Co je to Proof of Stake (PoS)? Nový průvodce Premier 2024
Ve srovnání se standardními databázemi s centrální autoritou blockchain je decentralizovaná síť typu peer-to-peer, do které se může zapojit kdokoli. Klasické blockchainové systémy jsou postaveny na kryptografii a tvoří sekvenční řetězec datových bloků zapisovaných jeden za druhým. Mají určité základní vlastnosti v závislosti na způsobu zápisu do blockchainu.
Aby systém správně fungoval a vzhledem k tomu, že uzly blockchainu jsou na sobě nezávislé, musí každý uzel dodržovat specifická (ale jednotná) pravidla pro ověřování transakcí v blockchainu a zápis bloků do řetězce. Tento soubor pravidel je známý jako konsensuální algoritmus blockchainu.
V tomto článku se budeme zabývat konsensuálním algoritmem Proof of Stake (PoS), jeho výhodami a nevýhodami a tím, jak se liší od jiného neméně populárního konsensuálního algoritmu známého jako Proof of Work. Nakonec se dozvíte o některých blockchainových projektech založených na algoritmu PoS.
Co je konsensuální algoritmus PoS a jak funguje?
Důkaz podílu (PoS) je algoritmus používaný k ověřování vlastnictví digitální měny v rámci celkového fondu podílů. Konsensuální algoritmus PoS je druhým nejoblíbenějším algoritmem implementovaným v kryptoměnách. Jako myšlenka byl algoritmus Proof of Stake navržen na fóru Bitcointalk v roce 2011 a kryptoměna PeerCoin tento protokol poprvé implementovala v roce 2012.
Algoritmus vyžaduje účastníky sítě – vlastníky kryptoměn. Ti se sdružují do skupin a delegují svá práva na těžbu tokenů na účastníka, který tvoří pool účastníků pro všechny delegáty. Takové uzly sítě se nazývají validátory.
Systém Proof of Stake byl vytvořen jako alternativa k systému Proof of Work s cílem překonat jeho nevýhody, jako je obrovská spotřeba výpočetního výkonu. Tento mechanismus snižuje výpočetní práci potřebnou k ověřování transakcí a ochraně bloků distribuované účetní knihy. Metoda PoS v podstatě nahrazuje výpočetní výkon kolkem, kdy síť určuje schopnost jednotlivce těžit. Majitelé vsadí své tokeny, aby získali schopnost ověřovat nové bloky a stali se „ověřovateli“.
Validátoři provádějí proces validace transakcí a zajišťují správnost transakcí v blocích. Pokud je operace správná, přidají blok do blockchainu a za svůj příspěvek získají odměnu. Pokud však validátoři navrhnou přidání bloku se záměrně nesprávnými údaji, přijdou o část vsazených aktiv jako o pokutu.
V algoritmu PoS mohou být všechny mince předem vygenerovány a poté rozděleny mezi členy sítě. Existují různé implementace konsensuálních mechanismů PoS blockchainu, jejichž seznam je následující: Systémy PoS:
Delegovaný důkaz sázky (DPoS)
Tento algoritmus se od klasického konsensuálního systému distribuované účetní knihy PoS liší především snahou překonat hlavní nevýhodu tohoto algoritmu, a to riziko centralizace. V DPoS je právo schvalovat kryptoměnové transakce delegováno držiteli tokenů na validátory, které držitelé volí.
Validátorem se může stát každý člen sítě, který vlastní určité množství kryptoměn. Nicméně kdykoli lze hlasy pro tohoto validátora odebrat a podpořit tak jiného validátora. DPoS má však také nevýhody. Konkrétně jde o riziko nízké účasti účastníků sítě, po které se DPoS změní v PoS, a nelze vyloučit tajné dohody zástupců.
Leased Proof of Stake (LPoS)
Tento typ PoS zahrnuje pronajaté akcie prokazující vlastnictví. Jedná se o pool účastníků sítě, kteří pronajímají své podíly účastníkům s velkým množstvím kryptoměny, čímž vytvářejí uzel. Díky pronajaté kryptoměně mají účastníci sítě možnost získat svůj podíl kryptoměny z těžebních uzlů; jinak je šance na získání odměny malá vzhledem k malému podílu účastníků sítě na celém trhu s danou kryptoměnou.
Proces těžby kryptoměn založený na konsensu PoS se nazývá kutání. Zahrnuje vytvoření hlavního uzlu běžícího na vyhrazeném počítači, který je obvykle vždy připojen k internetu. Na vyhrazeném počítači běží kryptoměnová peněženka s nejmenším množstvím kryptoměn. Pro hlavní uzly je výhodné provozovat pouze kryptoměny se zanedbatelně nízkou hodnotou popularity. Pokud se jejich hodnota zvýší, můžete se stát velkým vlastníkem a provozovat svůj master node.
