Mikä on Proof of Stake (PoS)? Uusi Premier-opas 2024

Verrattuna tavallisiin tietokantoihin, joissa on keskusviranomainen, blockchain on vertaisverkko, johon kuka tahansa voi osallistua. Klassiset lohkoketjujärjestelmät perustuvat kryptografiaan ja muodostavat peräkkäin kirjoitettujen tietolohkojen peräkkäisen ketjun. Niillä on tiettyjä perusominaisuuksia riippuen siitä, miten ne on kirjoitettu lohkoketjuun.

Jotta järjestelmä toimisi kunnolla ja ottaen huomioon, että lohkoketjun solmut ovat toisistaan riippumattomia, jokaisen solmun on noudatettava tiettyjä (mutta yhtenäisiä) sääntöjä lohkoketjutapahtumien validoimiseksi ja lohkojen kirjoittamiseksi ketjuun. Tätä sääntöjoukkoa kutsutaan lohkoketjun konsensusalgoritmiksi.

Tässä artikkelissa tarkastelemme Proof of Stake (PoS) -konsensusalgoritmia, sen etuja ja haittoja sekä sitä, miten se eroaa toisesta yhtä suositusta konsensusalgoritmista, joka tunnetaan nimellä Proof of Work. Lopuksi tutustut joihinkin PoS-algoritmiin perustuviin lohkoketjuprojekteihin.

Mikä on PoS-konsensusalgoritmi ja miten se toimii?

Proof of Stake (PoS) on algoritmi, jota käytetään digitaalisen valuutan omistajuuden vahvistamiseen osakkeiden kokonaismäärässä. PoS-konsensusalgoritmi on toiseksi suosituin kryptovaluutoissa toteutettu algoritmi. Ideana Proof of Stake -algoritmi ehdotettiin Bitcointalk-foorumilla vuonna 2011, ja kryptovaluutta PeerCoin otti protokollan käyttöön ensimmäisen kerran vuonna 2012.

Algoritmi edellyttää verkon osallistujia eli kryptovaluuttojen omistajia. He liittyvät ryhmiin ja delegoivat tokenien louhintaoikeutensa osallistujalle, joka muodostaa osallistujien poolin kaikille delegoiduille. Tällaisia verkon solmuja kutsutaan validoijiksi.

Proof of Stake -järjestelmä luotiin vaihtoehtona Proof of Work -järjestelmälle, ja sen tarkoituksena oli poistaa sen haitat, kuten valtava laskentatehon kulutus. Tämä mekanismi vähentää transaktioiden validointiin ja hajautetun pääkirjan lohkojen suojaamiseen tarvittavaa laskentatyötä. PoS-menetelmällä korvataan laskentateho lähinnä panoksella, jossa verkko määrittää yksilön louhintakyvyn. Omistajat panostavat tokeninsa saadakseen kyvyn validoida uusia lohkoja ja tullakseen ”validoijiksi”.

Validoijat suorittavat transaktioiden validointiprosessin ja varmistavat transaktioiden oikeellisuuden lohkojen sisällä. Jos operaatio on oikea, he lisäävät lohkon lohkoketjuun ja saavat palkkiot panoksestaan. Jos validoijat kuitenkin ehdottavat lohkon lisäämistä tarkoituksellisesti virheellisillä tiedoilla, he menettävät rangaistuksena osan panostetuista varoista.

PoS-algoritmissa kaikki kolikot voidaan luoda etukäteen ja jakaa sitten verkon jäsenten kesken. PoS-lohkoketjun konsensusmekanismeista on olemassa erilaisia toteutuksia, jotka on lueteltu seuraavasti PoS-järjestelmät:

Delegoitu panostodistus (DPoS).

Tämä algoritmi eroaa klassisesta hajautetun pääkirjan konsensusjärjestelmästä PoS lähinnä siinä, että sillä yritetään voittaa algoritmin tärkein haittapuoli eli keskittämisriski. DPoS:ssä kryptovaluuttatransaktioiden hyväksymisoikeus siirretään tokenien haltijoilta validoijille, jotka haltijat äänestävät.

Kuka tahansa verkon jäsen, joka omistaa tietyn määrän kryptovaluuttaa, voi ryhtyä validoijaksi. Kyseistä validoijaa koskevat äänet voidaan kuitenkin milloin tahansa peruuttaa toisen validoijan tukemiseksi. DPoS:llä on kuitenkin myös haittoja. Erityisesti riskinä on verkon osallistujien vähäinen osallistuminen, jonka jälkeen DPoS muuttuu PoS:ksi, eikä edustajien salaliittoa voida sulkea pois.

