Czym jest dowód stawki (PoS)? Nowy przewodnik Premier 2024

W porównaniu do standardowych baz danych z władzą centralną, blockchain to zdecentralizowana sieć peer-to-peer, w której każdy może uczestniczyć. Klasyczne systemy blockchain opierają się na kryptografii i tworzą sekwencyjny łańcuch bloków danych zapisywanych jeden po drugim. Mają one pewne podstawowe właściwości, w zależności od tego, w jaki sposób są zapisywane w łańcuchu bloków.

Aby system działał prawidłowo i biorąc pod uwagę, że węzły blockchain są od siebie niezależne, każdy węzeł musi przestrzegać określonych (ale jednolitych) zasad walidacji transakcji blockchain i zapisywania bloków w łańcuchu. Ten zestaw reguł znany jest jako algorytm konsensusu blockchain.

W tym artykule zbadamy algorytm konsensusu Proof of Stake (PoS), jego zalety i wady oraz to, czym różni się on od innego równie popularnego algorytmu konsensusu znanego jako Proof of Work. Na koniec dowiesz się o niektórych projektach blockchain opartych na algorytmie PoS.

Czym jest algorytm konsensusu PoS i jak działa?

Proof of Stake (PoS) to algorytm używany do walidacji własności waluty cyfrowej w ramach całkowitej puli udziałów. Algorytm konsensusu PoS jest drugim najpopularniejszym algorytmem zaimplementowanym w kryptowalutach. Jako pomysł, algorytm Proof of Stake został zaproponowany na forum Bitcointalk w 2011 roku, a kryptowaluta PeerCoin po raz pierwszy wdrożyła ten protokół w 2012 roku.

Algorytm wymaga uczestników sieci – właścicieli kryptowalut. Dołączają oni do grup i przekazują swoje prawa do wydobywania tokenów uczestnikowi, który tworzy pulę uczestników dla wszystkich delegatów. Takie węzły sieci nazywane są walidatorami.

System Proof of Stake został stworzony jako alternatywa dla Proof of Work, mająca na celu przezwyciężenie jego wad, takich jak ogromne zużycie mocy obliczeniowej. Mechanizm ten zmniejsza pracę obliczeniową wymaganą do walidacji transakcji i ochrony bloków rozproszonego rejestru. Metoda PoS zasadniczo zastępuje moc obliczeniową stawką, w której sieć określa zdolność wydobywczą danej osoby. Właściciele stawiają swoje tokeny, aby zyskać możliwość walidacji nowych bloków i stać się „walidatorami”.

Walidatorzy przeprowadzają proces walidacji transakcji, zapewniając poprawność transakcji w blokach. Jeśli operacja jest poprawna, dodają blok do łańcucha bloków i otrzymują nagrody za swój wkład. Jeśli jednak walidatorzy zaproponują dodanie bloku z celowo niepoprawnymi danymi, stracą część postawionych aktywów jako karę.

W algorytmie PoS wszystkie monety mogą być wstępnie generowane, a następnie dystrybuowane wśród członków sieci. Istnieją różne implementacje mechanizmów konsensusu PoS blockchain, wymienione poniżej Systemy PoS:

Delegated Proof of Stake (DPoS)

Algorytm ten różni się od klasycznego systemu konsensusu rozproszonej księgi PoS głównie próbą przezwyciężenia głównej wady algorytmu, a mianowicie ryzyka centralizacji. W DPoS prawo do zatwierdzania transakcji kryptowalutowych jest delegowane przez posiadaczy tokenów do walidatorów, którzy są głosowani przez posiadaczy.

Każdy członek sieci, który posiada określoną ilość kryptowalut, może zostać walidatorem. Niemniej jednak, w dowolnym momencie głosy na tego walidatora mogą zostać wycofane, aby wesprzeć innego walidatora. DPoS ma jednak również wady. W szczególności ryzykiem jest niski udział uczestników sieci, po którym DPoS zamienia się w PoS, a zmowy przedstawicieli nie można wykluczyć.

