлением блокчейна валидаторы могут увеличить награды путем создания блоков для разных ветвей блокчейна, в этом суть проблемы «nothing to stake». Блокчейнам, которые используют протокол консенсуса PoS, нужны специальные правила или меры безопасности, чтобы избежать данной проблемы.
- Привилегии для высоких стейков: PoS основывается на размере стейка валидатора. Высокие стейки увеличивают шансы валидатора быть выбранным по сравнению с менее «богатыми» нодами. Так появляется проблема привилегий.
Какие криптовалюты используют консенсус PoS?
PoS более эффективный, быстрый и менее ресурсоемкий механизм консенсуса. Эти качества привели к росту количества монет, использующих доказательство ставки. Вот некоторые из самых популярных монет, использующих PoS в качестве механизма консенсуса.
- Ethereum (ETH): Ethereum 2.0 – обновление блокчейна Ethereum с переходом от PoW к протоколу консенсуса PoS. Ethereum Foundation запустил Beacon Chain, чтобы добавить PoS.
- Tezos (XTZ): Tezos является одним из ведущих блокчейнов, использующих POS как механизм консенсуса. Пользователи Tezos могут делегировать свои права другим участникам процесса генерации блоков и аттестации.
- Tron (TRX): Tron является одной из самых популярных блокчейн-платформ в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Tron использует протокол консенсуса Delegated Proof of Stake (DPoS), в соответствии с которым избирается группа суперпредставителей (27) для обслуживания и поддержания блокчейн-сети.
Другие популярные крипто монеты, использующие PoS или его варианты: Nxt (NXT), Algorand (ALGO), Cosmos(ATOM), Peercoin (PPC), Steem (STEEM) и другие.
Почему Ethereum 2.0 использует Proof of Stake?
Ethereum 2.0 Serenity (PoS обновление Ethereum) – одно из наиболее ожидаемых обновлений в блокчейн сообществе. Beacon Chain выходит в декабре 2020, Ethereum наконец-то расширяет масштабируемость и увеличивает эффективность.
Это подводит нас к вопросу о том, почему Ethereum 2.0 использует PoS. Ну, основная причина заключается в ускорении времени генерации блоков (или форжинга). Поскольку блокчейны, использующие PoS, требуют сравнительно более короткого периода для достижения консенсуса, это повышает общую пропускную способность сети.
Обновление Ethereum 2.0 направлено на дальнейшее повышение скорости форжинга блоков с помощью шардинга, где каждая цепочка шардов будет иметь ту же способность обработки, что и сеть Ethereum 1.0.
В общем, переход на PoS-протокол позволит Ethereum 2.0 стать более масштабируемым, эффективным и готовым к тяжелым операциям.
Будущее Proof of Stake
Технология блокчейн была названа технологией будущего, основанной на децентрализации. Однако её сильная зависимость от вычислительных ресурсов привела к централизации майнинговых пулов, тем самым поставив под угрозу основную цель технологии блокчейн.
Протокол консенсуса Proof of Stake решает некоторые критические проблемы, с которыми технология блокчейн сталкивается в настоящее время. По мере роста глобального спроса на «зеленые» технологии протокол консенсуса PoS становится стандартом в блокчейн-индустрии.
Тем не менее, всегда будут споры о том, что лучше – PoS или PoW. Однако по мере того, как все больше блокчейнов внедряют PoS, скорее всего, у него появится больше перспектив. Протокол PoS еще сыграет свою роль, проходя различные стадии разработки, но он, несомненно, является одним из самых сильных конкурентов среди протоколов консенсуса в расширяющейся и улучшающейся индустрии.
Proof-of-Stake: новая бизнес-модель в 2019 году?
Многие из нас слышали, что такое Proof-of-Work & Proof-of-Stake, каковы их основные преимущества и недостатки, но давайте попробуем посчитать на реальных числах, какая разница между PoW & PoS. В этой статье мы проведем «симуляцию» майнинга двух активов: Ethereum (PoW) & Tezos (PoS), а потом подведем итоги.
Что такое Proof-of-Work
Proof-of-Work (доказательство работы) — алгоритм консенсуса, который основан на доказательстве выполненной работы. Данный процесс включает в себя попытку найти хеш заголовка блока, который содержит ссылку на предыдущий блок, и суммированное значение транзакций в него включенных.