Vuokrattu panostodistus (LPoS)

Tämäntyyppiseen PoS-tyyppiin liittyy vuokrattu omistusoikeus, joka osoittaa osakkeet. Kyseessä on verkon osallistujien joukko, joka vuokraa osakkeitaan osallistujille, joilla on suuri määrä kryptovaluuttaa, ja muodostaa solmun. Vuokrattujen kryptovaluuttojen ansiosta verkon osallistujilla on mahdollisuus ansaita osuutensa kryptovaluutasta louhintasolmujen kautta; muutoin mahdollisuus saada palkkioita on pieni, koska verkon osallistujien osuus tietyn kryptovaluutan koko markkinoista on pieni.

PoS-konsensukseen perustuvaa kryptovaluuttojen louhintaprosessia kutsutaan väärentämiseksi. Siinä luodaan pääsolmu, joka toimii erillisellä tietokoneella, joka on yleensä aina yhteydessä Internetiin. Erikoistettu tietokone pyörittää kryptovaluuttalompakkoa, jossa on vähiten kryptovaluuttaa. Master-solmujen on kannattavaa toimia vain sellaisten kryptovaluuttojen avulla, joiden suosioarvo on häviävän alhainen. Jos niiden arvo nousee, voit tulla suureksi omistajaksi ja käyttää master-solmua.

• Proof of Stake on protokolla, jolla lisätään uusia lohkoja ja validoidaan transaktioita.
• PoS on ympäristöystävällisempi ja nopeampi, mutta se on yleensä keskitetty – se, joka omistaa kriittisen määrän tokeneita, voi hallita verkkoa.
• PoS-järjestelmät luotiin vaihtoehtona Proof of Workille, ja niillä pyrittiin poistamaan sen haitat, kuten valtava virrankulutus.

Keskeiset seikat

Proof of Stake (PoS) -algoritmin edut ja haitat

Kryptografiatekniikoiden kehittyessä syntyy yhä enemmän erilaisia konsensusalgoritmeja, joista jokaisen on oltava edellistä parempi, jotta lohkoketjuverkkojen kehitystä voidaan edistää. Proof of Stake -algoritmilla, joka on yksi nykyisin suosituimmista konsensusmekanismeista, on omat hyvät ja huonot puolensa.

Proof of Stake (PoS) -algoritmin edut

Tällä konsensusalgoritmilla on monia vaikuttavia etuja.

1. Ympäristöystävällisyys

Kryptografiateknologian kestävyys on terävä kysymys, sillä uusien valuuttojen louhinta ja lohkoketjujärjestelmän muiden tärkeiden prosessien ylläpito (mukaan lukien erilaiset konsensusalgoritmit, joista yksi on PoS) kuluttavat paljon energiaa. Toisin kuin muuntyyppiset algoritmit, PoS on energiatehokas algoritmi, joka ei vaadi suurta kulutusta niiden matemaattisten mallien optimoinnin ansiosta, joilla konsensusmekanismi toimii. Tämän ansiosta energiankulutusta voidaan vähentää ja louhintaprosessin ympäristövaikutuksia vähentää merkittävästi.

2. Korkea turvallisuustaso

51 % hyökkäys on hyökkäys lohkoketjuverkkoa vastaan. Sille on ominaista, että yksi henkilö, ryhmä tai organisaatio saa haltuunsa suurimman osan verkon hash-asteesta (hashausvoimasta). Tällöin hyökkääjällä olisi valta järjestää transaktioita uudelleen tai poistaa niitä. Esimerkiksi transaktioiden poistaminen antaa hyökkääjälle mahdollisuuden käyttää kryptovaluuttoja tuplasti. Hyökkääjä voi myös estää transaktioiden vahvistukset tai muiden louhijoiden suorittaman louhinnan, mikä voi johtaa verkon toimintahäiriöihin.

PoS-algoritmin tapauksessa ”51 prosentin hyökkäyksen” toteuttamiseksi olisi oltava hallussaan yli puolet kryptovaluutan kaikista kiertävistä kolikoista, mikä on huomattava summa rahaa. Vaikka hyökkääjä saisi kerättyä näin merkittävän summan, hyökkäys olisi taloudellisesti kohtuuton.