Leased Proof of Stake (LPoS)

Ten rodzaj PoS obejmuje dzierżawione udziały dowodu własności. Jest to pula uczestników sieci, którzy dzierżawią swoje udziały uczestnikom z dużą ilością kryptowaluty, tworząc węzeł. Ze względu na dzierżawioną kryptowalutę uczestnicy sieci mają możliwość zarobienia swojej części kryptowaluty z węzłów wydobywczych; w przeciwnym razie szansa na otrzymanie nagród jest niewielka ze względu na niewielki udział uczestników sieci w całym rynku danej kryptowaluty.

Proces wydobywania kryptowalut w oparciu o konsensus PoS nazywany jest forgingiem. Polega on na utworzeniu głównego węzła działającego na dedykowanym komputerze, który zazwyczaj jest zawsze podłączony do Internetu. Dedykowany komputer uruchamia portfel kryptowalutowy z najmniejszą ilością kryptowaluty. Węzłom nadrzędnym opłaca się działać tylko przy użyciu kryptowalut o znikomej, niskiej wartości popularności. Jeśli ich wartość wzrośnie, możesz stać się dużym właścicielem i obsługiwać swój węzeł główny.

• Proof of Stake to protokół dodawania nowych bloków i walidacji transakcji.
• PoS jest bardziej przyjazny dla środowiska i szybszy, ale ma tendencję do centralizacji – ktokolwiek posiada krytyczną ilość tokenów, może kontrolować sieć.
• Systemy PoS zostały stworzone jako alternatywa dla Proof of Work, mając na celu przezwyciężenie jego wad, takich jak ogromne zużycie energii.

Kluczowe punkty

Plusy i minusy algorytmu Proof of Stake (PoS)

Wraz z rozwojem technologii kryptograficznych pojawia się coraz więcej różnych algorytmów konsensusu, z których każdy musi być lepszy od poprzedniego, aby napędzać rozwój sieci blockchain. Proof of Stake, jako jeden z najpopularniejszych obecnie mechanizmów konsensusu, ma swoje zalety i wady.

Zalety algorytmu Proof of Stake (PoS)

Ten algorytm konsensusu ma wiele imponujących zalet.

1. Przyjazność dla środowiska

Zrównoważony rozwój technologii kryptograficznej jest istotną kwestią, ponieważ procesy wydobywania nowych walut i utrzymywania innych ważnych procesów systemu blockchain (w tym różnych algorytmów konsensusu, z których jednym jest PoS) zużywają dużo energii. W przeciwieństwie do innych rodzajów algorytmów, PoS jest energooszczędnym algorytmem, który nie wymaga dużego zużycia energii ze względu na optymalizację modeli matematycznych, na których działa mechanizm konsensusu. Umożliwia to zmniejszenie zużycia energii i znaczne zmniejszenie wpływu procesu wydobywania na środowisko.

2. Wysoki poziom bezpieczeństwa

Atak 51% to atak na sieć blockchain. Charakteryzuje się on tym, że jedna osoba, grupa lub organizacja uzyskuje kontrolę nad większością hash rate (mocy hashowania) sieci. W takim przypadku atakujący miałby możliwość zmiany kolejności lub usunięcia transakcji. Na przykład usunięcie transakcji pozwala atakującemu na podwójne wydawanie kryptowalut. Atakujący może również uniemożliwić potwierdzanie transakcji lub wydobywanie kryptowalut przez innych górników, co może prowadzić do awarii sieci.

W przypadku algorytmu PoS, aby przeprowadzić „atak 51%”, należałoby posiadać ponad połowę wszystkich monet znajdujących się w obiegu kryptowaluty, co stanowi znaczną sumę pieniędzy. Nawet jeśli atakujący zgromadziłby tak znaczną kwotę, atak stałby się ekonomicznie nieuzasadniony.