Proof-of-Work предполагает обязательное выполнение трудоемких вычислений и в то же время быструю и легкую проверку результатов. Эта особенность PoW-алгоритма называется асимметрией затрат времени.
В технологии PoW решающим фактором нахождения блока является использование больших вычислительных мощностей еe участников, и, следовательно существуют проблемы, связанные с большими затратами электроэнергии.
Идея механизма PoW появилась в 1993 году для защиты электронной почты от спама. А сам термин Proof-of-Work появился только в 1999. Впервые PoW был реализован в 1997 в проекте HashCash.
В двух словах о Proof-of-Stake
Proof-of-Stake (подтверждение доли владения) — метод защиты в криптовалютах, при котором вероятность формирования очередного блока в блокчейне пропорциональна доле криптовалюты, которая принадлежит майнеру. Следовательно, больше шансов сгенерировать новый блок имеет майнер с наибольшим балансом.
В некоторых сетях, использующих систему PoS, вознаграждение за блок отсутствует, а доход майнеров составляют только комиссии с транзакции. Для майнинга в системе PoS существует отдельный термин — стейкинг.
PoS является альтернативным механизмом PoW, впервые реализованным в 2012 году в криптовалюте PPCoin (переименована в PeerCoin). Идея Proof-of-Stake заключается в решении проблемы Proof-of-Work, связанной с большими тратами электроэнергии.
Теорию мы узнали, теперь перейдем к практике
Ethereum (ETH — платформа для создания децентрализованных онлайн-сервисов на базе блокчейна, работающих на базе умных контрактов.
Tezos (XTZ) — программная блокчейн-платформа, которая может меняться и адаптироваться через консенсус сообщества с минимальным нарушением сети.
Вы можете поиграться с данной таблицей по ссылке, перейдите на вкладку «Файл» и выберите пункт «Создать копию», после меняйте значения в указанных ячейках и сравнивайте результат.
Мы рассмотрим основные причины, по которым мы видим столь заметную разницу между PoW и PoS.
1. Масштабирование
Виталик и Артур решили поспорить, какой алгоритм консенсуса лучше: PoW или PoS. Виталик любит Ethereum, поэтому он решил майнить его, а Артур приверженец Tezos.
Виталик купил несколько GPU и в течении года успешно подтверждал блоки и получал награды, львиную долю из намайненных Ethereum уходило на покрытие расходов (электричество / обслуживание GPU и т.д), также нужно учитывать возможные технические неполадки, возникающие при работе GPU (например, перегрев карточки или выход из строя отдельного компонента).
Одновременно с этим, Артур купил себе Tezos, в котором, для участия в валидации блоков требуются только наличие монет (XTZ). Артур находит подходящий для него пул Tezos, куда он может делегировать свои XTZ. Через месяц он проверяет свой баланс и видит прирост на n-XTZ от своего изначального депозита. Артур оставляет свои токены в пуле и не выводит прибыль, потому что он знает про сложные проценты. Спустя некоторое время Виталик и Артур встречаются, чтобы сравнить, кто больше заработал. Вот что у них получилось:
В рамках долгосрочной стратегии обоих участников, например, 10 лет, их результат будет сильно отличаться.
Основные причины: шанс создания блока в PoS зависит от количества монет хранимых в кошельке, так, если Артур не выводит свои заработанные награды, а оставляет их в стейке, его шанс на создание блока будет увеличиваться с каждым разом.
Чтобы достичь такого же результата, Виталику придется вкладываться в покупку оборудования, у него будет расти расход на электричество, и в более реалистичном сценарии, ему скорее всего не будет хватать средств на покупку новых GPU с чистой прибыли от PoW.
НО! Не все так просто. Если каждый участник сети будет действовать по стратегии Артура, в таком случае, все будут зарабатывать столько же, сколько и в начале, потому что их доля в общем стейке не увеличивается по отношению к другим.
Вторая важная деталь — это Lock-up токенов и «Киты». Например, ваша доля в пуле составляет 1%, значит, вы получаете 1% от всех наград, получаемых пулом. Но тут ваша доля резко снизилась в 2 раза! Почему?
Во-первых, это может быть крупный токенхолдер, у которого прошел период блокировки токенов и он отправил их в стейк, тем самым увеличив свою долю и уменьшив вашу.
Во-вторых, у меня есть 20.000$ и я решил купить XTZ, чтобы тоже принять участие в PoS, когда я отправляю токены в стейк, я размою вашу долю при распределении наград пула, тем самым снизив вашу доходность.