3. Alhaiset palkkiot

Palkkiomaksuista tulee usein este louhijoille. Jossain määrin PoS-järjestelmiä käyttävä louhinta on monille asiantuntijoille paras valinta uusien lohkojen louhintaan hajautetussa pääkirjaverkossa. Järjestelmä validoi transaktiot nopeasti, sen palkkiomaksut ovat alhaiset ja sen kanssa on helppo työskennellä, mikä mahdollistaa korkean tuoton louhittaessa uusia lohkoja lohkoketjuverkossa. Verrattuna Proof of Work (PoW) -konsensusjärjestelmään (Proof of Work, PoW) PoS tarjoaa erittäin alhaiset kustannukset uusien lohkojen louhimisesta, joka on edelleen riippuvainen lohkoketjuverkosta.

Proof of Stake -algoritmin (PoS) haitat

Puhutaanpa nyt tämän konsensusalgoritmin haitoista.

1. Korkea keskittämistaso

Nämä varat ovat yleensä muutaman henkilön hallussa. ICO:lle on esimerkiksi vaikea valita sellaista hintaa, joka houkuttelisi mahdollisimman paljon ostajia ja samalla varmistaisi, ettei suuri määrä varoja joudu yhden henkilön käsiin. Kun valuuttaa kertyy, solmut saavat suuren määrän prosessointitehoa verkossa. Suuret omistajat voivat äänestämällä päättää verkon jatkokehityksestä (kuten NEO:ssa jne.). Tämä vaikuttaa negatiivisesti tämän konsensusmekanismin uskottavuuteen monien louhijoiden kannalta.

2. ”Mikään ei ole vaakalaudalla” -ongelma

Osallistujien työn todistaminen taataan fysiikan laeilla. Jos he ovat syyllisiä, he eivät voi ”rikkoa” laitteita ja saada sähköä takaisin. Tämä on huomattava rangaistus – he tuhlaavat sähköä eivätkä ansaitse rahaa. Proof of Stakessa rangaistus on olemassa vain järjestelmän sisällä: epäeettiset pelaajat menettävät jäädyttämänsä talletukset. Kun käyttäjät nostavat, he ovat immuuneja. Tämä on ”ei mitään vaakalaudalla” – uhka luoda valuuttahaarukka poistamalla varansa.

3. Rajoitus

Osallistuaksesi verkkoon validoijana sinun on ostettava kryptovaluutta, jota varten sinun on käytettävä fiat-valuuttaa – eli sinun on investoitava tähän liiketoimintaan jollakin tavalla. Joskus verkon vaatimukset voivat olla korkeat, eikä kaikilla ole siihen varaa. Toisaalta mitä suurempi on validoijien osuus, sitä suurempi on mahdollisuus, että heidät valitaan vahvistamaan transaktiolohko. Mahdollisuus on kuitenkin aina olemassa joka tapauksessa: joitakin lohkoja ei tarkista yksi henkilö, vaan esimerkiksi joukko ihmisiä samanaikaisesti. Huippuvahvistajat ostavat tarkoituksella tokeneita ja yhdistävät niitä ansaitakseen mahdollisimman paljon rahaa.

PoS:n ja PoW:n erot?

Proof of Work on konsensus, joka edellyttää monimutkaisten matemaattisten ongelmien ratkaisemista. Näin ollen louhijat joutuvat käyttämään

erittäin tehokkaat, paljon virtaa kuluttavat laitteet. Proof of Stake toimii eri tavalla. Louhinta tapahtuu panostamalla jonkin verran valuuttaa lompakosta. Mitä enemmän niitä on, sitä suuremmat mahdollisuudet heillä on tulla transaktioiden validoijiksi, lisätä lohkoja verkkoon ja ansaita palkkioita. Näiden kahden konsensusmekanismin välillä on kuitenkin muitakin eroja.

PoW-konsensuksen ominaisuudet

Louhijoiden päätehtävänä on ratkaista monimutkaisia matemaattisia ongelmia uusien hash-arvojen tuottamiseksi yhdistettäville lohkoille. Ne muodostetaan edellisen lohkon hash-arvon perusteella, jolloin koko ketju varmennetaan. Se, joka ratkaisee ongelman nopeammin, saa palkkion kryptovaluutan muodossa.

Tähän konsensukseen perustuvissa lohkoketjuissa on vakavia haavoittuvuuksia. Jos hajautettuun pääkirjaan ilmestyy louhijoita, joiden hash-aste on yli 50 prosenttia verkon koko hash-asteesta, he voivat hallita lohkoketjua. Tämä on edellä käsitelty 51 prosentin hyökkäys.