3. Niskie prowizje

Opłaty prowizyjne często stają się przeszkodą dla górników. Do pewnego stopnia wydobywanie przy użyciu systemów PoS jest najlepszym wyborem dla wielu ekspertów zajmujących się wydobywaniem nowych bloków w sieci rozproszonego rejestru. System ten szybko weryfikuje transakcje, ma niskie opłaty prowizyjne i jest łatwy w obsłudze, co pozwala na wysokie zyski podczas wydobywania nowych bloków w sieci blockchain. W porównaniu do systemu konsensusu Proof of Work (PoW), PoS oferuje bardzo niskie koszty wydobywania nowych bloków, które nadal zależą od sieci blockchain.

Wady algorytmu Proof of Stake (PoS)

Porozmawiajmy teraz o wadach tego algorytmu konsensusu.

1. Wysoki poziom centralizacji

Fundusze te są zwykle w posiadaniu kilku osób. Na przykład trudno jest wybrać cenę dla ICO, która przyciągnie maksymalną liczbę kupujących, zapewniając jednocześnie, że duża ilość środków nie wpadnie w ręce jednej osoby. W miarę gromadzenia waluty węzły zyskują dużą moc obliczeniową w sieci. Duzi właściciele mogą głosować, aby decydować o dalszym rozwoju sieci (jak w NEO itp.). Ma to negatywny wpływ na wiarygodność tego mechanizmu konsensusu dla wielu górników.

2. Problem „Nothing at Stake”

Dowód pracy uczestników jest gwarantowany przez prawa fizyczne. Jeśli są winni, nie mogą „zepsuć” sprzętu i odzyskać energii elektrycznej. Jest to znacząca kara – marnują energię elektryczną i nie zarabiają pieniędzy. W Proof of Stake kara istnieje tylko wewnątrz systemu: nieetyczni gracze tracą depozyty, które zamrozili. Gdy użytkownicy się wycofają, są odporni. To jest właśnie „nic na szali” – groźba stworzenia forka walutowego poprzez usunięcie swoich środków.

3. Ograniczenie

Aby uczestniczyć w sieci jako walidator, musisz kupić kryptowalutę, na którą musisz wydać walutę fiducjarną – czyli musisz w jakiś sposób zainwestować w ten biznes. Czasami wymagania sieci mogą być wysokie i nie każdy może sobie na to pozwolić. Z drugiej strony, im wyższy współczynnik walidatorów, tym większa szansa, że zostaną oni wybrani do weryfikacji bloku transakcji. Jednak w każdym przypadku zawsze istnieje szansa: niektóre bloki nie są sprawdzane przez jedną osobę, ale na przykład przez grupę osób jednocześnie. Najlepsi walidatorzy celowo kupują tokeny i konsolidują je, aby zarobić jak najwięcej pieniędzy.

Różnice między PoS i PoW?

Proof of Work to konsensus, który wymaga rozwiązywania złożonych problemów matematycznych. W związku z tym górnicy są zmuszeni do korzystania z

bardzo potężny, zużywający dużo energii sprzęt. Sposób działania Proof of Stake jest inny. Wydobywanie odbywa się poprzez stakowanie waluty z portfela. Im więcej ich mają, tym większa szansa, że zostaną walidatorami transakcji, dodadzą bloki do sieci i zdobędą nagrody. Istnieją jednak inne różnice między tymi dwoma mechanizmami konsensusu.

Charakterystyka konsensusu PoW

Głównym zadaniem górników jest rozwiązywanie złożonych problemów matematycznych w celu wygenerowania nowych wartości hash dla bloków, które mają zostać połączone. Są one tworzone na podstawie wartości hash poprzedniego bloku, weryfikując w ten sposób cały łańcuch. Ten, kto rozwiąże problem szybciej, otrzymuje nagrodę w postaci kryptowaluty.

Łańcuchy bloków oparte na tym konsensusie mają poważne luki w zabezpieczeniach. Jeśli górnicy z hash rate większym niż 50% całkowitego hash rate sieci pojawią się w rozproszonej księdze, mogą kontrolować blockchain. Jest to atak 51% omówiony powyżej.

Korzystając z konsensusu „proof of work”, górnicy otrzymują dochód z dodawania nowych bloków. Płacą również część prowizji pobieranej, gdy użytkownicy dokonują transakcji na platformie.