2. Сложности при продаже GPU
Если вы обратитесь к отчетам Nvidia и других производителей видеокарт или даже к производителю ASIC майнеров Bitmain, вы заметите: ежегодно оборудования для майнинга дешевеет на 10%-40%, в некоторых случаях, оно может и вовсе выходить из строя.
Еще одна немаловажная деталь, вам нужно найти покупателя, который готов купить у вас ваши GPU за выставленную цену, если вам в срочном порядке нужны деньги — вы можете их просто не получить. Также, чтобы вы смогли «добывать» то же количество Ethereum, вам придется «обновлять свой парк» более мощным оборудованием.
В случае PoS вы можете вывести актив на биржу и продать его за 15 минут! (В некоторых случаях дольше, если в протоколе существует некоторая задержка при выводе наград).
3. Убытки от падения актива несут все, но с небольшой разницей…
Когда Ethereum значительно упал в цене, его майнинг стал не просто «не прибыльным», он стал — убыточным.
Когда вы купили GPU и стали подтверждать блоки, ежемесячно вы получаете счет за электричество, и чем больше у вас GPU — тем больше счет. Именно в этот момент вы можете ощутить всю «боль» своих масштабов… По факту, ваша ферма, которая приносила вам доход. начинает «вдалбливать» вас в долги…
Если вы участник пула в PoS — ваш единственный убыток — это снижение стоимости вашего стейка в $, если вы купили Tezos по 1$, а завтра он оценивается уже в 0,5$, в таком случае, ликвидная стоимость вашего актива потеряла 50%, но у вас нет постоянных издержек, потому что у вас нет расходов на электричество и содержание «фермы». Вы можете спокойно держать свой актив в пуле и зарабатывать (XTZ).
Если вы участник PoS, который не желает пользоваться пулом и держит полную ноду сам, то это 1 VPS на Amazon Web Services или Digital Ocean. При этом, ваши расходы всегда на одном уровне и не меняются от того, сколько у вас токенов на кошельке. Когда Tezos упадет в цене, вы будете терпеть убыток, но он будет составлять ~100$, если вы арендуете достаточно мощный сервер. Я использую сервер на DO Linux c 8 ГБ RAM / 160 SSD и он стоит мне 40$ в месяц.
А что по безопасности, спросите вы…
Любое делегирование активов в пул в PoS системах, в большинстве случаев не требует фактическую передачу актива владельцам пула, вы передаете «право» на валидацию блоков через «замораживание» своих токенов. В любой момент времени вы можете прекратить этот процесс, и никто кроме вас не имеет к ним доступ. Так, например, в Tezos работает смарт-контракт, который автоматически распределяет награду участникам пула.
Заменит ли Proof-of-Stake своего предшественника Proof-of-Work?
У меня нет ответа на этот вопрос, на данный момент мы можем только наблюдать на это со стороны. И пока что я замечаю, как PoS начинает набирать популярность, а точнее StaaS (Staking-as-a-Service), когда компания / фонд создает с нуля инфраструктурное решение (сервера, защищенные каналы связи, безопасное хранение ключей и т.д).
PoS — не панацея, он не лучше во всем PoW, любой выбор несет в себе определенный набор компромиссов.
PoW в Биткойне позволяет любому человеку отправить 1 BTC и убыть уверенным, что транзакция дойдет до получателя, а самое важное — это может сделать каждый, тем самым, PoW Биткойна создает социальную масштабируемость, но жертвует в скорости обработки транзакций.
PoS имеет более низкий уровень доверия, но он дает большую пропускную способность. (Например, Tezos обрабатывает 1 блок в 60 секунд).
В рамках данной статьи не описаны векторы атак, которые могут быть проведены на PoS, не рассматриваются варианты «захвата сети» более богатой группой и другие фундаментальные части. Эта статья нацелена объяснение того, почему proof-of-stake снижает расходы на майнинг и потенциально приносит больше прибыли, чем PoW.
В Америке (стартап Staked запустился в Нью-Йорке) стейкинг как потенциальный вид заработка на PoS-криптовалютах набирает стремительные обороты.
Напишите, почему вы считаете, что PoS будущее криптовалют? Или наоборот, почему PoS не может стать фаворитом среди алгоритмов консенсуса.
Proof of Work против Proof of Stake: выживет только один?