Klíčové body
- Proof of Stake je protokol pro přidávání nových bloků a ověřování transakcí.
- PoS je šetrnější k životnímu prostředí a rychlejší, ale bývá centralizovaný – kdo vlastní kritické množství tokenů, může síť ovládat.
- Systémy PoS byly vytvořeny jako alternativa k systému Proof of Work s cílem překonat jeho nevýhody, jako je obrovská spotřeba energie.
Výhody a nevýhody algoritmu Proof of Stake (PoS)
S rozvojem kryptografických technologií se objevuje stále více různých konsensuálních algoritmů, z nichž každý musí být lepší než ten předchozí, aby mohl pohánět rozvoj blockchainových sítí. Proof of Stake, jako jeden z nejoblíbenějších konsensuálních mechanismů současnosti, má své výhody i nevýhody.
Výhody algoritmu Proof of Stake (PoS)
Tento konsensuální algoritmus má mnoho působivých výhod.
1. Šetrnost k životnímu prostředí
Udržitelnost kryptografické technologie je ostrou otázkou, protože procesy těžby nových měn a udržování dalších důležitých procesů systému blockchain (včetně různých konsensuálních algoritmů, z nichž jeden je PoS) spotřebovávají velké množství energie. Na rozdíl od jiných typů algoritmů je PoS energeticky úsporný algoritmus, který nevyžaduje vysokou spotřebu díky optimalizaci matematických modelů, na nichž mechanismus konsensu funguje. To umožňuje snížit spotřebu energie a výrazně snížit dopad procesu těžby na životní prostředí.
2. Vysoká úroveň zabezpečení
Útok 51 % je útok na síť blockchainu. Je charakterizován tím, že jedna osoba, skupina nebo organizace získá kontrolu nad většinou hashovací rychlosti (hashovací síly) sítě. V tomto případě by útočník měl moc měnit pořadí nebo mazat transakce. Vymazání transakcí například umožňuje útočníkovi dvojnásobně utratit kryptoměny. Útočník může také zabránit potvrzování transakcí nebo těžbě ostatními těžaři, což může vést k selhání sítě.
V případě algoritmu PoS by k provedení „51% útoku“ bylo třeba vlastnit více než polovinu všech mincí kryptoměny v oběhu, což představuje značnou sumu peněz. I kdyby se útočníkovi podařilo shromáždit tak významnou částku, útok by se stal ekonomicky nesmyslným.
3. Nízké provize
Provize se často stávají pro těžaře překážkou. Těžba pomocí systémů PoS je do jisté míry pro mnoho odborníků nejlepší volbou při těžbě nových bloků v síti distribuované účetní knihy. Systém rychle ověřuje transakce, má nízké poplatky za provize a snadno se s ním pracuje, což umožňuje vysoké výnosy při těžbě nových bloků v síti blockchain. V porovnání s konsensuálním systémem Proof of Work (PoW) nabízí PoS velmi nízké náklady na těžbu nových bloků, které však stále závisí na síti blockchain.
Nevýhody algoritmu Proof of Stake (PoS)
Nyní si povíme o nevýhodách tohoto konsensuálního algoritmu.
1. Vysoká míra centralizace
Tyto prostředky jsou obvykle v držení několika málo osob. Je například obtížné zvolit takovou cenu ICO, která přiláká maximální počet kupujících a zároveň zajistí, aby se velké množství prostředků nedostalo do rukou jedné osoby. Jak se měna hromadí, uzly získávají v síti velký výpočetní výkon. Velcí vlastníci mohou hlasováním rozhodovat o dalším rozvoji sítě (jako v NEO apod.). To má pro mnoho těžařů negativní dopad na důvěryhodnost tohoto konsensuálního mechanismu.
2. Problém „nic v sázce“
Důkaz práce účastníků je zaručen fyzikálními zákony. Pokud se proviní, nemohou „rozbít“ zařízení a získat zpět elektřinu. To je podstatný trest – plýtvají elektřinou a nevydělávají peníze. V systému Proof of Stake existuje trest pouze uvnitř systému: neetičtí hráči přijdou o vklady, které zmrazili. Jakmile uživatelé vyberou peníze, jsou imunní. To je „nic v sázce“ – hrozba vytvoření forku měny tím, že odstraní své prostředky.