Charakterystyka konsensusu PoS

Podczas korzystania z „dowodu własności” węzły sieci działają jako walidatory. Stawka pieniężna na ich kontach jest zastawem i gwarancją istnienia walidatorów w sieci oraz poprawności ich węzłów.

Po pierwsze, węzły z większą liczbą monet mogą dołączyć blok i zweryfikować transakcje. Przed osiągnięciem konsensusu między blokami waluta w portfelu użytkownika jest zamrażana. Cały proces odbywa się automatycznie. Weryfikatorzy są opłacani za tę aktywność.

Po drugie, w konsensusie PoS nadal istnieje ryzyko „ataku 51%”. Jednak w tym celu „nieuczciwy” węzeł musi posiadać co najmniej 51% wszystkich krążących monet. Innymi słowy, nie ma sensu tego robić. Jeśli ktoś chce kupić tyle tokenów, podniesie stawkę. Jeśli kwota zostanie zresetowana, upadnie.

Po trzecie, system nagradza zweryfikowane transakcje w ramach konsensusu PoS są opłacane przez sieć. Weryfikacja jest szybsza, a sieć działa wydajniej niż jej konsekwentny odpowiednik „proof of work”.

Znane blockchainy wykorzystujące mechanizm konsensusu Proof of Stake

Większość blockchainów po Ethereum wykorzystuje mechanizm konsensusu Proof of Stake. Zazwyczaj każdy mechanizm jest modyfikowany w zależności od potrzeb sieci. Zagłębimy się w nie bardziej szczegółowo poniżej. Samo Ethereum przeszło na konsensus Proof of Stake wraz z aktualizacją Ethereum 2.0.

Ethereum

Ethereum to platforma inteligentnych kontraktów ogólnego przeznaczenia wykorzystywana do uruchamiania zdecentralizowanych aplikacji. Jej podstawową wartością nie jest natywny Ether (ETH), ale możliwości zapewniane przez maszynę wirtualną EVM.

Ether działał wcześniej w oparciu o algorytm PoW, który wymagał ciągłego rozwiązywania złożonych problemów matematycznych. W tym celu górnicy tworzyli ogromne farmy z potężnym sprzętem komputerowym, zużywającym megawaty energii elektrycznej. Wraz z przejściem na PoS, tylko pieniądze muszą być przechowywane w portfelu Ethereum podłączonym do Internetu w celu walidacji transakcji. Farmy wydobywcze nie są już potrzebne, co pozwala zaoszczędzić zużycie energii odpowiadające całemu krajowi.

Polkadot

Polkadot to protokół sieciowy oparty na algorytmie konsensusu PoS, który umożliwia przesyłanie dowolnych danych między łańcuchami bloków (nie tylko tokenów). Oznacza to, że sieć jest prawdziwym środowiskiem aplikacji wielołańcuchowych, w którym możliwe są takie rzeczy, jak rejestracja międzyłańcuchowa i obliczenia międzyłańcuchowe. Uprośćmy to: w sieci Ethereum alokacja rejestracji odbywa się tylko między użytkownikami w ramach danej sieci (łańcucha). W przeciwieństwie do tego, w Polkadot informacje są przechowywane na urządzeniach działających we wszystkich zintegrowanych sieciach w protokole.

Avalanche

Avalanche (AVAX) to innowacyjna platforma inteligentnych kontraktów stworzona przez Ava Labs. Jest to blockchain ogólnego przeznaczenia, którego priorytetem jest decentralizacja, bezpieczeństwo i skalowalność przy jednoczesnym obniżeniu kosztów i zapewnieniu szybkich transakcji.

Sieć Avalanche składa się z trzech niezależnych łańcuchów bloków: X Chain, C Chain i P Chain. Każdy łańcuch ma oddzielny cel, który różni się od metod stosowanych przez Bitcoin (BTC) i Ethereum (ETH), gdzie wszystkie węzły sprawdzają wszystkie transakcje. Oddzielenie tych zadań obliczeniowych zapewnia Avalanche wyższą przepustowość bez poświęcania decentralizacji.