Для удобства, в данной статье мы используем английские сокращения:
- PoW (от: Proof of Work) для метода доказательства выполнения работы.
- PoS (от: Proof of Stake, также «стекинг») для метода доказательства доли владения.
Также обращаем ваше внимание, что ссылки внутри статьи ведут на англоязычные ресурсы.
Метод (также и принцип) доказательства работы (англ. Proof of Work или, сокращённо, PoW) по-прежнему уверенно удерживает статус консенсусного алгоритма, к которому наиболее часто прибегают популярные криптовалютные сети.
Однако в последние годы некоторые блокчейны стали предпринимать попытки переключиться между системами — к примеру, Ethereum, который планирует полностью пересесть на принцип доказательства доли владения (англ. Proof of Stake или, сокращённо, PoS) к 2022 году, что должно посодействовать масштабируемости проекта. А новые блокчейны и вовсе в массе своей используют PoS, его варианты или обновления.
Сравнивая принципы доказательства выполнения работы (PoW) и доказательства доли владения (PoS), мы попытаемся спрогнозировать будущее и определить перспективы, которые открываются перед ними на ближайшие годы.
Прямое сравнение: PoW против PoS
Чтобы помочь вам лучше понять разницу между двумя методами, я взгляну на них под разными углами, с точки зрения последовательности, энергопотребления, участников, а также систем распределения вознаграждения.
Последовательность блокчейна
Блокчейн представляет из себя цепочку блоков, состоящих из транзакций. Первый блок называется первичным (англ. genesis block), за ним выстраиваются следующие блоки. Каждый следующий блок связан с предыдущими, что делает повторную трату ранее израсходованных «цифровых монет» маловероятной.
Последовательность в PoW
Конкурируя за добавление следующего блока в цепь, те из майнеров, кто предпочитает крипто-блокчейны на основе метода PoW (Биткойн, к примеру), используют оборудование, обладающее значительной вычислительной мощностью, и потребляют энергоресурсы.
Существует так называемое «правило самой длинной цепочки», когда нет уверенности в том, что последний добавленный блок станет последним в цепочке. Существует вероятность, что другой майнер добавит два последовательных блока быстрее конкурентов и сделает предыдущий блок недействительным. В таком случае одна цепочка становится длиннее предыдущей. Поэтому майнерам биткойнов необходимо дождаться не менее шести подтверждений транзакций (или добавления шести блоков), что сделает транзакцию окончательной.
Последовательность в PoS
Метод PoS, являясь одной из ближайших альтернатив PoW, сортирует блоки один за другим в хронологическом порядке, но он не предполагает каких-либо физических усилий или энергоемких процессов. Здесь также нет конкуренции между валидаторами, или, иными словами, участниками-«аудиторами».
В PoS генерация одного блока занимает не 10 минут, как в случае с Биткойном, но одну или две секунды.
Энергопотребление
Создавая Биткойн, Сатоси Накамото вряд ли мог предположить, какой масштаб приобретёт его творение и насколько энергозатратными будут связанные с ним процессы.
Сейчас по миру разбросано огромное количество промышленных майнинговых «ферм», которыми, используя хеш-функции, руководят замотивированные получить вознаграждение в битках ASIC-майнеры. Можно сказать, что индивидуальный майнинг на персональном компьютере остался в прошлом.
Энергопотребление при PoW
Здесь кроется основная разница между протоколами PoW и PoS.
В поисках особого случайного однократно используемого числа (англ. nonce), майнеры решают сложные математические функции (процесс называется хешированием), чтобы получить право создать новый блок и добавить его в цепочку. Чтобы выиграть эту гонку, необходимы сотни и тысячи единиц специализированного ASIC-оборудования, а это, в свою очередь, требует чудовищных энергозатрат.
В настоящее время уровень потребления энергии в процессе майнинга одного только Биткойна сопоставим с таковым в средней по величине стране (например, с уровнем Норвегии или Аргентины). Если бы Биткойн был страной, объём его энергопотребления входил бы в мировой рейтинг топ-30! По данным исследователей из Кембриджского университета, годовое потребление энергии BTC достигает примерно 121 тераватт-часа (ТВтч).
Однако я бы не назвал это бессмысленной «жертвой», скорее — технологией защиты самого блокчейна криптовалют. Согласно ещё одной кембриджской работе, 39% энергии, уходящей на хеширование, приходится на возобновляемые источники, что подтверждается разработкой программного обеспечения, которую ведёт инициатива Crypto Climate Accord. Да, Биткойн по-прежнему требует много энергии, но её могут вырабатывать ветряные и солнечные электростанции.