3. Omezení
Abyste se mohli zapojit do sítě jako validátor, musíte si koupit kryptoměnu, za kterou musíte utratit fiat měnu – to znamená, že musíte do tohoto podnikání nějakým způsobem investovat. Někdy mohou být požadavky sítě vysoké a ne každý si je může dovolit. Na druhou stranu čím vyšší je poměr validátorů, tím větší je šance, že budou vybráni k ověření bloku transakce. V každém případě však vždy existuje určitá šance: některé bloky neověřuje jeden člověk, ale například skupina lidí současně. Nejlepší validátoři cíleně nakupují tokeny a konsolidují je, aby vydělali co nejvíce peněz.
Rozdíly mezi PoS a PoW?
Proof of Work je konsensus, který vyžaduje řešení složitých matematických problémů. Těžaři jsou tedy nuceni používat
velmi výkonné zařízení s vysokou spotřebou energie. Způsob fungování systému Proof of Stake je odlišný. Těžba probíhá tak, že se z peněženky vloží nějaká měna. Čím více jich mají, tím větší mají šanci stát se ověřovateli transakcí, přidávat bloky do sítě a získávat odměny. Mezi oběma konsensuálními mechanismy jsou však i další rozdíly.
Charakteristiky konsensu PoW
Hlavním úkolem těžařů je řešit složité matematické problémy a generovat nové hodnoty hash pro bloky, které mají být připojeny. Ty se tvoří na základě hash hodnoty předchozího bloku, čímž se ověřuje celý řetězec. Kdo problém vyřeší rychleji, získá odměnu v podobě kryptoměny.
Blokové řetězce založené na tomto konsensu mají závažná zranitelná místa. Pokud se v distribuované účetní knize objeví těžaři s hashovací rychlostí vyšší než 50 % celkové síťové hashovací rychlosti, mohou blockchain ovládnout. Jedná se o výše diskutovaný 51% útok.
Při použití konsensuálního „důkazu práce“ získávají těžaři příjem z přidávání nových bloků. Platí také část provize účtované při transakcích, které uživatelé na platformě provádějí.
Charakteristika konsensu PoS
Při použití „důkazu vlastnictví“ fungují uzly sítě jako validátory. Vklad peněz na jejich účtech je zástavou a zárukou existence validátorů v síti a správnosti jejich uzlů.
Nejprve mohou uzly s větším počtem mincí připojit blok a ověřit transakce. Před dosažením konsenzu mezi bloky se měna v peněžence uživatele zmrazí. Celý proces probíhá automaticky. Ověřovatelé jsou za tuto činnost placeni.
Za druhé, při konsensu PoS stále existuje riziko „51% útoku“. K tomu však musí „darebácký“ uzel vlastnit alespoň 51 % všech mincí v oběhu. Jinými slovy, nemá to smysl. Pokud někdo bude chtít koupit tolik tokenů, zvýší kurz. Pokud se množství vynuluje, dojde ke kolapsu.
Zatřetí, systém odměňuje ověřené transakce v rámci konsensu PoS, za které síť platí. Ověřování je rychlejší a síť funguje efektivněji než její konzistentní protějšek „proof of work“.
Známé blockchainy využívající mechanismus konsensu Proof of Stake
Většina post-Ethereum blockchainů používá konsensuální mechanismus Proof of Stake. Obvykle jsou jednotlivé mechanismy modifikovány podle potřeb sítě. Níže se jim budeme věnovat podrobněji. Samotné Ethereum nyní s aktualizací Ethereum 2.0 přešlo na konsensus Proof of Stake.
Ethereum
Ethereum je univerzální platforma pro chytré smlouvy, která se používá k provozování decentralizovaných aplikací. Její primární hodnotou není její nativní ether (ETH), ale příležitost, kterou poskytuje virtuální stroj EVM.
Ether dříve fungoval na algoritmu PoW, který vyžadoval neustálé řešení složitých matematických problémů. Těžaři za tímto účelem vytvářeli obrovské farmy s výkonným počítačovým vybavením, které spotřebovávalo megawatty elektrické energie. S přechodem na PoS je třeba pouze ukládat peníze do peněženky Etherea připojené k internetu, aby bylo možné ověřovat transakce. Těžební farmy již nejsou potřeba, čímž se ušetří spotřeba energie odpovídající spotřebě celého státu.
