Что такое Proof-of-Stake (PoS)?

Proof-of-Stake (PoS) — это тип алгоритма, который используется некоторыми сетями блокчейнов, такими как Ethereum, для проверки транзакций и создания новых блоков в цепочке. Это альтернатива более широко известному алгоритму Proof-of-Work (PoW), используемому такими сетями, как Биткоин.

Прежде чем мы углубимся в детали PoS, давайте разберемся, что такое блокчейн. Блокчейн — это децентрализованный распределенный реестр, поддерживаемый сетью узлов. У каждого узла есть копия всей книги, и они работают вместе для проверки и обработки транзакций. Как только транзакция проверена, она записывается в блокчейн и не может быть изменена или удалена.

Теперь поговорим об алгоритмах консенсуса. Алгоритмы согласования используются сетями блокчейнов, чтобы гарантировать, что все узлы согласны с состоянием реестра. Другими словами, они гарантируют, что все узлы имеют одну и ту же копию реестра и что все транзакции, добавленные в реестр, действительны.

Proof-of-Stake против Proof-of-Work.

Proof-of-Work, алгоритм доказательства, используемый биткоинами и некоторыми другими сетями, требует от узлов решения сложных математических головоломок для проверки транзакций и создания новых блоков в цепочке. Этот процесс известен как майнинг и требует больших вычислительных мощностей и энергии.


С другой стороны, Proof-of-Stake не требует узлов для решения математических головоломок. Вместо этого он использует другой механизм для выбора узла, который будет проверять следующий блок в цепочке. В PoS узлы выбираются на основе количества криптовалюты, которую они держат, а также доли или блокировки в сети. Это известно как их ставка.

Когда в цепочку необходимо добавить новый блок, выбирается узел для создания блока на основе его долей. Затем узел проверяет транзакции и создает новый блок. В обмен на свою работу нода получает вознаграждение в виде криптовалюты.

Преимущества Proof-of-Stake.

Есть много преимуществ использования алгоритма Proof-of-Stake вместо Proof-of-Work. Вот некоторые из них:

- Энергоэффективность : PoS требует значительно меньше энергии, чем PoW, потому что узлам не нужно решать сложные математические головоломки.
- Децентрализация : PoS может быть более децентрализованным, чем PoW, поскольку узлам легче присоединиться к сети. Для майнинга в PoW требуется дорогостоящее оборудование и электричество, что может затруднить участие отдельных лиц.
- Безопасность : PoS может быть таким же безопасным, как PoW, или даже более безопасным. В PoS узлы имеют финансовую заинтересованность в сети, поэтому им рекомендуется действовать честно и не атаковать сеть.

Типы Proof-of-Stake.

Со временем появились различные варианты PoS, каждый со своим уникальным подходом к достижению консенсуса. Теперь мы рассмотрим некоторые из основных типов PoS, которые были разработаны, и различия между ними. Эти варианты предназначены для устранения некоторых ограничений и недостатков исходного алгоритма PoS, и каждый из них имеет свои сильные и слабые стороны.

Доказательство доли на основе цепочки.

По сути, это модификация алгоритма PoW. Здесь соревнование основано не на грубой силе, чтобы решить одну и ту же головоломку как можно быстрее, а на изменении сложности головоломки в зависимости от ставки участника; если головоломка решена в такт часам (|| является соединением):

Hash(ProposedNewBlock||ClockTime) < target * StakeValue
Для важных заинтересованных сторон меньший объем вычислений, необходимых для решения головоломки, помогает избежать избыточного оборудования.

PoS на основе BFT.

Процесс «эпохи» (добавление блока в цепочку) в BFT PoS выглядит следующим образом:

- «Заявитель» с «предлагаемым блоком» выбирается случайным образом путем добавления его во временный пул, используемый для выбора блока только на основе консенсуса.
- Другие участники, валидаторы, берут пул, одобряют и голосуют за одного.
- Консенсус BFT используется для завершения блока с наибольшим количеством голосов.

План работает до тех пор, пока более трети валидаторов нечестны. Схемы BFT используются в Tendermint и Casper FFG.

Делегированное доказательство доли (DPoS).

В системах Proof-of-Stake используется двухэтапный процесс: сначала заинтересованные стороны избирают проверочный комитет (также известный как свидетель), голосуя пропорционально своей доле, затем свидетели по очереди вносят предложения по кругу. Новые блоки, за которые затем голосуют свидетели, часто в стиле BFT. Поскольку DPoS является меньшим валидатором, чем многие другие алгоритмы PoS, доказательство строится быстрее. Алгоритм используется во многих цепочках, включая EOS, Lisk, Tron.

Ликвидное доказательство доли.

Любой, у кого есть доля в Liquid PoS, может объявить себя валидатором, однако мелким держателям имеет смысл передать права голоса более крупным игрокам в обмен на некоторые преимущества (например, периодические платежи). Создается рынок, на котором валидаторы конкурируют за сборы, репутацию и другие факторы. Владельцы токенов могут в любое время переключить свою поддержку на другого валидатора. Tezos использует LPoS.