Энергопотребление при PoS
В PoS-сетях нет конкуренции за предложение нового блока на основе энергопотребления. Но все же PoS-майнерам необходимо постоянно обслуживать свои компьютеры и обеспечивать доступ в Интернет, что тоже требует некоторых затрат.
Поскольку PoS-блокчейнам требуется гораздо меньше энергии, запуск сети обходится дешевле. Но операторы пулов и валидаторы по-прежнему могут извлекать выгоду, так как пропускная способность количества транзакций намного выше, и даже при более низкой комиссии за транзакцию управляющие сетью всё равно вознаграждаются. На сегодняшний день, альтернатив PoS с точки зрения стабильности, похоже, не существует.
Участие
Участие в PoW
Для того, чтобы стать участником сети PoW, пользователю придётся приобрести весьма дорогое оборудование для майнинга. Чем крупнее вложение, тем выше шанс создания нового блока. Это станет преимуществом для игроков, которые уже используют свои майнинговые машины, или даже для тех, кто имеет доступ к новым технологиям и обновлённым версиям ASIC или GPU, используемым для майнинга в PoW-сетях.
Участие в PoS
В PoS все пользователи, владеющие определённым токеном, могут участвовать в алгоритме консенсуса. В сети с более низкими барьерами каждый может стать валидатором или производителем блоков. Проекты, где функционируют стекинг-пулы, такие как Cardano или Polkadot, позволяют пользователям поручить управление своими токенами какому-либо пулу или хорошо зарекомендовавшему себя валидатору.
Условием участия для стекинг-пулов или валидаторов в сетях PoS является владение определённым количеством (долей) токенов и их удержание в течение определённого времени. Валидаторы рискуют потерять свою долю при использовании любых вредоносных методик, таких, как двойное расходование или скоординированные атаки в сети.
Системы распределения вознаграждения
Распределение вознаграждений в PoW
В сети Биткойн майнеры получают вознаграждение за каждый блок, оно состоит из комиссии за транзакцию и фиксированной цены за новый блок. Однако каждые 4 года, после майнинга определенного количества блоков, сумма эта урезается вдвое. Такой процесс называется халвинг (halving, «уполовинивание», «уменьшение в два раза») и включён в исходный код протокола Биткойн.
Благодаря халвингу инфляция Биткойна с течением времени снижается. В какой-то момент она достигнет 0%, то есть, майнеры добудут все из существующих 21 миллиона «цифровых монет» BTC.
В результате халвинга «монет», используемых для вознаграждений, цена биткоинов удваивается, либо увеличивается комиссия за транзакции — в противном случае майнеры не смогли бы извлекать прибыль и отключили бы оборудование.
Так происходит из-за того, что размер блока определён, и обновления, такие как схема аутентификации Шнорра, помогут улучшить текущее количество транзакций в секунду, однако для растущего числа пользователей этих мер будет недостаточно.
Пропускная способность Ethereum на данный момент составляет 25 т/сек, но реализация PoS и завершение сегментирования позволит совершать сотни и даже тысячи транзакций в секунду.
Распределение вознаграждений в PoS
Сети PoS вознаграждают пользователей, которые предлагают действительный блок в цепочку блоков. Вознаграждения различаются от блокчейна к блокчейну.
Некоторые состоят только из комиссий за транзакции, другие первые несколько лет выдаются из специального бюджета, пока сеть не станет более «обкатанной» и не сможет обеспечивать достаточное количество транзакций, комиссия за которые покроет расходы валидаторов.
Степень инфляции или дефляции «цифровых монет» PoS различна для каждого протокола, и даже управление цепочкой может со временем претерпеть изменения, поэтому я не стану дальше углубляться в данную тему для этой статьи.
В то время как в PoW вознаграждение в виде новых «монет» и комиссий за транзакции получают исключительно майнеры, в PoS его может получить любой пользователь, даже тот, кто сам не участвует в консенсусе и не входит в какой-либо пул, а также и «ходлеры» (от англ. HODL, интернет-мем, сленговое слово, описывающее тех, кто покупает криптовалюты и удерживает их вне зависимости от рыночной ситуации. HODL иногда расшифровывается как аббревиатура hold on for dear life — «купи и держи», «удерживай любой ценой», — но на самом деле понятие возникло из-за крайне удачной и забавной опечатки в слове hold). Вот почему распределение токенов в PoS более справедливо.