Polkadot
Polkadot je síťový protokol založený na konsensuálním algoritmu PoS, který umožňuje přenášet jakákoli data mezi blockchainy (nejen tokeny). To znamená, že síť je skutečným víceřetězcovým aplikačním prostředím, kde jsou možné věci jako registrace mezi řetězci a výpočty mezi řetězci. Zjednodušme si to: v síti Ethereum dochází k přidělování registrací pouze mezi uživateli v rámci dané sítě (řetězce). Naproti tomu v Polkadotu jsou informace uloženy v zařízeních běžících napříč všemi integrovanými sítěmi v protokolu.
Avalanche
Avalanche (AVAX) je inovativní platforma pro chytré smlouvy vytvořená společností Ava Labs. Jedná se o univerzální blockchain, který upřednostňuje decentralizaci, bezpečnost a škálovatelnost a zároveň snižuje náklady a poskytuje rychlé transakce.
Síť Avalanche se skládá ze tří nezávislých blockchainů: X Chain, C Chain a P Chain. Každý řetězec má samostatný účel, který se liší od metod používaných v Bitcoinu (BTC) a Ethereu (ETH), kde všechny uzly kontrolují všechny transakce. Oddělení těchto výpočetních úkolů poskytuje Avalanche vyšší propustnost, aniž by byla obětována decentralizace.
Solana
Solana je inovativní kryptoměnový systém určený k podpoře škálovatelných decentralizovaných aplikací (DApps). Klíčovým charakteristickým rysem Solany je její konsensuální systém Proof of Stake (PoS) podporovaný systémem Tower Consensus. Jedná se o variantu systému PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance), který umožňuje distribuovaným sítím dosáhnout konsensu i v přítomnosti škodlivých uzlů.
Systém Tower Consensus pomocí těchto synchronních hodin snižuje výpočetní výkon potřebný k ověřování transakcí, protože již nemusí počítat časové značky předchozích transakcí. Díky tomu dosahuje Solana vyšší propustnosti než většina konkurentů.
Cardano
Cardano je decentralizovaná a škálovatelná open-source platforma distribuované účetní knihy založená na principu Proof of Stake. Jedná se o jeden z nejstabilnějších, nejspolehlivějších a matematicky nejověřenějších blockchainů naší éry – bez přerušení funguje již více než pět let. Vytvoření Cardana mělo za úkol plnit podobné úkoly – například spouštět chytré smlouvy a vytvářet DApps. Zejména vývoj a používání protokolu Proof of Stake (PoS) povyšují Cardano
chytré smlouvy na novou úroveň, nabízí vysokou propustnost a rychlost transakcí, zpřístupňuje aplikace DApps všem účastníkům a řeší problémy interoperability se zbytkem blockchainu.
Binance Smart Chain (BSC)
Binance Smart Chain (BSC) je blockchainová síť inteligentních kontraktů, kterou spustila přední světová kryptoměnová burza Binance. Byla oficiálně spuštěna v září 2020 s cílem poskytovat vysoce výkonné a levné služby decentralizovaného financování (DeFi) a platformu pro vývoj aplikací.
BSC je blockchainová síť paralelní k Binance Chain, která používá konsenzuální mechanismus Proof of Stake (PoS). Ve srovnání s Binance Chain má BSC vyšší transakční propustnost a nižší transakční poplatky a zároveň poskytuje funkce inteligentních smluv, což vývojářům umožňuje vytvářet různé decentralizované aplikace (DApps) a digitální aktiva.
Polygon
Polygon je škálovací síť Etherea zaměřená na řešení problémů se škálovatelností, interoperabilitou a uživatelským komfortem v síti Ethereum. Původně byla známá jako Matic Network, než byla přejmenována na Polygon.
Polygon poskytuje efektivní řešení k dosažení vyšší rychlosti transakcí, nižších transakčních poplatků a lepšího uživatelského komfortu díky využití různých technologií a vrstevnatých struktur.
Základna
Base blockchain je platforma, která poskytuje efektivní, bezpečné a transparentní řešení pro obchodování s digitálními aktivy, nabízí uživatelům decentralizované obchodní prostředí prostřednictvím technologie blockchain a zajišťuje efektivitu, bezpečnost a transparentnost transakcí.
Podtrženo a sečteno
Vývoj technologie distribuované účetní knihy vytvořil celý ekosystém složený ze vzájemně propojených kryptografických trendů, z nichž každý se vyvíjí ohromujícím tempem. Konsensuální algoritmy PoS a PoW patří v současnosti k nejoblíbenějším algoritmům, které pomáhají systematizovat proces těžby a v budoucnu jistě významně přispějí k vytváření a rozvoji nových, pokročilejších konsensuálních systémů, čímž se digitální technologie dostanou na zcela novou úroveň.