Kun käytetään konsensusta ”proof of work”, louhijat saavat tuloja uusien lohkojen lisäämisestä. He maksavat myös osan komissiosta, joka peritään, kun käyttäjät tekevät transaktioita alustalla.

PoS-konsensuksen ominaisuudet

Kun käytetään ”omistusoikeustodistusta”, verkon solmut toimivat validoijina. Niiden tileillä oleva rahapanos on pantti ja tae validoijien olemassaolosta verkossa ja niiden solmujen oikeellisuudesta.

Ensinnäkin solmut, joilla on enemmän kolikoita, voivat liittää lohkon ja varmentaa transaktioita. Ennen lohkojen välisen konsensuksen saavuttamista käyttäjän lompakossa oleva valuutta jäädytetään. Koko prosessi on automaattinen. Validoijille maksetaan tästä toiminnasta.

Toiseksi PoS-konsensuksessa on edelleen olemassa ”51 prosentin hyökkäyksen” riski. Tätä varten ”roistosolmun” on kuitenkin omistettava vähintään 51 % kaikista kiertävistä kolikoista. Toisin sanoen siinä ei ole mitään järkeä. Jos joku haluaa ostaa niin paljon tokeneja, se nostaa kurssia. Jos määrä nollataan, se romahtaa.

Kolmanneksi järjestelmä palkitsee verifioidut tapahtumat PoS-konsensuksessa, josta verkko maksaa. Todentaminen on nopeampaa, ja verkko toimii tehokkaammin kuin sen johdonmukainen ”proof of work” -vastine.

Tunnetut lohkoketjut, jotka käyttävät Proof of Stake -konsensusmekanismia

Useimmat Ethereumin jälkeiset lohkoketjut käyttävät Proof of Stake -konsensusmekanismia. Tyypillisesti kutakin mekanismia muokataan verkon tarpeiden mukaan. Perehdymme niihin tarkemmin jäljempänä. Ethereum itse on nyt siirtynyt Proof of Stake -konsensukseen Ethereum 2.0 -päivityksen myötä.

Ethereum

Ethereum on yleiskäyttöinen älysopimusalusta, jota käytetään hajautettujen sovellusten käyttämiseen. Sen ensisijainen arvo ei ole sen natiivi eetteri (ETH) vaan EVM-virtuaalikoneen tarjoama mahdollisuus.

Ether toimi aiemmin PoW-algoritmilla, joka vaati monimutkaisten matemaattisten ongelmien jatkuvaa ratkaisemista. Tätä varten louhijat loivat valtavia farmeja, joissa oli tehokkaita tietokonelaitteita, jotka kuluttivat megawatteja sähköä. PoS-algoritmiin siirryttäessä vain rahaa on tallennettava Ethereum-lompakkoon, joka on yhteydessä internetiin transaktioiden validointia varten. Kaivosfarmeja ei enää tarvita, mikä säästää kokonaisen maan energiankulutusta.

Polkadot

Polkadot on PoS-konsensusalgoritmiin perustuva verkkoprotokolla, joka mahdollistaa minkä tahansa tiedon siirtämisen lohkoketjujen välillä (ei vain polettien). Tämä tarkoittaa, että verkko on todellinen moniketjuinen sovellusympäristö, jossa esimerkiksi ketjujen välinen rekisteröinti ja ketjujen välinen laskenta ovat mahdollisia. Yksinkertaistetaanpa asiaa: Ethereum-verkossa rekisteröinnin jakaminen tapahtuu vain tietyn verkon (ketjun) sisällä olevien käyttäjien välillä. Sitä vastoin Polkadotissa tiedot tallennetaan laitteisiin, jotka toimivat kaikissa protokollan integroiduissa verkoissa.

Avalanche

Avalanche (AVAX) on Ava Labsin luoma innovatiivinen älykkäiden sopimusten alusta. Se on yleiskäyttöinen lohkoketju, joka asettaa etusijalle hajauttamisen, turvallisuuden ja skaalautuvuuden vähentäen samalla kustannuksia ja tarjoten nopeita transaktioita.

Avalanche-verkko koostuu kolmesta itsenäisestä lohkoketjusta: X-ketju, C-ketju ja P-ketju. Kullakin ketjulla on erillinen tarkoitus, mikä eroaa Bitcoinin (BTC) ja Ethereumin (ETH) käyttämistä menetelmistä, joissa kaikki solmut tarkistavat kaikki tapahtumat. Näiden laskentatehtävien erottaminen toisistaan tarjoaa Avalanchelle suuremman läpimenon uhraamatta hajautusta.