Удастся ли PoS вытеснить PoW?
Немного истории. Метод PoW возник задолго до PoS, и второй задумывался как улучшенная версия первого, обеспечивая защиту от DoS-атак и спама. PoW «родился» в 2008 году, когда Сатоси Накамото опубликовал свою статью о Биткойне.
Функциональная реализация PoS, которая в определённой степени улучшила PoW, была представлена в 2012 году криптовалютой Peercoin. С тех пор технология, лежащая в основе PoS, многократно обновлялась исследователями и разработчиками.
При оценке методов PoW и PoS также необходимо рассмотреть вариант использования каждого алгоритма; так, например, большое количество смарт-контрактов лучше использовать с блокчейнами криптовалют PoS.
Как только блокчейн решит так называемую трилемму масштабируемости, безопасности и децентрализации, он станет мощным ответом на сети PoW, которым как раз масштабируемости и не хватает.
Решив вопрос с предложением нового блока, сеть с хорошо защищённой криптографической «лотереей» будет тратить на эту операцию секунды, а не 10 минут, как Биткойн. Тогда блокчейны PoS превзойдут PoW, что поможет обеспечить строго ограниченную пропускную способность транзакций.
А с увеличением числа пользователей масштабируемость Биткойна на первом слое, а также и других блокчейнов PoW, у которых всё отлично с безопасностью, станет представлять проблему. В этом блокчейны криптовалют PoS представляются мне более успешными.
Уживётся ли протокол PoW в мире экологического активизма?
На массовое внедрение криптовалюты влияет экологический активизм — главным образом потому, что Биткойн и другие сети PoW очень энергоёмки, даже учитывая необходимость обеспечить защиту сети, или принимая во внимание право каждого человека тратить энергию, за которую он заплатил, в своих целях.
Достаточно посмотреть на Илона Маска и его часто меняющееся мнение о криптовалютах. Сначала он объявляет, что Tesla купила криптовалюту и начнёт принимать биткойны в качестве платежа за свои автомобили. Затем он делает финт ушами и опровергает свои слова, говоря, что ничего подобного не произойдёт, пока биткойн-майнеры не начнут использовать исключительно возобновляемую энергию.
Что касается возможности сосуществования обоих алгоритмов, то, думаю, нет особого смысла сравнивать PoW и PoS.
Определённые шаги и решения могут раз и навсегда разрешить этот негативный экологический аспект криптографии. Технологический рост индустрии блокчейнов приводит к более высокому потреблению энергии, но её можно извлекать из возобновляемых источников, таких как энергия ветра или солнца, и отказаться от использования угля и нефти. Как только начнётся разворот в этом направлении, люди пересмотрят своё отношение и согласятся, что криптовалюты на верном пути.
Займёт ли переход к возобновляемым источникам энергии ещё два года или даже пять лет? Скорее всего. Но сроки не так уж важны. Самое важное здесь — распространить информацию и приблизиться к цели сделать криптовалюты экологически чистыми, заглушая аргументы оппонентов.
Сейчас я не вижу необходимости отказываться от блокчейнов криптовалют PoW. В худшем случае произойдет отток принципиально слабых пользователей и инвесторов, и, думаю, я смогу с этим жить. Считаю, что в будущем найдётся место для «монет» как PoS, так и PoW.
Влияние на операторов платформ PoS и PoW и пользовательский опыт
Если смотреть на PoW и PoS с точки зрения масштабируемости транзакций, то на первом слове PoW конкурировать не способен. Финализация транзакций, занимающая от нескольких минут до нескольких десятков минут, а не секунд, — очевидное неудобство.
Разумеется, блокчейны PoW применимы к крупным транзакциям, которые не нарушают временные рамки. Но это сильно ограничивает пользователей децентрализованных финансовых сервисов или торговых платформ, где время исполнения заявок играет важнейшую роль, особенно при большой волатильности цен.
Арбитраж, различные типы криптовалют на разных биржах — всё это требует быстрого реагирования и финализации транзакций. Понятно, что даже операторы платформ включают некоторый резерв времени, чтобы быть уверенным в финальности транзакции, иначе возникает проблема двойной траты.