Solana

Solana to innowacyjny system kryptowalutowy zaprojektowany do obsługi skalowalnych zdecentralizowanych aplikacji (DApps). Kluczową cechą wyróżniającą Solanę jest jej system konsensusu Proof of Stake (PoS) wspierany przez Tower Consensus. Jest to wariant systemu Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT), który pozwala rozproszonym sieciom osiągnąć konsensus nawet w obecności złośliwych węzłów.

Tower Consensus zmniejsza moc obliczeniową wymaganą do walidacji transakcji za pomocą tego synchronicznego zegara, ponieważ nie musi już obliczać znaczników czasu poprzednich transakcji. Pomaga to Solanie osiągnąć przepustowość wyższą niż większość konkurentów.

Cardano

Cardano to zdecentralizowana i skalowalna platforma rozproszonego rejestru o otwartym kodzie źródłowym oparta na Proof of Stake. Jest to jeden z najbardziej stabilnych, niezawodnych i zweryfikowanych matematycznie blockchainów naszej ery – działa nieprzerwanie od ponad pięciu lat. Stworzenie Cardano miało na celu wykonywanie podobnych zadań – takich jak uruchamianie inteligentnych kontraktów i tworzenie DApps. W szczególności rozwój i wykorzystanie protokołu Proof of Stake (PoS) podniosło Cardano na wyższy poziom

na nowy poziom, oferując wysoką przepustowość i szybkość transakcji, udostępniając DApps wszystkim uczestnikom i rozwiązując kwestie interoperacyjności z resztą łańcucha bloków.

Binance Smart Chain (BSC)

Binance Smart Chain (BSC) to sieć blockchain oparta na inteligentnych kontraktach, uruchomiona przez wiodącą globalną giełdę kryptowalut Binance. Została oficjalnie uruchomiona we wrześniu 2020 r. w celu zapewnienia wysokowydajnych i tanich zdecentralizowanych usług finansowych (DeFi) oraz platformy do tworzenia aplikacji.

BSC to sieć blockchain równoległa do Binance Chain, przyjmująca mechanizm konsensusu Proof of Stake (PoS). W porównaniu do Binance Chain, BSC ma wyższą przepustowość transakcji i niższe opłaty transakcyjne, zapewniając jednocześnie funkcjonalność inteligentnych kontraktów, umożliwiając programistom tworzenie różnych zdecentralizowanych aplikacji (DApps) i cyfrowych aktywów.

Polygon

Polygon to sieć skalująca Ethereum, której celem jest rozwiązywanie problemów związanych ze skalowalnością, interoperacyjnością i doświadczeniem użytkownika w sieci Ethereum. Pierwotnie była znana jako Matic Network, zanim została przemianowana na Polygon.

Polygon zapewnia wydajne rozwiązanie w celu osiągnięcia szybszych prędkości transakcji, niższych opłat transakcyjnych i lepszego doświadczenia użytkownika poprzez przyjęcie różnych technologii i struktur warstwowych.

Baza

Base blockchain to platforma, która zapewnia wydajne, bezpieczne i przejrzyste rozwiązania do handlu aktywami cyfrowymi, oferując użytkownikom zdecentralizowane środowisko handlowe za pośrednictwem technologii blockchain oraz zapewniając wydajność, bezpieczeństwo i przejrzystość transakcji.

Podsumowanie

Rozwój technologii rozproszonych rejestrów stworzył cały ekosystem składający się z połączonych ze sobą trendów kryptograficznych, z których każdy ewoluuje w zadziwiającym tempie. Algorytmy konsensusu PoS i PoW są obecnie jednymi z najpopularniejszych algorytmów, pomagając usystematyzować proces wydobywania i z pewnością wniosą znaczący wkład w tworzenie i rozwijanie nowych, bardziej zaawansowanych systemów konsensusu w przyszłości, przenosząc technologię cyfrową na zupełnie nowy poziom.