Solana

Solana on innovatiivinen kryptovaluuttajärjestelmä, joka on suunniteltu tukemaan skaalautuvia hajautettuja sovelluksia (DApps). Solanan keskeinen erityispiirre on sen Proof of Stake (PoS) -konsensusjärjestelmä, jota tukee Tower Consensus. Se on muunnelma Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) -järjestelmästä, jonka avulla hajautetut verkot voivat saavuttaa konsensuksen myös silloin, kun mukana on haitallisia solmuja.

Tower Consensus vähentää transaktioiden validointiin tarvittavaa laskentatehoa käyttämällä tätä synkronista kelloa, koska sen ei enää tarvitse laskea edellisten transaktioiden aikaleimoja. Tämä auttaa Solanaa saavuttamaan useimpia kilpailijoita paremman läpimenotehon.

Cardano

Cardano on hajautettu ja skaalautuva avoimen lähdekoodin hajautettu pääkirja-alusta, joka perustuu Proof of Stakeen. Se on yksi aikakautemme vakaimmista, luotettavimmista ja matemaattisesti todennetuimmista lohkoketjuista – se on toiminut yli viisi vuotta keskeytyksettä. Cardanon luomisen tarkoituksena oli suorittaa samankaltaisia tehtäviä – kuten älykkäiden sopimusten käynnistäminen ja DA-sovellusten luominen. Erityisesti Proof of Stake (PoS) -protokollan kehittäminen ja käyttö nostavat Cardanon

älysopimukset uudelle tasolle, tarjoamalla suuren läpimenon ja transaktionopeuden, tekemällä DA-sovellukset kaikkien osallistujien saataville ja ratkaisemalla yhteentoimivuusongelmat muun lohkoketjun kanssa.

Binance Smart Chain (BSC)

Binance Smart Chain (BSC) on johtavan globaalin kryptovaluuttapörssin Binancen lanseeraama älysopimusten lohkoketjuverkko. Se lanseerattiin virallisesti syyskuussa 2020 tavoitteenaan tarjota suorituskykyisiä ja edullisia hajautetun rahoituksen (DeFi) palveluja ja sovelluskehitysalusta.

BSC on Binance Chainin rinnalla toimiva lohkoketjuverkko, joka käyttää Proof of Stake (PoS) -konsensusmekanismia. Binance Chainiin verrattuna BSC:llä on suurempi transaktioiden läpimeno ja alhaisemmat transaktiomaksut, ja se tarjoaa myös älykkäitä sopimustoimintoja, joiden avulla kehittäjät voivat rakentaa erilaisia hajautettuja sovelluksia (DApps) ja digitaalisia varoja.

Polygon

Polygon on Ethereumin skaalautuva verkko, jonka tarkoituksena on ratkaista Ethereum-verkon skaalautuvuuteen, yhteentoimivuuteen ja käyttäjäkokemukseen liittyviä ongelmia. Se tunnettiin alun perin nimellä Matic Network ennen kuin se nimettiin uudelleen Polygoniksi.

Polygon tarjoaa tehokkaan ratkaisun nopeampien transaktionopeuksien, alhaisempien transaktiomaksujen ja paremman käyttäjäkokemuksen saavuttamiseksi ottamalla käyttöön erilaisia teknologioita ja kerrosrakenteita.

Base

Base lohkoketju on alusta, joka tarjoaa tehokkaita, turvallisia ja läpinäkyviä ratkaisuja digitaalisten omaisuuserien kaupankäyntiin, tarjoaa käyttäjille hajautetun kaupankäyntiympäristön lohkoketjuteknologian avulla ja varmistaa transaktioiden tehokkuuden, turvallisuuden ja avoimuuden.

Bottom Line

Hajautetun pääkirjateknologian kehitys on luonut kokonaisen ekosysteemin, joka koostuu toisiinsa kytkeytyneistä kryptografisista suuntauksista, joista jokainen kehittyy hämmästyttävää vauhtia. PoS- ja PoW-konsensusalgoritmit ovat nykyisin suosituimpia algoritmeja, jotka auttavat systematisoimaan louhintaprosessia ja jotka varmasti edistävät merkittävästi uusien, kehittyneempien konsensusjärjestelmien luomista ja kehittämistä tulevaisuudessa, mikä vie digitaalisen teknologian aivan uudelle tasolle.