Техно-усовершенствования сетей PoS улучшают взаимодействие с пользователем на криптобиржах, и я полностью поддерживаю идею реализации всё большего количества криптовалют PoS, а не тех, которые используют алгоритм консенсуса PoW.
Пример: Ожидаемый переход Ethereum от PoW к PoS
С ростом числа пользователей Ethereum начал испытывать проблемы, связанные с масштабированием, что увеличивает комиссию за транзакции. Один блок может содержать около 15 транзакций в секунду, что немного для сети, которая является платформой для взаимозаменяемых и невзаимозаменяемых токенов, смарт-контрактов, децентрализованных приложений и обычно служит основой для движения DeFi.
Одно из решений прошлых лет — увеличить лимит на газ для блока (указывает, сколько транзакций поместится в блоке).
Но это не конечное решение, и нам придётся дождаться реализации новой версии Ethereum: Ethereum 2.0, часто также называемой Serenity.
Основное изменение по сравнению с версией 1.0 — переход алгоритма консенсуса с PoW на PoS, не зависящий от майнинга на специализированных аппаратных устройствах, а выбирающий транзакции, одобренные валидаторами. Такой ход увеличит пропускную способность и сэкономит много энергии.
Второе существенное изменение — это так называемые Shard Chains (от англ.: sharding — сегментирование, shard — осколок), по которым будет распределяться работа сети, что позволит обрабатывать заказы с гораздо большим количеством транзакций и, как следствие, снизить комиссию за транзакции.
Неизвестно, успеют ли создатели реализовать все сложные этапы преобразования v.2.0, если они стремятся уложиться в ожидаемые сроки к 2022 году или несколько позже. Однако, если они достигнут успеха без серьёзных осложнений и задержек, весь крипто-мир сделает шаг вперед. Количество транзакций в секунду увеличится с нескольких десятков до нескольких тысяч, а в сочетании со вторыми слоями и до сотен тысяч.
PoS и PoW: Подведём итоги
Противостояние PoW и PoS — захватывающее зрелище. Конечная цель успешной сети блокчейнов должна заключаться в поиске бескомпромиссного решения так называемой трилеммы блокчейна, треугольника с жизненно важными характеристиками на каждой из его вершин: безопасность, децентрализация и масштабируемость.
Маловероятно, что вы станете использовать свои «монеты» стоимостью в тысячи или даже миллионы долларов в небезопасной сети, правда?
Безопасность — краеугольный камень, без которого ни один блокчейн успеха не добьётся.
Низкий уровень децентрализации также является причиной не на шутку озаботиться. В централизованных сетях на дальнейшие события может влиять одно лицо или группа крупных игроков. По прихоти руководителя централизованной сети ваши средства могут заморозить, вы можете потерять возможность их перемещения. Серьёзная угроза.
Единая точка отказа (англ.: SPOF, single point of failure) также является вопросом безопасности.
Допустим, проблемы на двух пиках треугольника решены. Теперь на сцену выходит масштабируемость. Вы можете обеспечить безопасность и децентрализовать блокчейн, но без надлежащего уровня масштабируемости он будет слишком долгим и дорогим в использовании.
На мой взгляд, PoS — это естественная эволюция PoW, потому что данный метод решает проблему масштабируемости, чем печально известны PoW-сети, а это особенно актуально сейчас, когда количество новых пользователей стремительно растёт. Биткойн, будучи первой сетью PoW, может, и удовлетворял потребности тысяч пользователей, но теперь отправлять токены по всей планете хотят миллионы новоприбывших и проблема масштабирования требует неотложного внимания.
Я наблюдаю за переходом Ethereum к версии 2.0 и радуюсь, когда появляются новости и техническая информация. Будем надеяться, что обновления пройдут гладко и без неоправданных задержек, потому что подобный переход обязательно принесёт важные долгосрочные последствия.
Двинется ли Биткойн в сторону PoS? Думаю, сейчас в этом необходимости нет, особенно если учесть, что здесь разработчики более консервативны, чем в других проектах. Биткойн — первая криптовалюта, принадлежащая людям, и это логично, если система сперва понаблюдает за сложным обновление Ethereum.
Но… Всё может быть. Поживём и увидим, что случится с методами доказательства выполнения работы и доказательства доли владения.
Источник https://learn.bybit.com/ru/blockchain/proof-of-stake-vs-proof-of-work-differences/
Источник https://habr.com/ru/post/439520/
Источник https://www.soft-fx.com/ru/blog/pow-vs-pos/